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6.数学/化学

一、化学的前奏

1．人类文明的起点——火的利用

在几百万年以前，人类过着极其简单的原始生活，靠为生，吃的是生肉和野果。根据考古学家的考证，至少在距今50万年以前，可以找到人类用火的证据，即北京周口店北京猿人生活过的地方发现了经火烧过的动物骨骼化石。有了火，原始人从此告别了茹毛饮血的生活。吃了熟食后人类增进了健康，智力也有所发展，提高了生存能力。后来，人们又学会了摩擦生火和钻木取火，这样，火就可以随身携带了。于是，人们不再是火种的看管者，而成了能够驾驭火的造火者。火是人类用来发明工具和创造财富的武器，利用火能够产生各种各样化学反应这个特，类开始了制陶、冶金、酿造等工艺，进入了广阔的生产、生活天地。

2．历史悠久的工艺——制陶

陶器是什么时候产生的，已很难考证。对陶器的由来，说法不一，有人推测：人类最原始的生活用容器是用树枝编成的，为了使它耐火和致密无缝，往往在容器的内外抹上一层粘土。这些容器在使用过程中，偶尔会被火烧着，其中的树枝都被烧掉了，但粘土不会着火，不但仍旧保留下来，而且变得更坚硬，比火烧前更好用。这一偶然却给人们很大启发。后来，人们干脆不再用树枝做骨架，开始有意识地将粘土捣碎，用水调和，揉捏到很软的程度，再塑造成各种形状，放在太阳光底下晒干，最后架在篝火上烧制成最初的陶器。大约距今1万年以前，中国开始出现烧制陶器的窑，成为最早生产陶器的国家。陶器的发明，制造技木上是一个重大的突破。制陶过程改变了粘土的性质，使粘土的成分二氧化硅、三氧化二铝、碳酸钙(gài)、氧化镁(měi)等在烧制过程中发生了一系列的化学变化，使陶器具备了防水耐用的优良性质。因此陶器不但有新的技术意义，而且有新的经济意又。它使人们处理食物时增添了蒸煮的办法，陶制的纺轮、陶刀、陶挫等工具也在生产中发挥了重要的作用，同时陶制储存器可以使谷物和水便于存放。因此，陶器很快成为人类生活和生产的必需品，特别是定居下来从事农业生产的人们更是离不开陶器。

3．冶金化学的兴起

在新石器时代后期，人类开始使用金属代替石器制造工具。使用得最多的是红铜。但这种天然毕竟有限，于是，产生了从矿石冶炼金属的冶金学。最先冶炼的是铜矿，约公元前3800年，伊朗就开始将铜矿石(孔雀石)和木炭混合在一起加热，得到了金属铜。纯铜的质地比较软，用它制造的工具和兵器的质量都不够好。在此基础上改进后，便出现了青铜器。到了公元前3000～前2500年，除了冶炼铜以外，又炼出了锡(xī) 和铅(qiān)两种金属。往纯铜中掺入锡，可使铜的熔点降低到800℃左右，这样一来，铸造起来就比较容易了。铜和锡的合金称为青铜(有时也含有铅)，它的硬度高，适合制造生产工具。青铜做的兵器，硬而锋利，青铜做的生产工具也远比红铜好，还出现了青铜铸造的铜币。中国在铸造青铜器上有过很大的成就，如殷朝前期的“司母戊”鼎。它是一种礼器，是世界上最大的出土青铜器。又如战国时的编钟，称得上古代在音乐上的伟大创造。因此，青铜器的出现，推动了当时农业、兵器、金融、艺术等方面的发展，把社会文明向前推进了一步。世界上最早炼铁和使用铁的国家是中国、埃及和印度，中国在春秋时代晚期(公元前6 世纪)已炼出可供浇铸的生铁。最早的时候用木炭炼铁，木炭不完全燃烧产生的一氧化碳把铁矿石中的氧化铁还原为金属铁。铁被广泛用于制造犁铧、铁■(一种锄草工具)、铁锛等农具以及铁鼎等器物，当然也用于制造兵器。到了公元前8～前7世纪，欧洲等才相继进入了铁器时代。由于铁比青铜更坚硬，炼铁的原料也远比铜矿丰富，在绝大部分地方，铁器代替了青铜器。

4．中国的重大贡献——火药和造纸

黑火药是中国古代四明之一。为什么要把它叫做“黑火药”呢？这还要从它所用的原料谈起。火药的三种原料是硫磺、硝(xiāo)石和木炭。木炭是黑色的，因此，制成的火药也是黑色的，叫黑火药。火药的性质是容易着火，因此可以和火联系起来，但是这个“药”字又怎样理解呢？原来，硫磺和硝石在古代都是治病用的药，因此，黑火药便可理解为黑色的会着火的药。火药的发明与中国西汉时期的炼丹术有关，炼丹的目的是寻求长生不老的药，在炼丹的原料中，就有硫磺和硝石。炼丹的方法是把硫磺和硝石放在炼丹炉中，长时间地用火炼制。在许多次炼丹过程中，曾出现过一次又一次地着火和爆炸现象，经过这样多次试验终于找到了配制火药的方法。黑火药发明以后就与炼丹脱离了关系，一直被用在军事上。古代人打仗，近距离时用刀枪，远距离时用弓箭。有了黑火药以后，从宋朝开始，便出现了各种新式武器，例如用弓发射的火药包。火药包有火球和火蒺藜两种，用火将药线点着，把火药包抛出去，利用燃烧和爆炸杀伤对方。大约在公元8世纪，中国的炼丹术传到了阿拉伯，火药的配制方法也传了过去，后来又传到了欧洲。这样，中国的火药成了现代的“老祖宗”。这是中国的伟明之一。纸是人类保存知识和传播文化的工具，是中华民族对人类文明的重大贡献。在使用植物纤维制造的纸以前，中国古代传播文字的方法主要有：在甲骨(乌龟的腹甲和牛骨)上刻字，即所谓的甲骨文；甲骨数量有限，后来改在竹简或木简上刻字。可是，孔子写的《论语》所用的竹简之多，份量之重是可想而知的；另外，用丝织成帛(bó)，也可以用来写字，但大量生产帛却是难以做到的。最后才有了用植物纤维制造的纸，一直流传到今天。1957年5月，中国考古工作者在陕西省西安市灞(bà)桥的一座古代墓葬中发现一些米**的古纸。经鉴定这种纸主要由纤维制造，其年代不会晚于汉武帝(公元前156～公元前87年)，这是现存的世界上最早的植物纤维纸。提起纸的发明，人们都会想起蔡伦。他是汉和帝时的中常侍。他看到当时写字用的竹简太笨重，便总结了前人造纸的经验，带领工匠用树皮、麻头、破布、破鱼网等做原料，先把它们剪碎或切断，放在水里长时间浸泡，再捣烂成为浆状物，然后在席子上摊成薄片，放在太阳底下晒干，便制成了纸。它质薄体轻，适合写字，很受欢迎。造纸是一个极其复杂的化学工艺，它是广大劳动人民智慧的产物。实际上，蔡伦之前已经有纸了，因此，蔡伦只能算是造纸工艺的改良者。

5．炼丹术与炼金术

当封建社会发展到一定的阶段，生产力有了较大提高的时候，统治阶级对物质享受的要求也越来越高，皇帝和贵族自然而然地产生了两种奢望：第一是希望掌握更多的财富，供他们享乐；第二，当他们有了巨大的财富以后，总希望永远享用下去。于是，便有了长生不老的愿望。例如，秦始皇统一中国以后，便迫不及待地寻求长生不老药，不但让徐福等人出海寻找，还召集了一大帮方士(炼丹家)日日夜夜为他炼制丹砂——长生不老药。炼金家想要点石成金(即用人工方法制造金银)。他们认为，可以通过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。像希腊的炼金家就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金，然后把它放入多硫化钙溶液中浸泡。于是，在合金表面便形成了一层硫化锡，它的颜色酷似黄金(现在，金**的硫化锡被称为金粉，可用作古建筑等的金色涂料)。这，炼金家主观地认为“黄金”已经炼成了。实际上，这种仅从表面颜色而不从本质来判断物质变化的方法，是自欺欺人。他们从未达到过“点石成金”的目的。虔诚的炼丹家和炼金家的目的虽然没有达到，但是他们辛勤的劳动并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化学实验室”中，应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训，甚至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提出：“丹砂(硫化汞)烧之成水银，积变(把硫和水银二者放在一起)又还成(交成)丹砂。”这是一种化学变化规律的总结，即“物质之间可以用人工的方法互相转变”。炼丹家和炼金家夜以继日地在做这些最原始的化学实验，必定需要大批实验器具，于是，他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过滤装置等。他们还根据当时的需要，制造出很多化学药剂、有用的合金或治病的药，其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。为了把试验的方法和经过记录下来，他们还创造了许多技术名词，写下了许多著作。正是这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金著作，开挖了化学这门科学的先河。从这些史实可见，炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有功绩的，后世之人决不能因为他们“追求长生不老和点石成金”而嘲弄他们，应该把他们敬为开拓化学科学的先驱。因此，在英语中化学家(chemist)与炼金家(alchemist)两个名词极为相近，其真正的含义是“化学源于炼金术”。

二、创建近代化学理论——探索物质结构

世界是由物质构成的，但是，物质又是由什么组成的呢？最早尝试解答这个问题的是我国商朝末年的西伯昌(约公元前1140年)，他认为：“易有太极，易生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”以阴阳八卦来解释物质的组成。约公元前1400 年，西方的自然哲学提出了物质结构的思想。希腊的泰立斯认为水是万物之母；黑拉克里特斯认为，万物是由火生成的；亚里士多德在《发生和消灭》一书中论证物质构造时，以四种“原性”作为自然界最原始的性质，它们是热、冷、干、湿，把它们成对地组合起来，便形成了四种“元素”，即火、气、水、土，然后构成了各种物质。上面这些论证都未能触及物质结构的本质。在化学发展的历史上，是英国的波义耳第一次给元素下了一个明确的定义。他指出：“元素是构成物质的基本，它可以与其他元素相结合，形成化合物。但是，如果把元素从化合物中分离出来以后，它便不能再被分解为任何比它更简单的东西了。”波义耳还主张，不应该单纯把化学看作是一种制造金属、药物等从事工艺的经验性技艺，而应把它看成一门科学。因此，波义耳被认为是将化学确立为科学的人。人类对物质结构的认识是永无止境的，物质是由元素构成的，那么，元素又是由什么构成的呢？1803 年，英国化学家道尔顿创立的原子学说进一步解答了这个问题。原子学说的主要内容有三点：1．一切元素都是由不能再分割和不能毁灭的微粒所组成，这种微粒称为原子；2．同一种元素的原子的性质和质量都相同，不同元素的原子的性质和质量不同；3．一定数目的两种不同元素化合以后，便形成化合物。原子学说成功地解释了不少化学现象。随后意大利化学家阿佛加德罗又于1811年提出了分子学说，进一步补充和发展了道尔顿的原子学说。他认为，许多物质往往不是以原子的形式存在，而是以分子的形式存在，例如氧气是以两个氧原子组成的氧分子，而化合物实际上都是分子。从此以后，化学由宏观进入到微观的层次，使化学研究建立在原子和分子水平的基础上。

三、现代化学的兴起

19 世纪末，物理学上出现了三现，即X射线、放射性和电子。这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念，从而打开了原子和原子核内部结构的大门，揭露了微观世界中更深层次的奥秘。热力学等物理学理论引入化学以后，利用化学平衡和反应速度的概念，可以判断化学反应中物质转化的方向和条件，从而开始建立了物理化学，把化学从理论上提高到了一个新的水平。在量子力学建立的基础上发展起来的化学键(分子中原子之间的结合力)理论，使人类进一步了解了分子结构与性能的关系，大大地促进了化学与材料科学的联系，为发展材料科学提供了理论依据。化学与社会的关系也日益密切。化学家们运用化学的观点来观察和思考社会问题，用化学的知识来分析和解决社会问题，例如能源危机、粮食问题、环境污染等。化学与其他学科的相互交叉与渗透，产生了很多边缘学科，如生物化学、地球化学、宇宙化学、海洋化学、大气化学等等，使得生物、电子、航天、激光、地质、海洋等科学技术迅猛发展。化学也为人类的衣、食、住、行提供了数不清的物质保证，在改善人民生活，提高人类的健康水平方面作出了应有的贡献。现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上，发展成为多分支学科的科学，开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位“分子建筑师”将运用善变之手，为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。

6、安全造福人类——诺贝尔发明安全

“轰隆隆..”一声巨响，山崩地裂，土石飞迸。这是我们经常能从荧屏和银幕上看到的场景。今天，威力巨大的是从事开矿、筑路等大型工程建设必不可少的开路先锋；可当初，人类是怎样找到并驯服这位力大无穷却又脾气暴烈的“朋友”的呢？说来就话长了。大家都知道，黑色火箭是中国古代四明之一。大约在公元13～14世纪，通过中亚阿拉伯国家传到了欧洲各国，欧洲人学合使用火药后加以推广，不仅造出了用火药发射的、大炮，还用来发展生产。到了17世纪，随着工业革命的深入，许多国家迫切要求发展矿业，加快掘速度，需要更强有力的，而传统的黑色火药燃烧不充分，爆炸力不强，因此寻找威力巨大的新成为迫在眉睫的一个大问题。1847年，意大利人索伯莱罗发明了一种名叫的烈性它的威力比黑色火药大得多。但非常容易爆炸，制造、存放和运输都很危。人们没办法控制它，因此很难将它应用于实际。为了驯服这头暴烈的“野马”，许多人煞费苦心，可是都没有成功；而最终降服并驾驭这匹“野马”，制造出高效安全的是瑞典的一位勇士——化字家阿尔弗雷德·诺贝尔。

诺贝尔的父亲是一个机械师，没受过高等教育，但非常喜欢化学实验，一有空就研制。在父亲的影响下，小诺贝尔也热衷于改进的研究。可是他的父母并不赞成，因为搞太危险了。他的父亲希望他老老实实地当一名机械师。但是诺贝尔却坚信改进将会给人类创造极大的财富。父母被地执著追求的坚强意志所感动，只好默认了。从此，父子俩站在同一条战壕里，为攻克科学难关而并肩奋斗。1862年初，诺贝尔开始研究利用来制造可控制的烈性。他想：是液体，不好控制，如果把它与固休的黑色火药混合起来，不就便于贮存、控制了吗？他拭着用10%的加入黑色火药之内，制成的混合爆炸力确实大大增强，但他不久就发现这种不能长期贮存，放置几小时以后，就全被火药的孔隙所吸收，燃烧速度随之减慢，爆炸力大大减弱，因此没有实用价值。

为了研制成一种可控制的高效能，诺贝尔日以继夜地进行着大胆的试验和细心的观察。过去，人们通过点燃导火索来引爆黑色火药，但这种方法却不能引爆。不容易按照人的要求爆炸，却又容易自行爆炸。真是个桀骜(jiéà o)不驯的家伙！

1862年初夏，诺贝尔设计了一个引爆的重要突验：把一个小玻璃管放入一个装满黑色火药的金属管内，安上导火索后将金属管口塞紧；点燃导火索，把金属管丢入深沟。霎那间，轰隆一声，发生了剧烈的爆炸，这表明里面的已完全爆炸。从中诺贝尔认识到：密封容器内少量黑色火药的爆炸，可以引起分隔开的完全爆炸。

第二年秋天，诺贝尔在斯德哥尔摩的海伦坡建立了他的第一个实验室，专门从事的研究和制造。开始，他用黑色火药作引爆药，效果还不十分理想，以后他又改用雷酸汞制成引爆管(现称)，成功地引爆了。1864年他取得了这项发明的专利权。他终于发明了可供实用的。

初步成功的喜悦尚未过去，接踵而来的却是一次沉重的打击。1864年9月3 日，为进一步改进的性能，制造更高效的，他们进行一次新的试验。只听得轰的一声巨响，实验室被送上了天，地下也炸出了一个大坑。当人们跑来把诺贝尔从废墟中救出来时，满脸血迹的诺贝尔嘴里还在不停地说：“试验成功了，我的试验成功了！”是的，新的威力是巨大的，然而，损失是惨重的：他的实验室完全被摧毁，诺贝尔的弟弟埃米被炸死，父亲重伤致残，哥哥和他自己也都受了伤。事故发生以后，周围的邻居十分恐慌，当局也禁止他们在城内从事生产或实验。结果，诺贝尔只能把设备搬到3 公里以外马拉湖内的一只平底船上。但这丝毫也没有动摇诺贝尔制造新的决心。几经周折，终于获得批准，于1865年3月在温特维根建造了世界上第一座工厂。

诺贝尔生产的，很受矿业的欢迎。除了瑞典以外，在英、法、德、美各国也都取得了专利权。然而，新的性能仍不够稳定，在运输中经常发生事故：美国的一列火车，在途中因颠簸而引起爆炸，变成了一堆废铁；“欧罗巴”号海轮，在大西洋上遇到狂风，船体倾斜，导致爆炸，船沉人亡。一连串的事故，使人们对又产生了疑惧，有些国家甚至下令禁运。面对这种艰难的局面，不少人劝诺贝尔不要再搞危险的试验了，但诺贝尔不达目的誓不罢休，他考虑的是在不减弱爆炸力的同时一定使变得很安全。

诺贝尔接连做了一系列试验，希望用一些多孔的物质，如木炭粉、锯木屑、水泥等吸附，以减少爆炸的危险，但结果都不令人满意。有一次一辆运输车上的一个罐不慎打破了，流出来和旁边作为防震填充料的硅藻土混在一起，却没发生事故。这给诺贝尔很大的启示，经过反复试验，终于制成了用一份硅藻土吸收三份的固体。这种无论运输或使用都十分安全，这就是诺贝尔安全。为了消除人们对安全的怀疑，1867年7 月14 日，诺贝尔做了一次公开的对比实验。他把一箱安全放在一堆点燃的木柴是，结果并未炸开；再把一箱安全从20 米高的山崖上扔下去，结果仍未炸；最后在石洞、铁桶中装入安全，用引爆，全都成功地爆炸了！“野马”终于套上了笼头，不再令人生畏。

诺贝尔再接再励，继续改进他的。他把一份火棉(低氮量硝酸纤维素)溶于九份中，得到一种爆炸力更强的胶状物——炸胶，1887年，他又把少量樟脑加到和火棉炸胶中，发明了爆炸力强而烟雾少的无烟火药。直到今夭，军工生产中普遍使用的火药，仍属这一类型。在隆隆的爆炸声中，诺贝尔的事业迅速发展起来。他的工厂遍布欧美各国，新型的销售量直线上升。他的发明大大促进了公路、铁的修建，帮助了隧道的开凿和矿藏的开；然而，他的也加深了战争的灾难和痛苦，这使他很痛心。为了造福于人类，1895 年11月29 日他在巴黎写下了一份著名的遗嘱，将其毕生积累的巨额财产中的一部分创办科学研究所，而把大部分巨额财产作为基金，分设物理、化学、生理(或医学)、文学与和平事业五项奖金，以鼓励对人类作出最多贡献的人。

7、开创制碱工业的新纪元——侯德榜发明联合制碱法

在化学工业中，纯碱是一种重要的化工原料，它的化学名称又叫“碳酸钠”，是一种白色的粉末。别小看它，它的用途可大呢！制造肥皂、玻璃、纸张时要用它；纺纱织布时要用它；炼铁、炼钢过程中也少不了它。用它还可以制造出好多好多的化工产品哩！它诞生在化工厂里，是用联合制碱法生产出来的。这个方法由中国化学工业的先驱侯德榜首创，所以也叫“侯氏制碱法”。那末侯德榜是在怎样情况下研究制碱法，又是怎样创立侯氏制碱法的呢？事情得从17 世纪说起，当时人们在生产玻璃、纸张、肥皂等时已经知道要用纯碱，但那时的碱是从草木灰和盐湖水中提取的，人们还不知道可以从工厂中生产出来。后来法国一位医师路布兰用了4 年时间，在1791年首创了一种纯碱制造法，从此纯碱能源源不断地人工厂中生产出来，满足了当时工业生产的需要。可惜这一方法并不完善，还存在着许多缺点，如生产过程中温度很高、工人劳动强度很大、煤用得很多、产品质量也不高等，因此很多人都想改进它。1862年，比利时有一位化学家叫苏尔维，他提出了一种以食盐、石灰石、氨为主要原料的制碱方法，这方法叫“氨碱法”或“苏尔维制碱法”。由于这个方法产量高、质量优、成本低、能连续生产，所以很快就替代了路布兰的方法。但这个方法都被制造商严格控制住，一点也不让它泄露出来，被他人知道。20 世纪初，当时的中国工业生产也需要纯碱，但自己不会生产，只能依靠进口。第一次世界大战时，纯碱产量大大减少，加上交通受阻，英国一家制造纯碱的公司乘机抬高碱价，甚至不供货给中国，致使中国以碱为原料的工厂只得倒闭、关门。当时有一位在美国留学的中国学生侯德榜，他学飞很刻苦，成绩优异，在美国学习化学工程已有8 年，1921 年取得了博士学位，发他听说外车资本家如此卡中国人的脖子时，连肺都要气炸了，他发誓学成回国，以自己已学到的知识报效祖国，振兴中国的民族工业。1921 年10月侯德榜回国了，他任碱业公司总工程师，任务是要创建中国第一家制碱工厂。当时要生产出碱，只能按苏尔维制碱法生产。

原理说说很简单，可真正要制造出来可就难了。由于技术封锁，侯德榜只能靠自己不断研究、试验、摸索。经过好长时间的努力，终于设计好了流程，安装好了设备，接著就开始试生不。谁知一开始就碰到困难。一天，刚试车不久，高高的蒸氨塔突然晃功得很厉害，并且发出巨响大家害怕极了，侯德榜见了马上喊停车。一检查，原来所有的管道都被白色的沉淀物堵住了。怎么办？开始他拿大铁钎捅，累得满头大汗，但也无济于事。后来，他想出加干碱的办法，才使沉淀物慢慢掉了下来，终于转危为安。类似这样的故障还有很多很多，每次都被他一一排除掉了。经过几年的努力，1924年8 月13 日，中国第一家制碱厂正式投产了。那天工人们早早地来到车间，都想亲眼目睹中国第一批纯碱的诞生。几小时后，不知谁喊了一声：“出来了！”大家眼睛一齐朝出碱口望去。咦？怎么出来的是红白相间的碱？按理应该是雪白的呀！大家的心头一凉。这时侯德榜仔细地检查了设备，原来纯碱出来时遇到了铁锈，才使产品变红了。原因查出来了，大家都松了一口气，以后改进了设备，终于制得了纯白色的产品。望著白花花的纯碱，侯德榜笑了，他笑得那么舒心，几年的辛苦没有白费，他终于摸索出苏尔维制碱法的奥秘，实现了自己报效祖国的誓言。

1937 年日本帝国主义发动了侵华战争，他们看中了南京的硫酸铵厂，为此想收买侯德榜，但是遭到侯德榜的严正拒绝。为了不使工厂遭受破坏，他决定把工厂迁到四川，新建一个川西化工厂。制碱的主要原料是食盆，也就是氯化钠，而四川的盐都是井盐，要用竹筒从很深很深的井底一桶桶吊出来。由于浓度稀，还要经过浓缩才能成为原料，这样食盐成本就高了。另外，苏尔维制碱法的致命缺点是食盐利用率不高，也就是说有30%的食盐要白白地浪费掉，这样成本就更高了，所以侯德榜决定不用苏尔维制碱法，而另辟新路。他首先分析了苏尔维制碱法的缺点，发现主要在于原料中各有一半的没有利用上，只用了食盐中的钠和石灰中碳酸根，二者结合才生成了纯碱。食盐中另一半的氯和石灰中的钙结合生成了氯化钙，这个产物都没有利用上。那么怎祥才能使另一半成分变废为宝呢？他想呀想，设计了好多方案，但是—一都被推翻了。后来他终于想到，能否把苏尔维制碱法和合成氨法结合起来，也就是说，制碱用的氨和二氧化碳直接由氨厂提供，滤液中的氯化铵加入食盐水，让它沉淀出来。这氯化铵既可作为化工原料，又可以作为化肥，这样可以大大地提高食盐的利用率，还可以省去许多设备，例如石灰窑、化灰桶、蒸氨塔等。设想有了，能否成功还要靠实践。于是地又带领技术人员，做起了实验。l次、2次、10次、100次..一直进行了500多次试验，还分析了2000多个样品，才把试验搞成功，使设想成为了现实。

这个制碱新方法被命名为“联合制碱法”，它使盐的利用率从原来的70%一下子提高到96%。此外，污染坏境的废物氯化钙成为对农作物有用的化肥——氯化铵，还可以减少1/3设备，所以它的优越性在大超过了苏尔维制碱法，从而开创了世界制碱工业的新纪元。

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史前时期，人类就已知道从鲜果、蜂蜜、植物中摄取甜味食物。后发展为从谷物中制取饴糖，继而发展为从甘蔗甜菜中制糖等。制糖历史大致经历了早期制糖、手工业制糖和机械化制糖3个阶段。

早期制糖阶段 中国是世界上最早制糖的国家之一。早期制得的糖主要有饴糖、蔗糖，而饴糖占有更重要的地位。

制饴 将谷物用来酿酒造糖是人类的一大进步。中国西周的《诗经·大雅》中有“周原膴膴，堇荼如饴”的诗句，意思是周的土地十分肥美，连堇菜和苦苣也象饴糖一样甜。说明远在西周时就已有饴糖。饴糖被认为是世界上最早制造出来的糖。饴糖属淀粉糖，故也可以说，淀粉糖的历史最为悠久。

饴糖是一种以米（淀粉）和以麦芽经过糖化熬煮而成的糖，呈粘稠状，俗称麦芽糖。自西周创制以来，民间流传普遍，广泛食用。西周至汉代的史书中都有饴糖食用、制作的记载。其中，北魏贾思勰所著的《齐民要术》（第89篇“饧?”）记述最为详尽。书中对饴糖制作的方法、步骤、要点等都作了叙述，为后人长期沿用。时至今日，这类淀粉糖的甜味剂仍有生产，也有较好的市场，在制糖业中仍有一定地位。但通常所说的制糖是指以甘蔗、甜菜为原料制糖。

甘蔗制糖 甘蔗制糖最早见于记载的是公元前 300年的印度的《吠陀经》和中国的《楚辞》。这两个国家是世界上最早的植蔗国，也是两大甘蔗制糖发源地。在世界早期制糖史上，中国和印度占有重要地位。

在中国，最早记载甘蔗种植的是东周时代。公元前4世纪的战国时期,已有对甘蔗初步加工的记载。屈原的《楚辞·招魂》中有这样的诗句：“胹鳖炮羔，有柘浆些”。这里的“柘”即是蔗，“柘浆”是从甘蔗中取得的汁。说明战国时代，楚国已能对甘蔗进行原始加工。

西晋陈寿所著的《三国志·吴书·孙亮传》中，有"亮使黄门以银椀并盖,就中藏吏取交州所献甘蔗饧……"的记述。交州在现今的广东、广西一带，与上述的楚国同是中国的南方，是甘蔗制糖最早的地区。甘蔗饧是一种液体糖，呈粘稠状，是将甘蔗汁浓缩加工至较高浓度（粘稠），便于储存食用。这里的加工技术已经提高了一大步。

东汉张衡著的《七辨》中，有“沙饴石蜜”之句。这里“沙饴”二字，是指制得的糖有微小的晶体，可看作是砂糖的雏形。

6世纪时陶弘景著的《名医别录》中写到:“蔗出江东为胜,卢陵也有好者,广州一种数年生,皆大如竹,长丈余，取汁为沙糖，甚益人。”这里描述的种蔗区域更加广阔了，种蔗的技术也已提高，且已经制出砂糖。这种砂糖是将蔗汁浓缩至自然起晶，成为带蜜的糖。比先前的甘蔗饧的加工技术又提高一步。

手工业制糖阶段 自战国时代开始从甘蔗中取得蔗浆以后,种植甘蔗日益兴盛,甘蔗制糖技术逐步提高，经近千年的发展，至唐宋年间，已形成了颇具规模的作坊式制糖业。

公元647年,唐太宗派人去印度学习熬糖法。欧阳修、宋祁撰的《新唐书》中有这样的记载：“……贞观二十一年，始遣使自通天子，献波罗树，树类白杨。太宗遣使取熬糖法，即诏扬州诸蔗，柞沈如其剂，色味愈西域远甚。”说明在中、印频繁的文化、科技交流中，其中也有制糖技术的经验交流。

从唐宋开始形成的手工业制糖以来，制糖技术逐步得到发展，一些新的技术、新的工艺相继出现，土法制取的白糖、冰糖等新品种也相继出现，同时也产生了一些制糖的理论著作。

公元674年,中国发明用滴漏法制取土白糖。该法用一套漏斗形的陶器，配以瓦缸和其他小设施，将蔗汁熬至相当浓度后倒入瓦溜（漏斗形陶器）中，从上淋入黄泥浆，借助黄泥浆的吸附脱色制取土白糖。白糖的出现，标志着制糖技术达到了一个新的高度。这种土法制糖在中国沿用了千余年。

唐大历年间(766～779)，四川遂宁一带出现用甘蔗制取冰糖。冰糖的制作，为制糖业增添了独特的产品。

唐宋制糖手工业昌盛，所产之糖的品种和质量都达到相当高的水平。糖产品不仅销售国内各地，还远销波斯、罗马等地，促进了国际间的贸易往来。广泛兴起的制糖手工业,扩展至全国的很多区域,如现今的广东、广西、福建、四川等地。宋、元期间，大量的闽、粤移民至台湾，同时也带去了种蔗制糖技术。由于台湾气候适宜于种植甘蔗，制糖业很快得到发展，并成为中国主要制糖基地之一。

8世纪中叶,中国制糖技术传到日本。13世纪左右，传入爪哇，成为该岛糖业的起源。15～16世纪，中国的侨民也在菲律宾、夏威夷等地传播制糖法。

当中国的甘蔗制糖技术向外传播的时候，世界上的另一个甘蔗制糖发源地印度，也不断向各国传播甘蔗制糖技术。7世纪,阿拉伯人把印度的甘蔗种植技术传入西班牙、意大利。自此，地中海沿岸开始有甘蔗种植，随后甘蔗的种植技术又传入北美洲的一些国家。15世纪末，哥伦布将甘蔗制糖技术传至西印度群岛，很快又传至古巴、波多黎各。15世纪20～30年代，甘蔗制糖技术先后传到墨西哥、巴西、秘鲁等，不久，甘蔗制糖业在南北美洲都发展起来。

在长期的制糖实践中，很多制糖方法逐步被总结出来。 北宋王灼于 1130年间撰写出中国第一部制糖专著——《糖霜谱》。全书共分7篇，内容丰富,分别记述了中国制糖发展的历史、甘蔗的种植方法、制糖的设备（包括压榨及煮炼设备）、工艺过程、糖霜性味、用途、糖业经济等。1637年初刊的明代宋应星所著《天工开物》卷六（《甘嗜》）中,记述了种蔗、制糖的各种方法,比《糖霜谱》一书更系统、更详尽。这些方法，在中国民间一直沿用到20世纪。书中记述的用牛拉石辘（或木辘）多次压榨取汁的方法(压榨法)，与现代的甘蔗多重压榨原理相似。在蔗汁澄清方面，书中首次总结了石灰法澄清工艺，其原理在现代的制糖业中仍有沿用。“甘嗜”中总结的具有系统性的压榨取汁、石灰法澄清、浓缩煮糖等手工业制糖工艺，成为现代机械化制糖的工艺基础。

机械化制糖阶段 18世纪末至19世纪初，甜菜制糖的成功极大地推动了制糖业的发展，直接导致了制糖业的机械化。

甜菜制糖业的兴起 长期以来，用来制糖的主要原料是甘蔗，而甘蔗只能生长于热带、亚热带地区，寒冷地区则不能种蔗制糖。18世纪末期，一种新的制糖原料——甜菜终于被发现，给制糖业的发展带来重大突破。

1747年，德国化学家A.马格拉夫发现甜菜块根中含有蔗糖，但未受到重视。1786年，马格拉夫的学生F.K.阿哈尔德在柏林近郊试种甜菜成功，实现了从甜菜中提取蔗糖并开始进行甜菜的选择和育种工作。1799年阿哈尔德发表论文，宣告可以用甜菜制糖。1802年，阿哈尔德在东欧西里西亚附近的库内恩建立了世界上第一座甜菜糖厂。同年，俄国也建成一座甜菜糖厂。1811年，法国又建成一座甜菜糖厂。此后，欧洲各国相继建厂，甜菜制糖业很快兴起。1810年，俄国的甜菜糖厂已达10座。1824年，乌克兰开始建立甜菜糖厂,此后15～20年间,已发展到67座，乌克兰遂成为俄国的主要产糖区。

甜菜制糖业在欧洲的迅速崛起和发展，有着重要的政治、经济原因。19世纪初，拿破仑对不列颠岛实行封锁，英国则从海上对欧洲大陆实行经济封锁，欧洲海上运输因之受阻，一些急需物资和食品如甘蔗糖等无法从海上运往欧洲大陆，这种情形客观上促使了欧洲甜菜制糖业的迅速发展。不久,甜菜制糖技术便越过大西洋,传播到美洲，继而传播到亚洲，遍及世界各地。

机械化制糖业的发展 甜菜糖的发源和生产主要是在欧洲，而19世纪又是欧洲资本主义发展的时代，先进的工业和发达的科学技术，给制糖业实行机械化提供了很多有利条件。现代机械化制糖的工艺和设备大多始于欧洲的甜菜制糖业。19世纪初至19世纪60年代的这段时间，是机械化制糖工业的主要形成时期，许多制糖新工艺新设备不断涌现。甜菜制糖业在这段时间里，完成了渗出提汁、糖汁加灰二次碳酸饱充清净、多效蒸发、真空煮糖结晶和离心分蜜成糖等基本技术。

19世纪初期，良好的吸附剂骨炭已应用于甜菜糖汁的脱色，并取得了较好效果。1821年，M.de东巴勒将甜菜块根切成薄片，以热水浸渍提取糖分，改变了早期用压榨甜菜取汁的做法,成为渗出法的先导。到1830年,东巴勒发明渗出法。但由于未找到理想的澄清方法，取得的糖汁不易澄清。1840年，库尔曼发明二氧化碳饱充法，在澄清糖汁方面取得突破性的进展。1843年多效蒸发罐的发明使糖汁得以蒸浓。同时，用高效能的离心分蜜工艺使糖膏中糖晶粒和糖蜜完全分离，得到的不再是带蜜的糖，而是干净的砂糖。1849年，卢梭发明了碳酸法制糖工艺。1849年，应用二氧化硫漂白糖汁取代成本较高的骨炭，糖汁的清净技术进一步提高。1859年，佩里耶和波塞茨将碳酸法改良为双碳酸法，澄清效果显著提高，但糖汁的沉淀颗粒仍不易除去。1864年，德耐克发明过滤机使糖汁沉淀颗粒得以分离。同年，奥地利人J.罗伯特制成间歇式渗出罐组，它与双碳酸法清净工艺相配合后被普遍用。20世纪发展了连续渗出器，逐渐取代了罗伯特渗出罐。至此，较完善的碳酸法制糖工艺基本形成，成为现代制糖技术的先导。

由于甜菜制糖大部分工艺也适用于甘蔗制糖，因而很快被甘蔗制糖业所用，但甘蔗制糖和甜菜制糖在澄清工艺上有较大的不同。在取汁方面，甘蔗糖厂仍基本上用压榨取汁方式。18世纪末甘蔗制糖已用了三辊压榨机。

19世纪初期,真空结晶(煮糖)罐制造成功。中期,已开始用蒸汽机带动压榨机，并开始用离心分蜜机。此后，随着制糖工艺渐趋成熟和适合于工业化生产的设备不断出现，制糖业遂进入大规模工业化生产阶段。

中国机械化制糖 19世纪末至20世纪初，是中国机械化制糖的酝酿、探索时期。20世纪30年代，中国兴起机械化制糖热潮，但未形成机械化制糖工业体系，制糖业基本上还处于手工业阶段。1949年后，不断发展成为完整的现代制糖工业体系。

1878年,英商怡和洋行在香港设中华精糖公司,机器购自英国，以土糖为原料生产精炼糖，每日能处理4000担土糖。1880年，怡和洋行又在广东汕头角石开设分厂。此外，英国商人在香港的太古洋行也创办太古炼糖公司。继英国之后，美国、日本等商人也来中国建立机械制糖厂，制糖工艺、技术、设备均从外国引入。由于社会动荡、经营管理不善等原因，这些糖厂未能长久生存下去。

1905年，中国东北开始种植糖用甜菜。1908年建成一座日加工甜菜350吨的甜菜制糖厂（阿城糖厂）。

1915年又建成一座日加工甜菜 350吨的甜菜制糖厂（呼兰糖厂）。

1916年，日本人在中国东北成立“南满洲制糖株式会社”,并在沈阳郊区建立一座日加工500吨甜菜的奉天糖厂,1917年投产。1922年又在铁岭建成铁岭糖厂,这两座糖厂都于1926年停产。

1920年,北京溥益公司在山东济南兴建溥益糖厂,于1921年投产，1929年停产。

20世纪30年代以前，不论是甜菜制糖厂，或是甘蔗制糖厂，或是精炼糖厂；不论是外资兴办，或是民族资本创办的糖厂，都没有成功，中国的机械化制糖业未能形成，仍然处于手工业制糖阶段。牛拉石辘压取甘蔗的古老制糖法依然盛行，土糖寮、土糖房、小作坊式的制糖遍布城乡民间。糖的产量及质量都不及先进国家。尚需大量进口食糖。1929年，食糖进口量达最高峰(7.4亿千克)，价值银一万万两，居全国进口货物的第二位。

30年代开始，中国限制洋糖任意进口，保护国内糖业的发展。1929～1933年，资本主义世界爆发严重经济危机，许多公司、商人急于推销滞销的货物和积压设备。中国成为他们资本输出的一大市场。例如，美国的檀香山铁工厂，捷克斯可达工厂，即在此时来到广东，推销他们积压的制糖设备。广东省的军阀企图通过创办糖业，充实自己经济实力，巩固和扩大自己的政治地位，极力支持、兴办机械化制糖业。广东制糖历史悠久，制糖原料（甘蔗）丰富，客观上也利于制糖业的发展。1933年8月至1936年1月，在檀香山铁工厂、捷克斯可达厂两家厂商的承包下，在广东建成了市头、顺德、东莞、新造、惠阳、揭阳等 6座机械化制糖厂。其设计的总生产能力为每天压榨甘蔗7000吨,每天产白糖700吨。机器设备全部由外国进口，工艺技术、设备规模都是空前的。广东遂成为全国机械化制糖业的重要基地。

广东兴办机械化制糖业的热潮，也波及可以用甘蔗制糖的其他省份，继之纷纷建立机械化糖厂。但由于时局，工业基础薄弱，这些新式的机械化制糖厂，未能得到发展和繁荣，不少糖厂被迫关闭、停业。

20世纪以来，台湾省机械化制糖业发展较快。最早的机器制糖厂建立于1901年，至1945年，全省已有42家机械化制糖厂。1934～1943年间,台湾糖业发展迅速,糖产量剧增，并有大量出口。1938～1939年制糖期，机制糖产量达到137万吨。

1949年后，中国大陆的制糖业不断得到发展。甘蔗制糖业主要分布在广东、广西、云南、福建、海南、四川等地。甜菜制糖业集中在黑龙江、内蒙古、吉林、新疆等地。甘蔗糖与甜菜糖的产量之比约4:1。发展到 80年代，中国已成为世界上制糖大国之一。

我国糖料和食糖生产发展情况

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1、糖料亩产、面积和食糖产量波动中上升

经过建国以来五十多年、特别是改革开放以来的建设，中国糖业获得了巨大的发展。全国糖料播种面积由1949年186.2万亩扩大到2003年2485.5万亩。其中，甘蔗从162.3万亩增加到2113.5万亩，甜菜从23.9万亩增加到372万亩（见图2）。值得注意的是我国甜菜种植面积近几年呈萎缩趋势，这是由于近年甜菜比较效益逐年下降，在新疆与棉花和西红柿争地，在东北和粮食，也就是大豆和玉米争地。2004年农产品价格全面上涨，许多糖农改种其他作物，甜菜糖厂很难征到定单，闲置了很多压榨能力。

甘蔗亩产从1949年的1.6吨提高到2003年的4.27吨，甜菜亩产从0.8吨提高到1.67吨。总体上看糖料亩产近20年来都呈比较平稳的上升趋势（见图3）。甘蔗亩产最高地区是广西，每亩达到4.6吨；甜菜亩产最高的地区是新疆，由于高糖甜菜品种推广速度较快，亩产已经高达3.12吨。随着高糖品种推广速度的增加，甘蔗和甜菜亩产还有望进一步提高。

与糖料面积同步起伏的是糖料和食糖的产量。全国食糖产量由1949/1950榨季的26.1万吨提高到2002/2003榨季的1063.7万吨（其中，甘蔗糖产量由24万吨提高到940.6万吨，甜菜糖产量由2万吨提高到124.1万吨）。如图4所示，我国甘蔗糖产量一路上升，03/04榨季达历史最高水平944万吨；而甜菜糖产量近年却呈下滑趋势，目前只有59万吨，占总产量的份额只有5.9%，相当于历史最高水平1991年的36%。

2、蔗糖生产向优势地区集中

90年代以来，我国甘蔗生产区域布局发生了剧烈变化。由于东南沿海地区产业结构升级和农业结构调整，甘蔗生产局逐渐向西部地区转移。甘蔗原产地如广东、海南、福建的种植面积在过去十年间大幅度下降。广东和福建的蔗糖产量分别比10年前下降46%和77%。全国甘蔗业生产进一步向优势地区集中。目前最大的蔗糖基地广西种植面积已在1000万亩以上，占全国总面积的45%以上；广西、云南、广东、海南和新疆五大产区产糖量为960万吨，占全国产糖总量的96%，其中广西和云南产量占全国的58%和19%。

3、制糖企业发展迅猛

我国制糖企业也获得了长足的发展。全国机制糖厂由1949年的3家增加到2000年的539家。2000年我国糖业进行了史无前例的结构调整，国家拿出120多亿资金关闭破产150家制糖企业。经过结构调整，淘汰落后生产能力，全国糖厂由539家减少到359家，保留制糖能力780万吨，其中甘蔗和甜菜糖厂分别为340家和19家、制糖能力分别为695万吨和85万吨，主要分布在广西、云南、广东、海南、新疆、内蒙和黑龙江等省区。2002/2003榨季，全国共有制糖生产企业（集团）213家，开工糖厂315家，其中：甜菜糖生产企业（集团）39家，糖厂40家；甘蔗糖生产企业（集团）165家，糖厂266家；炼糖企业9家。目前，产糖量超过10万吨的糖业集团已有20个，合计产糖670万吨，占全国产糖量的67%。

目前制糖业共有工业职工20多万人，与糖业生产相关的农业人口近4000万人；已经建成了包括糖业教学、科研、设计、设备制造、土建安装的体系，可以自主进行糖业研发、建设。糖厂综合利用也获得了巨展，以食糖副产品蔗渣、废（菜）丝、废蜜为原料的产品有：纸、纸浆板，纤维板，食用、药用、饲料酵母，甜菜颗粒粕，柠檬酸，味精，糖蜜酒精等。据不完全统计，在我国以食糖为原料或辅料的食品共有3000多个品种。

糖的化学分类

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糖类物质是多羟基醛或酮，据此可分为醛糖(aldose)和酮糖(ketose)。

糖还可根据碳原子数分为丙糖(triose)，丁糖(terose)，戊糖(pentose)、己糖(hexose)。最简单的糖类就是丙糖(甘油醛和二羟丙酮)由于绝大多数的糖类化合物都可以用通式Cn (H2O)n表示，所以过去人们一直认为糖类是碳与水的化合物，称为碳水化合物。现在已经这种称呼并不恰当，只是沿用已久，仍有许多人称之为碳水化合物。

糖还可根据结构单元数目多少分为：（1）单糖(monosaccharide)：不能被水解称更小分子的糖。（2）寡糖(disaccharide)：2-6个单糖分子脱水缩合而成，以双糖最为普遍，意义也较大。（3）多糖(polysaccharide)：均一性多糖：淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖)不均一性多糖：糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等)（4）结合糖(复合糖，糖缀合物，glycoconjugate)：糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等（5）糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷

糖类的生物学功能

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(1) 提供能量。植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式。 (2) 物质代谢的碳骨架，为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架。 (3) 细胞的骨架。纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分，肽聚糖是原核生物细胞壁的主要成分。 (4) 细胞间识别和生物分子间的识别。细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别。一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链，构成细胞的天线，参与细胞通信。红细胞表面ABO血型决定簇就含有岩藻糖。

糖怎么被人体吸收

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糖包括蔗糖（红糖、白糖、砂糖、黄糖）、葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖、淀粉、糊精和糖原棉花糖等。在这些糖中，除了葡萄糖、果糖和半乳糖能被人体直接吸收久，其余的糖都要在体内转化为葡萄糖后，才能被吸怀利用。

糖对人体的功能

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糖的主要功能是提供热能。每克葡萄糖在人体内氧化产生4千卡能量，人体所需要的70％左右的能量由糖提供。此外，糖还是构成组织和保护肝脏功能的重要物质。

下午2点吃糖减少

许多研究人员研究证实，只要适量摄入，掌握好吃糖最佳时机，对人体是有益的。如洗浴时，要大量出汗和消耗体力，需要补充水和热量，吃糖可防止虚脱；运动时，要消耗热能，糖比其他食物能更快提供热能；疲劳饥饿时，食糖可迅速被吸收提高血糖；当头晕恶心时，吃些糖可升血糖稳定情绪，有利恢复正常；饭后进食点糖食品，可使人在学习和工作时，精神振奋，精力充沛。据报道，美国科学家对千余名中小学生实验表明，饭后吃一些巧克力，下午1-2节课打瞌睡者才2％，而对照者(不吃巧克力)却高达11％。此外，对数百名驾驶员试验发现，当他们按要求每天下午2点吃点巧克力、甜点心或甜饮料时，要少得多。

糖对人体的危害

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蔗糖是含有最高热值的碳水化合物，过量摄入会引起肥胖、动脉硬化、高血压、糖尿病以及龋齿等疾病。

吃糖过多影响小孩长高

吃糖过多可影响体内脂肪的消耗，造成脂肪堆积；吃糖过多，还可以影响钙质代谢。有些学者认为吃糖量如果达到总食量的16-18％，就可使体内钙质代谢紊乱，妨碍体内的钙化作用。据日本一项调查表明，小儿骨折率有所增加，他们认为糖过多是造成骨折的重要原因。

吃糖过多，会使人产生饱腹感，食欲不佳，影响食物的摄入量，进而导致多种营养素的缺乏。儿童长期高糖饮食，直接影响儿童骨骼的生长发育，导致佝偻病等。儿童多吃糖如果又不注意口腔卫生，则为口腔的细菌提供了生长繁殖的良好条件，容易引起龋齿和口腔溃疡。

为了避免龋齿、近视、软骨症、消化道等疾病，世界卫生组织呼吁：家长不要让孩子吃太多的甜食。

糖是人类赖以生存的重要物质之一

糖是人体三大主要营养素之一，是人体热能的主要来源。糖供给人体的热能约占人体所需总热能的60～70％，除纤维素以外，一切糖类物质都是热能的来源。

糖是自然界中最丰富的有机化合物。糖类主要以各种不同的淀粉、糖、纤维素的形式存在于粮、谷、薯类、豆类以及米面制品和蔬菜水果中。在植物中约占其干物质的80％，在动物性食品中糖很少，约占其干物质的2％。

甜食吃得太多易患各种疾病

有些专家认为，糖比烟和含酒精的饮料对人体的危害还要大。世界卫生组织曾对23个国家人口死亡原因作了调查后得出结论：嗜糖之害，甚于吸烟，长期食用含糖量高的食物会使人的寿命缩短20年。因此，世界卫生组织于1995年提出“全球戒糖”的新口号。世界卫生组织调查发现，食糖摄人过多会导致心脏病、高血压、血管硬化症及脑溢血、糖尿病等。

长期高糖饮食，会使人体内环境失调，进而给人体健康造成种种危害。由于糖属酸性物质，吃糖过量会改变人体血液的酸碱度，呈酸性体质，减弱人体白血球对外界的抵御能力，使人易患各种疾病。

长期嗜好甜食的人，容易引发多种眼病。有关专家还提出老年性白内障与甜食过多也有关。他们调查了50例白内障患者，发现其中有34％的患者有酷爱甜食的习惯，他们认为，这与葡萄糖代谢障碍有关。

吃糖引发肥胖病没有依据

我国许多食品营养及医学界专家认为，单纯性肥胖是由于总热量的摄入与消耗之间失去平衡所致，不能把肥胖归结于糖。美国食品和药物管理局特别工作小组对食糖研究的结果，认为食糖引发肥胖是没有根据的。理由是：每汤匙食糖含热量16卡，而每汤匙黄油或其他脂类食物含热量是100卡，所以食糖不是使人发胖的原因。

瑞典几位医学家的研究更进一步证实，食用糖不会导致人体内形成脂肪层，这一研究成果被称为“小型革命”。根据医学家的观察，胖人的食物中脂肪总是比糖多,所以减肥的人首先应减少食用脂肪性食物。欧洲的主要饮食营养学家、瑞典的阿斯特鲁认为，如果不滥食过多脂肪食物，那就可以安心地提高糖的用量，而不必担心肥胖。

食用适量，不会影响健康

近年来，由于报道糖对人体健康危害的文章越来越多，一些片面宣传的舆论使人们对进食糖顾虑重重，感到“吃糖可怕”。美国食品和药物管理局特别工作小组对食糖研究的结论是：食糖除导致龋齿外，对引起其他疾病是没有根据的。作为合理搭配饮食的一部分，吃糖如同吃其他东西一样，只要食用适量，是不会有碍健康的。

工业盐和食用盐有什么区别？

地理：一、单选题(本题包括25小题,共50分。)

1.下列关于我国地理位置及其优越性的表述，不正确的是

A.我国位于亚洲东部、太平洋西岸

B.我国东临太平洋，东部广大地区雨量充沛，利于农业生产

C.我国主要位于热带

D.我国领土南北跨纬度近50°，南北气候差异大，为我国发展农业经济提供了有利条件

2.与我国陆地相邻，并且均为内陆国的有

A.俄罗斯，蒙古、巴基斯坦 B.哈萨克斯坦、印度、缅甸

C.蒙古、阿富汗、老挝 D.朝鲜、尼泊尔、老挝

3.下列各组中，属相邻的两个省级行政区的是

A.黑龙江省和辽宁省 B.云南省和广东省

C.甘肃省和重庆市 D.宁夏回族自治区和陕西省

4.下面关于我国各民族分布的说法，正确的是

A.各民族大杂居，小聚居 B.各民族大聚居，小杂居

C.汉族主要分布在东部和南部 D.少数民族主要分布在西部和北部

5.分布在第阶梯上的主要地形类型是

A.丘陵和平原 B.丘陵和盆地

C.山地和高原 D.平原和高原

6.下列关于我国国土面积、疆界和邻国的表述，正确的是

A.我国陆地面积达960平方千米 B.我国大陆海岸线长2万多千米

C.我国陆地界线长18000多千米 D.与我国陆地相邻的国家有14个

7.世界大多数农作物和动植物都能在我国找到适合生长的地区，是因为我国

A.季风气候显著 B.夏季普遍高温

C.气候复杂多样 D.雨热同期

8.下列地区，地处暖温带、半湿润地区、温带季风气候的是

A.长江中下游平原 B.东北平原

C.塔里木盆地 D.华北平原

9.我国内流河大多分布在

A.东南沿海地区 B.东部季风区内

C.西部非季风区内 D.黄河和长江流域

10.下列省级行政区中有两个简称的是

A.河南省 B.湖南省 C.甘肃省 D.山西省

11.下列有关我国季风的叙述，正确的是

A.影响我国的夏季风，既有来自太平洋的西南季风，也有来自印度洋的东南季风

B.东南季风主要影响我国东部地区，西南季风主要影响我国西部地区

C.受季风影响明显的地区称季风区

D.季风区降水比非季风区降水较多

12.下列城市中冬季平均气温最低的是

A.北京 B.哈尔滨 C.上海 D.广州

13.北回归线穿过的省区，自西向东排列正确的是?

①广东 ②广西 ③云南 ④台湾

A.①②③④ B.③①②④ C.③②①④ D.④①②③?

14.我国人口分布的基本特点是

A.南方人口多，北方人口少 B.北方人口多，南方人口少

C.西部人口多，东部人口少 D.东部人口多，西部人口少

15.我国少数民族集中分布的地区是?

A.东北、东南、西北 B.西南、西北、东北?

C.西南、西北、东南 D.东北、西南、东南?

16.关于我国的地势特点的说法，正确的是?

A.地形多种多样，山区面积广大 B.西高东低，呈阶梯状分布

C.多山地高原，四周低、中间高 D.西高东低，山脉呈网状分布

17.长江与黄河共同流经的地形区有

A.四川盆地 B.华北平原 C.横断山区 D.青藏高原

18.我国秦岭－淮河一线是

A.热带与亚热带分界线 B.暖温带与中温带分界线

C.湿润与半湿润区分界线 D.半湿润与半干旱地区的分界线

19.2006年台风给我国部分地区造成巨大损失，下列关于台风的叙述正确的是

A.多发生于秋末、春初季节

B.除西藏、云贵高原外，我国大部分地区都受台风影响

C.台风是灾害性天气，带来大风降温和霜冻

D.台风带来大量降水，可缓解伏旱。

20.下列高原与它们各自的地形特点的连线组合，正确的是

A.青藏高原－雪峰连绵 B.内蒙古高原－地面崎岖?

C.云贵高原－地势平坦 D.黄土高原－平坦开阔?

21.“五十六个民族，五十六枝花，五十六个兄弟姐妹是一家……”，这首歌曲唱出了各族人民的心声。请你判断，我国人口最多的少数民族主要所在省(区)是

A.广西 B.西藏 C.新疆 D.内蒙古?

22.既临渤海又临黄海的省级行政区是

A.辽宁、河北 B.河北、山东 C.辽宁、山东 D.山东、江苏

23.位于我国地势的第二、阶梯分界线上，呈东北-西南走向，又是华北平原和黄土高原分界线的山脉是

A.大兴安岭 B.太行山 C.昆仑山 D.天山?

24.我国关于人口问题的国策是

A.控制人口数量 B.提高人口素质

C.实行生育 D.晚婚、晚育、优育

25.近年来，我国人口增长快的主要原因是

A.人口居住地的自然条件有较大改变

B.经济文化发展，医疗卫生条件明显改善

C.商业贸易活动日益频繁

D.社会劳动力需求大幅度增加

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

答案

题号 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

答案

二、读图回答题(本题包括7小题,共50分。)

1.读“中国略图”，完成下列问题。

（1）填出图中序号所代表的地理事物名称：（10分）

山脉：①

②

③

河流：④

地形区：⑤ 盆地

省区：⑥ 省

行政中心：⑦ 市

(2)填出图中字母所代表的地理事物名称：

A （国家），B （国家），C 海。

2.读我国沿北纬36度附近地形剖面图，完成下列问题：（4分）

(1)受地势的影响，我国大多数河流流向为_________奔流入海，沟通了__________交通，方便了沿海与__________的联系，并在各阶梯的_________地带形成巨大的落差，蕴藏着丰富的_____。

(2)我国地势平均海拔在4000米以上的是第_______级阶梯；地形以盆地和高原为主的是第_________级阶梯；山东位于第________级阶梯上。

3.读下图，完成下列各题。（9分）

(1)A线是____________________分界线，此线以西为__________，降水_____。

(2)B线是____________________分界线，此线以东地形以__________为主。

(3)C线为一月_____等温线，大体与__________毫米等降水量线一致。此线以北耕地以__________为主，以南以__________为主。

4.读下图，完成下列各题。（4分）

(1)该图表示的是__________季的季风。判断理由是____________________________。

(2)这一季节，我市气候的主要特点是_______________________。

(3)这一季节，我国主要的气象灾害是___________________________________。

5.读“黄河水系示意图”回答下列问题。（7分）

(1)地图中黄河主要支流的名称是：① ，② 。

(2)黄河比珠江长，但是水量仅及珠江的七分之一，其原因是： 。

(3)黄河流经宁夏平原和河套平原水量减少的原因是： 。

(4)黄河下游成为地上河的原因是： 。(2分)

(5)黄河是世界上含沙量最大的一条河，全河含沙量的90%来自于 河段。

6.读长江水系示意图，完成下列各题。（9分）

(1)写出序号代表的地理事物名称：

城市：① 。正在建设的世界最大的水利枢纽：② 。

(2)长江发源于A 高原 山脉，注入B 海，并将A、B字母填在地图中相应位置。

(3)长江的水能 河段丰富，宜宾以下航运便利，被誉为“ ”。

7.读我国干湿地区划分图，回答（7分）

(1)地图中序号①代表 毫米的降水量线，将我国大致划分为东西两部分。其中， 业、 业和渔业主要分布在东部地区，而西部地区以 业为主。

(2) 毫米的等降水量线，将我国东部地区又划分为南方和北方。

答案

一、单选题(本题包括25小题,共50分。)

CCDAA DCDCC DBCDD BDCDA ACBCB

二、读图回答题(本题包括小题,共50分。)

1.（1）天山 祁连山 秦岭 黄河 四川 西藏自治区 福州（2）俄罗 斯韩国 渤海

2.（1）自西向东 东西 内地 交界 水能

（2）一 二 三

3.（1）季风区与非季风区 非季风区 少

（2）二阶梯 平原丘陵（3）0℃ 800 旱地 水田

4.（1）冬 略（2）寒冷 干燥（3）寒潮、大雪等

5.（1）湟水 渭河

（2）（3）（4）略

（5）中游

6.（1）武汉 三峡

（2）青藏 唐古拉山东（填图略）

（3）上游 黄金水道

7.（1）400 种植业 林业 畜牧

（2）800

生物：2006年生物会考复习提纲

一、生物与环境

1、自然界中的每一种生物都受到环境周围其它生物的影响。西瓜地里长出杂草，西瓜与杂草的关系是（ ）

A．寄生 B．捕食 C．竞争 D．共生

2、许多蚂蚁一起向一个大型昆虫进攻，并把它搬运到巢穴中。这种现象属于（ ）

A．种内互助 B．种内斗争 C．捕食 D．共生

3、“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”，造成这一差异的主要环境因素是（ ）

A．光 B．水 C．温度 D．湿度

二、生物体的结构层次

（一）细胞是生命活动的基本结构和功能单位

2、使用显微镜时，“观察’操作步骤正确的是（ ）

（1）转动粗准焦螺旋，使镜筒缓缓下降，直到物镜接近被片标本为止。

（2）左眼向目镜内看，右眼睁开。

（3）把要观察的玻片标本放在载物台上，用压片夹夹住。

（4）反方向转动粗准焦螺旋，使镜简缓缓上升。

（5）略微转动细准焦螺旋。

A.（4）（2）（5）（3）（1） B.（3）（l）（2）（4）（5）

C.（3）（2）（1）（4）（5） D.（4）（3）（2）（5）（1）

3、一粒能够长成参天大树，池塘中的小鱼可以长成大鱼，这与细胞的哪些变化有关（ ）

A．细胞生长 B．细胞分裂 C．细胞病变 D．A+B

4、校园里的梧桐树伟岸挺拔，其树干的结构和功能的基本单位是（ ）

A.树皮 B.木纤维 C.细胞 D.输导组织

5、黄瓜、胡萝卜、甘蔗、菠菜、大豆这些植物供人们食用的部分分别是（ ）

A.根、茎、叶、果实、 B.果实、、叶、茎、根

C.果实、根、茎、叶、 D.、叶、茎、根、果实

三、生物圈中的绿色植物

1、小明的妈妈要在家里发豆芽，小明告诉妈妈萌发需要的外界条件是（ ）

A.水分、空气和温度 B.水分、空气和适宜的温度

C.土壤、空气和水 D.水分、土壤、空气、阳光和适宜的温度

2、一条根能够伸长，是由于（ ）。

A．根冠不断地增加新细胞，分生区也不断地增加新细胞

B．根冠不断地增加新细胞，伸长区细胞不断地伸长

C．伸长区细胞不断地伸长，成熟区形成了大量地根毛

D．分生区不断地增加新细胞，伸长区细胞不断地伸长

3、光合作用的实质是（ ）

A．合成有机物、贮藏能量 B．分解有机物、贮存能量

C．合成有机物、释放能量 D．分解有机物、释放能量

4、我国北方常在早春播种以后，用塑料薄膜覆盖地面，这主要考虑到萌发所需要的（ ）条件。

A．水 B．空气 C．温度和水 D．阳光

5、养花要施肥，种庄稼也要施肥，你知道肥料主要是给植物的生长提供什么营养吗？（ ）

A．蛋白质 B．无机盐 C．脂肪 D．维生素

6、在同一植株上分别于早晨、傍晚、深夜摘取同一部位的三片叶子，用打孔器取同样大小的圆片，进行脱色后，用碘处理，结果是（ ）

A．早晨摘取的叶片蓝色较深 B．傍晚摘取的叶片蓝色较深

C．深夜摘取的叶片蓝色较深 D．三个圆片的蓝色深浅相同

7、“绿叶在光下制造有机物”实验步骤的正确顺序是（ ）

①用酒精去掉叶绿素；②把天竺葵放在光下照射；③把天竺葵叶片用黑纸遮盖一部分；④把天竺葵放在黑暗处一昼夜；⑤把部分遮光的叶片摘下，去掉黑纸； ⑥用清水漂洗叶片后滴加碘酒

A．④③②⑤①⑥ B．④②③①⑤⑥ C．②③④⑤①⑥ D．②④③⑤⑥①

8、一朵苹果树的花，哪一部分被害虫吃掉后将不能结出果实、来？（ ）

A．花被 B．雄蕊 C．雌蕊 D．蜜腺

10、将萎蔫的青菜用清水浸泡一段时间后，会发现它硬挺了一些，这是因为（）

A．细胞吸水胀大 B．细胞失水，细胞之间变紧密

C．细胞壁加厚 D．细胞活动旺盛

11、用黄豆生豆芽，一千克黄豆可以生豆芽五千克，在这个过程中，有机物的含量（）

A、变少B．变多C．不变D．先变多后变少

12、给花草浇水，一般取“干透浇足”的方法，这有利于

A．根的呼吸 B．根系的发育

C．营养的吸收 D．水分的吸收

13、杨树和柳树是比较优良的绿化树种，但在城市种植时，到了春夏季节，杨树和柳树会散发出大量的满天飞舞的“白毛” ，让人厌烦，解决这一问题的最好办法是（）

A．在繁殖季节剪枝 B．使用药物抑制繁殖

C．及时清理 D．种植雄性杨树和柳树

14、菜农用种植蒜瓣的方法繁殖大蒜，属于（）

A．有性繁殖B．组织培养C．无性繁殖D．分裂生殖

15、园艺师能将一株单色野生菊花，培养成具有多种颜色、多个花朵的塔菊，用的技术应是（ ）

A．繁殖 B．扦插 C．嫁接 D．压条

16、下列农业生产或自然现象中，所依据的生物学原理分别是什么？

合理密植主要是根据 的原理。

移栽植物最好在傍晚或阴天进行，并尽量去掉植物的一些叶子，这样做的目的是

食用的蒜黄缺少叶绿素，这是由于 原理育成的。

储存蔬菜的菜窖要经常通风，否则人进入菜窖会窒息死亡，这是由于

的原故。

贮藏蔬菜、水果要保持低温，这是为了 。

15、下列有关提高温室栽培作物产量的措施是（ ）

A．白天适当升高温度，夜晚适当降低温度 B．白天适当降低温度，夜晚适当升高温度

C．白天和夜晚都升高温度 D．白天和夜晚都降低温度

16、双受精是 植物特有的现象，受精过程中一个精子与_________结合形成 ，另一个精子与 结合形成 。

四、生物圈中的人

1、某人因为饥饿而头晕，最好吃下列哪种食物，恢复较快（ ）

A、炒鸡蛋 B、花生 C、烧牛肉 D、面包

2、下列疾病与人体激素分泌异常无关的是（ ）

①水俣病 ②流感 ③糖尿病 ④呆小症 ⑤夜盲症 ⑥巨人症

A、①②⑤ B、④⑤⑥ C、③④⑥ D、①⑤⑥

3、饮酒过量的人表现为语无伦次、走路不稳、呼吸急促，在①大脑、②小脑、③脑干三个结构中，与此反应相对应的结构分别是（ ）

A、③②① B、②①③ C、③①② D、①②③

4、如果幼年时期生长激素分泌不足，易患：（ ）

A、呆小症 B、侏儒症C、巨人症 D、佝偻症

5、患地方性甲状腺的病人，应多吃食含：（ ）

A、钾的食物 B、钙的食物C、碘的食物 D、铁的食物

6、下图是反射弧的模式图

（1）填出图中各序号所代表的结构名称。

1．（感受器）2．（传入神经）3．（神经中枢）4．（传出神经）5．（效应器）

（2）用序号箭头表示反射弧中，神经冲动传导的顺序：

1→2→3→4→5

7、人眼有黑色、蓝色等，与人的眼色有关的结构是（ ）

角膜 瞳孔 虹膜 巩膜

8、下列属于特异性免疫反应的是（ ）

A．皮肤对痢疾杆菌的屏障作用 B．接种卡介苗后不会再患结核病

C．唾液中的溶菌酶使大肠杆菌死亡 D．白细胞吞噬侵入组织内的病菌

9、我国每年因心血管疾病死亡的人数居总死亡人数的第一位。造成心血管疾病的原因可能多种，和人们的生活习惯有密切关系。下列生活习惯中，除哪一项外，可能引发心血管疾病（ ）

A.长期精神紧张 B.爱吃高脂肪的食物 C.嗜烟、嗜酒 D.经常进行体育锻炼

10、下列不含消化酶的消化液是（ ）

A．唾液 B．胆汁 C．胃液 D．胰液

11、血液从左心室经全身流回右心房的过程叫（ ）过程

A．肺循环 B．体循环 C．呼吸 D．排遗

12、血红蛋白与下列气体最容易结合的是（ ）

A．氧气 B．一氧化碳 C．氮 D．二氧化碳

13、人体内形成氧合血红蛋白的场所是（ ）

A．肺泡外毛细血管 B．冠状动脉 C．组织细胞间毛细血管 D．肺动脉

14、当尿中发现蛋白质和血细胞时，肾脏发生病变的部位是（ ）

A．肾小囊 B．收集管 C．肾小球 D．肾单位

15、某护士将葡萄糖针剂从病人的前臂静脉输入体内，当葡萄糖流经肺泡的毛细血管时，所经过的途径是（ ）

a上腔静脉 b 下腔静脉 c 右心房 d 左心室 e右心室 f 左心房 g肺静脉 h 肺动脉

A． a c e h B．b c f g C．a d g c D．bcef

16、对青少年的骨骼正常生长发育最有利的一组食物是：（ ）

A．新鲜蔬菜和水果 B．豆浆和胡萝卜 C．**玉米和猪肝 D．禽蛋类和虾米

17、脂肪在消化液的作用下，最后分解成：（ ）

A．麦芽糖 B．葡萄糖 C．氨基酸 D．甘油和脂肪酸

19、体内进行气体交换的原理是：（ ）

A．肺的通气 B．呼吸频率 C．呼吸运动 D．气体的扩散作用

20、在呼吸的全过程中，使得血液由动脉血变成静脉血的环节是：（ ）

A．肺的通气 B．肺泡内的气体交换 C．气体在血液中的运输 D．组织里的气体交换

21、男女生殖系统中，产生和输送生殖细胞的器官分别是：（ ）

A．睾丸和卵巢、输精管和输卵管 B．附睾和子宫、输精管和输卵管

C．睾丸和卵巢、附睾和子宫 D．和阴道、卵巢和子宫

22、细嚼馒头有甜味，那是因为（ ）

A．部分淀粉在唾液淀粉酶的作用下转变成麦芽糖 B．淀粉有甜味

C．淀粉在唾液淀粉酶的作用下转变成葡萄糖 D．牙齿的咀嚼

23、淀粉在小肠内被吸收的主要形式是（ ）

A．麦芽糖 B．淀粉 C．葡萄糖 D．蔗糖

24、某人的血清分别与四个不同血型的人的红细胞进行血型配合试验，其中三个人的红细胞发生凝集反应，可判断此人的血型一定是（ ）

A．A型 B． B型 C．AB型 D．O型

25、小胖最近要减肥，你帮他选出最佳的减肥方法是（ ）

A．进行高强度的体育运动 B．到药店买减肥药

C．尽量少吃或不吃 D．适当的体育锻炼加合理膳食

26、我们每天应喝适量的开水，这有利于（ ）

A．对葡萄糖的吸收 B．对无机盐的吸收

C．废物及时随尿排出 D．蛋白质、葡萄糖、尿酸和尿素的合成

28、生活中，老年人比青少年易发生骨折的原因是（ ）

A．无机物含量多于1/3，少于2/3，硬度大 B．无机物含量等于2/3，脆性强，硬度大

C．长骨不再长粗，骨髓扩大 D．骨内无机物含量多于2/3，弹性小，硬度大

29、小张中午吃了米饭、红烧鱼、苹果和一杯葡萄酒。那么，其血液中最早出现的是（ ）

A．维生素 B．酒精 C．葡萄糖 D．氨基酸

30、人在吸气时，膈肌和肋骨的状况是（ ）

A．膈肌顶端下降，肋骨上升 B．膈肌顶端上升，肋骨下降

C．膈肌顶端上升，肋骨上升 D．膈肌顶端下降，肋骨下降

王定选的主要著作

1、盐如果从化学角度来说是指一类金属离子或铵根离子（NH4+）与酸根离子或非金属离子结合的化合物。如氯化钠、硝酸钙、硫酸亚铁、乙酸铵、硫酸钙、氯化铜、醋酸钠等化合物。在我们日常生活中提到的盐也是食用盐的简称。

2、工业盐在工业上的用途很广，是化学工业的最基本原料之一，其主要成分是氯化钠，被称为“化学工业之母”。基本化学工业主要产品中的盐酸、烧碱、纯碱、氯化钠、氯气等主要是用工业盐为原料生产的。

3、食用盐是指从海水、地下岩(矿)盐沉积物、天然卤(咸)水等获得的以氯化钠为主要成分的经过加工的食用盐，食用盐是烹饪中最常用的调味料之一，也是人体正常的生理活动不可缺的物质，由于食用盐在我们日常饮食中的重要作用，我国对食用盐的质量有严格的规定。

4、工业盐若含有亚硝酸盐，是最为严重的一种情况，会引发中毒。亚硝酸盐进入体内后能使体内携氧的低铁血红蛋白，变成高铁血红蛋白。高铁血红蛋白一遇到氧，就牢固地结合起来，不易分离。这样，人体的全身组织就会缺氧。当人体摄入0.3～0.5克亚硝酸盐，即可引起急性中毒，3克即可置人于死地。人体一旦中毒，十几分钟就会发病，会出现头晕、头胀、耳鸣、全身无力、手脚麻、恶心呕吐、腹泻、呼吸困难等症状，严重时发生抽搐、昏迷。

概述：

1、盐无色透明的立方晶体，熔点为801 ℃，沸点为1413 ℃，相对密度为2.165。

2、有咸味，含杂质时易潮解；溶于水或甘油，难溶于乙醇，不溶于盐酸，水溶液中性。在水中的溶解度随着温度的升高略有增大。当温度低于0.15 ℃时可获得二水合物NaCl·2H2O。氯化钠大量存在于海水和天然盐湖中，可用来制取氯气、氢气、盐酸、氢氧化钠、氯酸盐、次氯酸盐、漂及金属钠等，是重要的化工原料。

3、可用于食品调味和腌鱼肉蔬菜，以及供盐析肥皂和鞣制皮革等；经高度精制的氯化钠可用来制生理食盐水，用于临床治疗和生理实验，如失钠、失水、失血等情况。可通过浓缩结晶海水或天然的盐湖或盐井水来制取氯化钠。

4、食用盐是在精制盐、粉碎洗涤盐、日晒盐中加入一定量的碘剂而制成的加碘盐。盐中的碘只有转变成碘离子后才能在人体发挥生物活性。碘化物性质极不稳定，容易分解、挥发而失效。

参考资料：

谁来帮我回答下面八道生物题？（200高分，高手请进）

1.王定选，马万清，甘启贵.紫胶片质量的研究.见：中国林业科学研究院林产化学工业研究所研究报告选集.第二卷.北京：中国林业出版社，1988，166～177.

2.王定选，马万清.食用紫胶色素生产实验报告.见：中国林业科学研究院林产化学工业研究所研究报告选集.第二卷.北京：中国林业出版社，1988，195～201.

3.王定选，熊学礼，李生贵.乙基化脲醛树脂胶和代替紫胶的研究.见：中国林业科学研究院林产化学工业研究所研究报告选集.第二卷.北京：中国林业出版社，1988，201～206.

4.王定选，马万清.桃胶生产试验报告.见：中国林业科学研究院林产化学工业研究所研究报告选集.第二卷.北京：中国林业出版社，1988，206～210.

5.王定选，刘汉超，唐宗葡.共用原胶直接脱色片胶中间试验报告.见：中国林业科学研究院林产化学工业研究所研究报告选集.第二卷.北京：中国林业出版社，1988，183～192.

6.王定选，甘启贵，马万清.漂白胶脱氯反应的研究.林产化学与工业，1987，7（1）：25～31.

7.哈成勇，王定选.紫胶树脂在漂白过程中性质的变化.林产化学与工业，1987，7（1）：32～38.

8.哈成勇，王定选.紫胶树脂卤化及脱卤反应产物结构的研究.林产化学与工业，1992，12（2）：101～106.

9.哈成勇，王定选.紫胶树脂环状组分卤化反应动力学的研究.林产化学与工业，1993，13（2）：103～108.

10.哈成勇，王定选.紫胶树脂环状组分氯化反应动力学的研究.林产化学与工业，19，17（1）：1～5.

11.孙曙光，高德华，王定选.相转移催化合成松香酯.林产化学与工业，1991，11（4）：259～267.

12.王定选.马来海松酸三辛酯——一种新的PVC耐热耐久增塑剂.增塑剂，1993，（3～4）：1～5.

13.吕宏斌，叶素，王定选.六甲氧甲基三聚氰胺与树脂酸反应的TGDSC研究.林产化学与工业，1994，14（1）：27～32.

14.刘治猛，梁志勤，王定选.气相色谱法测定马来松香组分的研究.林产化学与工业，1991，11（4）：279～287.

15.孔振武，王定选.马来海松酸环氧树脂结构与性能表征.林产化学与工业，1994，14（特刊）：31～35.

16.商士斌，张跃冬，王定选.马来海杜酸合成酯多元醇反应的研究.林产化学与工业，1995，15（2）：1～6.

17.商士斌，王定选.马来海松酸聚酯氨基烘漆的研制.林产化学与工业，1996，16（4）：13～18.

18.商士斌，王定选.马来海松酸型聚氨酯烘漆耐热性研究.林产化学与工业，19，17（2）：7～11.

19.聂小安，王定选.不饱和脂肪酸及甲酯共轭化反应规律的研究（Ⅰ～Ⅲ）.中国油脂，19，22（4）：44～46；（5）：46～48；（6）：36～39.

20.聂小安，王定选.C22三羧酸三缩水甘油酯型环氧树脂的研究.热固性树脂，1996，11（4）：5～9.

21.山德尔曼W（德）.王定选，陈万洮译.天然树脂松节油和木浆淳油化学和工艺学.北京：中国林业出版社，1982.

22.罗发埃尔E（德）.王定选，周定国译.人造板和其他材料的甲醛散发.北京：中国林业出版社，1990.

细菌油脂

1.简述诺贝尔奖的由来，并指出在遗传学学科科学发展过程中，哪一位科学家那一年因为什么贡献而首次获得诺贝尔生理医学奖。

答：a.阿尔费里德·伯恩纳德·诺贝尔，1833年10月21日生于瑞典首都斯德哥尔摩。他没有妻子、儿女，连亲兄弟也去世了。诺贝尔发明了，取得了成千上万的科研成果

，成功地开办了许多工厂，积聚了巨大的财富。在即将辞世之际，诺贝尔立下了遗嘱：“请将我的财产变做基金，每年用这个基金的利息作为奖金，奖励那些在前一年为人类

做出卓越贡献的人。”根据他的这个遗嘱，从1901年开始，具有国际性的诺贝尔创立了。诺贝尔在遗嘱中还写道：“把奖金分为5份：一、奖给在物理学方面有最重要发现或

发明的人；二、奖给在化学方面有最重要发现或新改进的人；三、奖给在生理学和医学方面有最重要发现的人；四、奖给在文学方面表现出了理想主义的倾向并有最优秀作品

的人；五、奖给为国与国之间的友好、废除使用武力与贡献的人。”为此，诺贝尔分设了5个奖。1969年，诺贝尔新设了第6个奖——诺贝尔经济学奖。1990年诺贝尔的一位重

侄孙克劳斯·诺贝尔又提出增设诺贝尔地球奖，授予杰出的环境成就获得者。该奖于1991年6月5日世界环境日首次颁发。诺贝尔还在遗嘱中强调：“不分国籍、肤色以及宗教

信仰，必须要把奖金授予那些最合格的获奖者。”获奖者名单在每年的10月中旬公布，授奖仪式于诺贝尔的逝世日12月10日在斯德哥尔摩音乐厅举行。瑞典国王亲自出席大会

并授奖。诺贝尔奖获得者在授奖仪式上接受奖状、金质奖章和奖金支票，还要在晚宴上作3分钟的即席演讲。每个诺贝尔奖可以由两个研究领域的人共同获得，最多可以有3个

人共同获得，不过必须是仍活着的人。科学奖和医学奖已证明很少引起争论；而文学奖与和平奖，则因其本身性质特殊，最易导致意见分歧。和平奖常常保留。

b.1933年诺贝尔生理学医学奖授予美国科学家摩尔根，表彰他在研究染色体方面基因理论的杰出贡献。

2.“国王和仆人的传说”阐述了什么内容？

答：细菌中限制和锈蚀现象的本质，是分子生物学领域中的重现之一。

3.为什么说细菌是分子遗传学家的宠物？

答：细菌可作遗传研究的材料。

4.什么是“一个基因一个酶”学说？该学说是那几位科学家的观点，并因此获得那一年的诺贝尔生理医学奖？

答：一个基因一个酶说 one－gene－one－enzy－me hypothesis 这是一种学说，认为一个基因仅仅参与一个酶的生成，并决定该酶的特异性和影响表型。G.W.Bea-dle和

E.L.Tatum在1941年发表了链孢霉中生化反应遗传控制的研究；进而使应用各种生化突变型对基因作用的研究有了发展。Beadle在1945年总结了这些结果，提出了一个基因一

个酶的说。以后发现，不仅链孢霉，而且细菌和酵母菌等各种生物由于生化突变都会引起特定酶的缺损，从而导致了特定的代谢反应阻滞，这进一步证明了这个说的正确

性。但是有些酶是由不同的多肽链特异地聚合起来才会呈现有活性，也有一个基因所决定的同样多肽链是两种或两种以上不同酶的组成成分。此外，有的基因能决定具有两种

或两种以上作用的酶，也有几个基因所决定的多肽链通过聚合才能发挥作用。随着酶学、蛋白质化学的进展、遗传学方法的进步，进一步弄清楚了基因与酶的关系是建立在基

因与多肽链严密对应的关系基础上的。表示这种对应关系的学说就是一个基因一条多肽链说。

5.阐述DNA双螺旋模型的内容。

答：DNA双螺旋（DNA double helix）：一种核酸的构象，在该构象中，两条反向平行的多核甘酸链相互缠绕形成一个右手的双螺旋结构。碱基位于双螺旋内侧，磷酸与糖基

在外侧，通过磷酸二脂键相连，形成核酸的骨架。碱基平面与象的中心轴垂直，糖环平面则与轴平行，两条链皆为右手螺旋。双螺旋的直径为2nm，碱基堆积距离为0.34nm

， 两核甘酸之间的夹角是36゜，每对螺旋由10对碱基组成，碱基按A-T，G-C配对互补，彼此以氢键相联系。维持DNA双螺旋结构的稳定的力主要是碱基堆积力。双螺旋表面有

两条宽窄`深浅不一的一个大沟和一个小沟。

大沟（major groove）和小沟（minor groove）:绕B-DNA双螺旋表面上出现的螺旋槽（沟），宽的沟称为大沟，窄沟称为小沟。大沟，小沟都、是由于碱基对堆积和糖-

磷酸骨架扭转造成的。

DNA超螺旋（DNAsupercoiling）:DNA本身的卷曲一般是DNA双`螺旋的弯曲欠旋（负超螺旋）或过旋（正超螺旋）的结果。

1953年4月25日，克里克和沃森在英国杂志《自然》上公开了他们的DNA模型。经过在剑桥大学的深入学习后，两人将DNA的结构描述为双螺旋，在双螺旋的两部分之间，

由四种化学物质组成的碱基对扁平环连结着。他们谦逊地暗示说，遗传物质可能就是通过它来复制的。这一设想的意味是令人震惊的：DNA恰恰就是传承生命的遗传模板。

1953年沃森和克里克提出著名的DNA双螺旋结构模型，他们构造出一个右手性的双螺旋结构。当碱基排列呈现这种结构时分子能量处于最低状态。沃森后来撰写的《双螺

旋：发现DNA结构的故事》（科学出版社年出版过中译本）中，有多张DNA结构图，全部是右手性的。这种双螺旋展示的是DNA分子的二级结构。那么在DNA的二级结构中是

否只有右手性呢？回答是否定的。虽然多数DNA分子是右手性的，如A-DNA、B-DNA（活性最高的构象）和C-DNA都是右手性的，但19年Rich提出一种局部上具有左手性的Z-

DNA结构。现在证明，这种左手性的Z-DNA结构只是右手性双螺旋结构模型的一种补充。21世纪是信息时代或者生命信息的时代，仅北京就有多处立起了DNA双螺旋的建筑雕塑

，其中北京大学后湖北大生命科学院的一个研究所门前立有一个巨大的双螺旋模型。人们容易把它想象为DNA模型，其实是不对的，因为雕塑是左旋的，整体具有左手性。就

算Z-DNA可以有左手性，也只能是局部的。因此，雕塑造形整体为一左手性的双螺旋是不恰当的，至少用它暗示DNA的一般结构是错误的。

DNA双螺旋模型（包括中心法则）的发现，是20世纪最为重大的科学发现之一，也是生物学历史上惟一可与达尔文进化论相比的最重大的发现，它与自然选择一起，统一

了生物学的大概念，标志着分子遗传学的诞生。这门综合了遗传学、生物化学、生物物理和信息学，主宰了生物学所有学科研究的新生学科的诞生，是许多人共同奋斗的结果

，而克里克、威尔金斯、弗兰克林和沃森，特别是克里克，就是其中最为杰出的英雄。

6.什么是生化遗传病？1902年英国医生Garrod报道了黑尿酸尿的代谢疾病，结合所学知识列出白化病、黑尿病、苯丙酮尿症的代谢途径。

答：1902年,Garrod对尿黑酸尿症的开拓性的研究开辟了生化遗传学这一领域，并提出了先天代谢缺陷（inborn errors metabolism）这一概念。1941年,Beadle和Tatum提

出一个基因一个酶的概念,明确了机体的所有生化过程都是在遗传控制下进行的,每个生化反应受控于一个特定的基因,一个基因突变只改变细胞的某一步生化反应的能力,从而

确立了生化遗传学这一领域.1949年,Pauling等通过对镰状细胞贫血的研究,提出分子病(molecular disease)的概念.人们在研究分子病的实践中发现,血红蛋白病是常见的遗

传病之一，从其分子结构到发病机理研究的较为清楚，是研究人类分子病的最好模型。原因：

1）红细胞取材方便，来源丰富。

2）血红蛋白浓度高，不需纯化。

3）网织

红细胞含有α- 、β- 珠蛋白mRNA ，便于克隆α、β珠蛋白 cDNA。

4）血红蛋白异常引起的疾病种类多，因此对其 研究透彻。

分子病Molecular disease ：

Gene突变导致蛋白质分子质和量异常，从而引起机体功能障碍的一类疾病，称为分子病。

血红蛋白病 Hemoglobinopathy ：

是指由于珠蛋白分子结构或合成量异常所

引起的疾病。7.什么是原癌基因，什么是抑癌基因，比较两者之间的差异性。

答：原癌基因（oncogene）是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或

活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。

肿瘤细胞中存在着显形作用的癌基因，在正常细胞中有与之同源的正常基因,被称为原癌基因。

原癌基因表达的特点：

l、正常细胞中原癌基因的表达水平一般较低，而且是受生长调节的，其表达主要有三个特点：①具有分化阶段特异性；②细胞类型特异性； ③细胞周期特异性。

2、肿瘤细胞中原癌基因的表达有2个比较普遍和突出的特点：

①一些原癌基因具有高水平的表达成过度表达?

②原癌基因的表达程度和次序发生紊乱，不再具有细胞周期特异性。

3、细胞分化与原癌基因表达 ．

在分化过程中，与分化有关的原癌基因表达增加，而与细胞增殖有关的原癌基因表达受抑制。

原癌基因产物的功能

大多数原癌基因编码的蛋白质都是复杂的细胞信号转导网络中的成份，在信号转导途径中有着重要的作用．

原癌基因产物可作为：

1、生长因子，如sis(PDGF-β)，fgf家族(int-2，csf-1等)

2、生长因子受体(质膜)：具酪氨酸蛋白激酶活性，如neu，ht，met，erbB，trk，fms，ros-1等。

3、非受体酪氨酸蛋白激酶(质膜／胞质)

如src家族：src，syn，fyn，abl，lck，ros，yes，fes，ret等．

4、丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶(胞质)：如raf，raf-1，mos，pim-1，

5、G蛋白(质膜内侧)，具GTP结合作用和GTP酶活性，如ras家族中的 H-ras，K-ras，N-ras，以及mel和ral等． ，

6．核内DNA结合蛋白(转录因子)

如myc家族，fos家族，Jun家族，ets家族，rel，erb A(类固醇激素受体)

抑癌基因也称为抗癌基因。早在1960s，有人将癌细胞与同种正常成纤维细胞融合，所获杂种细胞的后代只要保留某些正常亲本染色体时就可表现为正常表型，但是随着

染色体的丢失又可重新出现恶变细胞。这一现象表明，正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因，它们的丢失、突变或失去功能，使激活的癌基因发挥作用而致癌。

抑癌基因的产物是抑制细胞增殖，促进细胞分化，和抑制细胞迁移，因此起负调控作用，通常认为抑癌基因的突变是隐性的。

抑癌基因的产物主要包括（表16-2）：①转录调节因子，如Rb、p53；②负调控转录因子，如WT；③周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI），如p15、p16、p21；④信号通

路的抑制因子，如ras GTP酶活化蛋白（NF-1），磷脂酶（PTEN）；⑥DNA修复因子，如BRCA1、BRCA2。⑥与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分，如：APC、Axin等。

8.什么是基因敲除，请解释其遗传机制。

答：基因敲除是自80年代末以来发展起来的一种新型分子生物学技术，是通过一定的途径使机体特定的基因失活或缺失的技术。通常意义上的基因敲除主要是应用DNA同源重

组原理，用设计的同源片段替代靶基因片段，从而达到基因敲除的目的。随着基因敲除技术的发展，除了同源重组外，新的原理和技术也逐渐被应用，比较成功的有基因的插

入突变和iRNA，它们同样可以达到基因敲除的目的。

数学/化学

微生物功能性油脂的研究

董欣荣 曹 健

摘要 从影响微生物油脂合成的重要因素、微生物油脂的制备、微生物油脂的定性分析、产品的理化指标和质量指标及利用微生物生产功能性油脂等几个方面，对国内外微生物功能性油脂的研究进行了综述。

关键词 微生物；功能性油脂；制取

分类号 TS218.01

FUNCTIONAL FATS AND OILS FROM MICROORGANISMS

Dong Xinrong Cao Jian

(Bioengineering department,Zhengzhou Grain College,Zhengzhou 450052)

Abstract This paper gives a general review of the prod uction of fats and oils from microorganisms,the important factors that work duri ng the process,qualitative analysis,physical and chemical properties and quality properties of the products as well as the microorganism is lied to make the functional oils and fats at home and abroad.The production of functional fats an d oils from microorganisms are also investigated.

Key words microorganism;functional fats and oils;production

0 前言

微生物油脂一般又称单细胞油脂，很多微生物如细菌、霉菌、酵母菌及藻类等在一定条件下，可在菌体内产生大量油脂，有的干基菌体含油高达70%以上，而且这些油脂与一般植物油脂有类似的脂肪酸组成(见表1)〔1〕。微生物油脂的研究始于第一次世界大战期间，德国为了解决当时的油源匮乏而利用产脂内孢霉生产油脂，之后美国也开始着手微生物油脂的生产，但没有实现工业化。直至第二次世界大战前夕，德国科学家筛选到了适于深层培养的菌株，开始在德国工业化生产微生物食用油。

表1 部分微生物油脂的脂肪酸组成

菌株 12∶0 14∶0 1 6∶0 16∶1 18∶0 18∶1 18∶2 18∶3 其它

丝酵母(Candidal0) - tr 32 - 15 44 8 -

隐球酵母

(Cryptococcus terricolus) - tr 36 1 14 36 8 tr

红酵母

(Rhdotorula glatiuis) - - 18 1 6 60 12 2 24∶0 1%

Rhythium irregulare 1 6 26 15 5 26 5 6a 20∶0 7%

产脂内孢霉 - 2 25 70 17 47 5 1

麦角菌霉 - tr 23 6 2 19 8 - 18∶1-OH 42%

串珠镰孢 - 1 14 - 11 30 42 1

米黑毛霉 - 1 20 4 6 48 16 5a

少根根霉 tr 1 18 4 11 29 16 tra

淀粉核衣藻 - - 30.7 2.6 0.8 4.1 35.3 7.5b 16∶2 16.2%

16∶3 2.7%

高山被孢霉

Ovder Mucorales b b b b b b 15 0

20∶3 3%

20∶4 30%

20∶5 15%

说明：a——γ—亚麻酸；b——未知；tr——痕量；br——支链酸；-— —OH羧基酸

与动植物油的生产相比，微生物油脂的生产有许多优点：1、微生物适应性强，繁殖速度快 ，生产周期短；2、微生物生长所需的原料丰富多样，特别是可以利用农副产品、食品工业及造纸业中产生的废弃物，如亚硫酸纸浆、木材糖化液、废糖液、制造淀粉产生的废料废液等，同时还保护了环境；3、微生物方法生产油脂可节约劳动力，同时不受场地、气候、季节的影响，一年四季可连续生产；4、利用不同的菌种和培养基产品构成变化较大的特点，尤其适合于开发一些功能性油脂。如富含油酸、γ—亚麻酸、花生四烯酸、EPA、DHA、角鲨烯、二元羧酸等的油脂以及代可可脂。此外，由于人口的增长使得油脂需求量与自然严重短缺的矛盾日益尖锐，开辟新油源—微生物油脂更具有重要的现实意义〔2、3〕 。

目前利用微生物生产油脂的技术可行性已不存在太大问题，主要还是经济可行性。微生物生 产油脂受多种因素影响，而且生产油脂的菌种有限，只有那些干基菌体含油率高，油脂转化率也较高的微生物才有可利用的价值。目前筛选的微生物干基菌体含油率一般为30%～60%，少数为70%～80%。油脂转化率一般为15%，个别菌种达20%～25%。因此，一般的微生物油脂经济价值还无法与植物油相抗衡，对微生物油脂的研究主要集中在利用微生物生产经济价值高的特殊营养油脂、特殊工业用途油脂。这类油脂的主要营养成分在天然动植物油脂中存在量很少，甚至不存在，但具有较大的生理功能和特殊用途，因而我们统称为微生物功能性油脂。目前通过微生物油脂分提制取可可脂、用酵母发酵生产代可可脂都已在日本得以实现，以霉菌生产的γ—亚麻酸油脂已在日、英问世，生产富含花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸、中碳酸及蓖麻酸油脂的真菌、藻类菌种也已找到〔1，6，21〕。微生物功能 性油脂作为动植物油脂的必要补充在促进人类健康方面正起着越来越重要的作用，所以对微 生物功能性油脂的研究具有极其重大的意义。

1 影响微生物油脂合成的重要因素

1.1 培养基的C/N比

油脂的生成由细胞油脂含量与细胞收获量的乘积决定。微生物生产油脂的 过程可分为两阶段：细胞增殖阶段和产油阶段。这两个阶段所用培养基的C/N比不同，细胞增殖期要 求氮素营养相对偏高以获取足量菌体细胞；产油期则是在获取足量菌体细胞后，增加碳素营养物 质，为菌体大量积油创造条件〔9〕。

1.2 pH值

产生油脂的最适pH值依微生物种类而不同，酵母为3.5～6.0，霉菌为中 性至偏碱性。构巢曲霉在pH2．8～7.4培养时，随pH值上升，油酸含量增加。而培养油脂 酵母的增养基最初pH值越接近中性，稳定期细胞油脂含量越高〔7〕。

1.3 无机盐和微量元素

一般地对于真菌，适当增加无机盐和微量元素的使用量，可提高产油速度 及产油量。Carrid等人对构巢曲霉的研究表明，调整Na＋、Mg2＋、SO42－ 、PO43－等离子的含量比，可使油脂含量由25%～26%(生成率6.7～7.9)提高到51 %(生成率17.2)。一项有关油脂酵母产油的实验证明，在培养基中增加铁离子浓度可加快油 脂合成，而增加锌离子浓度(有些菌株要求维生素B)可提高积累量。

1.4 温度

油脂生成的最适温度大多在25℃左右。温度可影响油脂的组成、含量，培 养温度低时不饱和脂肪酸含量将增加。

1.5 培养时间

培养时间对油脂的合成也很重要。如黑曲霉、米曲霉、根霉、红酵母、酿 酒酵母 最佳培养时间分别为3d、7d、7d、5d、6d。培养时间不足，微生物菌体总数达不到最 大量而影响油脂量；培养时间过长，微生物个体变形、自溶，形成的油脂进入培养基中难以 收集，同样影响油脂产量。

1.6 孢子数量

菌体生长期孢子数量过多，单细胞油脂产量反而可能低。细胞内积存的油 脂过多，又会使菌体失去增殖能力。因此培养产油菌时应使之达到最佳孢子数量，以保持菌 体的增殖能力和产油生理状态。

1.7 氧气供给量

微生物利用基质糖类合成油脂及不饱和脂肪酸都需要氧气参与，因此必须供应充足的氧气。

1.8 添加

添加脂肪酸合成的中间物或能形成中间物的二碳化合物如乙醇、乙酸盐、乙醛等可增加油脂含量。

2 微生物油脂的制备

2.1 菌株的选择

用于生产微生物油脂的菌株要求具备以下条件：

(1)具备或改良后具备合成油脂的能力，油脂积累量大，含油量稳定在50%以上且油 脂转化率不低于15%。

(2)能利用农副产品及工业废水、废料。

(3)繁殖力旺盛，杂菌污染困难，沉淀、过滤、分离油脂容易。

(4)油脂风味良好，食用无害，易消化吸收。

(5)用于工业化生产时能适应工业化深层培养，装置简单〔4，5〕。此 外菌种不同，培养条件不同，产品也不同。一些菌株油脂的脂肪酸组成、类型及甘三酯组成 见表1和表2。

表2 微生物油脂的立体专一分析

油脂 Sn 14∶0 16∶0 16∶1 17∶0 17∶1 18∶0 18∶1 18∶2 19tr 20∶0 22∶0 24∶0 24∶1

Mycobacterium 1 1 8 9 tr 2 7 60 - 7 1 1 1 1

snegmatis 2 7 57 13 2 1 6 9 - 1 tr tr 1 tr

3 1 7 7 tr tr 16 18 - 6 7 7 18 7

(油脂酵母) 1 3 14 8 - - 4 61 10 10 - - - -

Lipomyces 2 - 1 2 - - - 88 9 - - - - -

lipoferus 3 6 29 13 - - 9 37 6 - - -

- -

2.2 培养基

需配制的培养基有斜面培养基、液培养基、基础摇瓶培养基、发酵培养基等。斜面培养基是培养该菌种的普通培养基；培养基与基础培养基成分变化不大 ，主要是为了稳定菌种的性状；发酵培养基要使碳源比重增加，氮源比重下降，同时增加通气量，使菌体充分合成油脂〔28，29〕。

配制时所用的碳源有乳糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、石蜡、废糖蜜、纸浆工业废水、木材水解 液、淀粉厂废水等；氮源有铵盐、尿素、硝酸盐、氨基酸、酵母水、玉米浆等；无机盐类有KH2 PO4、MgSO4、CaCl2等；生长素有酵母膏、蛋白胨等；如果要诱变改良菌种，还需配制诱变培养基，所用的诱变剂有亚硝基胍、N—甲基—N—亚硝基胍、硫酸二乙酯、紫外线、激光、离子束等。

2.3 培养方法

2.3.1 菌种的活化

将保存的菌种转接到斜面培养基上，28 ℃培养4 d。

2.3.2 液的制备

活化菌种以少量无菌水洗，入装有液培养基的三角瓶中，24～30 ℃ ， 转速150～300 r/min，培养2～5 d。培养温度、时间、摇瓶速度依菌种的类型和数 量而定，通常液培养基装液量为三角瓶的1/5。

2.3.3 摇瓶培养

用与(2)同样容积的三角瓶，内装1/5容积的液培养基，接入液 2～3 mL，温度、转速同(2)，培养时间比(2)延长1～2 d。

2.3.4 大罐发酵

装液量为灌体的2/3，接种5%，罐压0.5 kg/cm2，搅拌速度提高至原来的2倍，罐温与上述温度相同。有时为了逐渐诱导产脂，可用发酵的方法，使培养 基营养的供给趋向于碳源逐渐升高，氮源逐渐减少，通气量加大，pH值也逐渐接近微生物合 成油脂的最适值。

2.4 菌体的收集

培养好的菌体经镜检后，以滤布(纱布、的确凉布)过滤，用蒸馏水洗三次 ，称湿重，取部分湿菌体60 ℃烘干，称干重，以确定湿菌体的含水率。收集大量菌体时则 用离心法。

2.5 提油前菌体的前处理及菌体油脂的提取

微生物油脂存在于坚韧的细胞壁中，且部分以脂蛋白、脂多糖的形式存在 ，因此提油前必须对菌体进行前处理。前处理的方法主要有四种：(1)干菌体磨碎法(将菌体 与砂子一起进行研磨)；(2)干菌体、稀盐酸共煮法(共煮使细胞分解便于获油)；(3)菌种自 溶法(50 ℃下保温2～3 d)；(4)菌体蛋白变性法(用乙醇或丙醇使结合蛋白变性)〔10〕 。另外还有利用高压匀浆、球磨、膨化、高渗透压等处理使菌体破裂的办法。

用于油脂浸提的有机溶剂主要有、异丙醚、氯仿、—乙醇、石油醚、氯仿—甲醇等 ，浸提后再通过减压蒸馏等手段回收溶剂。

3 微生物油脂定性分析

经苏丹黑染色法染色后，菌体中的脂肪粒呈现蓝紫色或蓝灰色，而菌体 为红色。根据脂肪粒大小可初步判断脂肪含量的多少，还可用于确定最佳产油时间〔5〕。

4 微生物油脂各项理化指标与质量指标的测定

用AOCS方法，分析指标主要包括以下几方面：(1)折光指数；(2) 比重； (3)透明度；(4)气味、滋味；(5)水分；(6)酸价；(7)过氧化值；(8)碘价；(9)色泽；(10)2 80℃实验；(11)脂肪酸组成；(12)甘三酯组成；(13)不皂化物。

5 利用微生物制取功能性油脂

通过细胞融合、细胞诱变等手段，可使微生物生产出比动植物油脂 更符合人体需要的高营养油脂或某些特定脂肪酸组成的油脂〔27〕。现分述如下：

5.1 油酸、亚油酸

亚油酸是一种人体必需脂肪酸，通过人体的△6脱氢酶作用可以转 变成 人体所需的γ—亚麻酸。尽管这类油脂在植物中存在较为普遍，但亚油酸含量达到70%以上 的只有红花油、葵花油。据报道利用纤维素作碳源来培养丝状菌马铃薯黑痣病薄膜霉 ，所产 生的油脂亚油酸含量高达71.8%～76.3%〔11〕。国外资料报道有利用产脂内孢霉 工业化生产富含油酸、亚油酸的油脂。微生物油脂中油酸、亚油酸常常同时存在，二者可占 总脂量的65%～78%，这一点与许多植物油脂非常相似，此外熔点、折射率、比重、酸价、过 氧化值、皂化值、碘值等物理化学特性的分析结果，也与植物油接近〔9〕。

一份关于38株丝酵母的全细胞脂肪酸分析表明：这些酵母油酸含量达34%～69%，亚油酸含 量达5%～34%，而且有的菌株棕榈油酸含量达15.9%〔2，3〕。油脂酵母、红酵母、 掷孢酵母合成的油脂以油酸为主要成份，脂肪酸组成与常用植物油中的橄榄油、菜籽油相近 〔2，13〕。

5.2 γ—亚麻酸(GLA)

GLA天然存在量很少，只有在乳脂和特殊野生植物中含量较高，人体 △6脱氢酶的存在及活力常受肥胖、癌症、 感染、老龄等健康及营养因素的影响，阻碍摄入的亚油酸转变为GLA，使PG(前列 腺素)不能顺利合成，从而导致动脉硬化、血栓症、糖尿病等，故富含GLA的油脂是一类保健 性油脂〔14〕。

传统上，GLA主要从月见草油中提取，1948年Bernhard和Albercht首先从布拉克须霉的 菌丝体脂肪中鉴定出真菌CLA，含量达16%，Nugtern证明其结构与月见草油GLA相似。19 64年Show又发现藻状菌纲的菌株含有GLA，而不含α-亚麻酸。最近，日本Ona da Cement公司生物工程研究室的Morio Hiramo和东京农业与技术大学生物工程系的Yunki M iura等利用新鲜海水培养钝顶螺旋藻和一种小球藻(Chlorella sp.NKG4240)生产GLA， 其含量可达总脂肪酸的10%〔15〕。

在发酵生产GLA方面，1985年Osama Suzuki等利用深黄被孢霉、葡酒色被孢霉，拉曼被孢霉 和矮被孢霉以高 浓度葡萄糖(60～400 g/L)为碳源发酵培养，菌体油脂含量达35%～70%，其中GLA占3%～11% 。 1987年蓑岛良一等用雅致小克银汉霉发酵生产GLA，GLA含量达18%。英国使用爪哇镰刀菌， 以小麦淀粉生产的葡萄糖作为培养基进行发酵，产物经提纯达到食用标准，γ—甘油三亚麻 酸酯含量高达16%。利用发酵法生产γ—亚麻酸酯的John & Starge有限公司产量达100 t/a 〔4，26〕。1986年以来，英国Sslby factory of sturge Biochemicals、日本出光 化 学公司已有微生物GLA产品上市，主要用于医药、保健食品、功能性饮料和高级化妆品 〔11〕。

我国上海工业微生物研究所在500L发酵罐中用M102菌株发酵生产GLA，GLA含量达到8% 。1993年，南开大学生物系用深黄被孢霉As3.3410为出发菌株，经紫外诱变得变异株，在1 0L 罐中发酵产生GLA时，菌体得率为29.3%，油脂含量达44.7%，其中GLA含量达9.44%〔 12〕；1998年福建师范大学生物工程学院以深黄被孢霉As3.31410为出发菌株，经紫外 、硫酸二乙酯、亚硝基胍复合诱变处理后，进行了60m3罐发酵，菌体油脂含量高达79 .2%〔16〕。

5.3 花生四烯酸(AA)

AA传统上来自鱼油，但含量极低，一般小于0.2%(W/W)。AA与二十碳五烯 酸(EPA)是花生酸代谢的重要中间产物，它们在营养学、医学上的地位为世人瞩目，这主要 是 由于二十碳酸代谢产物PG、TX、LT具有调节脉管阻塞、血栓、伤口愈合、炎症及过敏等生理 功能〔1〕。1990年Buranova等发现几株被孢霉能聚集二十碳三烯酸(DGLA又称二高γ —亚麻酸)和AA，并且在一定条件下生产EPA。80年代以来，GLA、AA含量高的微生物油脂 相继在日本、英国、法国、新西兰等国投入工业化生产，日本、英国已有AA发酵产品投入市 场〔17〕。国内朱法科等以一株被孢霉为出发菌株，通过紫外诱变得到一株AA高产菌 ，AA得率达0.83g/L。研究还指出：培养不同时间的菌丝(3d～5d)在室温下老化15d，菌丝 体中总脂含量由18%～30%上升至36%～41%；菌丝体中AA含量则由1.1%～2.6%上升至2.6%～ 3.7%〔18〕。

5.4 二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)

天然EPA、DHA通常在海洋动物和海洋浮游植物中含量丰富。EPA、DHA属于 ω—3多不饱和脂肪酸(PUFA)，其生理功能主要表现在：(1)预防和治疗动脉粥状硬化、血栓 形成及高血压。(2)治疗气喘、关节炎、周期性偏头痛、牛皮癣、肾炎。(3)治疗乳腺、前列 腺和结肠癌。目前ω—3PUFA的商业来源是海洋鱼及其油。鱼油中ω—3PUFA的构成与含量随 鱼种类、季节、地理位置等变化；为了提高其氧化稳定性，多数鱼油常常要经过氢化、调和 等步骤从而使EPA、DHA受到破坏。

1988年Shimizu等人提出高山被孢霉是生产EPA的一个潜在来源，在12℃的低温条件下生长时 ，可积累15%以上的EPA。Thraustochytrium aureum则是一种海生真菌，DHA含量达34%。许 多 海生藻可产高含EPA和DHA的油脂。金藻纲、黄藻纲、哇藻纲、红藻纲、褐藻纲、绿藻纲、绿 枝藻纲、 隐藻纲、Eustigmatoohyceae中的一些藻都高含EPA；甲藻纲的藻DHA含量高，而甲藻纲 中Amphidinium carteri的EPA和DHA含量都很高〔15〕。

培养基组成、通气、光强、温度、培养时间等对EPA、DHA等PUFA的合成、积累起着重要作用 ，氮源的数量影响饱和与不饱和脂肪酸的比例，光照不足将增加ω—6脂肪酸的合成和抑制 ω—3脂肪酸的合成，对数生长期末尾或在稳定期的开始时微生物PUFA的浓度达到最大。 此外使用基因工程选育菌种，有可能大大增加藻类、真菌产生EPA、DHA及其他PUFA的潜力， 而且藻油中的EPA比鱼油中有着更大的氧化稳定性，且没有鱼油的气味和滋味。

表3 可生产类可可脂的微生物

菌种 干菌体量

PC/g.L－1 脂质含

量/% 脂肪酸组成/% 1、3-二饱和、3不饱

和甘 油酯含量/%

16∶0 18∶0 18∶1

红冬孢酵母

(Rhodosporidium toruloi des） 12.8 59.8 25.0 12.7 46.4 47.9

红酵母(Rhodotorula glaminis) 8.0 35.8 29.8 11.8 35.5 32.8

产脂内孢霉 8.5 10.4 25.1 12.3 47.1 30.6

被孢霉(Mortierella vinacea ) 5.0 33.7 27.9 12.7 48.0

被孢霉(MM nana) 4.5 51.3 25.1 16.6 44.4

被孢霉(M.ramanianer

anguispora) 3.2 13.4 28.1 16.6 40.8

5.5 长链二元酸

长链二元酸在工业上有广泛的用途，是生产聚合体、粉末涂料、可塑剂、 润滑油、香料、农药等的出发原料和中间体。C10以下的短链二元羧酸在自然界存在 广泛，合成较为容易，但C11以上的长键二元羧酸几乎没有天然存在的，合成也很 困难。很多微生物经发酵可得到C11～C18饱和及不饱和二元酸，这方面的应用 在日本最为广泛，且经使用效果良好。

5.6 角鲨烯

角鲨烯也非常短缺，主要存在于深海鲸鱼和鲨鱼肝油中，橄榄油和米 糠油中含量也较高。角鲨烯在油中具有抗氧化作用，但它全氧化后又成为助氧剂。其氢化物 是优良的化妆品基质和钟表等精密机械的润滑剂。以癸烷为碳源，利用深黄被孢霉发酵得到 的油脂，角鲨烯含量可达50mg/L。

5.7 代可可脂

可可脂是世界上最贵重的油脂之一，天然可可脂是以可可豆为原料经清洗 、去皮，水压法提取而得到的，其甘三酯组成为POS52%、SOS19%、POP6%。天然可可脂具有 风味良好、不易氧化且不被脂解酶分解、加工粘度适合、易于脱模等特性，成为制取巧克力 不可缺少的一种油脂成分。由于天然可可脂货源不足且价格昂贵，因此出现了多种多样的类 可可脂、代可可脂。利用微生物制取可可脂包含两方面的内容：(1)利用微生物酶作为催化 剂，催化油脂酯交换，达到可可脂要求的甘三酯组成，用这种方法可制得类可可脂。(2)培 养微生物菌株，使其在菌体内产生理化性质或甘三酯组成与可可脂接近的类可可脂和代可可 脂。

莫斯科工业研究所利用红酵母属、红冬孢酵母属、隐球酵母属菌株生产油脂 的一 项研究表明：Rhodotorula gracilis K-76及Rhodosporidum sphaerocarpum L-103产生 的2 位为油酸的甘三脂产量很高，经分提得到的油脂理化性质近似于可可脂、橄榄油、棉籽油； 荷兰利用丝酵母属、类酵母属、红酵母属 油脂酵母属等14个属的酵母变异种生产可可脂 及其代用品，以N-甲基-N-亚硝基胍诱变后得到高产菌种，经培养油脂含量达30%，且其中95 %的甘三酯具有P 37.6%、S 14.3%、O 37.5%的脂酸肪组成〔21〕；加拿大以脱 蛋白乳清为培养基培养酵母，通过添加所需晶型得到了甘三酯组成及含量与可可脂相似的类 可可脂，并且不经分提即可市售，产品均匀稳定〔22〕。

在利用微生物合成可可脂方面研究最多的是日本。在一项专利中，将乳酸杆菌、双歧杆菌菌 种接种到一种由油、脂、发酵的奶粉、糖类制成的混合物中，并按比例添加有全奶粉、蔗糖 、乳糖、磷脂、香料、柠檬酸及天然色素，在低于45℃的条件下发酵后，所得产品经感官检 验具酸乳酪味，可代替可可脂用于食品中〔23〕。

还有一项专利是将一种对苹婆酸及其衍生物敏感的丝酵母进行摇瓶培养，培养后测得其甘 三酯组成中POP占18.6%、POS占39.0%、SOS占14.6%，可作为可可脂使用〔24〕 。另有一项专利使用被孢霉生产代可可脂，成效也非常显著〔25〕。

综上所述，微生物功能性油脂的研究是21世纪的发展方向，它将使油脂行业的范围更广 ，也将使微生物应用到更为广阔、重要的领域。

作者简介：董欣荣：女，13年生，硕士研究生

作者单位：郑州粮食学院生物工程系，郑州 450052

参考文献

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25 Agency of Industrial Sciences and Technology.Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP 607529 2 Appl.1983/160753：473～475

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收稿日期 1999-06-25

银镜反应

实验方法

[编辑本段]

在洁净的试管里加入1mL2%的硝酸银溶液，然后一边摇动试管，一边逐滴滴入2%的稀氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解为止（这时得到的溶液叫银氨溶液).

乙醛的银镜反应：再滴入3滴乙醛，振荡后把试管放在热水中温热。不久可以看到，试管内壁上附着一层光亮如镜的金属银。（在此过程中，不要晃动试管，否则只会看到黑色沉淀而无银镜。）

葡萄糖的银镜反应：滴入一滴管的葡萄糖溶液，振荡后把试管放在热水中温热。不久可以看到，试管内壁上附着一层光亮如镜的金属银。

反应本质

[编辑本段]

这个反应里，硝酸银与氨水生成的银氨溶液中含有氢氧化二氨合银，这是一种弱氧化剂，它能把乙醛氧化成乙酸，乙酸又与生成的氨气反应生成乙酸铵，而银离子被还原成金属银。

实验现象

[编辑本段]

还原生成的银附着在试管壁上，形成银镜，这个反应叫银镜反应。

反应方程式

[编辑本段]

CH3CHO+2Ag(NH3)2OH→（水浴△）CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O

备注：

原理是银氨溶液的弱氧化性。

本试验可以使用其他有还原性的物质代替乙醛，例如葡萄糖（与乙醛相似，也有醛基）等。

甲醛（可看作有两个醛基）的话被氧化成碳酸铵（NH4）2CO3。

反应条件

[编辑本段]

碱性条件下,水浴加热.含有醛基（比如各种醛，以及甲酸某酯等）.

清洗方法

[编辑本段]

可以用硝酸来清洗试管内的银镜,硝酸可以氧化银，生成硝酸银，一氧化氮和水

工业应用

[编辑本段]

主要用于制镜工业，同时用于在工业实验室中的有机物原料的浓度鉴别

实验方法

[编辑本段]

在洁净的试管里加入1mL2%的硝酸银溶液，然后一边摇动试管，一边逐滴滴入2%的稀氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解为止（这时得到的溶液叫银氨溶液).

乙醛的银镜反应：再滴入3滴乙醛，振荡后把试管放在热水中温热。不久可以看到，试管内壁上附着一层光亮如镜的金属银。（在此过程中，不要晃动试管，否则只会看到黑色沉淀而无银镜。）

葡萄糖的银镜反应：滴入一滴管的葡萄糖溶液，振荡后把试管放在热水中温热。不久可以看到，试管内壁上附着一层光亮如镜的金属银。

反应本质

[编辑本段]

这个反应里，硝酸银与氨水生成的银氨溶液中含有氢氧化二氨合银，这是一种弱氧化剂，它能把乙醛氧化成乙酸，乙酸又与生成的氨气反应生成乙酸铵，而银离子被还原成金属银。

实验现象

[编辑本段]

还原生成的银附着在试管壁上，形成银镜，这个反应叫银镜反应。

反应方程式

[编辑本段]

CH3CHO+2Ag(NH3)2OH→（水浴△）CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O

备注：

原理是银氨溶液的弱氧化性。

本试验可以使用其他有还原性的物质代替乙醛，例如葡萄糖（与乙醛相似，也有醛基）等。

甲醛（可看作有两个醛基）的话被氧化成碳酸铵（NH4）2CO3。

反应条件

[编辑本段]

碱性条件下,水浴加热.含有醛基（比如各种醛，以及甲酸某酯等）.

清洗方法

[编辑本段]

可以用硝酸来清洗试管内的银镜,硝酸可以氧化银，生成硝酸银，一氧化氮和水

工业应用

[编辑本段]

主要用于制镜工业，同时用于在工业实验室中的有机物原料的浓度鉴别

实验方法

[编辑本段]

在洁净的试管里加入1mL2%的硝酸银溶液，然后一边摇动试管，一边逐滴滴入2%的稀氨水，直到最初产生的沉淀恰好溶解为止（这时得到的溶液叫银氨溶液).

乙醛的银镜反应：再滴入3滴乙醛，振荡后把试管放在热水中温热。不久可以看到，试管内壁上附着一层光亮如镜的金属银。（在此过程中，不要晃动试管，否则只会看到黑色沉淀而无银镜。）

葡萄糖的银镜反应：滴入一滴管的葡萄糖溶液，振荡后把试管放在热水中温热。不久可以看到，试管内壁上附着一层光亮如镜的金属银。

反应本质

[编辑本段]

这个反应里，硝酸银与氨水生成的银氨溶液中含有氢氧化二氨合银，这是一种弱氧化剂，它能把乙醛氧化成乙酸，乙酸又与生成的氨气反应生成乙酸铵，而银离子被还原成金属银。

实验现象

[编辑本段]

还原生成的银附着在试管壁上，形成银镜，这个反应叫银镜反应。

反应方程式

[编辑本段]

CH3CHO+2Ag(NH3)2OH→（水浴△）CH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O

备注：

原理是银氨溶液的弱氧化性。

本试验可以使用其他有还原性的物质代替乙醛，例如葡萄糖（与乙醛相似，也有醛基）等。

甲醛（可看作有两个醛基）的话被氧化成碳酸铵（NH4）2CO3。

反应条件

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碱性条件下,水浴加热.含有醛基（比如各种醛，以及甲酸某酯等）.

清洗方法

[编辑本段]

可以用硝酸来清洗试管内的银镜,硝酸可以氧化银，生成硝酸银，一氧化氮和水

工业应用

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主要用于制镜工业，同时用于在工业实验室中的有机物原料的浓度鉴别

皂化反应

开放分类： 化学、科学、化工、有机化学

皂化反应

皂化反应是碱催化下的酯水解反应，尤指油脂的水解。

狭义的讲，皂化反应仅限于油脂与氢氧化钠混合，得到高级脂肪酸的钠盐和甘油的反应。这个反应是制造肥皂流程中的一步，因此而得名。

脂肪和植物油的主要成分是甘油三酯，它们在碱性条件下水解的方程式为：

CH2OCOR

| 加热

CHOCOR + 3NaOH --------> 3R-COONa + CH2OH-CHOH-CH2OH

|

CH2OCOR

R基可能不同，但生成的R-COONa都可以做肥皂。常见的R-有：

CH-：8-十七碳烯基。R-COOH为油酸。

CH-：正十五烷基。R-COOH为软脂酸。

CH-：正十七烷基。R-COOH为硬脂酸。

油酸是单不饱和脂肪酸，由油水解得；软、硬脂酸都是饱和脂肪酸，由脂肪水解得。

如果使用KOH水解，得到的肥皂是软的。

向溶液中加入氯化钠可以分离出脂肪酸钠，这一过程叫盐析。高级脂肪酸钠是肥皂的主要成分，经填充剂处理可得块状肥皂。

氢化反应

开放分类： 化学、科学

氢化是有机化合物与氢分子的反应，在医药化工领域，氢化一般有如下两种类型：不饱和键的氢化、脱去某些保护基团（又称氢解）。

在氢化中，高压可以可增加氢在溶剂中的溶解度，氢压对反应速度的影响可以是线性的，也可以是二次方的，甚至更强烈的影响。

催化剂在氢化反应中起着重要的作用，大部分氢化都是在催化剂的催化下才得以完成的。催化剂有过渡金属、过渡金属盐类、过渡金属和配体生成的络合物。

常用催化剂如下：

钯-碳 一般不需要高温高压操作，常用于硝基、腈、肟等的还原。在酸性介质，80℃，4个大气压下也能将芳环氢化。

雷尼镍雷尼镍在氢化中的应用范围十分广泛，可对硝基、羰基进行还原，双键进行加氢等。

钴 钴只在高温高压下才能呈现加氢催化活性，主要用于腈加氢还原为相应的胺。

铂 氧化铂常用于硝基物、醛的还原，也用于将酚环加氢成相应的环己醇

C60

开放分类： 化学、元素、单质、碳原子簇、稳定分子

一

近年来，科学家们发现，除金刚石、石墨外，还有一些新的以单质形式存在的碳。其中发现较早并已在研究中取得重要进展的是C60分子。

C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，因此又名足球烯。

C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。

处于顶点的碳原子与相邻顶点的碳原子各用sp2杂化轨道重叠形成σ键，每个碳原子的三个σ键分别为一个五边形的边和两个六边形的边。碳原子的三个σ键不是共平面的，键角约为108°或120°，因此整个分子为球状。每个碳原子用剩下的一个p轨道互相重叠形成一个含60个π电子的闭壳层电子结构，因此在近似球形的笼内和笼外都围绕着π电子云。分子轨道计算表明，足球烯具有较大的离域能。

足球烯是美国休斯顿赖斯大学的克罗脱(Kroto,H.W.)和史沫莱(Smalley,R.E.)等人于1985年提出的。他们用大功率激光束轰击石墨使其气化，用1MPa压强的氦气产生超声波，使被激光束气化的碳原子通过一个小喷嘴进入真空膨胀，并迅速冷却形成新的碳原子，从而得到了C60。C60的组成及结构已经被质谱、X射线分析等实验所证明。此外，还有C70等许多类似C60的分子也已被相继发现。

我国北京大学化学系和物理系研究小组也研制出C60分子。目前，人们对C60分子的结构和反应的认识正在不断深入，它应用于材料科学、超导体等方面的研究正在进行中。

二

C60是80年代中期新发现的一种碳原子簇，它是单质，是石墨、金刚石的同素异形体。很久以前在宇宙光谱中就发现过它，直到1985年人们才用激光的方法合成并分离得到较纯的C60（含C70），它有确定的组成，60个碳原子构成像足球一样的32面体，包括20个六边形，12个五边形。由于这个结构的提出是受到建筑学家富勒（Buckminster Fuller）的启发。富勒曾设计一种用六边形和五边形构成的球形薄壳建筑结构。因此科学家把C60叫做足球烯，也叫做富勒烯，为什么叫烯呢？因为32面体的每个顶点上的碳原子跟三个其它的碳原子相邻。如同苯环上每个碳原子都是SP2杂化。P轨道在环的上、下形成π键一样，足球烯每个顶角上的碳原子也都满足SP2杂化的要求，（类似萘环上两个不带氢原子的碳原子）剩余的P轨道在C60分子的和内腔形成π键。也可以想象C60分子的封闭壳上犹如“贴了”20个苯环一样。科学家们预言它具有芳香性；丰富的π电子可以形成配合物；有特殊的物理、光谱性质等等。这样一来就吸引了许多人研究它。从合成方法的改进到各种性质的测试，从量子化学的计算到合成各种包含物、配合物。有些新的碳簇配合物又具有特殊的超导材料性能。为寻求它们的应用价值，人们还在不断努力。这样就使C60大大时髦了一阵，成为近两年来物理和化学界的研究热门话题。

科学家的研究思路也是从已知推向未知的探索，因为它是石墨、金刚石的同素异形体，因此有人就联想到用廉价的石墨作原料合成C60，也有人想到它含有苯环单元的结构，是不是可以选用苯作原料合成C60。这些设想他们都成功了，1000g苯可以制得3gC70和C60的混合物（它们的比率0.26～5.7）。有人像计算苯一样地计算碳簇分子的共振能、π电子总能、自由价等等。

(1)C60的发现

1985年，英国科学家克罗托(H.W.Kroto)等用质谱仪，严格控制实验条件，得到以C60为主的质谱图。由于受建筑学家布克米尼斯特·富勒(Buckminster Fuller)设计的球形薄壳建筑结构的启发，克罗托等提出C60是由60个碳原子构成的球形32面体，即由12个五边形和20个六边形构成。其中五边形彼此不相连，只与六边形相连。每个碳原子以sp2杂化轨道和相邻的3个碳原子相连，剩余的p轨道在C60分子的和内腔形成键。除C60外，具有封闭笼状结构的还可能有C28、C32、C50、C70、C84……C240、C540等，统称为Fullerene。

(2)C60的超导性

1991年，赫巴德(Hebard)等首先提出掺钾C60具有超导性，超导起始温度为18 K，打破了有机超导体(Et)2Cu[N(CN)2]Cl超导起始温度为12.8 K的纪录。不久又制备出Rb3C60的超导体，超导起始温度为29 K。表6-1列出了已合成的各种掺杂C60的超导体和超导起始温度，说明掺杂C60的超导体已进入高温超导体的行列。我国在这方面的研究也很有成就，北京大学和中国科学院物理所合作，成功地合成了K3C60和Rb3C60超导体，超导起始温度分别为8 K和28 K。有科学工作者预言，如果掺杂C240和掺杂C540，有可能合成出具有更高超导起始温度的超导体。

(3)C60的命名

克罗托等人之所以能够勾画出C60的分子结构，富勒的启示起了关键性作用，因此他们一致建议，用布克米尼斯特·富勒(Buckminster Fuller)的姓名加上一个词尾-ene来命名C60及其一系列碳原子簇，称为Buckminsterfullerene，简称Fullerene，中译名为富勒烯。

为什么要在Fuller的后面加上一个词尾?ene呢?这是考虑到C60分子和苯及其衍生物一样，都具有芳香族的结构，具有不饱和性，而在英文中，对具有不饱和性的化合物的命名常常带有词尾-ene，于是便产生了Fullerene这个名称，中译名里对带词尾-ene的化合物常被译成烯，于是，Fullerene的中译名就是富勒烯。

由于C60分子的形状和结构酷似英国式足球()，所以又被形象地称为Soccerene(同样带有词尾-ene)，中译名为“足球烯”。还有人用富勒的名字(Buckminster)的词头Buck来命名，称为Buckyball，中译名为“布基球”。

对于将C60及其一系列碳原子簇称为烯，在化学界是有争议的，因为根据有机化学系统命名原则，烯表示含双键的烃，而C60及其一系列碳原子簇是完全由碳原子组成的单质，并不是一种化合物，当然也不是烯烃。因此，有些化学家不同意使用富勒烯这个名称。可是，在命名这个问题上历来都有尊重约定俗成的习惯，也许细说起来富勒烯这个名称有它不合理和可以探讨的地方，但是由于约定俗成的原因，现在的书籍和文献中仍都用Fullerene这个名称。

有人建议称C60及其一系列碳原子簇为“球碳”，理由是它们是由碳元素组成的球形分子；有人建议称为“笼碳”，理由是它们是一种中空的笼形分子；还有人建议把“球碳”、“笼碳”和“富勒”综合起来，称为“富勒球碳”、“富勒笼碳”。总而言之，在C60及其一系列碳原子簇的命名上，真称得上百家争鸣了，但迄今为止，还没有一种令大家都满意的名称。

(4)C60的潜在应用前景

除了超导领域以外，C60在以下几个方面也具有广泛的应用前景。

①气体的贮存

利用C60独特的分子结构，可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料。每一个C60分子中存在着30个碳碳双键，因此，把C60分子中的双键打开便能吸收氢气。现在已知的C60的稳定的氢化物有C60H24、C60H36和C60H48。

在控制温度和压力的条件下，可以简单地用C60和氢气制成C60的氢化物，它在常温下非常稳定，而在80 ℃～215 ℃时，C60的氢化物便释放出氢气，留下纯的C60，它可以被100%地回收，并被用来重新制备C60的氢化物。与金属或其合金的贮氢材料相比，用C60贮存氢气具有价格较低的优点，而且C60比金属及其合金要轻，因此，相同质量的材料，C60所贮存的氢气比金属或其合金要多。

C60不但可以贮存氢气，还可以用来贮存氧气。与高压钢瓶贮氧相比，高压钢瓶的压力为3.9×106 Pa，属于高压贮氧法，而C60贮氧的压力只有2.3×105 Pa，属于低压贮氧法。利用C60在低压下大量贮存氧气对于医疗部门、军事部门乃至商业部门都会有很多用途。

②有感觉功能的传感器

由于用C60薄膜做基质材料可以制成手指状组合型的电容器，用它来制成的化学传感器具有比传统的传感器尺寸小、简单、可再生和价格低等优点，可能成为传感器中颇具吸引力的一种候选产品。

③增强金属

提高金属材料的强度可以通过合金化、塑性变形和热处理等手段，强化的途径之一是通过几何交互作用，例如将焦炭中的碳分散在金属中，碳与金属在晶格中相互交换位置，可以引起金属的塑性变形，碳与金属形成碳化物颗粒，都能使金属增强。

在增强金属材料方面，C60的作用将比焦炭中的碳更好，这是因为C60比碳的颗粒更小、活性更高，C60与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小是0.7 nm，而碳与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小为2 μm～5 μm，在增强金属的作用上有较大差别。

④新型催化剂

在发现C60以后，化学家们开始探讨C60用于催化剂的可能性。C60具有烯烃的电子结构，可以与过渡金属(如铂系金属和镍)形成一系列络合物。例如C60与铂、锇可以结合成｛[(C2H5)3P]2Pt｝C60和C60OsO4·(四特丁基吡啶)等配位化合物，它们有可能成为高效的催化剂。

日本丰桥科技大学的研究人员合成了具有高度催化活性的钯与C60的化合物C60Pd6。中国武汉大学的研究人员合成了Pt(PPh3)2C60(PPh3为三苯基膦)，对于硅氢加成反应具有很高的催化活性。

⑤光学应用

具有独特微观结构的C60具有特殊的光学性质，其中令人感兴趣的光学性质之一是光限制性，即在增加入射光的强度时，C60会使光学材料的传输性能降低。

光限制性对于保护眼睛具有重要意义。以C60的光学限制性为基础，可研制出光限制产品，它只允许在敏化阈值以下(即对眼的危险阈值以下)的光通过，这样就起到了保护人眼免受强光损伤的作用。

⑥癌细胞的杀伤效应

C60经光激发后有很高的单线态氧的产率，而单线态氧与生物机体的生理生化功能、组织损伤、肿瘤以及光化治疗技术都有着重要关系。

当对C60的激发光强度达到4 000 lx时，癌细胞受单线态氧的作用已接近100%死亡，因此能有效地破坏癌细胞的质膜和细胞内的线粒体中质网和核膜等重要的癌细胞结构，从而导致癌细胞的损伤乃至死亡。

还有的研究指出，可以将肿瘤细胞的抗体附着在C60分子上，然后将带有抗体的C60分子引向肿瘤，也可以达到杀伤肿瘤细胞的目的。

⑦其他医疗功能

C60的衍生物具有抑制人体免疫缺损蛋白酶的活性的功能。人体免疫缺损蛋白酶是一种导致艾滋病的，因此，C60的衍生物有可能在防治艾滋病的研究上发挥作用。

C60还适宜于在生物系统中充当自由基清除剂和水溶性抗氧剂，自由基是导致某些疾病甚至肿瘤的有害物质，C60可望能够降低患病者血液中自由基的浓度，还可抑制畸形的和患病细胞的生长。

2，贝努力实验啊

5C3*(1/2)的3次幂*(1/2)的2次幂=（5/16）。