毒药过期是不毒了还是更毒了？二氧化硫有毒，为什么能用来加工食品？烤肉为什么这么香？

毒药过期是不毒了还是更毒了？

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任何东西只要达到一定剂量都可能成为“毒药”，包括水。这里只讨论那些少量使用即可毒害人体的典型毒药。

剧毒物质分许多种——天然毒物和人造毒物；有机物和无机物。对于很多天然毒物，比如蛇的毒液、肉毒杆菌的毒素，其中具有毒性的主要蛋白质或多肽，如果没有妥善保存很容易分解变质，失去原本的作用，这也就意味着毒性变弱了。

用来防治病虫害的农药喷洒到植物上后，通常也会随时间推移逐渐分解，以免残留在食物上。不过也有些农药在施用后，需要遇水分解释放出毒性更强的挥发性气体，起到杀虫作用。也就是说它们刚分解时可能会更毒，需要更长时间消解毒性。

还有些毒药化学性质相对稳定，比如三氧化二砷（俗称砒霜、鹤顶红）在空气中不容易变质，不过在酸性环境下会被缓慢氧化，碱性溶液中则会生成亚砷酸盐。无论变成哪种形式，大多数砷化合物都有毒。

毒物虽然臭名昭著，但用对地方也是把利剑，比如防治虫害、鼠害，甚至成为治病良药。反过来，原本用于治病的药，不当服用也会变成毒药。有毒性的药剂虽然标有保质期，但只是保守估计的时间，不排除过期后仍未变质，或变质后仍具毒性。

总之，有毒药剂的毒性随着时间推移变弱变强都有可能，这也不是我们该拿命赌的“盲盒”。

二氧化硫有毒，为什么能用来加工食品？

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正如上文所说，抛开剂量谈毒性是毫无意义的。带有刺鼻气味的二氧化硫被归为有毒物质，但微量的二氧化硫是能被人体代谢掉的，如果把握好用量，也可在不伤害人体的情况下用来保鲜和漂白。

二氧化硫是国内外允许且普遍使用的添加剂，从各类食品、饮品，到纸巾等生活用品，二氧化硫无处不在。它通常以亚硫酸盐的形式添加在食品中作为防腐剂和抗氧化剂，或者通过硫磺熏蒸产生二氧化硫用于漂白。使用了二氧化硫或亚硫酸盐的食品必须在配料表中标明，对用量也有严格要求。

这些硫化物中的四价硫具有还原性和漂白性。它的还原能力可抑制细菌、霉菌或食物本身所含氧化酶的活性，以免食物被氧化变质或发褐。果蔬、果蔬汁、果脯蜜饯、葡萄酒等食物都经常用这种方式延长保质期。而漂白能力则体现在它能与有色物质结合，让食物变白。白砂糖、米粉、银耳、纸巾经二氧化硫处理后会显得更白净。

然而，一些不法商家为了让原本不太新鲜的食物显得格外鲜亮，过度使用二氧化硫，就会导致残留过多，超出人体的代谢能力，危害健康。

蛋白酶为什么不会分解彼此？

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蛋白酶是一大类专门分解蛋白质的酶，例如帮助我们消化食物的胃蛋白酶和胰蛋白酶。然而，这些酶本身也是蛋白质，怎么没把彼此分解了？

蛋白质是由各种氨基酸组成的，一个个氨基酸通过形成肽键连接成多肽链，然后由一条或多条多肽链盘曲折叠成蛋白质。只有维持一定的空间结构，蛋白质才能发挥特定功能，酶也是如此。

蛋白酶的结构 | 图源：Wikimedia Commons

蛋白酶作为“有原则”的生物催化剂并不会逮住任意蛋白质就大卸八块，它们只会在特定条件（适宜的pH值、温度等等）下，挑蛋白质的特定肽键切割。而且它们各有自己的切割风格，有的专从肽链内部开切，有的则喜欢从肽链两端切起。

以胃蛋白酶为例，它们在不工作时以酶原的形式存在，只有在被胃酸激活后，才会活力满满地去切蛋白质。胃蛋白酶切割的位点比较广，在不同pH值下会表现出不同的特异性，通常偏爱疏水氨基酸上的肽键。很多蛋白质都有这些位点，胃蛋白酶自己也有，但由于蛋白质是有空间结构的，如果这些位点被藏在内部，蛋白酶就够不到了，这也是为什么胃蛋白酶不会轻易被同类分解。而被我们吃掉的那些蛋白质承受不了胃酸，变性过后，把弱点暴露出来，就被胃蛋白酶给拆了。

同样地，如果一种蛋白酶因为环境变化暴露出自己的弱点，那么也可能被自己的同类或是其他蛋白酶分解。

烤肉为什么这么香？香气的成分是什么？

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一大块生肉摆在你面前，你肯定毫无食欲，但烤熟之后，必然“真香”。

这得感谢我们的祖先学会了用火，让食物得以在加热的催化下，发生各种美妙的化学反应，生成丰富的风味物质。而烤肉的诱人香气主要来源于美拉德反应、脂质氧化和硫胺素的降解。

著名的美拉德反应还是烤面包、红烧肉等诸多食物的美味秘诀。在加热条件下，蛋白质或氨基酸与还原糖类（葡萄糖、果糖等）反应生成一系列物质，包括让食物呈现褐色的黑素，以及香味物质。

研究人员从牛肉、猪肉和鸡肉烤制后的香气中分析出了大量含硫化合物（二甲基二硫、二甲基三硫及硫醇、噻吩等）和含氧、氮的杂环化合物（呋喃、吡咯等）。烤鸭的香气也被分离出了多达90种化合物，种类涵盖醛类、烃类、酮类、醇类、酯类、酚类、杂环等等。其中“肉香”的关键在于含硫化合物。

除了来自肉自身成分（蛋白质、脂类等）的化学反应，各种调味料和香料也是烤肉香气的重要来源。

热量加速了这些香气成分，尤其是挥发性物质的分子运动，让它们在空气中扩散开来，大老远就钻到你的鼻子里。

所以闻到烤肉香，就算间接“吃”到肉，其他气味同理。

超声检查涂的凝胶是什么？

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做超声检查的医护人员在用探头接触体检者之前，总会先涂抹一层透明凝胶。你可能以为它是润滑剂，但这只是它的次要作用。

这种凝胶的正式名称是超声耦合剂，它的主要用途正如它的名字，是用来“耦合”的媒介。超声检查用人耳听不到的超声波（频率大于20千赫）扫描人体，并把回声信号转换成体内的图像信息。B超呈现的是不同亮度（Brightness）的黑白图像，而彩超则是在此基础上以彩色呈现组织的血流情况。

超声图像显示的早期胎儿 | 图源：Wikimeidia Commons

然而作为机械波，声波的传播会受介质变化影响。虽然超声设备的探头挨着皮肤，但干接触难免隔着空气。由于空气和人体这两种完全不同的介质声阻抗相差大，声波在二者的界面上会被大量反射，在进入人体前已经损失很多声能。

超声检查的线阵探头 | 图源：Wikipedia

为了让声波顺利抵达体内，就需要一种能够挤掉空气，并且声阻抗和人体差不多的媒介，这就是超声耦合剂充当的角色。凝胶态的物质能充分填充探头和皮肤间的空隙，和人体相似的声阻抗减少了声能损失。做妇科B超检查时憋尿也是类似的原理。

除了要满足这些物理特性，直接接触人体的超声耦合剂还得足够舒适、安全。早期超声耦合剂使用矿物油、植物油等成分，有的刺激皮肤，有的难清理，还有的声学特性不够理想，于是逐渐被淘汰。

如今的超声耦合剂主要是卡波姆树脂等高分子材料，还会添加润滑剂（如甘油）、保湿稳定剂（如丙二醇），以及抗菌成分（如植物提取物）等等，就当给皮肤敷了个“面膜”。

电池为什么会爆炸？

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电动自行车、汽车和手机电池都曾出现过自燃或爆炸事故，它们使用的都是技术成熟且已经普及的锂离子电池。正常使用时，锂离子电池是相当安全的。但没有任何东西是绝对安全的，各种因素都可能导致意外发生。

锂离子电池内部一直在随着充放电稳定地发生电化学反应，锂离子在正负极间规律循环。一旦这种稳定被打破，电池就可能变成不定时炸弹。

适宜锂离子电池化学反应的温度范围比较窄，损耗的化学能和电能会转化成多余的热量。如果在没有保护机制的情况下过量充电、内/外电路发生短路，或外界温度过高，都可能导致热失控，引发自燃。如果电池内部压力积聚过大，又没有泄压阀，还可能发生爆炸。

电池热失控的反应可以分为三个阶段：首先是固体电解质的界面膜分解，电极与电解质反应，产生热量。接着隔膜坍塌，内部短路，电能转化成热能。最后正负极直接发生剧烈的氧化还原反应，释放大量的热。

为了让电池更便携，它们被制造得越来越小，电容量越来越大，这意味电池能量密度变大，也增加了安全隐患。不过，合格的电池都会有相应的保护机制，这也是研发人员在努力的方向。而使用者则需要警惕电池质量不达标、电池或充电设备老化以及拆装不当等问题。

如何分离糖和盐？

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小手一抖，不小心把糖（蔗糖）和盐（氯化钠）混在一块儿了该怎么办？

就让我们吃饱了撑着研究研究把糖和盐拆散的N种方法：

1. 愚公移山法：糖和盐的结晶形态不同，在放大镜下一颗颗挑出来就行了，是不是很简单？

蔗糖颗粒和氯化钠颗粒 | 图源：见水印

2. 过筛法：糖和盐的颗粒大小不同，白砂糖通常比精制盐颗粒大。搞个筛子，把小颗粒筛掉，留下大颗粒，前提是你能找到尺寸这么精确的筛子。

3. 风选法：氯化钠的密度大于蔗糖，且颗粒形态存在差异，用风选机控制好风力，氯化钠和蔗糖颗粒跑出的距离不同。

4. 溶解法：糖和盐在水里都极易溶，我们需要找另一种溶剂只让一种溶，另一种不溶或难溶，这样就能把不溶的过滤出来。糖在一些有机溶剂如无水乙醇中的溶解度大于盐（蔗糖0.6 g/100 ml ，氯化钠0.05g/100ml），虽然都很低，但相比之下，可以近似认为盐不溶。

你可能还会想到利用熔点不同，直接加热固体，让氯化钠熔化需要801℃，让蔗糖熔化只需要186℃，然而问题是蔗糖在化了的同时已经不再是蔗糖，而是变成了焦糖。

上述方法显然都不完美，要是能用上精密的实验仪器，你还可以根据它们的分子大小不同，设计半透膜，溶解后进行透析；或利用某些物质对它们的吸附性不同，进行层析（色谱法）。

听起来都太麻烦了？

那不如就让它们一起下锅做成咸甜口味的菜肴，在我们身体里被分别吸收吧！正常的话，尿液里应该只有盐，没有糖，盐还可以回收利用。

如果你有更巧妙的方法，欢迎在留言区分享。

来源：把科学带回家

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