肥料與土壤營(yíng)養(yǎng)劑

（四）.食物與農(nóng)業(yè)的科技里程碑對(duì)於食物與農(nóng)業(yè)發(fā)展，化學(xué)家與化學(xué)工程師有許多貢獻(xiàn)，讓我們得以種植、收成、消費(fèi)豐碩有營(yíng)養(yǎng)的食物。在十九與二十世紀(jì)，一般餐桌上擺的是根菜地窖、花園或當(dāng)?shù)剞r(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)的食物：攪拌器裡的奶油、拴在後院的母雞下的蛋、花圃裡的蔬菜、儲(chǔ)藏在冰盒裡的肉、用燒煤或燒木頭的火爐烹煮。過(guò)去一個(gè)世紀(jì)裡，我們的農(nóng)場(chǎng)變得更有生產(chǎn)力，使得餐桌上的食物來(lái)源有相當(dāng)巨大的改變，食物與飲水供給也變得很穩(wěn)定?，F(xiàn)代農(nóng)夫採(cǎi)用新的化學(xué)發(fā)明，用肥料與殺蟲劑改良農(nóng)產(chǎn)，並研發(fā)出許多種食物。增強(qiáng)食物風(fēng)味、外觀、可得性與營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的新科技，使消費(fèi)者受益良多。這些化學(xué)進(jìn)展有助於世界餵飽急速增加的人口。（四）.1.肥料與土壤營(yíng)養(yǎng)劑

固氮作用

哈柏法

化學(xué)肥料進(jìn)展

綠色革命與混種植物（四）.2.保護(hù)作物與蟲害管理

波爾多法與殺菌劑

DDT與殺蟲劑

牲畜保護(hù)

農(nóng)場(chǎng)機(jī)械化（四）.3.食品加工：食物處理與安全

糖精與甘味素

維他命添加物

保存與製造進(jìn)展

食品安全與測(cè)試（四）.4.食品儲(chǔ)藏

食品包裝

冷凍劑與氟氯碳化物

微波爐

乾淨(jìng)飲水大事記1881

法國(guó)科學(xué)家巴士德(LouisPasteur)

發(fā)現(xiàn)可供豬羊施打的碳疽熱疫苗。1883

丹麥化學(xué)家凱達(dá)爾(JohanGustavKjeldahl)研發(fā)出分析任何有機(jī)化合物中氮含量的方法。1884

法國(guó)植物學(xué)家密拉戴(PierreM.A.Millardet)

發(fā)明抵抗葡萄霉菌的波爾多混合物。1901

孟山都公司創(chuàng)辦人奎尼(JohnF.Quenny)製造出糖精。1913

德國(guó)化學(xué)家哈柏(FritzHaber)與柏許

(CarlBosch)研發(fā)出量產(chǎn)阿摩尼亞的製程。1913

麥考倫(ElmerV.McCollum)與大衛(wèi)(MargueriteDavid)在奶油與蛋黃中，發(fā)現(xiàn)維他命A。1918

「家榮華」公司發(fā)表第一部成功以壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的家用冰箱。1933

經(jīng)過(guò)維他命D強(qiáng)化的牛奶開始進(jìn)行商業(yè)販?zhǔn)邸?939

瑞士化學(xué)家繆勒(PaulMueller)發(fā)現(xiàn)DDT殺蟲劑的除蟲效果。1943

美國(guó)農(nóng)業(yè)部的化學(xué)家研發(fā)出可供農(nóng)場(chǎng)使用的噴霧殺蟲劑。1953

「陶式化學(xué)」公司發(fā)表家用莎綸包膜。1964

「綠色革命」：新混種植物與液態(tài)土壤肥料的應(yīng)用，協(xié)助解決了開發(fā)中國(guó)家的營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題。1972

美國(guó)禁用DDT（匈牙利在一九六八年成為全世界第一個(gè)禁用DDT的國(guó)家）。1974

「孟山都」公司發(fā)表其多用途、非耕作性的全面除草劑。1990

經(jīng)過(guò)新奇強(qiáng)化的食品，以及「營(yíng)養(yǎng)食品」產(chǎn)品，在商業(yè)上大受歡迎。（四）.食物與農(nóng)業(yè)的科技里程碑大事記（四）.1.肥料與土壤營(yíng)養(yǎng)劑固氮作用是微生物將較無(wú)活性的氮，轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)氮化合物，然後以植物裡的蛋白質(zhì)之類的有機(jī)氮化合物形式，再度出現(xiàn)在營(yíng)養(yǎng)鍊中的一種重要天然過(guò)程。氮肥，尤其是硝酸鹽，在重度作物生產(chǎn)的過(guò)程中，通常都很缺乏。於是有人研發(fā)出許多商業(yè)製程，藉此生產(chǎn)氮肥，最有名的是合成阿摩尼亞的哈柏法。一九五六年發(fā)展出來(lái)的凱式法，可自動(dòng)分析有機(jī)化合物中既有的氮量，藉以達(dá)到土壤化學(xué)均衡。固氮作用氮循環(huán)用來(lái)測(cè)定有機(jī)物質(zhì)裡的氮量的凱式法儀器（四）.1.肥料與土壤營(yíng)養(yǎng)劑哈柏法十九世紀(jì)末，世界人口增加，食物供給卻有限，人們?nèi)諠u擔(dān)憂。農(nóng)地土壤裡的氮被耗盡，用工業(yè)製作氮肥卻一直懸而未決，有些科學(xué)家已預(yù)期全世界會(huì)發(fā)生大飢荒。因此從空氣中製造氮化合物，便是當(dāng)務(wù)之急。結(jié)果德國(guó)在一九○八年解決了這個(gè)問(wèn)題，哈柏(FritzHaber)發(fā)現(xiàn)阿摩尼亞合成原理，用上了當(dāng)時(shí)所有可用的物理與化學(xué)資源。這種合成法是在高壓高溫下，透過(guò)鐵觸媒進(jìn)行。任職於德國(guó)巴斯夫化學(xué)公司(BASF)的化學(xué)家柏許(CarlBosch)，在一九一三年建立了第一套最新的工業(yè)用生產(chǎn)過(guò)程，讓二十世紀(jì)的農(nóng)產(chǎn)與人口都得以成長(zhǎng)。哈柏（四）.1.肥料與土壤營(yíng)養(yǎng)劑化學(xué)肥料進(jìn)展從一九一三年開始，商業(yè)生產(chǎn)的合成肥料大大改善了作物收成與產(chǎn)量。化學(xué)肥料的基本生產(chǎn)創(chuàng)新此後不斷，其中包括一九三○年上市的顆粒肥料，以及一九六五年引進(jìn)美國(guó)市場(chǎng)的懸浮肥料。到了一九七○年代，顆粒肥料經(jīng)過(guò)進(jìn)一步提煉，製成適合家用的混合肥料。最近商用肥料的創(chuàng)新，有可避免環(huán)境經(jīng)過(guò)施肥後，產(chǎn)生不良效應(yīng)的定時(shí)控釋肥料。（四）.1.肥料與土壤營(yíng)養(yǎng)劑綠色革命與混種植物從一八七○年代開始，帶有理想特質(zhì)的混種植物就被創(chuàng)造出來(lái)，藉此增進(jìn)食物產(chǎn)量與品質(zhì)。有機(jī)化學(xué)辨識(shí)出理想的植物品質(zhì)，將其轉(zhuǎn)接到連續(xù)混種上頭，並以化學(xué)肥料增大它們吸收氮的能力。這些進(jìn)展造就了所謂的「綠色革命」。綠色革命起源自墨西哥在一九四三年，首度在小麥生產(chǎn)上達(dá)到自給自足；到了一九六四年，在新的混種植物與土壤營(yíng)養(yǎng)劑的協(xié)助下，亞洲大多數(shù)的人口都能被餵飽。美國(guó)的農(nóng)夫如今大加採(cǎi)用新品種的混種植物，像是會(huì)在葉與莖分泌殺蟲劑的玉米與馬鈴薯。（四）.2.保護(hù)作物與蟲害管理波爾多法與殺菌劑一八八二年，法國(guó)植物學(xué)家密拉戴(PierreM.A.Millardet)採(cǎi)用一種硫酸銅與熟石灰的水溶劑（波爾多混合物），有效對(duì)抗法國(guó)葡萄園裡的霉菌。波爾多混合物如今用來(lái)控管會(huì)攻擊作物的許多種霉菌。這也是首度大規(guī)模採(cǎi)用殺菌劑，為化學(xué)保護(hù)作物帶來(lái)革命性的影響。農(nóng)業(yè)殺菌劑的化學(xué)創(chuàng)新持續(xù)發(fā)展，二硫代氨基甲酸鹽殺菌劑問(wèn)世在一九三四年問(wèn)世，甲氧基丙烯酸酯殺菌劑則在一九九六年問(wèn)世。密拉戴（四）.2.保護(hù)作物與蟲害管理DDT與殺蟲劑殺蟲劑保護(hù)農(nóng)作物免受霉菌、害蟲與其他競(jìng)爭(zhēng)植物的傷害?？娎?PaulMueller)在一九三九年研發(fā)出廉價(jià)殺蟲劑DDT（二氯二苯三氯乙烷），用來(lái)控制馬鈴薯甲蟲等害蟲。DDT與其他類似的殺蟲劑，控制作物害蟲與病蟲害達(dá)二十多年。到了一九六○年代，民眾擔(dān)心DDT對(duì)環(huán)境會(huì)造成損害，並累積於人體內(nèi)，加上害蟲的抗藥性與日俱增，導(dǎo)致新的殺蟲劑問(wèn)世，DDT遂逐漸式微?，F(xiàn)今殺蟲劑已然少用，農(nóng)夫負(fù)擔(dān)較少，工作人員健康更加安全，對(duì)環(huán)境也比以往更為友善。DDT造成的蛋殼薄化用DDT

消滅瘧蚊（四）.2.保護(hù)作物與蟲害管理牲畜保護(hù)無(wú)論是施打疫苗還是藥物治療，治療動(dòng)物疾病都能增加食物供給的品質(zhì)與數(shù)量。巴士德(LouisPasteur)在一八八一年成功擬定完美的動(dòng)物施打疫苗技法，藉以使動(dòng)物產(chǎn)生對(duì)抗導(dǎo)致炭疽熱生物的免疫力。一九八一年，抗寄生的「愛滅蟲」問(wèn)世，用來(lái)對(duì)抗各種虱子、害蟲、以及其他影響動(dòng)物健康的內(nèi)寄生蟲。目前的研究工作試著要預(yù)防狂牛病(BSE)，一般相信這種病是由藏有感染源的蛋白質(zhì)動(dòng)物飼料所引起的。巴士德巴士德為動(dòng)物施打疫苗（四）.2.保護(hù)作物與蟲害管理在跟有效運(yùn)用農(nóng)業(yè)化學(xué)物（肥料、殺蟲劑）與水的科技的需求彼此結(jié)合之下，農(nóng)業(yè)化學(xué)與農(nóng)場(chǎng)機(jī)械化在過(guò)去一個(gè)世紀(jì)內(nèi)共同發(fā)展，大幅增進(jìn)農(nóng)場(chǎng)的效率與生產(chǎn)力。美國(guó)發(fā)明家霍特(BenjaminHolt)在一九○四年，研發(fā)出柴油引擎曳引機(jī)。今日的曳引機(jī)、耕作機(jī)、打穀機(jī)、收割機(jī)、灌溉機(jī)、以電腦為主的應(yīng)用科技、以及精密的GPS軟體，全都是拜化學(xué)創(chuàng)新所賜，像是石化燃料、結(jié)構(gòu)材料（合金與先進(jìn)塑膠）、輪胎科技、運(yùn)算電子學(xué)等等?；籼匮邪l(fā)的爬行曳引機(jī)農(nóng)場(chǎng)機(jī)械化（四）.3.食品加工：食品處理與安全糖精與甘味素運(yùn)用化學(xué)原理製造出來(lái)的人工甘味素，幫助糖尿病患者與減肥人士控制糖份攝取量?？?JohnF.Queeny)在一九○一年，製造出人工甘味糖精。從一九六七年開始，利用一種受專利保護(hù)的酵素，將玉米糖漿的果糖甜度，從百分之十四提高到百分之四十二，所製造出來(lái)的高果糖玉米糖漿，很快成為各大軟性飲料的甘味素。阿斯巴甜在一九八五年，首度於美國(guó)販?zhǔn)?；這種以NutraSweet之名上市的低卡路里強(qiáng)烈糖精，於一九五五年研發(fā)出來(lái)，當(dāng)成抗?jié)兊目赡苡盟幹弧Ｌ蔷脑及b（四）.3.食品加工：食品處理與安全維他命添加物生化科技為食物營(yíng)養(yǎng)帶來(lái)革命性的發(fā)展，為飲食缺乏與欠缺維他命造成的營(yíng)養(yǎng)不良，提供了解決之道。化學(xué)在這個(gè)領(lǐng)域裡突飛猛進(jìn)，看看首度發(fā)現(xiàn)維他命是什麼時(shí)候便可得知。維他命A（beta胡蘿蔔素）在一九一三年，從奶油與蛋黃裡分離出來(lái)，是視力與保護(hù)上皮組織的重要營(yíng)養(yǎng)素。維他命A的化學(xué)結(jié)構(gòu)在一九三一年確定，在一九四七年首度合成。匈牙利生化學(xué)家塞特喬伊(AlbertSzent-Gy?rgyi)在一九二八年，從腎上腺裡分離出己糖醛酸（抗壞血酸），如今被稱為維他命C。二○○一年，經(jīng)過(guò)基因改造，會(huì)產(chǎn)生維生素A前驅(qū)體的「黃金米」抵達(dá)亞洲，對(duì)抗眼盲癥及其他營(yíng)養(yǎng)缺乏疾病。（四）.3.食品加工：食品處理與安全食品化學(xué)的根源可追溯至德國(guó)人里比錫(JustusLiebig)，他在十九世紀(jì)中葉首度製造出肉類萃取物。食物保存與製造技法的進(jìn)展，使我們得以創(chuàng)造出加工食品。隨著食品化學(xué)促進(jìn)工業(yè)實(shí)作，許多加工食品都被研發(fā)出來(lái)。新科技也延長(zhǎng)了食品的上架壽命，其中包括一九○六年的冷凍乾燥科技（凍乾法），一九二○年的急速冷凍食品，一九三九年的預(yù)先烹調(diào)冷凍食物，以及一九四六年的濃縮液。里比錫肉類萃取物的昔日海報(bào)保存與製造進(jìn)展（四）.3.食品加工：食品處理與安全食品安全與測(cè)試任何天然農(nóng)產(chǎn)品或經(jīng)過(guò)烹調(diào)的食物，都有可能會(huì)受到污染，對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響。污染可能會(huì)在備餐、烹調(diào)、上菜或儲(chǔ)藏過(guò)程中產(chǎn)生。促進(jìn)食品安全的化學(xué)進(jìn)展，包括可偵測(cè)出微生物食物污染物，並控制食物產(chǎn)生之流行病的快速試驗(yàn)法。美國(guó)自一九九七年到一九九九年，因?yàn)樽畛Ｒ姷氖澄锊≡w所導(dǎo)致的病癥，減少了百分之二十。（四）.4.食品儲(chǔ)藏食品包裝運(yùn)用塑膠、金屬、玻璃與陶瓷科技包裝食物，有助於在銷售、運(yùn)輸與烹調(diào)過(guò)程中保存食物。威利(RalphWiley)在一九三○年代發(fā)明工業(yè)用莎綸聚合物，家用莎綸包膜則於一九五三年問(wèn)世，提供了隔絕氧氣、濕氣、氣味的絕佳屏障，以及可承受極度濕度與溫度條件的化學(xué)物。莎綸包膜是一種由偏二氯乙烯，以及氯乙烯組成的異量分子聚合物。其他創(chuàng)新則有在一九六○年代，使用鋁罐盛裝食物及飲料，以及在一九七○年代，使用PET（聚對(duì)苯二甲二乙酯）做為替代玻璃與鋁的再生包裝容器。（四）.4.食品儲(chǔ)藏冷凍劑與氟氯碳化物冷凍技術(shù)自從一九一八年進(jìn)入家庭開始，就改變了食物儲(chǔ)藏的方式，讓生鮮食物得以安全地輸送及儲(chǔ)藏。在一九二○年代早期，由於證實(shí)二氧化硫冷卻劑有毒，冰箱相當(dāng)不受到歡迎。解決方案是採(cǎi)用米基利(ThomasMidgley)與凱特林(CharlesKettering)在一九三一年所製造的冷卻氣體氟里昂12，這是一種氟氯碳化物，又稱為CFC或CCl2F2

。冰箱很快就成為家庭、餐廳與雜貨店的標(biāo)準(zhǔn)配備。不過(guò)由於氟里昂會(huì)破壞地球臭氧層，其冷卻劑角色如今正在式微。冰盒(1890)與家榮華製家用冰箱(1926)（四）.4.食品儲(chǔ)藏微波爐二十世紀(jì)的家電產(chǎn)品，省下了大多數(shù)每日備餐的人力。微波爐就是其中一項(xiàng)化學(xué)進(jìn)展促進(jìn)的創(chuàng)新。據(jù)說(shuō)在一九四五年，史班塞(PercyL.Spencer)當(dāng)時(shí)站在雷神公司一座雷達(dá)發(fā)射機(jī)旁邊，而他口袋裡的一塊糖就開始融化。大感驚奇的他把糖換成爆米花，微波爐就這麼誕生了。他的Radarange微波爐