书城文学夏丏尊作品集(中国现代文学名家作品集)
6482500000058

第58章 春日化学谈

一关于日光

每年到了三月,偏在南方低低地逼近了地平线运行着的太阳,渐渐升高了地位回归向北方来,万物也就从沉睡状态中苏醒了。春的恩惠,一言以蔽之,结果归着于太阳的赐惠加多。太阳不但给与我们以光明与温热,还给与我们以食物与能。

我们的食物中,有植物性的谷类和蔬果与动物性的乳、肉和卵。动物不能在自己体内制造食物,植物却有在体内制造自身所需要的养分的能力。这植物所制造的,就是动物当作食物赖以维持生命的东西。

我们只要耕田下种,施以适当的栽培,就不难获得食物。这食物从何处来,怎样造成的呢?不消说是由被根所吸收的土中的水分与无机成分,和被叶所吸收的空气里的炭酸气中的炭素造成的。将这些化学成分制成食物,是植物的叶绿素的功用,有叶绿素的叶子无异是食物的合成工场。说虽如此,仅是叶绿素还不够,根本的力量要推太阳。这些化学成分非加以日光的能,才会行合成作用,叶绿素只不过是捕集日光的能,巧妙地加以利用而已。这时日光的能变形了,在合成的物质之中潜伏着。植物为食物之根本,日光为植物合成工程上必不可缺的要素,可以说,我们是靠日光而生活着的。

空气中的炭酸气不多,只百分之○·○三光景。植物仅吸了这一点,合成上所需要的炭素已尽能供给了。因为叶吸收炭酸气的速度非常快速,最易吸收炭酸气的普通常推苛性钾的浓溶液,叶的吸收力可与相比。有些植物的叶,每一平方米的表面一小时可合成一克的淀粉。植物这样地合成醣类(淀粉、糖等),合成脂肪,合成蛋白质,这三者都是人类必要的食物的主成分。此外如维他命之类,亦非动物所能制造,全是直接或间接由植物摄取而来的东西。植物的所以能供给这种重要成分,不消说又要归功于日光的能。人类可不依赖植物的有无机盐、水和氧。

但素菜类含着丰富的无机盐,人类事实上仍多量取之于植物。

世间任何事物没有能就不会活动。例如电车利用了电能,把它转变为机械能而行驶,蒸汽机关与内燃机关利用了煤或汽油的能,把它的热能转变为机械能而旋转。人类和别的动物是从食物获得运动的能的。植物的叶制造我们的食物时,所吸收的日光的能转变为化学的能,潜伏于新化合物之中。这食物一入人体里,被消化吸收了达到细胞,原来潜伏着的化学的能重新再变形而出现了。变形的场所就是细胞,一部分变形为热能。使我们有一定的温度,一部分变形为机械能,使我们全身会活动。我们的一切动作与活动,都是食物中潜伏的化学的能的变形使然,而这化学的能本来就是日光中光线的能。这样说来,我们的温热与活动,可以说就是日光的化身了。不但人类如此,一切生物所营的生活现象,直接或间接都与日光的能有密切的关系。

那个灼热的太阳,原是一个有六千度高热的大火球,其中当然没有我们通常所称的“生命”。可是地上的一切生命却都是它给与的。

二关于植物

把土中的空气分析了看,其中有着炭酸气。这炭酸气的分量,在冬季是百分之○·五以下,一到春季就激增起来,三月中是百分之二,四五月最高,约百分之三以上,从七八月起又逐渐减少。又,大气中炭酸气的量在春季亦见增加。这原因有二:一是由于植物的根在土中所行的呼吸旺盛,二是由于冬季入土的落叶因热而开始腐败分解,发出炭酸气来。腐败起于细菌的繁殖,炭酸气的发生结果可以说即是细菌的呼吸作用。土中除使落叶腐败的菌类外,尚有许多菌类,都在旺盛地呼吸着。

种子通常呈假死状态,在寒冷而干燥着的时候差不多是没有呼吸的。说虽如此,普通任何干燥的种子仍含着百分之三·五至十三的水分,在平常的温度中亦营着呼吸,会放出炭酸气来。一公斤的大麦在一小时可出○·○四公斤的炭酸气,如果把其水分增至百分之三三,一小时可出八十三公斤的炭酸气。

呼吸可以生热,从空中取入氧素把体内的炭化合物燃了起来,结果就排出炭酸气。我们把木质就火燃烧,就发生热与炭酸气。生物的体内也很平顺地营着这种作用。

只要遇到水分和温热,种子随时都能发芽。我们常见橘子的种子在橘子中发芽,新收获的麦穗因雨亦可有发芽的事。充分干燥的种子能长久保持其生命,据说有人从印度五千年前的古墓里得了一粒麦种,播种下土居然发芽,结了九个穗。那麦是和现代的麦异其种类的。

种子得了水分与温热,种子中所贮的淀粉就因糖化酵素转化为糖分去养胚。种子中的淀粉粒,在显微镜下的形状因植物的种类而不同,但其性质却是同样的。化学的成分是(C6H10O5)n,种子发芽的时候,原有的淀粉粒同糖化酵素的作用渐渐变为葡萄糖而流去消失,葡萄糖的化学成分等于把淀粉分割成若干(n)个,加入一个水(H2O)进去,就是C6H12O6,我们平常嚼饭的时候常觉到甜味,因这时唾液中的糖化酵素已在把淀粉转化为葡萄糖了。

植物的芽,不论是从种子发生的或春来新换的,都与种子同样需要日光和水分,只是养分的贮藏的场所和种子不同罢了。芽的养分贮藏在茎或根里。芽不能象种子地永生着,把植物置在冬季同样的低温度之中使不发芽,究能维持生命到几年?这事至今尚未有人实验过。种子如果充分干燥,即到零下二○○度仍能不死,至于芽,普通在零下一○○度即死。不消说,这时的芽是无法使它干燥的,就高温度说,种子能耐到六七十度,而芽则至四五十度即死。含水的淀粉在六六度时即成糊状,可是干燥的淀粉虽热至百七十度,亦可不起何等的变化。

新芽得着日光,获得了叶绿素,营其奇妙不可思议的化学作用,从水(H2O)与炭酸气(CO2)造成甲醛(CH2O),再由甲醛合成糖类、淀粉、脂肪或蛋白质。用光来将水与炭酸气造出甲醛,这已是人工所能办的了,但象植物的自由制造糖或淀粉,脂肪或蛋白质,在今日尚为人智所不及。

三关于动物

普通在冬眠中的动物差不多没有呼吸,也没有血液循环。有毒的蛇在冬眠中,即使咬人也无危险。春天到来,冬眠的各种动物才觉醒。最先觉醒的是蛙类,有些蛙类会在还冰冻着的池沼中产细长如丝的卵。动物从冬眠觉醒转来的时候,因为长久不吃东西的缘故,常用猛烈的行动去找寻食物。

动物活动的原动力不消说是食物。食物的所以会使动物活动,实是酵素的功劳。动物体中,不论唾液、胃液、胆汁,都含有酵素,能以微妙的作用把食物来消化摄取。

此外,那些营内分泌的各种内脏里,也各有特种的酵素,发挥各种各样的机能。动物在一方面能从各种东西摄取必要的养分,在他方面能把自己身体的旧组织废去改换新组织,也都是酵素的作用。

酵素种类甚多,它的构成元素今日已经知道,至于其组列的形状如何尚未明白。酵素自身并不会起任何作用,一与他物相遇就能使起变化。每种酵素各有其特殊的对象物,唾液中名叫Ptyalin的酵素只能变淀粉为麦芽糖,对于脂肪或蛋白质是不起任何作用的。胃液中名叫Pepsin的酵素,只对于蛋白质有作用;胆汁中名叫Lipose的酵素,只能分解脂肪。酵素和生物相似,在温度三十八度时作用最活泼,热到八十度就丧失其作用。又,如果遇到了毒物,作用也就会死殁的。

“桃花流水鳜鱼肥”。不但鳜鱼,一切动物在产卵的时季,脂肪旺盛,滋味都较平时鲜美。可是,在产卵期内,动物往往有毒,不可不知。吃河豚的往往丧失性命,秋季食蟹亦常有中毒的事。动物在产卵期中,卵与卵巢等大概有毒,很适合于保存种族。不但动物,有些植物在嫩芽或根里也有毒,象马铃薯就是一个例。

四关于微生物

草木逢春发芽开花,叫我们欢悦,可是植物之中有逢春不发芽开花,生活在我们看不见的地方,为我们尽力,如酵母就是。酵母是下等植物的一种,在显微镜下看去,呈圆形或椭圆形,大批集群着时候,发糟粕或酒类的气味。这菌类和普通植物不同,不在地上繁殖,要在培养液中才能旺盛地繁殖。酵母的种类不少,现在试单就酿酒时所必要的Saccharomyces属的酵母来说吧。

酵母的培养液中,须加糖类、氨、磷酸钾等,主要成分为麦芽(令大麦发芽为曲),酵母繁殖时在其圆形或椭圆形的母细胞上先生细小的突起,渐渐长大,长大到与母细胞同样的时候,即分立而成独立的细胞。细胞的分裂,在摄氏四度须二十小时,在十三至十五度须十小时半,在二十三度须六小时半。酵母发芽所需要的温度最低可至零度,最高是四十度左右。

酒在太古时代已被发明,可是酵母的发见却在十九世纪。因了德法诸学者的研究,才知道酒的发酵主体是一种酵母。现在更进一步,知道酿酒酵母中含有名叫Zymase的酵素,这酵素对糖液发生了作用,才起酒精发酵。

酒对于人类于陶醉的快乐以外,曾给与以种种道德上身体上的恶影响,可是酵母是无罪的。因了时代的进展与实际的需要,酿酒酵母为我们尽力的方面正多,可以说是我们的恩人呢。

石炭总有干竭的一日,液体燃料的石油汽油也是有限的东西,无法用人工来增加。能用人工制造的燃料,现在只有酒精。酒精的原料甚多,如马铃薯、山薯、高粱、玉蜀黍、谷类都是。把这类含有淀粉的东西加入酸类,先使淀粉化糖,再加酵母发酵,就可取得酒精。这种酒精的原料本是我们重要的食粮,如果能利用废物或更廉价的原料来制造酒精,那么酵母对于人类的功绩将愈显出了。

酵母本身含有着蛋白质、磷、维他命B等,把它直接充作食物,也是很有价值的。历来曾有过许多考案,想把微生物转化为食粮。所困难的就是制造酵母先须用淀粉和糖类,这些原料本身就是贵重的食粮;并且酵母在培养上也有种种复杂的问题,这理想的实现,恐只好待之于将来了。