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科學寶可夢 #21 烈雀:長了翅膀的超級大聲公

Rock Sun
・2016/09/29 ・2783字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 479 ・五年級

身為一名訓練師,你真的了解你的寶貝們嗎?寶可夢圖鑑讀熟了沒?

其實圖鑑告訴你的比想像中的還多喔!國外玩家建立了這個 Scientific Pokedex 網站,來跟大家分析這些寶可夢們是如何使用科學力來戰鬥的。

每個星期跟著 R 編一起來上一門訓練師的科學課吧!

擷取

把耳朵摀好! #21 烈雀

這篇文章其實並不在 Scientific Pokemon 中,但在筆者一頁一頁的看完幾百頁的神奇寶貝圖鑑,有一些圖鑑介紹還真的不驗證一下不行,因為如果這些寶可夢們真的做出介紹中的事的話,寶可夢世界還真的不平靜啊~

烈雀的介紹一般而言很正常,但牠在 Pokemon Go 和紅寶石、藍寶石中的神奇寶貝圖鑑有這麼一段敘述:

「烈雀的叫聲非常響亮,甚至在半英里外也能聽到,牠們靠叫聲彼此通知危險。」(註1)

我想很多人一看到馬上有疑問了……

這是要叫得多大聲,半英里外才能聽到啊?

如果要先講結論的話,就是如果你離烈雀 2 公尺遠的話,你會聽到超過 110 分貝的爆音,差不多等於你把耳朵貼在警車的警笛上

在討論烈雀的大嗓門前,我們可以先討論一下聲音強度是怎麼決定的。

(圖/es.pokemonpedia.wikia.com)
大家對烈雀的第一印象應該是一群王八吧?圖/es.pokemonpedia.wikia.com

分貝是 1 秒內於 1 平方公尺面積上所通過的能量之比較單位,常用來表示音波或電波強度彼此間的比較級,由於是由功率的倍數取 log 得到的數字,所以分貝數即使有負號,並不代表安靜到爆炸,只是功率數很小而已。(想更了解分貝這個單位,可以參考「擴大機挑功率大的準沒錯?」)

以聲音來說,在一平方公尺的面積上通過 1 瓦特的音波時,聲響為 120 分貝。若是在一秒鐘的能量通過增加 10 倍,分貝數就會 +10。因此地鐵車廂內噪音為 90 分貝,與 120 分貝相差的這 30 分貝,表示 1 平方公尺內的音波能量為 10-3 瓦特,簡單的說是差了 3 個位數,絕對不是差了 30 而已喔!!!

耳洞的截面積差不多是 1 平方公分,進入耳朵的能量只有 10-6 瓦特,但這樣的聲音對人而言就已經蠻吵的,所以人類聽覺其實還不錯。

(圖/strangesounds.org)
圖/strangesounds.org

至於距離和分貝數該如何換算呢?

幸好網路法力無邊,筆者找到了這個換算工具網站,可以設定在一地點聽到的分貝數,然後藉距離反推聲源附近的聲音。

我們先假設「甚至在半英里外也能聽到」這件事表示烈雀的叫聲不只聽得到,還是不需要豎起耳朵注意聽的程度,所以就把在半英里(800 公尺)外能夠聽到的聲音強度假設為 60 分貝,這差不多是一般人彼此交談的音量。然後輸入 800 公尺的距離,假設離烈雀 2 公尺之後,按下計算鈕:112 分貝。

除了之前提到的警笛聲外,這差不多是在 100 公尺外聽客機引擎的聲音;2010 年世界杯足球賽,讓大家印象深刻的傳統樂器巫巫茲拉(vuvuzela)也差不多是這個強度(註2)。這樣的聲音強度足以對人類聽力造成受損了。

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南非的好朋友們將為你吹奏一首「翻滾吧!耳膜~」。圖/By Caldwella – Own work, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons.

如果現在烈雀像皮卡丘一樣,站在訓練家的肩膀或手臂上,距離 20 公分,突然他覺得需要跟四周夥伴溝通而發出最大聲音,訓練家的耳朵就會突然聽到超過 130 分貝的聲音,這是足以讓人昏倒的程度了(註3)。

而且這還是一隻烈雀的情況,如果身在一個樹林中,四周被烈雀環繞的話,這一來一往的噪音大概就像把人關在引擎中一樣吧。

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我想一定很吵。圖/pokemoncommunity.com

至於動物界中發出這麼強大的聲音算正常嗎?

在水中這還算正常,因為大海中有如藍鯨和抹香鯨這種大聲公。人類的聽覺頻率範圍是 20~20000 赫茲,而藍鯨可以以 20 赫茲的頻率發出 188 分貝的聲音,而抹香鯨則是在 10000 赫茲下,可以發出更厲害的 230 分貝,基本上技冠動物界(註4)。但因為在水中聲音傳播的物理跟陸上不同,基本上聲音都需要超過特定門檻才能被人所聽到。

如果只討論地上生物的話,在巴拿馬有記錄到大兔唇蝠(Greater Bulldog Bat)發出超過 140 分貝的聲音,但那是在 55000 赫茲的頻率中,所以人類聽不到,其他如非洲象有發出 103 分貝的聲音,而位在澳洲的博物館有記錄到當地草蟬發出 120 分貝的叫聲。

(圖/wikipedia)
抹香鯨。圖/wikipedia

不管怎樣,烈雀的聲音還是大的有點誇張,想必那些擁有烈雀的訓練師大概耳膜都有點受損吧,就算對戰的寶可夢本身不受影響,你可以組一個烈雀戰隊叫個不停(註5),讓對方訓練師受不了或蓋過指令,你就可以輕鬆獲勝了,真是下三濫的戰術……

 

註解:

  1. 相對於其他寶可夢,烈雀的其他的介紹很枯燥乏味,如「具有強烈的區域性」、「用尖喙在草地中覓食」、「吃蟲」或「以高速巡邏地盤確保不被入侵」,真不知道是誰的主意加上了這個殺傷力極強的敘述。
  2. 維基:2010年世界盃足球賽部份的實況播音員把巫巫茲拉的聲音稱為「令人煩躁的」、「一群嘈吵大象的狂奔」、「一群極喧鬧的蝗蟲」、「將被宰殺的山羊叫聲」和「一個充滿憤怒的蜜蜂的巨大蜂箱」。這種樂器響度可以達到 127 分貝,對未作保護的人耳有極大傷害。2010 年 6 月 14 日一種新型的巫巫茲拉問世,聲稱通過調整唇片使其音量下降了 20 分貝。真是個厲害的發明,一下把能量降低了兩個位數,但還是很吵啊。
  3. 130 分貝的聲音,表示每一平方公尺有 10 焦耳的能量通過,烈雀的聲音從嘴巴成半球形散開到 800 公尺內的空間,半球表面積為 400 萬平方公尺,所以有 4000 萬焦耳的能從嘴巴發出,這差不多是 2.5 公斤的黃色炸藥。
  4. 另外還有一種動物——子彈蝦,能夠藉由聚集、打破螯中氣泡發出 200 分貝的波動,用來擊昏獵物,但因為尺度小、又在水中所以較默默無名,但如果哪一天人類縮小成 10 公分大小,八成會被這招一擊必殺。
  5. 第二代寶可夢中的長毛豬,圖鑑說他對聲音極為敏感,烈雀完全正中他的下懷,一覺大概能秒殺好幾隻。

參考資料:

  1. Pokemon Database
  2. Damping of Sound Level VS Distance
  3. BBC:World Loudest Animal may Surprise You
  4. Wikipedia(分貝聲壓烏烏茲拉抹香鯨兔唇蝠
  5. 《空想科學讀本3》

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Rock Sun
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前泛科學的實習編輯,曾經就讀環境工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但我現在會說沒有專長(笑)。也對太空科學和科普教育有很大的興趣,陰陽錯差下在泛科學越寫越多空想科學類的文章。多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。 "我們只想盡我們所能找出答案,勤奮、細心、且有條理,那就是科學精神。 不只有穿實驗室外袍的人能玩科學,只要是想用心了解這個世界的人,都能玩科學" - 流言終結者


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糖漿加了小蘇打粉就膨漲?解析《魷魚遊戲》中的椪糖製作原理

Evelyn 食品技師_96
・2021/10/27 ・2842字 ・閱讀時間約 5 分鐘

超夯韓劇《魷魚遊戲》近期成為熱門討論話題,尤其椪糖關卡使南韓童年美食遊戲「戳椪糖」爆紅,劇情中玩家必須使用牙籤將椪糖上的圖案取下來,若失敗可是會直接被開槍爆頭,不過在臺灣其實也有很相似的古早味的零食椪糖喔!

韓式椪糖。圖/WIKIPEDIA by 도자놀자

臺南人的童年零食——古早味椪糖

椪糖,又名膨糖、發財糖、泡糖,是四、五年級生臺南人的童年零食。那個年代生活單純,還沒有太多的娛樂、精緻美食可供選擇,在廟口歌仔戲、布袋戲戲棚下煮椪糖的攤販,是當時孩童的娛樂及零食來源。

剛煮好的椪糖長得就像胖嘟嘟的核桃酥餅,吃起來焦香酥脆、入口即化,雖然只是純粹的甜味,在物質稀缺的當時,已經十分幸福了。

而椪糖的製作流程很簡單,將砂糖或二砂與水倒入大湯勺中,置於爐火上加熱並攪拌,至糖漿變成紅褐色時,加一點小蘇打粉至大湯勺中拌勻,糖漿便會迅速膨脹鼓起,待其冷卻定型後即完成。

而韓國的椪糖與臺灣的椪糖作法及原理大同小異,只是塑形的方式不太一樣,韓版的會壓扁再壓上圖案,弄成扁扁的薄餅狀;臺版的就讓他自然膨脹成球狀,表面帶點裂痕,模樣也是十分討喜可愛。

台式椪糖。圖/WIKIPEDIA

影響椪糖質地最關鍵的因素——溫度

若有做過椪糖就會知道,小蘇打粉加進去的時機點很重要,太早或太晚皆會導致成型失敗,這是為什麼呢?因為加熱溫度是影響糖的結晶、軟硬度和焦糖化的主要因素,不同的加熱溫度,糖的結晶狀態、質地和色澤都會不同。

糖液在加熱時,會有兩種情況發生:

  • 一、水分不斷蒸發,使溶液濃度增加。
  • 二、隨著溶解的糖增加,沸點會不斷上升,因此糖液的溫度要小心控制。

「糖液的濃度」與最後成品的「軟硬度」有直接關係,濃度不夠會過軟,椪糖表面無法形成保護殼而無法膨脹成型;濃度過高會過硬,椪糖膨脹不易,容易縮小或塌陷。

而當糖液加熱至攝氏 130 度左右時滴入冷水中,會形成能保持形狀且具可塑性的硬球,這時候糖液的質地是能讓椪糖膨發效果最佳的狀態,因此不會用肉眼判斷添加小蘇打粉至糖漿的好時機沒關係,可以在加熱的同時,使用專門測糖液的溫度計測量糖溫就可以了!

東京淺草的街頭小販手工製作椪糖。圖/WIKIPEDIA

糖怎麼轉變成令人誘惑的焦糖色呢?

說到糖的加熱,就不得不提到焦糖化反應(caramelization)了,它是自催化的非酵素性褐變(non-enzymatic brownin)反應,指的是蔗糖這類的小分子醣類於高溫環境發生脫水、聚合的反應,顏色逐漸轉變成金黃、淺褐至深褐色的產物 (通稱為焦糖) 的過程。

這個過程非常複雜,反應溫度通常在攝氏 120 度以上,在酸性與鹼性環境下均會發生。在食品工業上可製造成焦糖色素,作為食品添加物使用,常添加於醬油、糖漿、可樂或酒類等食品中。

焦糖的色澤會隨加熱溫度及時間的增加,由金黃、琥珀、淺褐、褐、深褐色至焦黑碳化;味覺的變化則是先為甜味,隨著顏色加深逐漸轉至苦味,最後甚至可能出現辛辣味。 

攝氏 130 度的糖液大概是呈現淡淡的金黃色,不過這是單純以細砂糖製作來看,若使用二砂製作椪糖的話,那糖液一開始就會是呈現金黃色了。

糖漿色澤與溫度的變化。圖/參考資料 4

椪糖膨脹的關鍵——碳酸氫鈉遇熱分解

在加熱攪拌過程中,糖液已經拌入許多空氣,隨著加熱空氣持續在膨脹,水氣也一直持續蒸發,直到糖液加熱到攝氏 130 度的糖漿時,須離開熱源並加入小蘇打粉。

小蘇打粉即是碳酸氫鈉(sodium bicarbonate),受到高溫直接分解產生大量二氧化碳氣體。最外層接觸到空氣的糖液最先冷卻,變硬形成保護殼,椪糖膨脹隆起,待膨脹停止後,內部的構造就形成具有許多小氣孔的蓬鬆質地。

椪糖會不會致癌?

就從焦糖化反應可製造出焦糖色素的標準來看,聯合國農糧醫藥食品添加物專家聯席委員會(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, JECFA)將焦糖色素分成四類:

第一類:普通焦糖 (plain caramel)

第二類:亞硫酸鹽焦糖 (sulfite caramel)

第三類:銨鹽焦糖 (ammonia caramel)

第四類:亞硫酸-銨鹽焦糖 (sulfite ammonia caramel)

不同類別的焦糖色素,具有不同的焦體電荷、安定性與色度,用途亦各不相同。我國針對這四類焦糖色素有明確訂定,規範細節可見衛福部食藥署公告的食品添加物使用範圍及限量暨規格標準[8]

數十年來眾多針對焦糖色素所進行的毒理學研究,特別是安全疑慮比較高的第三類及第四類焦糖色素,都發現焦糖色素不具基因毒性、遺傳毒性與致癌性,確認焦糖色素是安全的食品添加物。

加上椪糖才加熱到攝氏 130 度,焦糖化反應影響因素很少,所以吃椪糖其實不必太過擔心致癌風險。

可樂、醬油經常添加焦糖色素。圖/WIKIPEDIA

跟致癌比起來,你比較需要擔心熱量

比起擔憂致癌疑慮,椪糖的熱量才是比較需要注意的地方,畢竟它幾乎都是由精製糖所製成。

我國衛福部國民健康署建議「精製糖建議攝取上限為 10% 以內,例如:總攝取熱量若為 2000 大卡,精製糖攝取量就不宜超過 200 大卡,每日精製糖攝取量最好能控制在 50 克以內。」最佳的情況,是每日不超過 25 克,其實就相當於一個椪糖 (20 克上下) 的重量了。

所以當你開心吃著好吃又好玩的椪糖時,還是要記得別吃太多,以避免攝取過多的精製糖及熱量,而賠上健康喔!

參考資料

  1. 國立台中教育大學科學教育與應用學系 科學遊戲實驗室,膨糖:http://scigame.ntcu.edu.tw/chemistry/chemistry-005.html
  2. 施明智 (2021)。食物學原理 (第三版)。新北市:藝軒圖書出版社。
  3. Mcdowell, E. J. (2015) Everything You Need to Know to Make Caramel Candies at Home. Retrieved from https://food52.com/blog/12212-everything-you-need-to-know-to-make-caramel-candies-at-home (Oct 10, 2021)
  4. 徐若瑄 (2017)。利用科學方法研究古早味椪糖。中華民國第 57 屆中小學科學展覽會。新北市。
  5. 戴士傑,2006。焦糖化產物的特性及其與酚類物質交聯程度之探討。國立屏東科技大學食品科學系碩士學位論文。屏東。
  6. 張月櫻,焦糖色素與 4-MEI (4-甲基咪唑) 說明稿 (2013)。檢自https://www.food.org.tw/TW/DisquisitionDetail.aspx?DisquisitionID=iZcsl/uRyXg= (Oct 10, 2021)
  7. 衛生福利部食品藥物管理署,食品添加物使用範圍及限量暨規格標準 焦糖色素 (2013)。檢自https://consumer.fda.gov.tw/Law/FoodAdditivesListDetail.aspx?nodeID=521&id=854 (Oct 10, 2021)
  8. 灃食公益飲食文化教育基金會,精製糖與非精製糖的差別為何? (2019)。檢自https://www.foodnext.net/science/machining/paper/5470279180 (Oct 10, 2021)

Evelyn 食品技師_96
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國立大學食品科學研究所畢業,現為一名食品技師兼食品研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確資訊!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁 https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421
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