科学123

2013年3月5日星期二

[流体力学趣事]拳头大的雨滴见过没有？

恐怕没有人知道地球上每天会下多少场雨，有多少雨滴会落到地面上来。从云团里面的小水滴或者小冰晶开始，它们互相碰撞，合并在一起长大，直到整体的重量超过上升气流所能提供的向上的力量，然后在重力的作用下，落到地面上去，形成降雨。在下落的过程中，雨滴仍然会互相碰撞、融合长大，如果不考虑空气（另外一种流体）的影响，那么雨滴会在重力的作用下越来越快。

不过，实际的过程中，空气的阻力并不能够忽略。在速度比较快的情况下，空气对在其中运动的物体产生的阻力和物体的截面积成正比，和物体相对空气运动的速度平方成正比^[1]。因此，刚开始下落的时候雨滴的速度会越来越快，而空气阻力也会越来越大直到接近重力的大小，最终雨滴落到地面的速度和原来云层相对地面的高度关系并不大，主要由雨滴的重力和空气阻力的平衡决定。（同样的道理，警方对天开枪鸣枪示警打出去的子弹，再落下来的时候就不会像刚出膛的时候杀伤力那么大了。）

从前面的分析可知，如果雨滴的大小（直径）为D，那么雨滴受到的重力会和D的三次方成正比；而雨滴受到的阻力正比于截面积（D的平方）再乘以速度的平方。因此，如果雨滴的大小越大，最终落到地面上雨滴的速度也应该越快。为什么，我们从来没有见到过拳头大小的像炮弹一样轰击到地面上的雨滴？

大家应该都有过拿盆、杯子等往空气里面泼水或者拿水管往空气里面喷水的经历。泼出去或者喷出去的水并不会保持连续的形状，在空气阻力、地球重力的作用下，水的表面张力并不能保持一大块水的整体性，水会断裂分离开来，形成一团团水滴，而且，表面张力倾向于使得水滴保持圆球的形状，这也促使水柱分离开来。对于雨滴来说，使得雨滴保持一个整体的力是表面张力，这个力的大小正比于雨滴的大小，而使得较大的雨滴分成几个雨滴的力是空气的阻力，在前边提到的运动平衡的情况下，这个力可以用雨滴的重力来估计。这样，通过比较水滴的表面张力和重力，我们可以估计出一个雨滴能够维持不分裂的最大大小，这个估计的数值大约是4毫米直径的样子 ^[2]。

不同直径大小雨滴的形状示意图（来自维基百科英文页面“drop”）

比较小的雨滴形状并不是我们一般看到的水龙头滴下的“水滴”的样子，而是接近完美的球形。稍微大一些的雨滴，如上面图里面C或者D示意的那样，将会在空气阻力的作用下发生形状的变化，而比这个大小（比如说5mm）大的雨滴将不能维持自己的形状，最终在空气阻力的作用下分成几个雨滴。

科学家们可以用不同的方法去测量雨滴的大小，从而得到雨滴大小的分布。不同海拔、不同的天气条件下得到的雨滴大小并不太一样 ^[3,4]，但是雨滴的的大小一般都小于几个毫米，这是液体的表面张力在我们日常生活中的一个体现。

典型的雨滴大小分布曲线（黑色实线），测到的绝大部分雨滴的直径都小于3毫米^[4]。

参考资料：

[1]可阅读《后跳飞机的007能否追上先跳的人？》和《高铁时速每提升10公里，能耗加倍？》
[2]对于有兴趣了解公式推导过程的同学，这个数字是这样得来的：
维持雨滴形状的力由表面张力（ϒ）提供，如果雨滴的半径为r（直径为D），那么F=ϒD=2ϒr；而破坏雨滴形状的力来自于空气阻力，在经过很长距离的空中运动之后，这个力和雨滴的重力相等，而雨滴最大的半径需要满足这两个力相等，因此F=mg=ρg 4πr³/3。这两者联立并代入水的表面张力和密度值等，能够给出最大的雨滴直径估计为D=2r~4mm。
[3]Zailiang Hu and R. C. Srivastava, Journal of the Atmospheric Sciences 52, 1761 (1995).
[4]C. R. Williams and K. S. Gage, Ann. Geophys. 27, 555 (2009).

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C. Srivastava, Journal of the Atmospheric Sciences 52, 1761 (1995). </li> <li> [4]C. R. Williams and K. S. Gage, Ann. 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2013年3月1日星期五

[凝]到凝固的牛奶深处去看看

牛奶变酸奶的神奇之处在于，变身过程中水分没有流失，液体却变成了固形物。究竟发生了什么，得钻到酸奶里看看。

牧人在烈日下汗流浃背地行进，手上拎着一个装奶的羊皮口袋。真是无巧不成历史，羊皮缝里事先困进了几颗特殊的细菌。羊奶汪洋是一片凶多吉少的陌生环境，先锋细菌生死未卜。算它们走运，四周悬浮的营养偏巧可以受用。细菌绝处逢生，繁衍生息。它们的新陈代谢反过来对生存坏境进行了改装。几天之后，牧人打开口袋喝奶，惊奇地发现奶凝固了，还有股酸不溜秋的气味。壮了胆子抠出一坨，味道竟然不赖——就叫它酸奶吧！

当然这些只是猜测，谁也没能亲眼见证这一幕“酸奶的起源”。古罗马诗人维吉尔倒是在他最著名的《农事诗》里描述这些游牧民“喝拌了马血的酸奶”，说明古人食用酸奶确有其事，只是当年那佐料……你想不想试试这种新（旧）吃法啊。

在那之后很长时间，变酸的牛奶在世界上多数地方还爬不上餐桌，只仰仗去油功效，被用来做点日常保洁工作：男人用它洗牲口，女人拿来洗头，比今天的酸奶面膜地位差得远；在富贵的古董商那里，酸奶的姿态可以高雅一些——为古董铜器净身。

酸奶就这样过着不务正业的日子。有记载说直到16世纪，法国国王弗朗西斯一世拉肚子，国内名医无计可施。突然打奥斯曼帝国来了个蒙古大夫，问药没有，只献上一缸酸溜溜的奶，竟真把国王的腹泻给治好了。托国王的福，酸奶在法国地位升级，从卫浴用品成了肠胃药——还是有点偏门。至于疗效是否货真价实？先画个星星欠个答案*。

话说到了1919年，有位橄榄油商人为了躲避巴尔干战争的影响，从希腊逃到巴塞罗那。他抛下大桶大桶的橄榄油，转而操起大桶大桶的酸奶。这位商人对儿子Daniel格外疼爱，就把“小Daniel”的西班牙语变体Danone写上酸奶瓶子，让它们走到西班牙的大街小巷。酸奶就这样成为商品被大规模生产。后来小Daniel长大，富于经济头脑的他又把“小Daniel酸奶”带到美国，改成美国人看着顺眼的Dannon。再后来Dannon来到中国，又改成中国人顺眼的“达能”。不过几十年，酸奶已在有人居住的各大洲发扬光大。

该感谢几千年前那几颗特殊细菌同牛奶阴差阳错的邂逅，现代人才有口福品尝细菌的杰作，也有了下面一幕——

窗外寒风凛冽，屋内暖气热气腾腾。我取出牛奶……不光是我，请跟我做。

将牛奶盛在小锅里，在火上加热到80-90度维持10分钟，仔细控温别让奶沸腾。这一步将改变牛奶里蛋白质胶粒的结构，有助于酸奶均匀凝结，更重要的是煮死牛奶里可能存在的杂菌，不让牛奶同它们错误邂逅。不过，现在市场上售卖的牛奶一般都经过了高压均质化和灭菌，煮牛奶所要达到的目的已经在牛奶加工过程中实现了，经过我的对照实验，这一步骤完全可以省略（实验结果图略）。

冷却至比体温略高，其间在牛奶表面会结一层特别好吃的奶皮，将它捞起来吃掉，不要心急做下一步，温度过高会把酸奶引子烫死；

取你最爱的酸奶，挖出一点打散在牛奶里，我的经验是800毫升牛奶加一两小勺就够。我们可以用一个生物学名词装腔作势地描述这个步骤——“接种”。酸奶里的什么东西被“种”到牛奶里了呢？这种东西为什么还会被烫死？再卖个关子，画两个星星**。

封上薄膜，把牛奶放到温暖的暖气上。春天就没有暖气了……只好用40-45度的恒温箱或酸奶机，道理是一样的。顾名思义，“种”的意思是可以生长。第二天，揭掉凝满水汽的薄膜。酸奶神奇地长满了牛奶的空间（下图）！没有美丽的草莓，只好把果丹皮切成小块摆在上边。

牛奶变酸奶的神奇之处在于，变身过程中水分没有流失，液体却凝成了固形物。究竟发生了什么，得钻到酸奶里看看。

还是让科学家钻进去看吧！

1905年，年仅27岁的保加利亚青年Stamen Grigoriv出名了。他在日内瓦研究微生物，从酸奶里认出两种细菌，它们是让奶变酸、变凝固的始作俑者。一种是小小的球状彼此相连，名叫嗜热链球菌（Streptocuccus salivarius subsp. thermophilus），另一种是长长细细的杆菌。

保加利亚盛产酸奶，人均消耗量30公斤。中国人花间一壶酒，保加利亚人得花间一壶酸奶。青年微生物学家想为报效祖国做力所能及的事，就用祖国命名杆菌，叫保加利亚乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus）。买酸奶看看配料，一定会发现这两种菌的名字。

保加利亚乳杆菌喜欢弱酸性环境，而且是一种无私的老好人细菌，它们的存在可以让肠道的嗜酸乳杆菌和双歧杆菌活得更好，然而自己在人的肠道却停留不久。如果你从今天开始禁食酸奶，不出两周肠道里就找不见它们了。

两种细菌共生，远比分开来生活更Happy。保加利亚乳杆菌代谢牛奶里的蛋白质生成氨基酸和短肽，能让不善于分解蛋白质的嗜热链球菌长得更欢；而嗜热链球菌代谢产生二氧化碳、乙酸和丙酮酸，能快速降低牛奶的pH，让保加利亚乳杆菌舒适起来。需要指出，在“酸奶起源”的故事中，两种细菌本是天各一方，后来竟然能在同一只羊皮口袋里相遇，是何等珍贵的邂逅。

有了前辈做的工作，我就可以信心十足取酸奶到光学显微镜下看，一看吓了一大跳，酸奶像座城池，你绝对想象不出它的拥堵程度。1克酸奶（姑且近似为1立方厘米）中密布了1000万“菌口”。在这样的环境中，怪不得杂菌不容易长起来——环境酸不说，争资源也争不过正牌两种菌，这使得酸奶的保质期比牛奶长。看到下边的显微照片，是未经稀释的酸奶，你也该明白为什么说酸奶具有“活性”：咕嘟咕嘟两口，多少活物都下了肚。

至此第二处星星**的答案已见分晓。接种的酸奶里含有两种细菌，它们最喜欢在40-45度之间生长，如果牛奶把接种的两种好细菌烫死，就变不了酸奶了。

若用电子显微镜继续放大，放到五千倍，再涂上假颜色，就能显示更多细节。图中红色是保加利亚杆菌Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus，蓝色小球球是嗜热链球菌Streptococcus thermophilus，周围白色一团团就是酸奶。含水量不小的酸奶为什么是凝固的，从这幅图可以得到一些线索了。不过还是画上星星欠答案吧***。

牛奶里3%左右都是蛋白质，牛奶蛋白质里80%是酪蛋白。酪蛋白的蛋白结构很特殊，基本属于无规结构，无性可变；而且组成酪蛋白的胶粒表面几乎都亲水，不会聚集，因此即使把牛奶煮到100来度，它们也不会变性——我们该感到庆幸，如果都像鸡蛋一样随便一煮就硬，我们就喝不到丝滑的热牛奶了。

可是酪蛋白也有弱点，弱弱的酸性（pH4-5，正是保加利亚乳杆菌喜欢的条件）也会让它们彼此交联成固形物，从牛奶中脱离出来；而这种弱酸条件下剩在液体里的就属于乳清蛋白。酪蛋白不是一颗一颗单独漂浮在牛奶里，而是几十个酪蛋白团成一团组装成酪蛋白胶粒，这种胶粒小到重力相对于布朗运动来说可以忽略，在静置的牛奶里也不会沉底儿，而且也不会进一步聚集，可以稳定存在于水中，这就是牛奶能稳定的原因。酸奶、奶酪……各种奶制品的形态，基本上决定于酪蛋白胶粒的状态。牛奶看上去是白色而非透明，也是因为这些胶粒散射可见光。它们何等重要，以至于很多科学家研究它们的结构乐此不疲，画出很多很多模型，从下边的图里你可以看出，模型各具特色，各有各的道理，共同之处在于：是一坨酪蛋白就对了。

好，现在我们就可以回答星星三***，看两种细菌如何让牛奶凝固。两种菌的嘴特别刁，只喜欢乳糖，它们能把牛奶中三成的乳糖都分解成乳酸。于是酸味积累，甜度下降。这个代谢过程还产生微量的乙醛，赋予酸奶特殊的香味。

前边说过，酪蛋白胶粒在酸性条件下彼此粘合，形成的结构好像一块不松不紧的海绵——既不像在牛奶中那么自由散漫，也不像奶酪里那么受束缚。海绵中间有无数微小的小孔，小到水都被锁在里面。就这么简单***：菌的代谢降低了牛奶pH值，蛋白交联，稀溜溜的水就看不到了。

但是酸奶海绵毕竟松散，有时候它的结构遭到破坏，乳清就趁虚而出，你就会看到液体从酸奶中析出。不过只要略加搅和，这些乳清仍然可以被吸回海绵的大部队里去。

（当我以为把凝结的问题说清楚了，突然悲痛地发现第一处星星*还没有解答……）

酸奶是一种好东西，这件事并不是打一开始就尽人皆知。想当年，受到保加利亚青年微生物学家的启发，诺贝尔生理学奖获奖者俄国人Metchnikoff大胆推测：保加利亚人长寿，或许因为常吃酸奶，是里边的益生菌对人体做了什么善事吧？

学院派的科学家们喜欢以符合逻辑的方式回答问题，请你耐着性子理解他们一下：首先要明确酸奶里的菌到底算不算“益生菌”。

成为益生菌有苛刻的先决条件，那就是它们得能在人体肠道环境中存活，不能边穿肠过边死翘翘；然后才是“有益人的生命”。科学家们前前后后取了几百上千人做实验，让他们每天上缴0.5克新鲜粪便，从里边仔细检查微生物的踪迹，然后为“到底有没有那么一点微量的菌活着”的问题争来争去——到今天还在争。

不过有一点是肯定的，营养丰富的酸奶能缩短食物在消化道中通过的时间，激发肠胃免疫系统的工作；尤其对乳糖不耐受的人们，酸奶里的菌已经帮人解决了很大的乳糖分解问题。至于酸奶能不能治腹泻，答案是——得看腹泻的原因，在某些情况下确实不假。比如我们生病时口服或静脉注射抗生素，它们打击坏细菌要以误杀肠胃好细菌、损坏肠胃黏膜为代价，肠道菌群生态系统遭受重创，就表现为腹泻。这可以说是抗生素最稀松平常的副作用了。有人曾经做过实验，抗生素让24%的人腹泻，而服用酸奶能让这个比率下降为14%，而且症状也轻。有可能酸奶帮助肠胃原生的菌群抵抗了抗生素的袭击，也有可能是酸奶本身刺激了肠道的免疫系统，维护了肠胃的免疫屏障。

好了，一篇文章前后写了4000多年，酸奶演化的话题，是从人的实用角度考虑问题。其实，若你能站在微小细菌的立场，就能体会到这是怎样一段伟大的奋斗史。

五年前，一些体恤众生的科学家给保加利亚乳杆菌进行了基因组测序，很多秘密就从ATGC的排列中浮现出来。这些细菌的基因组中沉睡着适应于在植物上生存的基因，除此之外，很多在酸奶中存活所不需要的基因还在迅速消退中。一段依赖植物而生的历史，就在短短4000年中被毫不客气地遗忘；今日的酸奶先锋菌们仍然一刻没停下惊人的演化脚步，在发酵的牛奶这样一个完全由人类所打造的生态环境中奋勇向前。

感谢：北大生物系苏都老师实验室慷慨借用显微镜

科学编辑：云无心

文字编辑：杨杨

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本文作者：桔子帮小帮主牛奶变酸奶的神奇之处在于，变身过程中水分没有流失，液体却变成了固形物。究竟发生了什么，得钻到酸奶里看看。 牧人在烈日下汗流浃背地行进，手上拎着一个装奶的羊皮口袋。真是无巧不成历史，羊皮缝里事先困进了几颗特殊的细菌。羊奶汪洋是一片凶多吉少的陌生环境，先锋细菌生死未卜。算它们走运，四周悬浮的营养偏巧可以受用。细菌绝处逢生，繁衍生息。它们的新陈代谢反过来对生存坏境进行了改装。几天之后，牧人打开口袋喝奶，惊奇地发现奶凝固了，还有股酸不溜秋的气味。壮了胆子抠出一坨，味道竟然不赖——就叫它酸奶吧！ 当然这些只是猜测，谁也没能亲眼见证这一幕“酸奶的起源”。古罗马诗人维吉尔倒是在他最著名的《农事诗》里描述这些游牧民“喝拌了马血的酸奶”，说明古人食用酸奶确有其事，只是当年那佐料……你想不想试试这种新（旧）吃法啊。 在那之后很长时间，变酸的牛奶在世界上多数地方还爬不上餐桌，只仰仗去油功效，被用来做点日常保洁工作：男人用它洗牲口，女人拿来洗头，比今天的酸奶面膜地位差得远；在富贵的古董商那里，酸奶的姿态可以高雅一些——为古董铜器净身。 酸奶就这样过着不务正业的日子。有记载说直到16世纪，法国国王弗朗西斯一世拉肚子，国内名医无计可施。突然打奥斯曼帝国来了个蒙古大夫，问药没有，只献上一缸酸溜溜的奶，竟真把国王的腹泻给治好了。托国王的福，酸奶在法国地位升级，从卫浴用品成了肠胃药——还是有点偏门。至于疗效是否货真价实？先画个星星欠个答案*。 话说到了1919年，有位橄榄油商人为了躲避巴尔干战争的影响，从希腊逃到巴塞罗那。他抛下大桶大桶的橄榄油，转而操起大桶大桶的酸奶。这位商人对儿子Daniel格外疼爱，就把“小Daniel”的西班牙语变体Danone写上酸奶瓶子，让它们走到西班牙的大街小巷。酸奶就这样成为商品被大规模生产。后来小Daniel长大，富于经济头脑的他又把“小Daniel酸奶”带到美国，改成美国人看着顺眼的Dannon。再后来Dannon来到中国，又改成中国人顺眼的“达能”。不过几十年，酸奶已在有人居住的各大洲发扬光大。 该感谢几千年前那几颗特殊细菌同牛奶阴差阳错的邂逅，现代人才有口福品尝细菌的杰作，也有了下面一幕—— 窗外寒风凛冽，屋内暖气热气腾腾。我取出牛奶……不光是我，请跟我做。 将牛奶盛在小锅里，在火上加热到80-90度维持10分钟，仔细控温别让奶沸腾。这一步将改变牛奶里蛋白质胶粒的结构，有助于酸奶均匀凝结，更重要的是煮死牛奶里可能存在的杂菌，不让牛奶同它们错误邂逅。不过，现在市场上售卖的牛奶一般都经过了高压均质化和灭菌，煮牛奶所要达到的目的已经在牛奶加工过程中实现了，经过我的对照实验，这一步骤完全可以省略（实验结果图略）。 冷却至比体温略高，其间在牛奶表面会结一层特别好吃的奶皮，将它捞起来吃掉，不要心急做下一步，温度过高会把酸奶引子烫死； 取你最爱的酸奶，挖出一点打散在牛奶里，我的经验是800毫升牛奶加一两小勺就够。我们可以用一个生物学名词装腔作势地描述这个步骤——“接种”。酸奶里的什么东西被“种”到牛奶里了呢？这种东西为什么还会被烫死？再卖个关子，画两个星星**。 封上薄膜，把牛奶放到温暖的暖气上。春天就没有暖气了……只好用40-45度的恒温箱或酸奶机，道理是一样的。顾名思义，“种”的意思是可以生长。第二天，揭掉凝满水汽的薄膜。酸奶神奇地长满了牛奶的空间（下图）！没有美丽的草莓，只好把果丹皮切成小块摆在上边。 <img class="aligncenter size-full wp-image-53139 lh_lazyimg" title="image001" src="http://songshuhui.net/wp-content/plugins/images-lazyload-and-slideshow/blank_1x1.gif" file="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image001.jpg" alt="" width="600" height="333" /><noscript><img class="aligncenter size-full wp-image-53139" title="image001" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image001.jpg" alt="" width="600" height="333" /></noscript> 牛奶变酸奶的神奇之处在于，变身过程中水分没有流失，液体却凝成了固形物。究竟发生了什么，得钻到酸奶里看看。 还是让科学家钻进去看吧！ 1905年，年仅27岁的保加利亚青年Stamen Grigoriv出名了。他在日内瓦研究微生物，从酸奶里认出两种细菌，它们是让奶变酸、变凝固的始作俑者。一种是小小的球状彼此相连，名叫嗜热链球菌（Streptocuccus salivarius subsp. thermophilus），另一种是长长细细的杆菌。 保加利亚盛产酸奶，人均消耗量30公斤。中国人花间一壶酒，保加利亚人得花间一壶酸奶。青年微生物学家想为报效祖国做力所能及的事，就用祖国命名杆菌，叫保加利亚乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus）。买酸奶看看配料，一定会发现这两种菌的名字。 保加利亚乳杆菌喜欢弱酸性环境，而且是一种无私的老好人细菌，它们的存在可以让肠道的嗜酸乳杆菌和双歧杆菌活得更好，然而自己在人的肠道却停留不久。如果你从今天开始禁食酸奶，不出两周肠道里就找不见它们了。 两种细菌共生，远比分开来生活更Happy。保加利亚乳杆菌代谢牛奶里的蛋白质生成氨基酸和短肽，能让不善于分解蛋白质的嗜热链球菌长得更欢；而嗜热链球菌代谢产生二氧化碳、乙酸和丙酮酸，能快速降低牛奶的pH，让保加利亚乳杆菌舒适起来。需要指出，在“酸奶起源”的故事中，两种细菌本是天各一方，后来竟然能在同一只羊皮口袋里相遇，是何等珍贵的邂逅。 有了前辈做的工作，我就可以信心十足取酸奶到光学显微镜下看，一看吓了一大跳，酸奶像座城池，你绝对想象不出它的拥堵程度。1克酸奶（姑且近似为1立方厘米）中密布了1000万“菌口”。在这样的环境中，怪不得杂菌不容易长起来——环境酸不说，争资源也争不过正牌两种菌，这使得酸奶的保质期比牛奶长。看到下边的显微照片，是未经稀释的酸奶，你也该明白为什么说酸奶具有“活性”：咕嘟咕嘟两口，多少活物都下了肚。 至此第二处星星**的答案已见分晓。接种的酸奶里含有两种细菌，它们最喜欢在40-45度之间生长，如果牛奶把接种的两种好细菌烫死，就变不了酸奶了。 <img class="aligncenter size-full wp-image-53140 lh_lazyimg" title="image002" src="http://songshuhui.net/wp-content/plugins/images-lazyload-and-slideshow/blank_1x1.gif" file="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image002.jpg" alt="" width="470" height="285" /><noscript><img class="aligncenter size-full wp-image-53140" title="image002" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image002.jpg" alt="" width="470" height="285" /></noscript> 若用电子显微镜继续放大，放到五千倍，再涂上假颜色，就能显示更多细节。图中红色是保加利亚杆菌Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus，蓝色小球球是嗜热链球菌Streptococcus thermophilus，周围白色一团团就是酸奶。含水量不小的酸奶为什么是凝固的，从这幅图可以得到一些线索了。不过还是画上星星欠答案吧***。 <img class="aligncenter size-full wp-image-53141 lh_lazyimg" title="Lactic Acid Bacteria" src="http://songshuhui.net/wp-content/plugins/images-lazyload-and-slideshow/blank_1x1.gif" file="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image003.jpg" alt="" width="530" height="396" /><noscript><img class="aligncenter size-full wp-image-53141" title="Lactic Acid Bacteria" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image003.jpg" alt="" width="530" height="396" /></noscript> 牛奶里3%左右都是蛋白质，牛奶蛋白质里80%是酪蛋白。酪蛋白的蛋白结构很特殊，基本属于无规结构，无性可变；而且组成酪蛋白的胶粒表面几乎都亲水，不会聚集，因此即使把牛奶煮到100来度，它们也不会变性——我们该感到庆幸，如果都像鸡蛋一样随便一煮就硬，我们就喝不到丝滑的热牛奶了。 可是酪蛋白也有弱点，弱弱的酸性（pH4-5，正是保加利亚乳杆菌喜欢的条件）也会让它们彼此交联成固形物，从牛奶中脱离出来；而这种弱酸条件下剩在液体里的就属于乳清蛋白。酪蛋白不是一颗一颗单独漂浮在牛奶里，而是几十个酪蛋白团成一团组装成酪蛋白胶粒，这种胶粒小到重力相对于布朗运动来说可以忽略，在静置的牛奶里也不会沉底儿，而且也不会进一步聚集，可以稳定存在于水中，这就是牛奶能稳定的原因。酸奶、奶酪……各种奶制品的形态，基本上决定于酪蛋白胶粒的状态。牛奶看上去是白色而非透明，也是因为这些胶粒散射可见光。它们何等重要，以至于很多科学家研究它们的结构乐此不疲，画出很多很多模型，从下边的图里你可以看出，模型各具特色，各有各的道理，共同之处在于：是一坨酪蛋白就对了。 <img class="aligncenter size-full wp-image-53142 lh_lazyimg" title="image004" src="http://songshuhui.net/wp-content/plugins/images-lazyload-and-slideshow/blank_1x1.gif" file="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image004.jpg" alt="" width="600" height="320" /><noscript><img class="aligncenter size-full wp-image-53142" title="image004" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image004.jpg" alt="" width="600" height="320" /></noscript> 好，现在我们就可以回答星星三***，看两种细菌如何让牛奶凝固。两种菌的嘴特别刁，只喜欢乳糖，它们能把牛奶中三成的乳糖都分解成乳酸。于是酸味积累，甜度下降。这个代谢过程还产生微量的乙醛，赋予酸奶特殊的香味。 <img class="aligncenter size-full wp-image-53143 lh_lazyimg" title="image005" src="http://songshuhui.net/wp-content/plugins/images-lazyload-and-slideshow/blank_1x1.gif" file="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image005.jpg" alt="" width="600" height="117" /><noscript><img class="aligncenter size-full wp-image-53143" title="image005" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image005.jpg" alt="" width="600" height="117" /></noscript> 前边说过，酪蛋白胶粒在酸性条件下彼此粘合，形成的结构好像一块不松不紧的海绵——既不像在牛奶中那么自由散漫，也不像奶酪里那么受束缚。海绵中间有无数微小的小孔，小到水都被锁在里面。就这么简单***：菌的代谢降低了牛奶pH值，蛋白交联，稀溜溜的水就看不到了。 但是酸奶海绵毕竟松散，有时候它的结构遭到破坏，乳清就趁虚而出，你就会看到液体从酸奶中析出。不过只要略加搅和，这些乳清仍然可以被吸回海绵的大部队里去。 （当我以为把凝结的问题说清楚了，突然悲痛地发现第一处星星*还没有解答……） 酸奶是一种好东西，这件事并不是打一开始就尽人皆知。想当年，受到保加利亚青年微生物学家的启发，诺贝尔生理学奖获奖者俄国人Metchnikoff大胆推测：保加利亚人长寿，或许因为常吃酸奶，是里边的益生菌对人体做了什么善事吧？ 学院派的科学家们喜欢以符合逻辑的方式回答问题，请你耐着性子理解他们一下：首先要明确酸奶里的菌到底算不算“益生菌”。 成为益生菌有苛刻的先决条件，那就是它们得能在人体肠道环境中存活，不能边穿肠过边死翘翘；然后才是“有益人的生命”。科学家们前前后后取了几百上千人做实验，让他们每天上缴0.5克新鲜粪便，从里边仔细检查微生物的踪迹，然后为“到底有没有那么一点微量的菌活着”的问题争来争去——到今天还在争。 不过有一点是肯定的，营养丰富的酸奶能缩短食物在消化道中通过的时间，激发肠胃免疫系统的工作；尤其对乳糖不耐受的人们，酸奶里的菌已经帮人解决了很大的乳糖分解问题。至于酸奶能不能治腹泻，答案是——得看腹泻的原因，在某些情况下确实不假。比如我们生病时口服或静脉注射抗生素，它们打击坏细菌要以误杀肠胃好细菌、损坏肠胃黏膜为代价，肠道菌群生态系统遭受重创，就表现为腹泻。这可以说是抗生素最稀松平常的副作用了。有人曾经做过实验，抗生素让24%的人腹泻，而服用酸奶能让这个比率下降为14%，而且症状也轻。有可能酸奶帮助肠胃原生的菌群抵抗了抗生素的袭击，也有可能是酸奶本身刺激了肠道的免疫系统，维护了肠胃的免疫屏障。 好了，一篇文章前后写了4000多年，酸奶演化的话题，是从人的实用角度考虑问题。其实，若你能站在微小细菌的立场，就能体会到这是怎样一段伟大的奋斗史。 五年前，一些体恤众生的科学家给保加利亚乳杆菌进行了基因组测序，很多秘密就从ATGC的排列中浮现出来。这些细菌的基因组中沉睡着适应于在植物上生存的基因，除此之外，很多在酸奶中存活所不需要的基因还在迅速消退中。一段依赖植物而生的历史，就在短短4000年中被毫不客气地遗忘；今日的酸奶先锋菌们仍然一刻没停下惊人的演化脚步，在发酵的牛奶这样一个完全由人类所打造的生态环境中奋勇向前。 感谢：北大生物系苏都老师实验室慷慨借用显微镜 科学编辑：云无心 文字编辑：杨杨 <div style="margin-bottom:10px"><div class="bshare-custom icon-medium"><a title="分享到新浪微博" class="bshare-sinaminiblog"></a><a title="分享到人人网" class="bshare-renren"></a><a title="分享到豆瓣" 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凝固点鉴别地沟油是否靠谱？

消息： 京华时报信息。上海向明中学高二学生发明出家庭简易鉴别地沟油方法：地沟油因反复使用，其中动物油含量高，相比植物油，其黏度冰点不同。橄榄油零下十多度才凝结，普通植物油也要零度，而地沟油在8摄氏度即凝结。将自家购买的食用油放进温度8度左右的冰箱，如凝结，即为地沟油。

真相： 这是微博上的一条消息[1]，描述了一个鉴别地沟油的方法。不过，只是将其放入冰箱，好像不能算是一个发明。

从京华时报的报道[2]来看，高中学生的发明是通过检测油的凝固点来判断它是不是地沟油。实际的装置是利用半导体制冷片来对油进行降温。半导体制冷片是一种片状元件，通电工作的时候一面制热一面制冷。通过温度传感器建立反馈回路，可以精确控制制冷面的温度。

从科学原理的角度来说，这位高中生的解决问题的思路是对的。“地沟油”和正常食用油在物理性质方面有许多差异，凝固点是其中之一。如果一种油的凝固点比它“应该”的凝固点相差很大，那么其中肯定有“猫腻”。许多地沟油确实含有许多动物油，导致在 8℃ 甚至更高的温度下凝固。这样的油，用这位发明者的方法来检测，确实可以被判断为地沟油。

不过，作为一个“检测方法”，它是否靠谱需要考虑两个问题：一、有没有正常的食用油在 8℃ 下凝固？如果有，这样的正常油就会被“冤枉”；二、有没有地沟油在 8℃ 下依然不凝固？如果有，就会导致这样的油“漏网”。

食用油的凝固点主要由油中的饱和脂肪与不饱和脂肪的比例来决定。植物油以不饱和脂肪为主，凝固点较低，比如大豆油、葵花籽油、菜籽油的凝固点都在 -10℃ 以下，花生油和棉籽油相对高一些，也是在 0℃ 附近。而动物油中的饱和脂肪含量高，凝固点就比较高，通常在室温下都以固态存在。不过，植物油中也有饱和脂肪含量高因而凝固点很高的种类，比如棕榈油和椰子油，凝固点都在 25℃ 以上。此外，油的凝固点也不是一个确定的温度，而是一个范围。一方面，它会从某一个温度开始出现固体，温度降低也不见得全部凝固。另一方面，即使是同一种植物的油，组成也不可能完全一样，其凝固特性也会有一定差异。现在，市场上还有“调和油”，它们的凝固温度会由被混合的油的品种和比例来决定。显而易见，棕榈油、椰子油之类的植物油会被这种检测方法直接“冤杀”。如果调和油中含有棕榈油或者椰子油等凝固点很高的油，那么也可能导致“调和油”的凝固点大大升高而“含冤而死”。

出于“宁可错杀，不可放过”的原则，第一个问题还不是那么关键。如果真是地沟油“蒙混过关”，被当作“正常油”，才是更大的问题。所谓的“地沟油”，并不是一个“标准”的商品——正常的油有相对一致的指标，而“地沟油”则“地沟”得各不相同。地沟油中，饱和脂肪含量的升高主要取决于混入了多少动物脂肪。如果是只炸过薯片或者油条的废油，那么饱和脂肪的含量与“新鲜油”相比并不会明显增加。要知道反复的使用并不会将大量地不饱和脂肪转化成饱和脂肪——不饱和脂肪的加氢饱和是要在催化剂的帮助下才能有效发生。如果是混入了大量的火锅废料或者其他肥肉残汤的地沟油，那么动物油的含量才会高得多。也就是说，地沟油的凝固点并不一定都是在 7-8℃ ，从稍高于“正常油”到十几度都有可能。此外，如果把 7℃ 或者 8℃ 凝固作为“地沟油”的判断指标，不法商贩完全可以把通不过这一检测的地沟油用正常油稀释，把它的凝固点降低到“判断指标”以下。

结论： 这种“简易鉴别法”能够“判断出”一些地沟油。但是，作为一种检测方法，它既可能“冤枉”好油，也可能“放过”坏油。对于那些能够用这种方法“检测”出来的地沟油，可能粘度等其他指标差异已经大到肉眼可以识别的地步了。其实，利用这个方法也用不着专门的装置来实现——如果你买了 精炼的低熔点油 ，比如大豆油、葵花籽油、菜籽油、玉米油等，可以在冰箱保鲜层（一般是 4℃ 左右）中放一段时间。如果凝固了，说明有问题。但是，需要记住的是：没凝固并不意味着就没有问题。而花生油的凝固点就在那附近，凝不凝固都说明不了什么问题。

参考资料：

[1] 微博

[2] 京华时报：地沟油鉴别术首进发明大赛

本文已发表于果壳网谣言粉碎机

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本文作者：云无心<img alt="" src="http://songshuhui.net/wp-content/plugins/images-lazyload-and-slideshow/blank_1x1.gif" file="http://www.guokr.com/gkimage/us/3n/ak/us3nak.png" class="alignleft lh_lazyimg" width="260" height="196" /><noscript><img alt="" src="http://www.guokr.com/gkimage/us/3n/ak/us3nak.png" class="alignleft" width="260" height="196" /></noscript> 消息： 京华时报信息。上海向明中学高二学生发明出家庭简易鉴别地沟油方法：地沟油因反复使用，其中动物油含量高，相比植物油，其黏度冰点不同。橄榄油零下十多度才凝结，普通植物油也要零度，而地沟油在8摄氏度即凝结。将自家购买的食用油放进温度8度左右的冰箱，如凝结，即为地沟油。 真相： 这是微博上的一条消息[1]，描述了一个鉴别地沟油的方法。不过，只是将其放入冰箱，好像不能算是一个发明。 从京华时报的报道[2]来看，高中学生的发明是通过检测油的凝固点来判断它是不是地沟油。实际的装置是利用半导体制冷片来对油进行降温。半导体制冷片是一种片状元件，通电工作的时候一面制热一面制冷。通过温度传感器建立反馈回路，可以精确控制制冷面的温度。 从科学原理的角度来说，这位高中生的解决问题的思路是对的。“地沟油”和正常食用油在物理性质方面有许多差异，凝固点是其中之一。如果一种油的凝固点比它“应该”的凝固点相差很大，那么其中肯定有“猫腻”。许多地沟油确实含有许多动物油，导致在 8℃ 甚至更高的温度下凝固。这样的油，用这位发明者的方法来检测，确实可以被判断为地沟油。 不过，作为一个“检测方法”，它是否靠谱需要考虑两个问题：一、有没有正常的食用油在 8℃ 下凝固？如果有，这样的正常油就会被“冤枉”；二、有没有地沟油在 8℃ 下依然不凝固？如果有，就会导致这样的油“漏网”。 食用油的凝固点主要由油中的饱和脂肪与不饱和脂肪的比例来决定。植物油以不饱和脂肪为主，凝固点较低，比如大豆油、葵花籽油、菜籽油的凝固点都在 -10℃ 以下，花生油和棉籽油相对高一些，也是在 0℃ 附近。而动物油中的饱和脂肪含量高，凝固点就比较高，通常在室温下都以固态存在。不过，植物油中也有饱和脂肪含量高因而凝固点很高的种类，比如棕榈油和椰子油，凝固点都在 25℃ 以上。此外，油的凝固点也不是一个确定的温度，而是一个范围。一方面，它会从某一个温度开始出现固体，温度降低也不见得全部凝固。另一方面，即使是同一种植物的油，组成也不可能完全一样，其凝固特性也会有一定差异。现在，市场上还有“调和油”，它们的凝固温度会由被混合的油的品种和比例来决定。显而易见，棕榈油、椰子油之类的植物油会被这种检测方法直接“冤杀”。如果调和油中含有棕榈油或者椰子油等凝固点很高的油，那么也可能导致“调和油”的凝固点大大升高而“含冤而死”。 出于“宁可错杀，不可放过”的原则，第一个问题还不是那么关键。如果真是地沟油“蒙混过关”，被当作“正常油”，才是更大的问题。所谓的“地沟油”，并不是一个“标准”的商品——正常的油有相对一致的指标，而“地沟油”则“地沟”得各不相同。地沟油中，饱和脂肪含量的升高主要取决于混入了多少动物脂肪。如果是只炸过薯片或者油条的废油，那么饱和脂肪的含量与“新鲜油”相比并不会明显增加。要知道反复的使用并不会将大量地不饱和脂肪转化成饱和脂肪——不饱和脂肪的加氢饱和是要在催化剂的帮助下才能有效发生。如果是混入了大量的火锅废料或者其他肥肉残汤的地沟油，那么动物油的含量才会高得多。也就是说，地沟油的凝固点并不一定都是在 7-8℃ ，从稍高于“正常油”到十几度都有可能。此外，如果把 7℃ 或者 8℃ 凝固作为“地沟油”的判断指标，不法商贩完全可以把通不过这一检测的地沟油用正常油稀释，把它的凝固点降低到“判断指标”以下。 结论： 这种“简易鉴别法”能够“判断出”一些地沟油。但是，作为一种检测方法，它既可能“冤枉”好油，也可能“放过”坏油。对于那些能够用这种方法“检测”出来的地沟油，可能粘度等其他指标差异已经大到肉眼可以识别的地步了。其实，利用这个方法也用不着专门的装置来实现——如果你买了 精炼的低熔点油 ，比如大豆油、葵花籽油、菜籽油、玉米油等，可以在冰箱保鲜层（一般是 4℃ 左右）中放一段时间。如果凝固了，说明有问题。但是，需要记住的是：没凝固并不意味着就没有问题。而花生油的凝固点就在那附近，凝不凝固都说明不了什么问题。 <div class="line-block"> <div class="line">参考资料：</div> <div class="line">[1] <a class="reference external" href="http://t.sina.com.cn/1195031270/zF4mI3wr18">微博</a></div> <div class="line">[2] <a class="reference external" href="http://beijing.jinghua.cn/c/201104/06/n3322915.shtml">京华时报：地沟油鉴别术首进发明大赛</a></div> </div> 本文已发表于<a href="http://www.guokr.com/article/19372/">果壳网谣言粉碎机</a> <div style="margin-bottom:10px"><div class="bshare-custom icon-medium"><a title="分享到新浪微博" class="bshare-sinaminiblog"></a><a title="分享到人人网" class="bshare-renren"></a><a title="分享到豆瓣" class="bshare-douban" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到腾讯微博" class="bshare-qqmb" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到开心网" class="bshare-kaixin001" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到QQ空间" class="bshare-qzone" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到网易微博" class="bshare-neteasemb" href="javascript:void(0);"></a><a 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2013年2月28日星期四

化妆品：抹在脸上的危机？

作者：lalunasun

以我日常生活经验来看，大部分人对化妆品的知识有限，误解倒是颇多。常遇见有人一谈化妆品即色变，而他们的成见甚至不是出于对不合格化妆品的戒心，而是来自先入为主的一种印象——认为长久使用化妆品会在皮肤中积累“毒性”，甚至认为化妆品中的化学成分会吸收入血，循环全身，毒害各大脏器。

马悦凌女士在其官网上的一段话可谓集此观点之大成：“爱美的女性会长期地、不分昼夜地往脸上涂抹大量含化学成分的化妆品。这些化学用品如果让你们去吃，你们敢吗？……脸上的皮肤和身体相互关联，涂到皮肤上的化妆品可以通过皮肤下的毛细血管被血液吸收，然后通过血液循环，渐渐伤害人的肝、肾和大脑等。本来，进入人体血液的东西都要先经过消化道这一人体特有的防疫体系。……而涂在脸上的化妆品，在没有任何选择及保护的情况下就有可能进入血液，进而伤害身体。特别是一些常年做面部美容的女性，……血液里的毛病都很多，有的血粘度高，有的血脂高，有的血色素、血小板等指标不正常，这都与她们血液里的杂质太多有关。这种严重污染的内循环，不但是全身各脏器受损，而且污染的杂质还会淤堵在经络里，导致患各种肿瘤的几率大增。”

我承认要反驳这样一段话——一段每一句都不正确的话——并非易事，但还是愿意勉力为之，就先从皮肤与消化道说起吧。

皮肤是免疫的第一道防线

我们的消化道由口腔、咽、食管、胃、十二指肠、空肠、结肠、大肠构成。其中的消化液里含有消化酶与少量杀菌酶。我们吃下的部分食物被分解为小分子后被吸收；那些不能被分解的部分，例如纤维素，则将被排出。虽然消化道正常的生理功能也包含免疫，然而那主要是对微生物病原体起防御作用。对于化学小分子，肠道的防御功能有限。它不能选择性地只吸收对器官有利的物质不吸收有害物质——否则许多食物中毒怎会发生？马悦凌女士对消化道所寄予的殷殷期望，注定只能成为一厢情愿。

比起消化道，皮肤更像一道守卫森严的城墙。抹在皮肤上的东西，其透皮吸收是极其有限的。这与皮肤的结构及性质密不可分。

在这张图中，我们可以清楚地看到毛发等附属结构、表皮，还有真皮及其内部的血管神经。下一张图则进一步展示了表皮的结构。

表皮由角质层（5-20层死细胞，细胞内充满了不溶于水但是能跟大量水结合的角蛋白纤维，起保护作用）、透明层（有比角质层更强的防护能力）、颗粒层（从外部吸收水分，又能防止水分继续向内渗透）、棘细胞层（细胞间有来自真皮的淋巴液流过）、基底层（汲取真皮上部毛细血管中的营养）这五部分组成。这五层之下才是真皮，真皮里才有毛细血管、神经、淋巴管、汗腺、毛囊、皮脂腺等的分布。

外用在皮肤上的大小分子想入血，那道路真是悠远曲折。首先大部分会被致密的角质层所阻挡，仅少数能从角质层间隙挤进表皮；小部分脂溶性好的能透过角质层细胞膜，然后一点点透过表皮其他各层；极个别命好的或许能从毛囊开口溜进去，走过毛囊，再通过皮脂腺或是毛囊壁……经过几十道关卡后，能进入真皮层的分子已经没剩多少，进入血液中的更是可以忽略不计了。

化妆品，透皮入血并非目的，安全评价自有标准

化妆品所针对的是人体表面皮肤及其附属器官（如毛发、指甲等），[1]它被设计为在人体最外围发挥作用即可，并不需要深入人体内部或到达某个内脏。

先来看看用于调理皮肤的护肤品。像矿物油、透明质酸、胶原蛋白这些大分子只能覆盖在皮肤表面，像“盖子”一样，可以起到吸收、锁住水分的功效；其它的小分子主要成分，的确或多或少有着透过皮肤的能力。尽管如此，皮肤的结构已经决定了护肤品的透皮吸收是极其有限的。

而即使有少量成分透皮吸收，也几乎不必担心那些成分的安全性。说“几乎”是因为，的确有少部分人会对化妆品中香料、防腐剂、果酸之类成分敏感，或是角质层本就太薄以至无法承受微量酒精对屏障的削弱，外加考虑到某些不合格产品的质量问题。

事实上，这厢有人担心有害成分进入体内，那厢众人发愁的却是营养成分不能透过。君不见护肤品研究者几乎使尽了各种能够增强透皮的招数：先增加角质层水含量，再用极性小、与皮肤亲和性好的成分，实在不行就来点促渗的物质或是进行拍打，还可以选用脂质体之类新剂型。结果又如何呢？有效成分还是几乎不能到达真皮——如今抚平皱纹还是只能靠注射填充或是Botox。想靠涂抹有效成分来刺激真皮内多种蛋白大量合成依然只是梦想。真可谓成也表皮，败也表皮。

说完起调理营养作用的护肤品（skincare products），化妆品的另一大块，起修饰美化作用的彩妆品（make-up products）[2]进入皮下的可能又如何呢？

彩妆品有以油脂为基质的，例如口红；也有以粉质原料为基质的，像粉底、眼影等。无论是油脂还是粉质，它们颗粒大，从化学角度来讲又不与皮肤亲和，真是没有“进入皮下之门”。顶多顶多，会有极少量的粉卡在毛孔开口，却不会继续向内。表面活性剂、色素、香料、防腐剂等，虽然分子略小，但也只是会接触到皮肤表面而已。一方面，连续的基质（粉、油脂）阻碍了其他成分向内的路径。另一方面，若被设计来只用于在皮肤之外的产品中有某些成分有进入皮下的可能，研发人员会在产品中加入额外的阻渗剂，相当于给皮肤镀了一层膜。这方面的典型例子是某些含有阿伏苯宗（Avobenzone）的防晒霜，感兴趣的读者可以自己看看防晒霜的成分表。

化妆品本身有着独立的一套安全性评价标准与方法。在我国，任何化妆品都需经过五大阶段十六项检验，其中包括急性/亚慢性经口毒性实验——化妆品固然味道不佳，但成人吃上几口也没什么事。有些有效成分甚至根本就是皮肤自身成分的模拟物或是类似物。例如保湿产品中用到的角鲨烷、神经酰胺等，就是皮肤固有的维持正常生理功能所必须的成分。总体来看，假如非要像马女士那样将化妆品和食物相比，它未必像烧烤、咸鱼那样不健康，甚至比不上酒精危险。

除口毒性之外，化妆品的皮肤毒性、刺激性、致突变致癌性等均需完全考虑到。若是化妆品使人“患某种肿瘤几率大增”，为什么各个国家和地区从未对化妆品的使用加以限制甚至禁止呢？至少也得像香烟一样，强制在化妆品包装上印“化妆品有害健康”吧。

综上所述，对合格化妆品的成分入血成毒的担忧实无必要。不管是关于消化道还是化妆品，马悦凌的观点均属无稽之谈。皮肤的衰老是一个持续不断的过程。越早开始用正确的方法保护它，它就会美丽得越久。假如为了“化妆品对人体有害” 、“口红含铅可致癌”这一类无凭无据的理由就排斥它们，未免有些可惜。毕竟，美丽与健康，人人值得拥有。

参考资料
[1]《化妆品科学》，阎世翔
[2]wikipedia之cosmetics条

扩展阅读
《口红可含铅，硬币能检验？》
《防晒霜是色斑、青春痘和粉刺的罪魁祸首吗？》
《去屑洗发水会导致胎儿畸形吗？》

文字编辑：游识猷

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本文作者：一起剥坚果作者：lalunasun 以我日常生活经验来看，大部分人对化妆品的知识有限，误解倒是颇多。常遇见有人一谈化妆品即色变，而他们的成见甚至不是出于对不合格化妆品的戒心，而是来自先入为主的一种印象——认为长久使用化妆品会在皮肤中积累“毒性”，甚至认为化妆品中的化学成分会吸收入血，循环全身，毒害各大脏器。 马悦凌女士在其官网上的一段话可谓集此观点之大成：“爱美的女性会长期地、不分昼夜地往脸上涂抹大量含化学成分的化妆品。这些化学用品如果让你们去吃，你们敢吗？……脸上的皮肤和身体相互关联，涂到皮肤上的化妆品可以通过皮肤下的毛细血管被血液吸收，然后通过血液循环，渐渐伤害人的肝、肾和大脑等。本来，进入人体血液的东西都要先经过消化道这一人体特有的防疫体系。……而涂在脸上的化妆品，在没有任何选择及保护的情况下就有可能进入血液，进而伤害身体。特别是一些常年做面部美容的女性，……血液里的毛病都很多，有的血粘度高，有的血脂高，有的血色素、血小板等指标不正常，这都与她们血液里的杂质太多有关。这种严重污染的内循环，不但是全身各脏器受损，而且污染的杂质还会淤堵在经络里，导致患各种肿瘤的几率大增。” 我承认要反驳这样一段话——一段每一句都不正确的话——并非易事，但还是愿意勉力为之，就先从皮肤与消化道说起吧。 <h3 class="orangebg">皮肤是免疫的第一道防线</h3> 我们的消化道由口腔、咽、食管、胃、十二指肠、空肠、结肠、大肠构成。其中的消化液里含有消化酶与少量杀菌酶。我们吃下的部分食物被分解为小分子后被吸收；那些不能被分解的部分，例如纤维素，则将被排出。虽然消化道正常的生理功能也包含免疫，然而那主要是对微生物病原体起防御作用。对于化学小分子，肠道的防御功能有限。它不能选择性地只吸收对器官有利的物质不吸收有害物质——否则许多食物中毒怎会发生？马悦凌女士对消化道所寄予的殷殷期望，注定只能成为一厢情愿。 比起消化道，皮肤更像一道守卫森严的城墙。抹在皮肤上的东西，其透皮吸收是极其有限的。这与皮肤的结构及性质密不可分。 <a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image0011.jpg"><img class="alignleft size-large wp-image-53625 lh_lazyimg" title="image001" src="http://songshuhui.net/wp-content/plugins/images-lazyload-and-slideshow/blank_1x1.gif" file="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image0011-600x538.jpg" alt="" width="600" height="538" /><noscript><img class="alignleft size-large wp-image-53625" title="image001" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image0011-600x538.jpg" alt="" width="600" height="538" /></noscript></a> 在这张图中，我们可以清楚地看到毛发等附属结构、表皮，还有真皮及其内部的血管神经。下一张图则进一步展示了表皮的结构。 <a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image0031.jpg"><img class="alignnone size-full wp-image-53626 lh_lazyimg" title="image003" src="http://songshuhui.net/wp-content/plugins/images-lazyload-and-slideshow/blank_1x1.gif" file="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image0031.jpg" alt="" width="452" height="464" /><noscript><img class="alignnone size-full wp-image-53626" title="image003" src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/image0031.jpg" alt="" width="452" height="464" /></noscript></a> 表皮由角质层（5-20层死细胞，细胞内充满了不溶于水但是能跟大量水结合的角蛋白纤维，起保护作用）、透明层（有比角质层更强的防护能力）、颗粒层（从外部吸收水分，又能防止水分继续向内渗透）、棘细胞层（细胞间有来自真皮的淋巴液流过）、基底层（汲取真皮上部毛细血管中的营养）这五部分组成。这五层之下才是真皮，真皮里才有毛细血管、神经、淋巴管、汗腺、毛囊、皮脂腺等的分布。 外用在皮肤上的大小分子想入血，那道路真是悠远曲折。首先大部分会被致密的角质层所阻挡，仅少数能从角质层间隙挤进表皮；小部分脂溶性好的能透过角质层细胞膜，然后一点点透过表皮其他各层；极个别命好的或许能从毛囊开口溜进去，走过毛囊，再通过皮脂腺或是毛囊壁……经过几十道关卡后，能进入真皮层的分子已经没剩多少，进入血液中的更是可以忽略不计了。 <h3 class="orangebg">化妆品，透皮入血并非目的，安全评价自有标准</h3> <div id="attachment_53644" class="wp-caption alignleft" style="width: 256px"><a href="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/fashionfemalemakeup-_副本_副本.jpg"><img class="size-full wp-image-53644 lh_lazyimg" title="fashion,female,makeup " src="http://songshuhui.net/wp-content/plugins/images-lazyload-and-slideshow/blank_1x1.gif" file="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/fashionfemalemakeup-_副本_副本.jpg" alt="" width="246" height="355" /><noscript><img class="size-full wp-image-53644" title="fashion,female,makeup " src="http://songshuhui.net/wp-content/uploads/2011/04/fashionfemalemakeup-_副本_副本.jpg" alt="" width="246" height="355" /></noscript></a> </div> 化妆品所针对的是人体表面皮肤及其附属器官（如毛发、指甲等），[1]它被设计为在人体最外围发挥作用即可，并不需要深入人体内部或到达某个内脏。 先来看看用于调理皮肤的护肤品。像矿物油、透明质酸、胶原蛋白这些大分子只能覆盖在皮肤表面，像“盖子”一样，可以起到吸收、锁住水分的功效；其它的小分子主要成分，的确或多或少有着透过皮肤的能力。尽管如此，皮肤的结构已经决定了护肤品的透皮吸收是极其有限的。 而即使有少量成分透皮吸收，也几乎不必担心那些成分的安全性。说“几乎”是因为，的确有少部分人会对化妆品中香料、防腐剂、果酸之类成分敏感，或是角质层本就太薄以至无法承受微量酒精对屏障的削弱，外加考虑到某些不合格产品的质量问题。 事实上，这厢有人担心有害成分进入体内，那厢众人发愁的却是营养成分不能透过。君不见护肤品研究者几乎使尽了各种能够增强透皮的招数：先增加角质层水含量，再用极性小、与皮肤亲和性好的成分，实在不行就来点促渗的物质或是进行拍打，还可以选用脂质体之类新剂型。结果又如何呢？有效成分还是几乎不能到达真皮——如今抚平皱纹还是只能靠注射填充或是Botox。想靠涂抹有效成分来刺激真皮内多种蛋白大量合成依然只是梦想。真可谓成也表皮，败也表皮。 说完起调理营养作用的护肤品（skincare products），化妆品的另一大块，起修饰美化作用的彩妆品（make-up products）[2]进入皮下的可能又如何呢？ 彩妆品有以油脂为基质的，例如口红；也有以粉质原料为基质的，像粉底、眼影等。无论是油脂还是粉质，它们颗粒大，从化学角度来讲又不与皮肤亲和，真是没有“进入皮下之门”。顶多顶多，会有极少量的粉卡在毛孔开口，却不会继续向内。表面活性剂、色素、香料、防腐剂等，虽然分子略小，但也只是会接触到皮肤表面而已。一方面，连续的基质（粉、油脂）阻碍了其他成分向内的路径。另一方面，若被设计来只用于在皮肤之外的产品中有某些成分有进入皮下的可能，研发人员会在产品中加入额外的阻渗剂，相当于给皮肤镀了一层膜。这方面的典型例子是某些含有阿伏苯宗（Avobenzone）的防晒霜，感兴趣的读者可以自己看看防晒霜的成分表。 化妆品本身有着独立的一套安全性评价标准与方法。在我国，任何化妆品都需经过五大阶段十六项检验，其中包括急性/亚慢性经口毒性实验——化妆品固然味道不佳，但成人吃上几口也没什么事。有些有效成分甚至根本就是皮肤自身成分的模拟物或是类似物。例如保湿产品中用到的角鲨烷、神经酰胺等，就是皮肤固有的维持正常生理功能所必须的成分。总体来看，假如非要像马女士那样将化妆品和食物相比，它未必像烧烤、咸鱼那样不健康，甚至比不上酒精危险。 除口毒性之外，化妆品的皮肤毒性、刺激性、致突变致癌性等均需完全考虑到。若是化妆品使人“患某种肿瘤几率大增”，为什么各个国家和地区从未对化妆品的使用加以限制甚至禁止呢？至少也得像香烟一样，强制在化妆品包装上印“化妆品有害健康”吧。 综上所述，对合格化妆品的成分入血成毒的担忧实无必要。不管是关于消化道还是化妆品，马悦凌的观点均属无稽之谈。皮肤的衰老是一个持续不断的过程。越早开始用正确的方法保护它，它就会美丽得越久。假如为了“化妆品对人体有害” 、“口红含铅可致癌”这一类无凭无据的理由就排斥它们，未免有些可惜。毕竟，美丽与健康，人人值得拥有。 参考资料 [1]《化妆品科学》，阎世翔 [2]wikipedia之cosmetics条 扩展阅读 《<a href="http://www.guokr.com/article/3253/">口红可含铅，硬币能检验？</a>》 《<a href="http://www.guokr.com/article/18442/">防晒霜是色斑、青春痘和粉刺的罪魁祸首吗？</a>》 《<a href="http://www.guokr.com/article/5915/">去屑洗发水会导致胎儿畸形吗？</a>》 文字编辑：游识猷 <div style="margin-bottom:10px"><div class="bshare-custom icon-medium"><a title="分享到新浪微博" class="bshare-sinaminiblog"></a><a title="分享到人人网" class="bshare-renren"></a><a title="分享到豆瓣" class="bshare-douban" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到腾讯微博" class="bshare-qqmb" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到开心网" class="bshare-kaixin001" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到QQ空间" class="bshare-qzone" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到网易微博" class="bshare-neteasemb" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到Facebook" class="bshare-facebook" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到Twitter" class="bshare-twitter" href="javascript:void(0);"></a><a title="分享到Google+" class="bshare-gplus" href="javascript:void(0);"></a><a title="更多平台" class="bshare-more bshare-more-icon more-style-addthis"></a>7.31K</div><script type="text/javascript" charset="utf-8" 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