化学与生活

重水它竟然有点甜

本文来自Chem-Station日文版 重水は甘い!?  ペリプラノン

翻译投稿 炸鸡 校对 肥猫

同位素是指具有相同原子序数但中子数不同的的一类核素。我们提到放射性同位素总会下意识地认为同位素是危险的,但这其实这源于我们对同位素的偏见。拿最常见的氢的同位素氘(2H)来说,氘是自然界常见的一类核素,地球上大约有0.015%的氢原子是氘原子。

在化学教科书上也提及到普通水(1H2O)和重水(2H2O)的化学性质基本一样。今天笔者想向大家介绍一篇关于重水有多甜的论文。

氘是由美国人Harold Clayton Urey在1931年利用6.4米的巨大光谱仪通过光谱技术发现的,其后来又通过蒸馏液态氢证实了氘的存在。[1] Urey因为发现了氘在1934年被授予诺贝尔奖。而今年正好是氘发现90周年。

虽然由重氢(deuterium)组成的重水(D2O)和普通的水的化学性质基本一样,但物理性质却大有不同。重水的沸点为101.4 °C,融点为3.8 °C,密度为1.107 g/cm3,重水的密度比普通水的密度高10%左右。重水的pH值为7.43,这也是和普通水不一样的。

现在,以色列,捷克和德国合作的研究小组在《生物通信》杂志上发表了一篇论文,提出重水是甜的这一发现。

但是重水并不能取代普通水在生命活动中的重要角色。如果细胞摄入的水中含有25%的重水,那么细胞就会受到损害,如果植物或动物摄入的水中有40%—50%的重水的话,动物植物的生长发育将会受到影响。由此可见,如果将构成生物体的分子中的氢原子全部替换成氘原子,将会对生物体内的分子产生什么样的严重影响。但是只喝几ml的重水并不会对人体产生什么伤害,在这篇论文里试验人员真的品尝了一下重水的味道,竟然尝出了甜味,故实验人员对重水甜味背后的原因进行了研究与调查。在28名试验人员中,在能闻到水的气味的状态下有22人识别出了重水和普通的水的味道差异。曾经有档电视节目做过一个测试,将试验人员的鼻子全部堵上,让试验人员没法嗅到气味,这时有的试验人员会分辨不出味道差异。与此类似的,在本篇论文的实验中,将试验人员的鼻子堵上,26名试验人员中仅有14人分辨出了重水和水的味道的差别。令人感到奇怪的是,光靠鼻子闻重水和普通水的气味,25名试验人员里只有9人嗅到了气味的差别。

论文还将甜度划分为9个等级进行了实验从下图中我们可以看到,随着重水的含量逐渐增加,测试人员能感受到的甜度就会增加,若将葡萄糖或蔗糖溶于水中制成糖水,则由重水配制的糖水能让测试人员感受到更强烈的甜味。相反,如果将苦味物质溶于水中配制成苦味溶液,测试人员感受到的重水配制的溶液的苦涩度相较于普通水配制的溶液来说要低一点。

图片摘自论文

那么,我们不禁好奇为什么重水尝起来是甜的呢? 研究人员提出一种可能性:重水对甜味受体产生了某种影响。

甜味受体的模型(图片摘自论文)

研究人员计算了重水会对甜味受体TAS1R2/TAS1R3有怎样的作用,经过计算,研究人员推测重水分子进入到受体结合位点和普通水分子进入到受体结合位点的方式不一样。实验数据能很好的佐证这一猜想。另外,当实验中加入甜味受体的阻碍物质lactisole,测试人员则几乎感觉不到重水的甜味。从这个结果来看,重水对甜味受体会产生某些作用是可以确定的。

Lactisole的结构

要弄清楚重水为什么这么甜也非一件易事。但就这篇论文探讨了重水是甜的这一点来说,我觉得冲击力十足了。

好了写到这里大家也是不是也想尝一尝重水? 作为一个化学家,笔者当然也尝了尝……不过从安全角度考虑,笔者在这里建议各位读者不要直接尝实验室里的重水。

相关文献

  1. Urey, H. C.; Brickwedde, F. G.; Murphy, G. M.  Rev. 39, 164 (1962). DOI: 10.1103/PhysRev.39.164

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