日报标题:「酸碱体质」不靠谱,但食物的酸碱性值得捋一捋
说起酸碱体质理论,首先一个需要研究的问题,就是我们的食物成分的酸碱性究竟是什么,如何测量?在此之前,我们应该明确酸碱性的基本概念。下文可能需要一些高中水平的理科知识,对于一些人来说太简单了,对于一些人可能又太难了,真是众口难调啊。
酸碱性的基本概念
酸碱性是一个非常基本但是经过漫长历史演变的化学概念。人们对酸碱性的最直观的认识就是物质的味道。许多食物是有酸味的,例如醋、水果等。我们的胃酸也是酸性的,一些胃食道反流病患者深受反酸、烧心等症状的困扰,他们甚至能直接感受到自己胃酸的味道。确实,这种原始的感觉很多时候与之后化学测定的结果就是吻合的,那些酸味的物质,确实是酸性的。后来,化学家们认识到,酸碱性是一种化学物质广泛存在的属性,并且对酸碱性的定义进行了进一步的完善。
化学领域中第一个,也是最为经典的一个酸碱理论,是阿伦尼乌斯的电离理论。只要学过初高中化学的就知道,许多化学物质可以在水中发生电离,并且以阴离子和阳离子的形式溶解在水里。一些酸性物质在水中释放出氢离子 ,这些氢离子与水结合成水合氢离子 。比如胃酸的化学成分是盐酸(HCl),它在水中电离的情况如下:
或者也可写成
进一步深究的话,我们还会知道,在水中表现为酸性的物质,自己不一定直接提供氢离子,而是与水发生化学反应,产生氢离子,这就是盐类的水解。
碱性也是同理,那些能在水中释放出更多氢氧根离子 或者与水反应使水中氢氧根离子浓度增高的物质就是碱性的。最简单的例子是小苏打(碳酸氢钠 NaHCO3)和纯碱(碳酸钠 Na2CO3),它们的碱性是在水中的碳酸根和碳酸氢根例子与水反应的结果:
阿伦尼乌斯因提出电离理论,获得了 1903 年的诺贝尔化学奖。此后,在化学理论中,酸碱理论有了进一步的完善,比如之后的质子酸碱理论、电子酸碱理论和软硬酸碱理论等。但是对生物医学而言,由于许多的生命活动依然是在水中进行的,测量物质在水中电离的情况,已经能满足许多时候的研究需要,所以我们简单根据物质在水中电离引起氢离子和氢氧根离子浓度变化的结果就可以判断物质酸碱性了。
至于酸碱性的测量,最基本的衡量标准就是 pH 值,它是水中氢离子浓度的反映,因为直接描述氢离子的浓度从数字上讲非常不便,所以用氢离子浓度负对数的形式。
一般情况下,pH 浓度的适用范围是 1-14,数字越小,酸性越强,数字越大,碱性越强,一般常温下,7 为中性。如果酸性或碱性在这个范围之外,我们会换用其他的方式表示。然而,我们的食物里没有强酸强碱,即便是人体内酸性最强的器官——胃,在酸性最强时的 pH 也在 1 附近,所以,我们常常用不着其他表示方法表示人体和食物的酸碱性。
哪个学科会研究食物的酸碱性?
如果我们去翻真正专业的临床医学或者营养学的教材,是找不到任何关于食物酸碱性或者介绍其对健康影响的专门章节的,真的要写这种章节也找不到足够的可靠的参考文献。因为人体有复杂的酸碱平衡调控机制,食物对人体酸碱平衡的影响,即便不是不明显的,至少也是不容易观察和研究的。给出缺乏证据的基于食物酸碱性的建议没有价值。其实这已经足够说明这套理论对人的健康饮食没有指导意义了。
那么,酸碱体质理论真是无根之木吗?那些夸夸其谈但似是而非的结论源头是哪里?有没有什么专业书是介绍食物酸碱性的评价标准的呢?比如我们找一段对食物酸碱性的描述:
食物被身体代谢后,会留下某种能够改变机体酸碱平衡的残余物(灰分)。根据食物灰分的化学组分,可将食物分为成酸性食物和成碱性食物两类,没有明显酸碱性的也可称为中性食物……柑橘类水果含柠檬酸,使它呈酸味。但是,柠檬酸可在体内完全代谢,所以吃柑橘类水果后的“净效果”是使身体趋向碱性,因此它们被归入成碱性食物。
(英)帕特里克·霍尔福德著;范志红等译,营养圣经,北京出版社,2012.01,第 495 页
所谓食物的酸碱性,是指食物在体内消化吸收后,产生酸性物质还是碱性物质而言。食物酸碱性的鉴别,只能用燃烧的方法,即将 100 克食品燃烧成灰,再将灰溶于水,测定水溶液的属性,如水溶液呈碱性,则该食物为碱性食物。另外,可通过中和食品灰水溶液取所需的酸量或碱量来确定食品的酸度和碱度。
杨润琴,尹俊玉,于芳编著,食物疗法:饮食与健康,中国友谊出版公司,2003.01,第 40 页
酸碱体质理论常用的一个分析角度是食物的灰分。如果临床医学、预防医学和营养学的基本教材上都没有相关内容,那有什么专业书籍会着重研究食物灰分呢?我自己经过反复考虑和查找,终于发现了一类可靠的信息来源,这就是食品化学和食品分析的基础课本。专门的食品化学分析课程,只会在一些食品工程、卫生检验检疫或者农业技术类专业中开设。临床医学、基础医学、生命科学专业的人,甚至还包括预防医学、营养学专业的人,虽然了解化学知识,能粗略看懂分析过程里面的基本原理,但是都不一定在大学本科教育时学习食品化学分析专门的课程。如果从来没有接触过相关知识,连辟谣都费劲,针对性也会逊色不少。
正因此,许多生物医学背景的人在辟谣时,都不一定会把食物灰分的酸碱性问题进行正面的具体阐述。一些专业人士都会误认为食物里的灰分和人体内代谢的过程是一回事,更不用说普通公众了。这就增强了酸碱体质理论的欺骗性。
食品化学对食物酸碱性的研究是什么样的?
当我们用科学方法研究食品时,要分析它的成分,对它进行测量,测量食物的酸碱性就是一种经常需要做的工作。根据不同的研究目标、不同的测量方法,我们可以测出不同的值。下面,我根据查到的食品化学相关的资料,介绍一些真正的测定食物相关 pH 的内容。
需要注意的是,这些测量结果和酸性体质的谬论当然不是一回事。但是,我也不能保证下面的内容不会被某些愚蠢的公众号抄去,用来宣传食物和体质的酸碱理论。很多时候,掺杂的知识越丰富,伪科学就越能以假乱真,辨别起来就越困难,虽然伪科学理论从来都没找到什么正面的证据支持。
1.食物的酸度测定
酸度是食品中酸性成分的含量的一个重要指标,可以衡量诸如食物的品质、口感、安全性等指标。比如水果里就有各种各样的果酸,酸奶里有乳酸,可乐里会有磷酸,食醋里有醋酸。
这个指标的测量方法,包括最简单的酸碱指示剂和 pH 试纸,也包括更复杂的酸碱滴定(原理是酸碱中和反应)和仪器测量(pH 计),学过高中和大学化学的人应该对这方面的知识都略有了解。一些食物的酸度如下表:
(美)尼尔森著;杨严俊等译,食品分析 第 3 版,中国轻工业出版社,2012.07,第 228 页
2.食物的灰分
灰分是指食品中有机物被灼烧或被完全氧化后剩余的无机残留物。这种灰分的测量有许多用途,比如确定食物中的矿物质含量、确定谷物的加工精度、确定食品受污染程度、或者有没有掺水。比如,如果我们在测定的面粉样本中掺了一把沙子,灰分的测量结果也会有变化。
如果我们要测量食物的灰分,首先应当对其进行充分的高温加热和灼烧,在此过程中,许多食物中的有机物都变成二氧化碳、水蒸气和氮的氧化物挥发了,而残余的,则是一些不具备挥发性的物质。比如说,含磷物质会在烧灼后形成磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐,而磷酸二氢盐是酸性的。含硫物质可以形成硫酸盐。碘元素容易在烧灼后形成易挥发的物质而挥发。
需要注意的是,食物的灰分中的物质并不都是原来存在于食物中的。比如,钾钠钙镁的盐类不容易挥发,但是它们在烧灼之后形成的碳酸盐,可能是与空气中二氧化碳反应的产物,并不是食物里本身的碳酸盐。学过初中化学的就知道,即便高温下碳酸钙分解生成了氧化钙,它依然可以吸附空气中的水蒸气和二氧化碳,再次形成碳酸钙。
那么,食物的灰分性质是怎样呢?
(3)灰分的碱度(AOAC 900.02,940.26)——水果类和蔬菜类的灰分为碱性,而肉类和一些谷物类的灰分是酸性的。
(美)尼尔森著;杨严俊等译,食品分析 第 3 版,中国轻工业出版社,2012.07,第 117 页
水果类和蔬菜类的灰分为碱性(Ca、Mg、K、Na),而肉类和一些谷物类的灰分是酸性的(P、S、C1),灰分的碱度已经被作为水果和果汁的一种质量指标。柠檬酸盐、苹果酸盐和酒石酸盐在灼烧时产生的碳酸盐、磷酸盐会干扰此测定。此方法已经用于计算食品的酸碱平衡。
(美)S.苏珊娜·尼尔森(S.Suzanne Nilesen)著 杨严俊等译,食品分析,中国轻工业出版社,2002 年 07 月第 1 版,第 157 页
上面是对食物灰分性质的客观描述,但是完全不能代替对真实情况下我们食物中营养成分的分析。
把食物灰分的酸碱性有意无意误读为食物在代谢过程中的酸碱性,是酸碱体质这种伪科学的一个狡猾的伎俩。人们的第一印象是,化学反应前后元素是守恒的,人们吃到肚子里的东西和食物烧成的灰里的成分,至少在元素层面确实是一样的。而且我们在生物医学教学过程中,往往把人体的消化和代谢过程看成是一个缓慢燃烧的过程。一些人会想当然地把燃烧的过程和食物在体内代谢的过程简单等同。
但真实情况并非如此,因为分析过程中灰分的元素和真实情况下我们吃下去的食物的元素含量也是有区别的,我们只能拿灰分去分析一部分元素的含量。进一步说,元素可以构成不同的物质,灰分中元素的存在形式和我们吃的食物,也不是一样的东西。这种一步登天的没有中间过程的不分析食物真是代谢过程的理论只能沦为伪科学。
还有一些人会把食物的加工烹调过程和测量灰分的过程类比。
食物的酸碱性与食物入口所感觉的酸碱性是不一样的,而是食物经过我们的烧煮,所呈现的酸碱性,正是其残留的灰分。其中有八种矿物质:铁、磷、氯、硫、钾、钠、钙、镁,与食物的酸碱性有比较密切的关系。其中钾、钠、钙、镁、铁经过人体代谢之后,就呈现碱性,而磷、氯、硫经过人体代谢之后则呈现酸性,所以碱性食物中含钾、钠、钙、镁、铁不少,磷、氯、硫含量不多。相反地,酸性食物中含钾、钠、钙、镁、铁不多,磷、氯、硫含量不少。
邓姝著,把健康“碱”回来 酸碱平衡 健康的新活法,黑龙江科学技术出版社,2014.05,第 14 页
然而这种类比一眼就可以看出是不可靠的,因为我们吃进去的食物,显然不是一堆无机的灰渣,否则我们每天真的和吃土没多大区别了。
3.为什么食物 pH 的测量过程要标准化?
如果我们仔细看食物分析的具体流程,就会发现,其中需要用到许多标准化的设备,选取的样本数量也有明确的规定。为什么步骤这么麻烦呢?对这个问题,其实不用参考文献,我们拍脑子也能知道,pH 是氢离子浓度的表示方法,食物的 pH 值,或者说酸碱性,都是非常容易变化的。下面是一些例子:
- 我们把刚打开的可乐和放了几个小时的可乐进行比较,pH 必然有差别,因为里面的碳酸分解成了二氧化碳气体,跑掉了一部分。
- 冷水和刚烧开的烫水,pH 是不同的,因为高温下水的电离出的氢离子会增加,虽然它依然是中性的,但是 pH 值会降低。我们常说的 pH=7 是中性,仅在常温下适用。
- 如果把纯净水在空气中放置一段时间,pH 可能变低,因为里面溶解了更多的二氧化碳,形成了碳酸。
- 食品的发酵过程常伴随 pH 变化,我们把牛奶制成酸奶,乳酸的含量增多,pH 就变低了。
- 我们把新鲜蔬菜加入调料,比如醋之后,pH 就变低了。我们在食物中加入大量的水,pH 就会更接近中性,因为整个体系的氢离子浓度更接近水的氢离子浓度了。
- 食物进入胃里形成的食团,由于混入了胃酸,会变成酸性。进入小肠后,由于胆汁、胰液、肠液等因素,又会变成碱性。
所以,如果我们要测量一种食物的 pH,必须有标准化的流程,否则测出来的数值就会不准确,没有参考意义。pH 值并不是仅由食物的固有属性决定的,而且很容易改变。
有人说,酸碱体质理论里说的食物的酸碱性,并不是食物的 pH,而是在代谢过程中产物的酸碱性。这个命题有实际意义吗?代谢产物的酸碱性能等同于灰分的酸碱性吗?醋在代谢时真的是碱性的吗?这些问题说来话长,请听下回分解。