糖瘾的化学反应

科学和工程

糖瘾的化学反应

当你大口大口地吃糖时,你不应该感到太过内疚--毕竟,你的身体需要糖来运行,就像大多数汽车需要汽油。

你的身体不是在燃烧汽油,而是将糖燃烧成水、二氧化碳和能量来做有用的事情。但只要看一眼所涉及的分子就会知道缺少了什么:糖在没有帮助的情况下无法燃烧。

这就是,一个甜美的葡萄糖分子(最简单的糖)。一个完整的葡萄糖分子包括六个碳原子、十二个氢原子和六个氧原子。

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在吃完火星棒和焦糖苹果的早餐后,你的细胞将葡萄糖分解成大量的二氧化碳。你可以呼出CO2 和水

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这种化学反应也释放出大量的能量,细胞捕捉这些能量来做它们的工作(如移动肌肉、消化食物和思考每日挑战)。

但我们在这里遇到了一个问题。葡萄糖分子中氧原子与碳原子的比例为1:1,但二氧化碳的比例为2:1,如果产生水,那就需要更多氧原子。这就是为什么你需要呼吸空气来燃烧所有的糖--空气中充满了氧分子,其形式是

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我们在这里得到了正确的原材料,但需要一些算术来确保我们能做出平衡的化学反应。毕竟,原子不能被创造、破坏或转化--我们在做化学,而不是炼金术。

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最简单的方法是先平衡右侧的碳原子和氢原子,使其与葡萄糖相平衡:碳只存在于CO2二氧化碳中,H氢原子只存在于H2o水中。

每种物质都需要 6 个分子才能等于一个葡萄糖分子中的碳原子和氢原子的数量。

x O2 + C6H12O6 -> 6 H2O + 6 CO2

现在只有一个未知量。"你需要多少额外的氧气?"

如果你把右边的氧元素加起来,你会得到18。这意味着你还需要6个O2 分子来平衡这个反应。

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今天的挑战

如果你调查典型糖果的分子组成,你不太可能找到很多葡萄糖(如果有的话)。

在糖果的制作过程中,葡萄糖和蔗糖等糖类在一个叫做焦糖化的过程中转化为更硬、更黑、味道更复杂的分子,如焦糖酸。
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但你也可以烧掉一个焦糖分子。 你需要有多少个氧分子{O2}完成化学反应? 选项如下:

  1. 18

  2. 24

  3. 36

  4. 这个化学反应不能被平衡。


left_1 = {"O":2}
left_2 = {"C":24,"H":36,"O":18}

right_1 = {"H":2,"O":1}
right_2 = {"C":1,"O":2}

# 字符串表达
O2 = "OO"
sugar = "C"*24+"H"*36+"O"*18

water = "HHO"
C2 = "COO"

#碳只存在于sugar和C2,所以,sugar : C2 = 1: 24
#氢只存在于sugar和water, 所以,sugar : water = 18:1
# sugar初始值为s = 1,循环+1比较左右两边氧分子平衡过程


from collections import Counter
s = 1 #left_2的数量

left_O = s * sugar.count("O")
right_O = 18* s *water.count('O') + 24*s*C2.count('O')
print(left_O,right_O)
while True:

    if (right_O - left_O) % 2 == 0:
        ans = (right_O - left_O)//2
        lft = ans*O2 + s*sugar
        rgt = 18*s*water + 24*C2

        if Counter(lft) == Counter(rgt):
            print("需要氧分子数量:",ans)
        break
    else:
        s += 1

需要氧分子数量: 24

但实际上我对焦糖化这件事更感兴趣

溶解的糖开始时是一种糖浆,但当加热到室温时,其特性会发生变化。当糖被加热时,它经历了一系列的阶段,这些阶段可以最好地描述为类似于 "Sour Patch Kids",然后是 "Starburst",然后是太妃糖,最后是 "Jawbreaker"。

这里发生的一切是与糖有关的水正在蒸发,最终只留下固体糖。没有任何化学反应发生。但是如果你继续加热它,糖分子将开始转化和焦糖化。单纯的糖分子开始结合在一起,形成长达10个糖的链,并与自己和对方发生反应。由此产生的分子是深色的、粘稠的,与白色的、固体的和甜的糖分子相比,味道苦涩。这就是我们上面所处理的焦糖分子。

焦糖化的时间越长,它的颜色就越深,越苦。这就是为什么咸焦糖是这样一个伟大的味道组合(也是冰淇淋的最佳味道):它有甜味(剩余的糖)、苦味(焦糖分子)和咸味(盐)。

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