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乙醇的電子式、結構式及簡式
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2026年4月8號,我發布了一篇文章《蟲檢法,對金酒也同樣適用》,后面有讀者留言:“有點道理的……但是也有點兒疑惑,一是調配酒的酒精其實也是通過發酵和蒸餾工序制成的……另外很多酒陳化了以后還能吸引果蠅嗎……”
后一個問題很簡單,不管是什么酒,只要它是酒,不是食用酒精,陳化了之后依然能夠吸引果蠅。第一個問題是一個非常好的問題,但回答起來比較復雜,這個問題我也已經持續研究思考了多年,所以講起來也比較啰嗦,就專門做了本文來闡述一下。
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從籠統的工藝環節上講,發酵酒精(也有合成酒精,我們這里只講發酵酒精)大的工藝環節也是發酵和蒸餾,如果僅止于此的話,很多讀者就會認為酒精和蒸餾酒一樣,因為它們大的工藝環節都一樣。
但是酒精和酒的實際差別很大,簡單地說,它們是不同的物質。
酒是由糧食或者水果為原料發酵而來的混合物溶液。蒸餾酒就是從這種含有酒精的(主流觀點是這么認為的)發酵醪液或者發酵酒醅里通過蒸餾器提取出來的酒精含量升高了的混合物溶液。蒸餾酒的方式是粗餾,不分具體的化合物的餾分,出來之后也是多種化合物的混合物。包含的化合物有多少種呢?以白酒為例,現在的色譜檢測最高的說有3000多種微量成分,少的也有1400多種。這不是酒種的不同,而是根據檢測設備的精度和檢測方法的不同出來的這些數據。蒸餾酒里的酒精(乙醇)含量,一般的原酒都是在65%vol左右(現代主流科學觀點是這么認為的,到底是不是其實可以進一步討論)。
酒精,即是乙醇這種單一化合物,有明確的分子式C2H6O(請記住這個分子式,酒精的很多物理化學性質及生物化學性質都是在這個分子式的基礎上做出的解釋),結構簡式通常寫作 CH3CH2OH 或 C2H5OH。也就是說,在蒸餾酒里面的1400~3000種化合物中,只有一種是乙醇(酒精)。這種化合物是怎么獲得呢?是通過準確的控制餾分的分離,即精餾工藝,提取出來的,而精餾,是通過多級精餾塔構成的工藝設備來實現的(可以參閱拙著《中國白酒通解》第三章“簡說酒精”)。
蒸餾酒雖然是蒸餾出來的,但它是從發酵酒醅或者醪液中蒸餾出來的非常復雜的混合物溶液(還不是真溶液,是膠體溶液),它是由數千種微量成分構成的,酒精只是這數千種成分中的一種,是用專門的設備提取出來的。蒸餾酒的粗餾設備,無論是中國的酒甑還是西方的蒸餾壺,都生產不出來高純度的食用酒精。
酒和食用酒精在整個自然界和生命系統的關系,由此就顯現了很大的不同。比起酒來講,乙醇是一種毒性比較大的單一化合物。據臨床醫學研究,人如果飲用純酒精75~80ml即引起中毒(純酒精,我們粗略的把它理解為100%的乙醇,但實際上一般只能提純到96%,相當于50%vol的白酒150~160ml);如果飲用250~500ml或者5~8g/kg體重純酒精(還是按96%計,相當于50%vol的白酒大概500~1000ml),就致死了。(資料來源:張道明、王泰齡、汪正輝,《酒精性疾病的防治》,北京:科學普及出版社,2009年6月版)
但是,我推測上述結論是基于酒精做出來的、而不是基于酒做出來的。因為在實際生活中,飲用三兩白酒的人基本上都不會有什么問題,酒量大的人飲用一斤白酒也沒有因此而致死。據此來看,酒的毒性比食用酒精要小很多。
我推測,關于酒精致癌性的研究也是基于酒精、而不是基于酒的臨床觀察而得來的,因為只有這種分子結構很明確的化合物,才能解釋清楚它的化學和毒理過程。混合物很難獲得因果關系明確的對應性解釋。
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由于酒和酒精其實是不同的物質,所以它們跟生命系統的關系也有重大的不同。簡單來說,酒是伴隨著整個生命系統自始至終存在的一種物質,是生命系統的組成部分。而酒精(乙醇)提取出來之后,對生命系統的致毒性極大地加強,所以生命系統對這種物質表現出了天然的排斥。
由于酒是整個生命系統存在的組成部分,所以它和微生物、比微生物大一點的昆蟲,比昆蟲大很多的哺乳類動物,包括人,都是有親和性的。所以酒里就存在能夠吸引果蠅來的這種物質。
回到我上一篇文章說的“蟲檢法”。由于酒(不管是沒蒸餾過的發酵酒,還是蒸餾過的蒸餾酒)里面都存在和生命相親和的物質,它散發出的氣體信息就能招引來果蠅。果蠅可能會食用盛酒容器周邊留下的殘糖,而且果蠅會攜帶來更多的酵母菌,使發酵酒進一步發酵,是酒發酵過程中的媒介。
但是乙醇就不能吸引果蠅,這反映出乙醇不含有能夠和生命親和的物質,果蠅是排斥它的。
所謂有毒和無毒是對生命系統來講的,而生命系統的耐毒性跟生物的體型有直接的關系。以酒精為例,人體對酒精的代謝量是按照每千克體重5~8g來算,要是每千克體重的攝入量達到8g,那人就可能致死了。一只果蠅的重量約有0.001g,相當成人每千克體重的1/1000000,也就是說約0. 000008g乙醇就可能導致果蠅死亡,所以果蠅對這種能夠讓它死亡的物質感受和躲避能力都極強,遠遠超過于人。
微小的生命系統對影響自己生命安全的東西的敏感度遠大于體型大的動物。
我做過一個觀察小螞蟻的實驗。小螞蟻體型跟果蠅差不多大小,對有毒物質的反應跟果蠅一樣敏感。我觀察到最吸引它們的是自己家里熬的鮮肉湯或者鮮魚湯,沒有加過什么添加劑的,如果灑落在餐桌上,用不了多久就會吸引不知道從哪來小螞蟻聚集在這來喝湯。我也使用過各種殺螞蟻的方法:75%的醫用酒精點上去,小螞蟻是能從中逃脫出來的,殺不死它;有些網上買的殺螞蟻劑,感覺效果也不明顯,螞蟻還是可以爬過去;殺螞蟻最直接有效的就是廚房用日常用的洗潔精,點上去,小螞蟻瞬間就死亡了,涂抹在小螞蟻常出入的區域去蟻,效果很好。由此推測,日常用的洗潔精里含有的物質對小螞蟻的致毒性和致死性要強大得多,但是人體對此卻毫無感覺,這是因為螞蟻對影響它自己生命危機的信息敏感度遠遠大于人。
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人體對酒和酒精的吸收代謝反應也有明顯的不同。最明顯的區別就是好酒不上頭、醉得慢、醒得快(這是所有釀酒專家、品酒專家都體驗過的共同結論)。我也做過多次比較,感覺所謂不不上頭、醉得慢、醒得快的好酒是有的,也沒有什么神秘的,就是酒而已。無論是發酵酒還是蒸餾酒,也無論多高的度數,哪怕65%vol的蒸餾酒原酒,都有這種特征,不上頭,醉得慢,醒得快。
但是,如果添加了食用酒精,哪怕是酒精度很低的啤酒或者葡萄酒,喝一口就有明顯的上頭感。如果酒精度高的蒸餾酒,添加的食用酒精比例又高,比如超過了70%,不僅一口上頭,而且醉得快、醒得慢。
這反映了什么?
這反映了酒精確實在沒有進入小腸的時候就可以突破血腦屏障,所以上頭,而且代謝狀態不一樣。醉得慢的時候醉意很低,就醒得快;而食用酒精一分鐘之內就可以突破血腦屏障,不僅醉得快,而且醉得深,引起的不舒適感強,說明它的代謝機理過程和酒不一樣。
有一項來自茅臺酒廠的研究,其實也有很深遠的意義。新華社1993年5月發了一篇新聞通稿,題為《國酒茅臺新發現,天天飲用不傷肝》,這一結論來自于茅臺酒廠職工的一次專項體檢,部分摘引如下:
參加體檢的共有40名,年齡段在34歲到54歲之間。他們是制酒三車間和酒庫車間的職工,因生產和工作需要,都大量飲用茅臺酒超過10年,時間最長者達37年。
根據國內外醫學資料顯示,每天飲用烈性白酒在80至120克持續10年以上者,90%可能有脂肪肝,10%至35%有酒精性肝炎或肝硬化。
而受檢的這40名職工,飲酒量、飲酒齡、累計飲酒量顯然已達到或超過了上述資料統計。但由遵義地區有關專家進行的這次專項體檢卻發現,除一例原本便患肝炎的職工之外,其余職工身體健康,經B超、肝功能檢查,肝臟無任何病變。
據季克良的講述,在這次體檢后,酒廠醫務人員擴大體檢范圍,又對全場每天飲酒150克、飲酒史在10年以上的職工進行了一次肝臟檢查,結果發現,在全部接受體檢的236名職工中,除一位本身患有肝炎的職工之外,其他職工肝臟一切正常,沒有纖維化的跡象。
這個報道曾經引起過廣泛的爭議。有很多人認為這是茅臺酒的營銷話術,但是我認為這個案例所取的數據是真實的。在這個案例中引用的“國內外醫學資料顯示”是基于什么做出來的結論我不知道,如果沒有特別說明,我推測這個結論是沒有區分酒精酒和釀造酒做出來的,很大程度上反映的是食用酒精(乙醇)對肝臟的損害情況;茅臺進行醫學體檢的職工飲用的都是酒,不是酒精。茅臺酒廠體檢的案例,至少可以作為酒的飲用和酒精飲用對比觀察的一組基礎數據,繼而進行進一步的深入臨床醫學研究。
實際上更有價值、也更容易做的是酒精和酒與生命系統的不同關系的實驗。完全可以用小白鼠做對照組,給相同體重的小白鼠分別灌服釀造酒和食用酒精,再對它們的行為和器官做行為觀察和器官解剖觀察,這樣得出的結論就更完整嚴謹,更能說明問題。
我認為這是極有科學價值的研究課題,它不僅僅是喝酒健康或者不健康的問題,而是對生物化學以及毒理學、生命物質循環等有多方面的基礎科學意義。
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回過頭來,我們得再深入追問。
酒里有乙醇嗎?通過精餾工藝提煉出來的乙醇是酒里原有的,還是精餾過程中碳、氫、氧元素重新組合形成的新化合物呢?
一般說來,固態酒醅里的酒精含量按體積分數是5%左右,液態酒醪里的酒精含量也不會超過15%。而在蒸餾酒的過程中,形成了酒精度含量達到65%的原酒。也就是說,在發酵的酒醅和酒醪中沒有那么多的酒精,蒸餾過程的化學反應產生出了大量新的酒精。
至于專業的酒精生產工藝,則是把其它不是酒精的物質全部通過精餾的方式分離出去,也是通過同樣的方式,只提取乙醇這一種物質
蒸餾酒中有1400~3000多種微量成分,這些微量成分基本上也是碳、氫、氧三種元素構成的,其中還有少量的含氮和含硫的化合物,以及少量的鉀、鈉等金屬離子。除了目前主流科學觀點認為占最大比例成分的是乙醇之外,另外的成分中占比最大的就是H2O,也就是氫和氧。那么多的碳原子和氫原子、氧原子同時存在,怎么證明65%vol是乙醇的結構 CH3CH2OH 或 C2H5OH而不是別的什么結構?這么多碳氫氧化合物,又是在水溶液中,是怎么保持結構的穩定性的?乙醇和其它化合物之間到底是什么關系?用哪一種化學理論才能解釋酒這種混合物復雜溶液的相對穩定的性質?
對這個問題,我還在學習了解中。目前也沒有看到相關的專業化的研究論文或報告。但我認為這是和酒相關的至關重要的基礎科學問題,對這個問題的研究將有助于我們對酒、酒精及其和生命系統之間的關系有更深入的認識。
不要覺得我問“酒里有酒精嗎?”這個問題怪異。我們可以問另一個問題:我們都知道酒是由糧食為原料發酵來的,那么糧食里有酒嗎?
這個問題成立,答案也清楚,糧食里沒有酒,酒是通過發酵把糧食變成酒的。
糧食是無毒的,酒是有微毒的(這是目前主流科學界的看法,深入下去也未必成立)。
酒里有乙醇嗎?通過精餾工藝提煉出來的乙醇是酒里原來有的?還是在精餾過程中通過化學反應碳氫氧元素重新組合成的新的化合物呢?
關于蒸餾過程對于酒和酒精的不同原理是有科學認識的,所以才發展出來了不同的蒸餾工藝,酒是粗餾,酒精是精餾。精餾過程并不是把發酵酒醅或者醪液里已有的乙醇濃縮聚集提取出來,而是對餾分的精密分流,在這過程中還可能發生化合反應,至于哪種作用更大,得參閱相關的專業文獻。
簡單地說,酒精是以酒為原料,經過精餾(可以理解為新的物理化學反應過程)制造出來的化合物,它的毒性遠大于酒。
從無毒的糧食到微毒的酒,再到毒性比較大的乙醇,這個過程不只是一個提純濃縮的過程,也是新的化學反應過程。它生成的最終物質乙醇,和生命系統是排斥的,所以果蠅不敢往乙醇溶液上飛。而關于乙醇對于人體健康的有害影響,也是由此得來的。
把酒等同于酒精(乙醇),這是一個科學錯誤。關于酒和乙醇不同的生物化學性質是有極大科研價值的基礎性研究,期待相關領域的科學家們有深入的研究。
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