ORS系列文章之二——夺水之战

前文我们讲到了水和电解质，今天我们先从食盐讲起。

生物进化，从海洋到陆地后，摄取钠对于哺乳动物的生存至关重要，以至于我们进化出对咸味的味觉。也许大家都注意到有些反刍动物有舔盐的习惯，养牛养羊都要买盐砖让它们舔舐。这也是出于对钠摄取的本能。在农业诞生之前，人类是食物的采集者，他们的食谱中大部分都是块根、青菜，浆果，坚果，鸟类、蛋类等。这些食品都只含有少量的盐分，饱和脂肪以及碳水化合物，偶尔会猎取猎物，因为动物性食源可以提供较丰富的钠。由于人口数量不断增多，对环境的压力不断增加，仅靠食物采集，已经不能满足人群对食物的需求，大约1万年前，人类由食物的采集者逐渐过渡到食物的种植者。农业由此产生了。

种植食物相对采集食物，品种更加单一，而且以谷物为主。谷物中含钠不足，为了弥补这个缺陷，差不多同时期，人类才开始食用提取的盐。老一辈的人也许会有这个经验，就是不吃盐的话，就没有力气，上次讲座中我们也讲到了，电解质对于机体的重要性。所以我们会理解这种说法背后的科学道理。

盐对农业社会中的人群至关重要。食盐被各文明所珍视，它成为一个重要的贸易物资，乘船穿过大洋，沿着特别建成的盐路，装在骆驼拉的大车里穿过沙漠，被贩运到各地。那时候，盐也被统治者用来增加税收，因为吃盐简直是当时的人的刚需，甚至由此催生了贩私盐这个行当。在欧洲，盐还被用于宗教仪式，而且也被赋予很多文化意义。

盐矿的稀缺和普遍的需求，使得部落甚至国家为此展开战争，我们国家有些地方把食盐叫盐巴。巴是一个地名，殷商时期，三峡天然盐泉是内陆地区最早的食盐供给源。而巴人，正控制着这个宝贵的资源，建立了巴国。围绕这块地区，秦国、楚国、巴国，因盐而起的战争差不多延续了一个世纪。

为什么要以举国之力争夺盐矿呢？

因为在农业文明时期，食物保存就意味着财富的积累。在那段时期，即便是在北方寒冷地区的冬天，肉类食品也就保鲜几天，蛋类能保存几周，只有谷物的保存时间相对比较长。由于蔬果和肉类食物很难长期保存，而动物蛋白又是优质蛋白的重要来源。因此，腌制食品就成为当时保存菜、肉、鱼、奶、蛋的最重要的防腐原料，因为这些食物容易腐烂变质。但如果用盐腌成咸菜、酸菜、火腿、咸鱼、奶酪、松花蛋，这样就可以延长保存期至数月甚至数年。尽管现在看来他它们不是健康食品，但是当时也没有更好的保存食物的办法。所以古代的农民，会经常拿粮食去交换食盐，来制作腌制食物。这个传统一直保存到现在。

盐所以能够被用于保存食品，主要是因为，在食盐的高渗透压吸水的作用下，食物中的微生物因脱水导致而死亡。这就有效的控制了微生物的活动和发酵，抑制腐败菌的生长，从而防止食物腐败变质。

讲到这里，就引出一个重要的概念——渗透。（渗透分为晶体渗透和胶体渗透，本文重点讲前者。）

我们的生活中会经常接触渗透这个现象，但是很少有人认识渗透的意义。什么叫渗透？渗透现象是水分子由低浓度溶液经过半透膜在向高浓度溶液迁移的一个现象，直到半透膜两边的浓度平衡了，这个迁移的现象才停止。

不太严谨地举一个例子：当纯水和糖水被半透膜隔开，半透膜只允许水通过而阻止糖通过，此时膜的纯水侧的水会自发地通过半透膜流入糖水一侧，这种现象就可以用于理解渗透。看上图的时候大家会发现，U形玻璃管两边溶液的液面有个高度差。显然有一种力量让两边的液面形成落差，这个力量就可以理解为渗透压造就的。

如果把一个力施加于高的那端的液面，使之恰好能够阻止水分子通过半透膜，从浓度较低的溶液移向浓度较高的溶液的，那个施加的额外压强称为渗透压。浓度较大的、溶解物质较多的溶液称之为高渗溶液，另一端就是低渗溶液。高渗低渗是相对的。

发现渗透压的是荷兰化学家，叫范特霍夫，他因为渗透压和化学动力学等方面的研究，获得第一届诺贝尔化学奖的贡献。因为他的研究，为有生物学的发展奠定了理论基础。

掌握这个概念后我们就可以用来说说人体了。生物体细胞膜就是一个典型的半渗透膜，细胞膜浸泡在组织液中，膜外液体叫细胞外液，细胞内部是充满的水，叫细胞内液。细胞膜就是标准的半透膜，它允许水和小分子溶质（如尿素）自由通过。电解质虽然也可以经常出入细胞，但通过细胞膜并不自由，受多种因素制约，所以细胞内外离子成分差别很大。如细胞内主要为K+，细胞外主要为Na+，细胞膜上一种特殊的蛋白质可以把这些离子搬进搬出。 正常情况下，由于内外离子数量差不多相等，所以内外渗透压是相等的。在医学上用摩尔/升(mol/L)来表示渗透压的值。细胞内、外的渗透压是相等的，当出现渗透压差别时，主要靠水的移动来维持细胞内、外液渗透压新的平衡。

人体血浆中的阴离子、阳离子以及非电解质分子所产生的渗透压的总和是290-310mmol/L（有说280-310）之间。与血浆渗透压相等的溶液称等渗溶液。如0.9%的氯化钠溶液（生理盐水）或第一、二代口服补液盐。比血浆渗透压低的溶液称低渗溶液。如蒸馏水、我们的第三代口服补液盐等。比血浆渗透压高的溶液称高渗溶液。如50%葡萄糖液或者很多市售的运动饮料等。

不同渗透压的溶液对细胞来讲意义重大。当细胞外液比细胞内液的渗透压高时，水分由细胞内流向细胞外，细胞失水干瘪就会凋亡；反之，水由细胞外流向细胞内，细胞肿胀后破裂，如果是血红细胞则为溶血，如果是中枢神经细胞则为脑疝，都是要命的症状。

掌握了这些知识，就明白为什么婴儿不能吃盐。母乳或者奶粉中含有的足够的钠元素，已经满足婴儿每日需要，过量的钠会增加宝宝肾脏的负担，如果血液中钠的含量远大于宝宝的承受能力，就可能导致宝宝血液渗透压加大，造成脱水的症状，严重的可能导致死亡。 所以千万不要给1岁内的宝宝额外加盐， 1岁后的宝宝也要少吃盐。

掌握了这些知识，我们用渗透压的知识再来解读为什么婴儿不能喂水。对于肾脏功能尚不成熟的婴幼儿来说，若在短时间内给予超出其处理能力的水分，造成肾脏无法将水分排出，即可能会造成血液中电解质被稀释，进而发生低血钠、低血清渗透压的情形，且严重时，甚至会导致细胞水肿，威胁生命。

掌握了这些知识，冲调奶粉就知道应该注意，添加的水不能多，也不能少。按照要求配置的奶粉渗透压，与婴儿身体是等渗的，如果水不合适的话，奶粉的渗透压就会改变，非等渗的奶水不适合成为婴儿的食物，容易造成婴儿电解质紊乱，危害健康；

掌握了这些知识，也可以用这个原理来烹饪。比如炖鸡汤的时候，盐的加入增加了汤的渗透压，会导致鸡肉脱水。所以鸡肉吃起来就很“干涩”，失去了“嫩滑”的口感。这也是炖完汤的鸡肉很难吃的原因。

掌握了这些知识，可以识破减肥的骗局。
一些靠节食甚至绝食来减肥的女生经常会感到吃了某种所谓代餐粉后，体重很快就下降。虽然这与热量摄入不足导致的体重减轻有一点关系，更有可能的情况是因为吃这些特殊食物的时候，身体由于没有摄入足够的电解质，导致体液渗透压逐渐降低，并把使得细胞也逐渐脱水。体液中和血浆中的水被排出体外后，体重显得下降了。但是，很显然这是一个假象。一旦恢复正常饮食后，体重很快就会恢复正常状态。

在生活中，如果我们注意观察的话，还能发现大量应用渗透压的例子，比如高糖食品为什么胆敢声称不含防腐剂？某得道高僧为什么号称肉身百年不朽？这些都没什么神奇可言，也不是什么奇迹，它们背后都有有实打实的科学道理。