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学霸从数学建模开始第十二章 多糖分子模拟(1/2)

    相比于“仙豆”计划和“仙露”计划,“仙气”计划明显更为不切实际。

    压缩饼干和营养液这两种东西无论是在现实世界还是影视世界都大量的存在,随着时代的发展,它们的制造技术也在不断的进步,每一个单位重量所承载的营养物质越来越多。

    “仙气”计划则不然,还从未听说过有人能够靠吸空气填报肚子的。

    但经过方舟的一番探索之后,他发现这条从未有人走过的科研道路竟然十分具有可操作性。

    能填报肚子的一定是特定的营养物质,而不是某一种空气中存在的物质。

    正常的空气按照体积分数大概可以分为几种,氮气N2约占%,氧气O2约占%,稀有气体约占39%氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn,二氧化碳CO2约占31%,还有其他气体和杂质约占3%,如臭氧O3、一氧化氮NO、二氧化氮NO2、水蒸气H2O等。

    这其中,人体处于正常状态时,每分钟约吸入升氧气,当大气含氧量低至15%时,人就会感到呼吸困难,当低至8%以下时就会危及生命。

    其他诸如二氧化碳气体虽然无毒,但浓度过高也会影响健康;一氧化碳的毒性很强,当空气中有十万分之一的一氧化碳时,人就会慢性中毒,患贫血、心脏病、呼吸道疾病的患者,病情即开始恶化。

    除此之外,其余气体大多数是原本的含量进入,再以原本的含量排出,并不参与人体内循环。

    人体的呼吸系统由呼吸道和肺构成。呼吸道,包含鼻、咽、喉、气管和支气管。

    空气进入人体之后只会接触上面几个器官,并不会进入消化系统。

    因此若空气中携带营养物质,肺部作为人体压缩空气的重要器官,却并没有消化分解葡萄糖的能力,营养物质只能跟着其他空气再度排出体外。

    但是呼吸系统和消化系统有一个重要的交界点,口腔。

    一方面,口腔作为鼻子以外的第二大呼吸器官,在鼻腔出现堵塞的时候,可以进行辅助呼吸,将外界的空气传入经过相同的路径传入肺部。

    另一方面,口腔作为食物的第一消化场所,既有牙齿能切碎和磨碎食物,增加食物的表面积,舌的搅拌能使食物与唾液充分混合,它们都不直接改变淀粉的分子结构;又有唾液能使部分淀粉消化成麦芽糖。

    若存在一种营养物质能够借助空气传入口腔中,又恰好能被唾液淀粉酶消化,那不就能够通过吸食空气来进行营养供给了吗?

    说到这里,肯定会有人说,直接吸面粉不就好了吗?

    面粉既能够飞舞在空气当中,又能被唾液淀粉酶消化,这不就是完美的“仙气”吗?

    但是淀粉存在一个致命的缺陷,颗粒太大,吸食过程中会携带空气中大量的灰尘和微生物进入人体。

    作为一种粉尘,长期吸入淀粉的话,会在肺内潴留而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的全身性疾病。

    同时因为呼吸道受阻后直接受影响肺活量,肺脏内循环不足如同河道水少,久之会被尘垢所埋。

    因此,这种营养物质的首要条件,便是要小。

    方舟换回了办公常用的文到死系统,开始在知网上和国外的学术论坛上大量搜索有关糖类物质的相关资料。

    但这也是徒劳,早在前往西贝大学之前,方舟就看过了大量的营养学资料,如果能有对应的物质,那方舟一定会第一时间知道并加以实验。

    现实世界没有,只能自己造了。

    这又是一个全新的领域,生物学和化工学交织的学术领域。

    就如同化学专业的研究生制备化合物时常用的方法一样,方舟也开始和化学生一样来进行多糖物质的设计。

    正常的化合物合成路线是这样的:先确定目标化合物的结构,再设计合成路线,合成目标化合物,最后对样品进行结构测定试验其性质或功能。

    路线的核心,必然是确定目标化合物的结构。

    对于方舟来说,目标化合物并不存在,也无从考证,一切都需要方舟重新开始进行设计。

    从原始的单糖类物质的葡萄糖开始,分子式C6H12O6,结构为最基本的五个羟基,一个醛基,具有多元醇和醛开始进行设计。

    逐渐增加数量,设计各种角度的连接方式。

    以旋光性、溶解度、甜度等为评价函数,对每一个合成的大分子进行测定。

    以某些已经存在的大分子糖类-->>

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