朋友正在減肥,問了這個問題
澱粉成份的白飯居然會變成滑溜溜的脂肪,這有點不直觀

首先要看能量儲存的形式結構
不論是動物或植物脂肪(lipid),都是由三酸甘油脂(triglyceride)構成

不管是葡萄糖C₆H₁₂O₆還是脂肪,化學成份都是由碳氫氧原子(C、H、O)三種元素構成
所以在世界法則上是可以互相轉換的
只是在於怎麼轉、為什麼轉?

澱粉進入人體後,會被消化成葡萄糖
依據需求轉換為能量、肝醣或脂肪

如果以程式碼來比喻,能量轉換順序大致為:

def 葡萄糖轉化(葡萄糖):
    if 身體目前需要能量:
        立即使用能量(葡萄糖)  # 執行身體活動
    elif 肝醣儲存還有空間:
        存到肝醣倉庫(葡萄糖)  # 短期能量庫
    else:
        脂肪 = 轉化為脂肪(葡萄糖)  # 長期儲存
        存到脂肪細胞(脂肪)

根據需求(即時、短期、長期)決定如何使用或存放

那為什麼澱粉乾爽、脂肪濃稠黏黏的?
明明是相同成份(原子組成)卻有不同性質?
這就要探討「極性」

以”清爽的水”與”濃稠的油”為例
水(H2O)的世界,聽說有個叫「氫鍵」的東西,這是由於「極性」而形成

什麼是「極性」?(分子內部電荷分布的不均勻性)
直觀來說就是「貧富不均」

有錢人 vs 窮苦人:有極性
郭台銘 vs 我:具有非常大的極性

這跟世界運作法則很相似:
窮人會去吸引另一個社會的有錢人(替有錢人服務),有錢人也會吸引到另一個社會的窮人(能給艱苦人一些小費)
美國富豪吸引台灣打工仔,台灣富豪吸引東南亞打工仔

導致密切合作關係,全球的產業鏈連接在一起,這層關係就是「氫鍵」

國內有了貧富不均後,國際間就會促成關係
分子內有了極性之後,分子間就會產生氫鍵

這股吸引力讓水分子緊密結合,形成強大的內聚力與表面張力

可這就奇怪呀,聽起來水的結合力道很強,為何反而不濃稠?
因為,水的氫鍵雖然強
但可以瞬間斷裂、迅速又重新結合
讓水分子保持靈活移動,流動性極高

P.S. 氫鍵雖然叫”鍵”,但此鍵並非”原子間的鍵結”,而是分子間的作用力
由於力道強、足以媲美”化學鍵”而得名

在油的世界裡
大家財富分布均勻、收入均等
然而,由於沒有強烈的利益驅動,每個人合作意願不高
導致油脂則是「無極性」的
不會去追逐利益,所以社會是死的、較缺乏流動性

而且油脂還很「肥」,比水(H2O)分子式還要龐大許多、重量多上數十倍
導致油脂只會一坨坨彼此聚集靠近
由「凡德瓦力」互相吸引,但不會形成氫鍵

「凡德瓦力」是啥?(不是瓦力電影)
他是最弱的分子間作用力,但在這兩個情況下會增強作用:

  1. 分子量大的時候(瞬間偶極、誘導偶極)
  2. 長鏈、整齊結構(接觸表面積大)

所以在長鏈分子中,凡德瓦力更像是磁鐵,彼此互相吸住
宏觀就會產生濃稠、流動性低的現象

以前聽過一句口訣:「極性溶於極性、非極性溶於非極性」
但不知其原因

「可溶」代表物質能夠均勻分散在溶劑中,而不會形成分層或沉澱

極性分子之間有強烈的吸引力(如氫鍵),使極性物質容易溶於水(極性溶劑)
非極性分子之間則主要依靠較弱的吸引力(凡得瓦力),讓非極性物質互相混合,使油脂溶於有機溶劑

所以當水(極性)與油(非極性)混合時
兩者作用力相差太大,水分子之間傾向互相吸引、而油分子之間互相吸引,最終會導致分層

氫鍵能快速斷裂與重組的主要原因,就是具有「方向性」,頭尾對到接在一起才有作用
而凡德瓦力沒有方向性,所以不需要「破裂與重組」,是較穩定的存在

通常來說
含有適量氫鍵的液體,會比無極性液體更容易流動、較不黏稠
但當氫鍵數量過多時,分子間作用變強、導致流動性受到限制,變得非常黏稠

少量氫鍵 → 黏度較低 ex: 水
大量氫鍵 → 黏度很高 ex: 甘油
無極性分子 → 黏度取決於分子量和接觸面積 ex: 烷烴

甘油(glycerol)因為擁有3個羥基(-OH)而有大量極性,但因為產生太多氫鍵,導致特別黏稠
然而,當甘油與三個脂肪酸(fatty acids)結合,變成三酸甘油脂之後,
極性羥基(-OH)消失,變成沒有極性的酯基(-COO-)
導致黏度降低(比甘油低),但因結構和凡德瓦力的作用,所以仍比水濃稠


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