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2021-09-24 17:06:55
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2021-08-18 20:27:08
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|Spark Light 工作坊| 📍|主題| ▫️ 如何準備學測化學 📍|前情提要| 在必修物理、必修化學、必修生物、必修地科四科中,必修化學算是內容相對較多的一科,因為必修化學其實就是把原本舊課綱基礎化學兩冊的內容濃縮成一冊。講白一點,就是學測的化學範圍很多!所以,看完這篇文案以後,不要再滑...
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2021-07-13 18:00:10酸化還元滴定と量的関係のポイントをまとめるよ!
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⏱タイムコード⏱
00:00 問題とその設定
01:21 酸化還元の計算の考え方
01:48 例題の解説
03:52 指示薬が必要ない理由
05:09 まとめ
05:36 元素豆知識(リチウム編)
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❷硫黄
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❸窒素
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❹気体の製法と性質
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❺アルカリ金属
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❻2族元素
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❼両性元素(亜鉛・アルミニウム)
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❽鉄・銅・銀
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❾系統分離・無機物質
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🧪有機化学🧪
❿炭化水素の分類
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⓫脂肪族化合物
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⓬油脂とセッケン
https://youtu.be/kugJgOD36a4
⓭芳香族炭化水素
https://youtu.be/yVclexf3z28
⓮フェノール類
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⓯カルボン酸
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⓰芳香族アミン
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⓱構造決定
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🧪高分子化合物🧪
⓲合成高分子化合物
https://youtu.be/gAJOO9uMWyg
⓳天然高分子化合物
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⓴アミノ酸・タンパク質
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🧪無機化学(重要反応式編)🧪
❶中和反応
https://youtu.be/29LhghjgYzQ
❷酸化物+水
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❸酸化物と酸・塩基
https://youtu.be/hgp3geMeZQo
❹酸化剤・還元剤
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2021-06-05 18:00:07酸と塩基のポイントを全てまとめていくよ!
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00:00 ❶酸と塩基の2つの定義
✅1つ目の定義はアレニウスの定義。
酸は、水に溶けてH+を出すもの
塩基は、水に溶けてOH-を出すもの。
✅2つ目の定義はブレンステッドの定義。
酸は、H+を渡すもの。
塩基は、H+を受け取るもの。
--------------------
06:20 ❷電離度の強弱と価数
【電離度と価数】
✅ある酸塩基を水に溶かしたときの全部の分子とイオンに分かれた分子の割合のことを電離度という!
✅電離度がほぼ0.1の酸や塩基を弱酸・弱塩基といって
反応式では「⇄(反対方向もOKな矢印)」で表す。
✅電離度がほぼ1の酸や塩基を強酸・強塩基といって
反応式では「→(一方通行の矢印)」で表す。
✅酸がもっているH+の数を酸の価数という。
✅塩基がもっているOH-の数を塩基の価数という。
【強酸と弱酸,強塩基と弱塩基の簡単な見分け方と語呂合わせ】
✅強酸は「龍が炎症」
龍→硫酸、炎→塩酸、症→硝酸
これ以外は弱酸に分類しちゃってOK!
✅強塩基は「か・な・り・バ・カ」
か→K、な→Na、り→Li、バ→Ba、カ→Ca
これ以外は弱塩基に分類しちゃってOK!
✅アンモニアは1価の弱塩基になる!
--------------------
12:24 ❸水素イオン濃度とpH
水素イオン濃度とpH、水のイオン積のポイントは!
✅水素イオン濃度と水酸化物イオン濃度は「親玉のモル濃度×電離度×価数」
✅濃度は[ ]を使って表す。(水素イオン濃度→[H+])
✅どんな水溶液でも[H+][OH-]=1.0×10⁻¹⁴で一定になる!これを水のイオン積と呼ぶ。
✅[H+]、[OH-]の指数の部分をpH、pOHという!
✅pH、pOHは数字が小さいほどパワーが強くなる。
✅pH+pOH=14で、pH7は中性を表す。
【pHの問題の具体的な解法】
✅[H+](または[OH-])=親玉のモル濃度×電離度×価数を計算する
✅[H+]の指数の部分がpHになる!
✅[OH-]の場合はpH+pOH=14からpHを求める!
--------------------
18:17 ❹中和反応の量的関係
✅中和反応は酸からのH+と塩基からのOH-で水ができる反応のこと!
✅生き残ったものがH+かOH-かで、酸性か塩基性か判断しよう!
--------------------
23:59 ❺塩の分類と液性
✅中和したあとの残り物でできる物質を塩という!
✅イオンになれるH+を持っている塩を酸性塩。
✅H+やOH-を持っていない塩を正塩。
✅OH-を持っている塩を塩基性塩という!
✅塩の液性を考えるときは、
⑴塩が、もともとどんな酸・塩基からできていたかを考えて、
⑵弱酸や弱塩基ならあまり電離しない。
強酸や強塩基ならほとんど電離する。
という自然な状態に戻ることを考えれば、判断できる!
--------------------
28:41 ❻加水分解反応と弱酸弱塩基遊離反応
酸塩基で起こる反応の型は3つ!
✅【加水分解反応】塩+水→元も弱酸や弱塩基に戻る
✅【弱酸遊離反応】弱酸のイオン+強酸→元の弱酸に戻る
✅【弱塩基遊離反応】弱塩基のイオン+強塩基→元の弱塩基に戻る
--------------------
32:04 ❼中和滴定と滴定曲線
中和滴定と滴定曲線のポイントをまとめるよ!
✅中和滴定の流れは!
❶「メスフラスコ」で酸の濃度を決める。
❷「ホールピペット」で酸の量を決める。
❸「コニカルビーカー」で反応させる場所を用意する。
❹「ビュレット」で塩基をたらして、反応させる。
❺指示薬で、色が変わったときの量(H+のmol=OH-のmol)を調べれば、塩基の濃度が分かる。
※濃度が変化されると困る「ホールピペット」「ビュレット」は、「共洗い」が必要!
✅滴定曲線のポイントは!
・滴定したときの変化をグラフで表したのが滴定曲線。
・読み取るのは「スタート」「ゴール」「中和点」のpH
・中和点のpHは、強い性質に引っ張られる。
▶強酸ならpHは1~2。
▶弱酸なら3~4。
▶強塩基なら12~13。
▶弱塩基なら10~11。
✅指示薬のポイントは!
▶酸性側で赤から黄色に変わるメチルオレンジ。
▶塩基性側で無色から赤に変わるフェノールフタレイン。
--------------------
39:19 ❽炭酸ナトリウムと塩酸の二段滴定
二段滴定のポイントをまとめるよ!
✅中和滴定の流れは!
⑴はじめに、炭酸ナトリウムの水溶液がある。
⑵塩酸を加えると、だんだん炭酸水素ナトリウムに変化する。
⑶さらに塩酸を加え続けると、だんだん炭酸に変化する。
⑷さらに塩酸を加え続けると、酸のパワーだけが大きくなっていく。
✅二段滴定の解き方は!
1段目で使った塩酸の量と
2段目で使った塩酸の量
に注目して解く!
--------------------
47:04 ❾アンモニアの逆滴定
✅気体の物質を滴定したいときに逆滴定を行う!
✅過剰に用意した濃度が分かっている酸と一旦全部反応させておいて、
残った部分を濃度が分かっている塩基でぴったり中和させる。
✅濃度が分かっている酸と濃度が分かっている塩基から、知りたい塩基の量を逆算する!
--------------------
👀他にもこんな動画があるよ!気になったら見てみよう👀
❶電離のしくみを4分で解説します▶https://youtu.be/52LZM9Bvu8U
✅水分子には+や-の電気を帯びている!
✅-の電気を持っているものには、水分子の+部分が集まって引き離す!
✅+の電気を持っているものには、水分子の-部分が集まって引き離す!
✅水を無視すると、電離しているいつもの図が完成する!
❷電離でH+は出ていない!!▶https://youtu.be/IaB-BkriMlg
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✅水素イオンが電離しても希ガス配置じゃないから、水分子と配位結合して、オキソニウムイオンとして存在している!
✅普段はHCl→H++Cl-としてOK!
❸酸を薄めると塩基になる!?▶https://youtu.be/fLzGjUJB4AM
極端に水で薄めた溶液のpHの考え方は!
✅薄めすぎてほぼ水になっているから、pHはほぼ7でOK!
✅このほぼ7と答えるときは、
酸性だったものが計算すると塩基性になったり
塩基性だったものが計算すると酸性になったりしたとき!
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❾系統分離・無機物質
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2020-11-29 08:00:01蒸発する溶解度の計算は!
✅固体の溶解度の問題は表を使って解いていく!
✅1行目は、溶解度を使って、はじめの飽和溶液の情報を書く
✅2行目は、始めからの変化量を書く
✅3行目は、1行目で求めたはじめの量と2行目で求めた変化量から、終わりの量を求める!
✅表が埋まったら、おわりの溶解度を使って、比例計算しよう!
🎥物質量を1から学びたい方はこちらから🎥
❶相対質量:https://youtu.be/kxgRjZQxGLs
❷原子量:https://youtu.be/18H70MNKoQA
❸分子量・式量:https://youtu.be/4P-F9KiwWoA
❹有効数字:https://youtu.be/1cntHw9VOqQ
❺molとアボガドロ定数:https://youtu.be/UFcWALxXqDk
❻molと質量:https://youtu.be/eCFTvp4lrf8
❼molと気体の体積:https://youtu.be/NuIHJU7lSIA
❽mol(演習):https://youtu.be/ph0O6ELNFWY
❾密度:https://youtu.be/vyaYyehSuH4
❿質量パーセント濃度:https://youtu.be/pczZJ6vjf54
⓫質量パーセント濃度(水和物):https://youtu.be/rr_teIXEe_E
⓬モル濃度:https://youtu.be/Vyq4ze2prcg
⓭モル濃度⇄質量パーセント濃度の単位変換:
https://youtu.be/cQn-z-yJuHg
⓮濃度(演習):https://youtu.be/140n8wgQUEo
⓯固体の溶解度とは:https://youtu.be/2oR3vfp-z5g
⓰溶解度と析出量:https://youtu.be/juXeURQQm7M
⓱水和物と溶解度:https://youtu.be/nvD0hy0_WUI
🎥この動画の再生リストはこちらから🎥
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00:10 解説
03:58 計算テクニック
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【關鍵圖表】#信貸脈衝
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▍什麼是信貸脈衝?
信貸脈衝(Credit Impulse)是於 2009 年提出的概念,其計算公式為:信用貸款淨增加額 / 名目 GDP
▍為何這項數值如此關鍵?
信用貸款與實體經濟緊密相關,當新增信貸的需求增加,意味著市場借貸以進行消費或投資的意願上升,因此可以做為景氣的領先指標。值得注意的是,其分子使用的是信貸的「增量」而非一般使用的「存量」,可以更準確的判斷信貸循環。
點擊連結看 MM研究員 如何判斷後續走勢
👉 https://pse.is/3nsgnx
------------
【MM民調】
你們認為中國製造業何時反轉向上呢?在下方比表情投票~
(👍) 2021 Q4
(❤️) 2022 上半年
(加油)2022 下半年
(😆) 2023 上半年
(😮) 2023 下半年
(😢) 更久之後
(😡) 目前其實尚未轉弱
也歡迎到最新關鍵圖表留言分享你的想法~
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用深度神經網路求解「薛丁格方程式」,AI 開啟量子化學新未來
作者 雷鋒網 | 發布日期 2021 年 01 月 02 日 0:00 |
19 世紀末,量子力學的提出為解釋微觀物質世界打開了一扇大門,徹底改變了人類對物質結構及相互作用的理解。已有實驗證明,量子力學解釋了許多被預言、無法直接想像的現象。
由此,人們也形成了一種既定印象,所有難以理解的問題都可以透過求解量子力學方程式來解決。
但事實上能夠精確求解方程式的體系少之又少。
薛丁格方程式是量子力學的基本方程式,即便已經提出七十多年,它的氫原子求解還是很困難,超過兩個電子的氫原子便很難保證精確度。
不過,多年來科學家們一直在努力克服這一難題。
最近,來自柏林自由大學(Freie Universität Berlin) 的科學團隊取得了突破性進展,他們發表的一篇名為《利用深度神經網路解電子薛丁格方程式》的論文,登上《Nature Chemistry》子刊。
論文明確指出:利用人工智慧求解薛丁格方程式基態解,達到了前所未有的準確度和運算效率。該人工智慧即為深度神經網路(Deep-neural-network),他們將其命名為 PauliNet。
在介紹它之前,我們先來簡單了解薛丁格方程式。
什麼是薛丁格方程式?
薛丁格方程式(Schrödinger Equation),是量子力學中的一個基本方程式。又稱薛丁格波動方程式(Schrödinger Wave Equation),它的命名來自一位名為埃爾溫·薛丁格(Erwin Schrödinger)的奧地利物理學家。
Erwin 曾在 1933 年獲得諾貝爾物理學獎,是量子力學奠基人之一。他在 1926 年發表的量子波形開創性論文中,首次提出了薛丁格方程式。它是一個非相對論的波動方程式,反映了描述微觀粒子的狀態隨時間變化的規律。
具體來說,將物質波的概念和波動方程式相結合建立二階偏微分方程式,以描述微觀粒子的運動,每個微觀系統都有一個相應的薛丁格方程式,透過「解方程式」可得到波函數的具體形式以及對應的能量,從而了解微觀系統的性質。
薛丁格方程式在量子力學的地位,類似牛頓運動定律在經典力學的地位,在物理、化學、材料科學等多領域都有廣泛應用價值。
比如,應用量子力學的基本原理和方法研究化學問題已形成「量子化學」基礎學科,研究範圍包括分子的結構、分子結構與性能之間的關係;分子與分子之間的相互碰撞、相互作用等。
也就是說,在量子化學,透過求解薛丁格方程式可以用來預測出分子的化學和物理性質。
波函數(Wave Function)是求解薛丁格方程式的關鍵,在每個空間位置和時間都定義一個物理系統,並描述系統隨時間的變化,如波粒二象性。同時還能說明這些波如何受外力或影響發生改變。
以下透過氫原子求解可得到正確的波函數。
不過,波函數是高維實體,使捕獲特定編碼電子相互影響的頻譜變得異常困難。
目前在量子化學領域,很多方法都證實無法解決這難題。如利用數學方法獲得特定分子的能量,會限制預測的精確度;使用大量簡單的數學構造塊表示波函數,無法使用少數原子進行計算等。
在此背景下,柏林自由大學科學團隊提出了一種有效的應對方案。團隊成員簡‧赫爾曼(Jan Hermann)稱,到目前為止,離群值(Outlier)是最經濟有效的密度泛函理論(Density functional theory ,一種研究多電子體系電子結構的方法)。相比之下,他們的方法可能更成功,因在可接受計算成本下提供前所未有的精確度。
PauliNet:物理屬性引入 AI 神經網路
Hermann 所說的方法稱為量子蒙地卡羅法。
論文顯示,量子蒙地卡羅(Quantum Monte Carlo)法提供可能的解決方案:對大分子來說,可縮放和並行化,且波函數的精確性只受 Ansatz 靈活性的限制。
具體來說,團隊設計一個深層神經網路表示電子波函數,這是一種全新方法。PauliNet 有當成基準內建的多參考 Hartree-Fock 解決方案,結合有效波函數的物理特性,並使用變分量子蒙地卡洛訓練。
弗蘭克‧諾(Frank Noé)教授解釋:「不同於簡單標準的數學公式求解波函數,我們設計的人工神經網路能夠學習電子如何圍繞原子核定位的複雜模式。」
電子波函數的獨特特徵是反對稱性。當兩個電子交換時,波函數必須改變符號。我們必須將這種特性構建到神經網路體系結構才能工作。
這類似包立不相容原理(Pauli’s Exclusion Principle),因此研究人員將該神經網路體系命名為「PauliNet」。
除了包立不相容原理,電子波函數還具有其他基本物理特性。PauliNet 成功之處不僅在於利用 AI 訓練數據,還在將這些物理屬性全部整合到深度神經網路。
對此,FrankNoé 還特意強調說:
「將基本物理學納入 AI 至關重要,因為它能夠做出有意義的預測,這是科學家可以為 AI 做出有實質性貢獻的地方,也是我們關注的重點。」
實驗結果:高精確度、高效率
PauliNet 對電子薛丁格方程式深入學習的核心方法是波函數 Ansatz,它結合了電子波函數斯萊特行列式(Slater Determinants),多行列式展開(Multi-Determinant Expansion),Jastro 因子(Jastrow Factor),回流變換(backflow transformation,),尖點條件(Cusp Conditions)以及能夠編碼異質分子系統中電子運動複雜特徵的深層神經網路。如下圖:
論文中,研究人員將 PauliNet 與 SD-VMC(singledeterminant variational,標準單行列式變分蒙地卡羅)、SD-DMC(singledeterminant diffusion,標準單行列式擴散蒙地卡羅)和 DeepWF 進行比較。
實驗結果顯示,在氫分子(H_2)、氫化鋰(LiH)、鈹(Be)以及硼(B)和線性氫鏈 H_10 五種基態能量的對比下,PauliNe 相較於 SD-VMC、SD-DMC 以及 DeepWF 均表現出更高的精準度。
同時論文中還表示,與專業的量子化學方法相比──處理環丁二烯過渡態能量,其準確性達到一致性的同時,也能夠保持較高的計算效率。
開啟「量子化學」新未來
需要說明的是,該項研究屬於一項基礎性研究。
也就是說,它在真正應用到工業場景之前,還有很多挑戰需要克服。不過研究人員也表示,它為長久以來困擾分子和材料科學的難題提供了一種新的可能性和解決思路。
此外,求解薛丁格方程式在量子化學領域的應用非常廣泛。從電腦視覺到材料科學,它將會帶來人類無法想像的科學進步。雖然這項革命性創新方法離落地應用還有很長的一段路要走,但它出現並活躍在科學世界已足以令人興奮。
如 Frank Noé 教授所說:「相信它可以極大地影響量子化學的未來。」
附圖:▲ Ψ 表示波函數。
資料來源:https://technews.tw/2021/01/02/schrodinger-equation-ai/?fbclid=IwAR340MNmOkOxUQERLf4u3SK0Um6VQVBpvEkV_DxyxIIcUv8IP88btuXNJ6U
分子量計算公式 在 營養師Stella Facebook 的最讚貼文
[基礎營養/脂肪篇] 認識飽和脂肪~那些油脂富含飽和脂肪!?
在上一篇的互動練習中,飽和脂肪酸含量最高的油脂為椰子油(E);而包括豬油(B)和奶油(D)都是富含飽和脂肪的油脂…你答對了嗎?
回答此問題的關鍵為” 富含「飽和脂肪酸」的油脂在室溫下會呈固態”,所以若你具備此觀念的話,很輕鬆就能從大豆油/沙拉油、豬油、橄欖油、奶油和椰子油這五種油脂中,挑出正確答案。
在對飽和脂肪有了初步概念後,接著Stella要帶大家來進一步認識飽和脂肪酸,包括其優點和缺點、常見油脂的飽和脂肪酸含量,以及誰該特別小心飽和脂肪酸的攝取、每日建議的攝取上限為多少。
▌油脂vs脂肪酸~油脂的特性是由脂肪酸所決定!
我們日常所看到的油脂,不管來自動物或植物,都是由甘油分子和脂肪酸分子所組成的酯類化合物,稱為三酸甘油酯(或稱甘油三酸酯)。若用插頭和電線來比喻,甘油就好比插頭,上面插了三條”脂肪酸”電線,所以油脂的特性,如熔點、生理功能等主要是由其組成脂肪酸所決定。
脂肪酸依照雙鍵的有無,可分為飽和和不飽和脂肪酸兩種。其中,飽和脂肪酸不含雙鍵,其碳原子間全都以單鍵來鏈結。由於單鍵可隨意旋轉,讓分子較易堆疊而使排列緊密,故熔點會比較高,因此富含飽和脂肪酸的油脂在室溫下會以”固體”形式存在。
▌解碼飽和脂肪酸~有關飽和脂肪酸的基本知識!
Q1.哪些油脂富含飽和脂肪酸?
一般而言,動物性脂肪富含飽和脂肪酸(魚油例外),所以豬油、牛油等動物油在室溫下會呈固態;植物油一般富含不飽和脂肪酸,所以植物油在室溫下多半呈液體狀。椰子油是植物油中的異類,含九成以上的飽和脂肪酸,故和動物油一樣,椰子油在室溫也是以固體的形式存在。
常見的油脂中飽和脂肪酸含量最高的並非豬油,而是椰子油(飽和脂肪酸含量>90%);其次是奶油,其中奶油為70%、人造奶油介於57~64%間;接著是牛油的43~49%。烹調常見的動物油~豬油的飽和脂肪酸並不高,約在40%左右。欲瞭解更多詳細脂肪組成的分析請參考附圖。
Q2.飽和脂肪到底是好,還是壞?
東西的好壞是相對的,所以會有優點、也會有缺點,飽和脂肪酸也是一樣。
*飽和油脂的優點:較穩定、不易氧化變質,可高溫烹調
構成油脂的脂肪酸依脂肪分子上是否有雙鍵分為「飽和脂肪酸」(雙鍵數目=0)和「不飽和脂肪酸」(雙鍵數目≧1)兩大類;而「不飽和脂肪酸」又因雙鍵數目的多寡而有「單元不飽和脂肪酸」(雙鍵數目=1)和「多元不飽和脂肪酸」(雙鍵數目≧2)之別。(參考附圖)
我們常被告知油品的保存重點為避光、密封,遠離灶台或放在陰涼乾燥處…這是因為暴露在空氣和高溫下,油脂易氧化、變質。而"雙鍵"就是油脂發生氧化的主要部位,所以雙鍵含量越多的不飽和脂肪就越容易被氧化,反之沒有雙鍵的飽和脂肪則較穩定。
不易被氧化意味著油脂較不易變質產生有害身體的物質,所以可避免因油脂氧化變質造成的健康危害。另外,這也意味著較能耐高溫,而可用於高溫的烹調方法。
*飽和油脂的缺點:使膽固醇上升、不利心血管健康
大部分的研究均指出飽和脂肪酸的攝取和心血管疾病有正相關,減少飽和脂肪酸的攝取則有助於降低心血管疾病的風險。
而在評估食物中膽固醇與飽和脂肪對血膽固醇的影響時,也發現飽和脂肪對血膽固醇的影響遠高於食物本身所含的膽固醇。下面是升膽固醇指數(CSI)的公式:
升膽固醇指數(CSI)=「0.05×膽固醇(毫克)+1.01×飽和脂肪酸(公克)。
在這個公式中,食物膽固醇的數值是x0.05來計算,而飽和脂肪酸的數值則是x1.01計算,換句話說,飽和脂肪酸對血膽固醇的影響是膽固醇的20倍。所以,有高血脂症、血膽固醇過高或心血管疾病者除留意食物膽固醇含量外,更應該關心並限制的飽和脂肪酸的攝取。
Q3.飽和脂肪酸每日的建議攝取標準為何?
*一般人:飽和脂肪的每日建議攝取上限為總熱量的10%,男性(70公斤、靜態工作者)每日建議攝取熱量為2100大卡,10%為210大卡,因為每公克脂肪含9大卡熱量,故換算下來為23公克(飽和脂肪);女性和銀髮族每日建議攝取熱量為1600大卡,10%為160大卡,換算下來則是18公克左右的飽和脂肪。
*心血管健康問題者:根據美國心臟協會/美國心臟專科學院的建議,飲食中飽和脂肪宜佔總熱量5~6%,而不管是來自動物性或植物性食物的飽和脂肪都一樣不利健康。故每日的飽和脂肪酸攝取為上述的五到六成,即男性每日約11.5~13.8公克,女性約9~10.8公克。
總結來說,油脂的好壞和其脂肪酸種類有關。飽和脂肪酸的優點是穩定、不易氧化變質,故可避免油脂氧化變質帶來的健康危害,適合用在煎、炒等較高溫的烹調上;缺點則是會使膽固醇上升、不利心血管健康,故不宜過量攝取。
飽和脂肪的來源除了烹調用油外,還包括食物本身(如豬肉、牛肉等動物肉的脂肪部位),及餅乾、零食等加工食物。所以控制飽和脂肪酸攝取的最好方法就是用其他植物油做為烹調用油,取代豬油、牛油和椰子油等富含飽和脂肪酸的油脂。另外,在吃肉類時儘量去肥肉、挑瘦肉來吃;在購買餅乾、零食等加工食物時,別忘了看一下外包裝的營養標示,挑飽和脂肪酸含量較低的食物來買。