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跟著老師凍次凍!讓美味瞬間定格的冷凍食品技術──《我們如何走到今天》

PanSci_96
・2017/03/27 ・3212字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

冰天雪地吃什麼?難下嚥的布魯茲是唯一選擇

1916 年冬,一名特立獨行且結婚沒多久的自然學家和企業家,舉家搬到北邊拉布拉多半島的偏遠凍原上。在這之前,他自己在那裡度過幾個冬天,開了一家飼養狐狸和偶爾將動物和報告送回美國生物調查局的毛皮公司。他妻子生下兒子五個星期後,她帶著小孩過去與他會合。拉布拉多半島,再怎麼說,都不是新生兒的理想居住地。氣候嚴寒,氣溫常掉到攝氏零下十七度,該地區完全沒有現代醫療設施,吃的也很不理想。拉布拉多半島天候酷寒,冬天的食物若非冷凍的,就是醃製的;除了魚,沒別的新鮮食物。正餐吃的通常是當地人所謂的「布魯茲」(brewis):鹹鱈魚和硬餅乾。硬餅乾硬得像石頭,放在水裡煮過,並綴以用鹽處理過並炸過的小豬油塊(scrunchion)。凡是冷凍過的肉或農產品,解凍後都會變得爛糊、風味盡失。

正餐吃的通常是當地人所謂的「布魯茲」:鹹鱈魚和硬餅乾(左),並綴以用鹽處理過並炸過的小豬油塊(右)。圖/By Keith Pomakis, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

但這位自然學家在吃的方面愛嘗新,著迷於不同文化的食物。(他在日記裡記載了他所吃過的各種東西,從響尾蛇到臭鼬都有。)於是他開始和當地一些伊努伊特人去冰上釣魚,在結冰的湖面上鑿洞,擲入釣線釣鱒魚。氣溫在零下十七、十八度,因此魚一被拉出湖面,幾秒鐘內就會凍結變硬。

這位年輕的自然學家,在拉布拉多半島坐下來和家人一起用餐時,無意間發現一個有力的科學實驗。他們把從冰湖釣來的鱒魚解凍,發現它吃起來比平常的冷凍魚新鮮得多。差異如此顯著,使他開始一心要弄清楚為何結凍的鱒魚更能有效保住原味。於是克萊倫斯.伯茲艾(Clarence Birdseye)開始調查此現象,從而最終使他的名字出現在全球超市的凍豌豆、凍魚條的包裝袋上。

瞬間冷凍的鱒魚,充滿香甜好滋味!

最初伯茲艾以為鱒魚保住鮮味,純粹因為鱒魚是較晚近才捕獲,但隨著他更深入研究,他開始認為還有別的因素。首先,與其他冷凍魚不同的,從冰下捕來的鱒魚可保住原味數個月。他開始拿冷凍蔬菜做實驗,發現隆冬時冷凍的蔬菜,吃起來比晚秋或初春時冷凍的蔬菜美味。他用顯微鏡分析食物,注意到結凍過程所形成的冰晶體內有個顯著差異:失去原始風味的結凍農產品有明顯較大的晶體,而且那些晶體似乎正瓦解食物本身的分子結構。

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最後,伯茲艾想到一說法來說明口感上的顯著差異:關鍵全在於冷凍速度。慢慢冷凍使冰的氫鍵有機會形成較大的晶體狀。幾秒內完成的冷凍,即我們今日所謂的「瞬間冷凍」,產生小上許多而對食物本身損傷較少的晶體。伊努伊特族漁民未從晶體、分子的角度思考這件事,但千百年來他們都藉由將活魚拉出水面,讓魚瞬間置身極寒氣溫裡,享受瞬間冷凍的好處。

伯茲艾想到一說法來說明口感上的顯著差異:關鍵全在於冷凍速度。慢慢冷凍使冰的氫鍵有機會形成較大的晶體狀。幾秒內完成的冷凍,即我們今日所謂的「瞬間冷凍」,產生小上許多而對食物本身損傷較少的晶體。圖/By Paul Wilkinson @ flickr, CC BY 2.0

他繼續實驗,腦海裡開始浮現一構想:由於人工製冷愈來愈普遍,冷凍食品的需求可能非常大,只要能解決品質問題的話。一如他之前的杜鐸,伯茲艾開始記錄他的製冷實驗,且一如杜鐸,這構想會在他腦海裡佇留十年之後,才轉化為可上市獲利的東西。那並非靈光一閃即成形的東西,而是在無比悠閒從容之中,經過一段時日逐步成形的構想。我喜歡把那稱作「慢慢成形的直覺想法」(slow hunch),那與「靈光乍現」的想法截然相反,要經過數十年才變清楚,而非在幾秒內即呈現。

伯茲艾的第一個靈感來源,乃是拉出冰湖的鱒魚保有無比鮮度一事。但第二個靈感來源的性質與前者南轅北轍:一艘裝滿腐爛鱈魚的商業性漁船。在拉布拉多半島闖蕩之後,伯茲艾回到他在紐約的老家,在漁業協會裡覓得工作。這份工作讓他親眼見到商業性漁業慣有的駭人情況。伯茲艾後來寫道:「鮮魚配送作業的無效率和不衛生,令我非常反感,我於是開始想辦法在生產階段就從易腐食物裡移除不可食的廢棄部位,用堅實、便利的容器包裝,讓魚貨在鮮度完好無損下送到家庭主婦手上。」

有了冷凍技術,人人都可以是廚神!

二十世紀頭幾十年,冷凍食品業被認為是最不入流的事業。你能買到冷凍的魚或農產品,但這種東西被普遍認為無法入口。(事實上冷凍食品品質太差,紐約州立監獄以它未達到獄囚的食品標準予以禁用。)關鍵癥結之一在於食品的冷凍溫度較高,往往只達冰點以下幾度。但此前幾十年的科學進步,已使人得以人工製造出和拉布拉多半島一樣的低溫。到了 1920 年代初期,伯茲艾已研發出一瞬間冷凍流程,把魚裝入紙箱,堆疊起來,用攝氏零下四十度的低溫冷凍。受到亨利.福特 T 型車工廠的新工業模式啟發,伯茲艾創造出「雙輸送帶凍結器」(double-belt freezer),以更有效率的生產線完成冷凍流程。他創立了名叫通用海產(General Seafood)的公司,該公司即運用這些新生產技術。伯茲艾發現,他用這方法冷凍的食品(水果、肉、蔬菜),幾乎樣樣在解凍後仍非常新鮮。

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受到亨利.福特 T 型車工廠的新工業模式啟發,伯茲艾創造出「雙輸送帶凍結器」(double-belt freezer),以更有效率的生產線完成冷凍流程。圖/By United States Patent Office, wikimedia commons

這時,冷凍食品還要經過十幾年才會成為美國人主食的一部分(這需要超市和家戶廚房的冷凍庫達到足夠數量才會實現,而這數量要到戰後時期才能達到)。但伯茲艾的實驗大受看好,於是 1929 年,在黑色星期五華爾街股市崩盤前幾個月,波斯特姆穀類食品公司(Postum Cereal Company)買下通用海產公司,並迅即將它改名為通用食品(General Foods)公司。伯茲艾的冰上釣魚冒險,最終使他成為百萬富翁。他的名字出現在不帶骨冷凍魚肉的包裝盒上直至今日。

伯茲艾在冷凍食品上的突破,既是慢慢成形的直覺想法的體現,也是幾個大相逕庭的地理空間、知性空間碰撞的產物。要想像出一個瞬間冷凍食品的世界,伯茲艾需要有在嚴寒的北極區氣候養活一家人的艱苦經驗,需要與伊努伊特族漁民相處,需要檢查紐約港鱈魚拖網漁船的惡臭容器,需要具備製造零度以下低溫的科學知識,需要具體打造生產線的工業知識。一如每個重大的構想,伯茲艾的不凡構想,並非單單一個洞見,而是彼此息息相關,且以新配置方式包裝在一塊的其他數個構想。伯茲艾的構想之所以發揮了這麼大的作用,不只因為他個人過人的天賦,還因為他所結合的地方、專門技術非常多樣。

在伯茲艾取得那一發現後的幾十年裡,興起了加熱即可食的冷凍包裝食品。在如今這種講究本地取材、手工料理的時代,那類食品已經失寵,但冷凍食品問世之初,增進了人類健康,為美國人的日常飲食注入更多養分。瞬間冷凍食品擴大了食品供應的時間與空間:夏季採收的農產品能在幾個月後供人食用;在丹佛或達拉斯能吃到在北大西洋捕獲的魚。與其等五個月吃新鮮豌豆,不如一月時就吃冷凍豌豆。


 

 

本文摘自《我們如何走到今天?印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌,一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》,麥田出版。

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作,泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡,乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生;但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視,那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」(IPF),其預後往往不太樂觀,確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先,我們得先破解一個迷思:肺纖維化並不是單一疾病,而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」,腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象,患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕,像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是,IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化,是兩種完全不同的概念。

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IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉 / 圖示來源:shutterstock

肺部為何會變成「菜瓜布」?

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布?這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織,就是肺部間質組織(interstitium)的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍,包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下,肺部損傷後會啟動修復機制,並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內,這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號,導致負責修復工作的「纖維母細胞」(fibroblasts)被過度活化,進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織,最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現,這個過程之所以棘手,在於它是一個「惡性循環」,肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ,它們相互加乘,演變成難以阻斷的強大破壞力。

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雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸,特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外,患有自體免疫疾病(如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎,)的患者,他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人,必須特別警覺。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。/ 圖示來源:shutterstock

打斷惡性循環的挑戰,為何只對抗「纖維化」還不夠?

面對這個不可逆的疾病,醫學界長年束手無策,直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥:Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺,首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而,這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望,卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看,這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題:既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊,那麼,我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略,從而更有效地打斷這個惡性循環?

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找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題,科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素:磷酸二酯酶 4B(PDE4B)

為什麼鎖定它?讓我們看看它的「雙重作用」機制:

  1. 關鍵位置: PDE4B 同時存在於免疫細胞(與發炎有關)與纖維母細胞(與纖維化有關)當中。
  2. 作用機制: PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP(環磷酸腺苷) 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
  3. 雙重抑制: 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性,細胞內的 cAMP 就不會被分解,濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞,同時產生抗發炎抗纖維化的雙重效應。

簡單來說,鎖定並抑制 PDE4B,就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程,有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來,全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗,我們相信,在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後,期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

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最後,我們必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手,雖然現有的治療手段能延緩惡化,但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織,因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。/ 圖示來源:


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廚房與食品工廠如何確保食品安全?認識傳統食品加工
社團法人台灣國際生命科學會_96
・2019/10/26 ・2957字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 527 ・七年級

  • 作者/朱中亮,財團法人食品工業發展研究所資深研究員

蔬菜與生鮮魚肉等食物,從採收或屠宰一直到送到廚房或餐桌之前,會經過各種生化反應,同時微生物也會在其中繁殖,當菌數過多或產生毒素時,就會對人體產生危害。為了確保食品安全,必須進行適度加工以便保存,許多食品加工技術都是因此發展出來的。

食品加工對食品的重要性不容忽略,本期的 ILSI Taiwan 專欄邀請財團法人食品工業發展研究所朱中亮資深研究員為您介紹這些基礎且重要的傳統食品加工技術。

食品加工的初衷:為人類生活帶來便利

美國知名的商業雜誌《彭博商業周刊》(Bloomberg Businessweek) 2014 年慶祝創刊 85 周年時,列舉 85 項為人類生活帶來便利的發明及創造,其中與食品有關的包括:麥當勞的誕生、冰箱(製冷技術)的發明、高果糖糖漿的問世、瓶裝水的製造、嬰兒奶粉配方的發明、星巴克的誕生。

美國《彭博商業周刊》列舉 85 項帶來人民生活便利的發明及創造,其中與食品有關的包括六項。

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這些發明中,高果糖糖漿被認為是造成肥胖、人體危害的元兇而備受批評。

其實高果糖糖漿的發明是為了避免自然資源的浪費,由於許多食品製造時都需要糖,但糖從原料甘蔗或甜菜的種植到採收、再加工變成蔗糖所需的程序非常繁複與漫長,科學家便想到利用澱粉含量極高的玉米,透過酵素直接轉換成糖,不僅簡化製程,也能避免自然資源的浪費。

掌握美味與安全的秘訣:火候

不少人認為食品工廠就是放大版的廚房,其實並不然,如果只是將廚房的一個灶擴增為十個灶來生產,勢必無法對食品品質進行嚴格的控管,更將導致食品品質參差不齊的狀況發生。

廚師製作料理時經常談到火候,所謂「小火慢燉、大火快炒」,食品工廠進行調理生產時,也必須精確掌握溫度與時間,否則將無法維持食品的品質。

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火候掌握得宜不僅是美味的秘訣,更是食品安全的重要關鍵。因為加熱殺死微生物是一種很有效保存食品的技術。若兩者無法同時兼顧時,食品業者絕對是要犧牲美味,做到足夠的殺菌或滅菌,以確保食品的安全。

在此必須與讀者們介紹兩個名詞:「滅菌 (sterilization)」與「殺菌 (pasteurization)」,在食品科技上有非常明確的定義,可惜卻時常被大眾所混用。

兩者最大的差別在於:滅菌後的產品能夠室溫保存,而殺菌後的產品必須冷藏保存

延長保存時間大招:冷凍冷藏技術

談完「熱」接著提到「冷」的技術。將溫度降低的冷凍冷藏技術能減緩食品腐壞的速度、延長食品保存時間。

如果要問冷凍與冷藏孰優孰劣?其實各有優缺點,兩者最主要的區別在於溫度差異,將食品冷凍所產生的冰晶容易破壞其質地,解凍復熱時也較為不便;將食品冷藏保存雖然復熱較快速,但保存期限較短。

食品業者也會針對產品的特性,而選擇使用冷凍或是冷藏來保存食品。便利商店的三角飯糰大多擺放在 18℃ 的冷藏櫃,目的是兼具食品安全與美味。

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因為米飯在 12℃ 以下口感會開始變硬,更別提一般的 4℃ 冷藏,食品業者必須在美味與食品保存的綜合考量下做出妥協,以至於飯糰的保存期就變得很短。在此也呼籲消費者購買飯糰後應儘速食用,切勿放置在室溫下一陣子才吃。

便利商店的三角飯糰大多擺放在18℃的冷藏櫃,目的是兼具食品安全與美味。

提到冷凍就不得不提「急速冷凍技術」。急速冷凍能維持較良好的食品品質,蔬菜與肉品都是細胞組成,緩慢冷凍容易使食品中的冰晶聚集形成大冰晶穿破這些細胞使裡面的細胞質流出,所以在解凍時會有「湯汁」滲出,食物中的美味與營養也容易就這樣「付諸流水」。

而急速冷凍技術的可貴之處就是讓細胞中的水份結凍時維持小冰晶,在解凍時較能保持質地完整,使食品風味保存更佳。

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食品品質的關鍵:掌握「水活性」

影響食品安定性的因子可以分為物理性、生物性及化學性,物理性如同冷凍結晶、乾燥收縮或受壓破損等會影響食品品質;生物性因子最常見的如麵包上的黑黴、橘皮上的青黴、酵素分解食品產生異味等;化學性如氧化、褐變等造成食品外觀改變,這些因子都會影響食品的安定性與消費者對食品的接受度。

影響食品安定性的因子。

無論是物理、化學或是生物性因子,控制水份都是重要的手段,因此在食品中,便出現水活性的概念。水活性是由澳洲學者 William James Scott 所提出,他雖然不是第一位研究水份對食品品質影響的人,但卻是第一位把這些變化因素,用科學方法歸納成水活性這個指標,且發現控制該指標就能確實掌握食品品質。

Scott 提出一個聰明又簡單的方法:將食品盛裝在容器中量測食品能產生多少水蒸氣,如果產生的水蒸氣越多,就代表水越容易被微生物利用。

如果食品中含有某些成分比微生物或者其他化學物質更能抓住水,那水就不會被微生物或化學反應使用,也就不會發生食品劣變反應,因此我們定義取得水的容易程度為水活性。

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許多糕點師傅知道降低含水率能避免發霉,但也容易使產品過乾,導入水活性的概念後,師傅們了解即使含水率高,仍能藉由降低水活性阻止糕點發霉。

降低水活性的方法有很多,如醬油加鹽、水果乾加糖、榨菜及德式酸菜除了鹽漬降低水活性之外,還會透過發酵來增加酸度降低 pH值,這些步驟都能增加食品的保存期限。

食品保存期限的意義到底是什麼呢?

我曾經在報導上看到日本研發出 20 年不會變質的防災食品,以現在食品加工技術來說,製造 20 年不會發霉的食品並不困難,難的是除了不發霉之外,還要兼具美味。

請試著思考一下,20 年不會發霉的防災食品是否代表產品標示上的保存期限就該寫 20 年?我們該如何看待食品的保存期限呢?

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灰姑娘的故事相信讀者們都耳熟能詳,「……灰姑娘飛快地奔出皇宮大門時,12 點的鐘聲剛好響完。剎那間,所有的東西都恢復原樣……」,如果食品標示上寫的保存期限是 7 月 1 日,是不是代表一旦到了 7 月 2 日的 0 時 1 分,食品剎那間就會對食用者造成嚴重後果呢?絕對不是如此。又如同梅干菜、酒這類的食品都是越陳越香,它們的保存期限又該是多久呢?

保存期限的概念非常複雜,對食品業者而言,決定保存期限的指標包含兩種:微生物產生的腐敗成分變化帶來的感官品質劣變。

大多數生鮮產品的保存期限到期是因微生物生長而造成產品腐敗,但有些產品如罐頭、冷凍食品,所謂的過期並非因為微生物生長,而是產品的風味變差。

我曾經做過一個實驗針對超過保存期限的罐頭果汁進行感官測試,發現真正產生風味變化的產品的百分率並不高,但對食品企業而言無法接受這樣的不良率,因此在訂定保存期限時會採取較保守的作法,也往往出現有些食品即使到達保存期限仍然還可食用的現象。

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然而這已非單純的科學議題,如何在減少食物浪費的情況下,同時確保食品品質與安全,使食物資源能更有效地被運用?這是一個值得大家思考與重視的議題。

  • 本文轉載自 ILSI Taiwan-2019 年第 6 期《走進廚房與食品工廠,認識傳統食品加工》,歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 ILSI Taiwan 喔!
  • 作者/朱中亮│資深研究員
    德國Hohenheim大學食品科技研究所博士,現任財團法人食品工業發展研究所資深研究員。專長為食品加工與製程,目前研究技術領域為食品非熱加工技術、冷藏食品保存期限預測及溫度管理技術等。
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社團法人台灣國際生命科學會_96
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跟著老師凍次凍!讓美味瞬間定格的冷凍食品技術──《我們如何走到今天》
PanSci_96
・2017/03/27 ・3212字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

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冰天雪地吃什麼?難下嚥的布魯茲是唯一選擇

1916 年冬,一名特立獨行且結婚沒多久的自然學家和企業家,舉家搬到北邊拉布拉多半島的偏遠凍原上。在這之前,他自己在那裡度過幾個冬天,開了一家飼養狐狸和偶爾將動物和報告送回美國生物調查局的毛皮公司。他妻子生下兒子五個星期後,她帶著小孩過去與他會合。拉布拉多半島,再怎麼說,都不是新生兒的理想居住地。氣候嚴寒,氣溫常掉到攝氏零下十七度,該地區完全沒有現代醫療設施,吃的也很不理想。拉布拉多半島天候酷寒,冬天的食物若非冷凍的,就是醃製的;除了魚,沒別的新鮮食物。正餐吃的通常是當地人所謂的「布魯茲」(brewis):鹹鱈魚和硬餅乾。硬餅乾硬得像石頭,放在水裡煮過,並綴以用鹽處理過並炸過的小豬油塊(scrunchion)。凡是冷凍過的肉或農產品,解凍後都會變得爛糊、風味盡失。

正餐吃的通常是當地人所謂的「布魯茲」:鹹鱈魚和硬餅乾(左),並綴以用鹽處理過並炸過的小豬油塊(右)。圖/By Keith Pomakis, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

但這位自然學家在吃的方面愛嘗新,著迷於不同文化的食物。(他在日記裡記載了他所吃過的各種東西,從響尾蛇到臭鼬都有。)於是他開始和當地一些伊努伊特人去冰上釣魚,在結冰的湖面上鑿洞,擲入釣線釣鱒魚。氣溫在零下十七、十八度,因此魚一被拉出湖面,幾秒鐘內就會凍結變硬。

這位年輕的自然學家,在拉布拉多半島坐下來和家人一起用餐時,無意間發現一個有力的科學實驗。他們把從冰湖釣來的鱒魚解凍,發現它吃起來比平常的冷凍魚新鮮得多。差異如此顯著,使他開始一心要弄清楚為何結凍的鱒魚更能有效保住原味。於是克萊倫斯.伯茲艾(Clarence Birdseye)開始調查此現象,從而最終使他的名字出現在全球超市的凍豌豆、凍魚條的包裝袋上。

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瞬間冷凍的鱒魚,充滿香甜好滋味!

最初伯茲艾以為鱒魚保住鮮味,純粹因為鱒魚是較晚近才捕獲,但隨著他更深入研究,他開始認為還有別的因素。首先,與其他冷凍魚不同的,從冰下捕來的鱒魚可保住原味數個月。他開始拿冷凍蔬菜做實驗,發現隆冬時冷凍的蔬菜,吃起來比晚秋或初春時冷凍的蔬菜美味。他用顯微鏡分析食物,注意到結凍過程所形成的冰晶體內有個顯著差異:失去原始風味的結凍農產品有明顯較大的晶體,而且那些晶體似乎正瓦解食物本身的分子結構。

最後,伯茲艾想到一說法來說明口感上的顯著差異:關鍵全在於冷凍速度。慢慢冷凍使冰的氫鍵有機會形成較大的晶體狀。幾秒內完成的冷凍,即我們今日所謂的「瞬間冷凍」,產生小上許多而對食物本身損傷較少的晶體。伊努伊特族漁民未從晶體、分子的角度思考這件事,但千百年來他們都藉由將活魚拉出水面,讓魚瞬間置身極寒氣溫裡,享受瞬間冷凍的好處。

伯茲艾想到一說法來說明口感上的顯著差異:關鍵全在於冷凍速度。慢慢冷凍使冰的氫鍵有機會形成較大的晶體狀。幾秒內完成的冷凍,即我們今日所謂的「瞬間冷凍」,產生小上許多而對食物本身損傷較少的晶體。圖/By Paul Wilkinson @ flickr, CC BY 2.0

他繼續實驗,腦海裡開始浮現一構想:由於人工製冷愈來愈普遍,冷凍食品的需求可能非常大,只要能解決品質問題的話。一如他之前的杜鐸,伯茲艾開始記錄他的製冷實驗,且一如杜鐸,這構想會在他腦海裡佇留十年之後,才轉化為可上市獲利的東西。那並非靈光一閃即成形的東西,而是在無比悠閒從容之中,經過一段時日逐步成形的構想。我喜歡把那稱作「慢慢成形的直覺想法」(slow hunch),那與「靈光乍現」的想法截然相反,要經過數十年才變清楚,而非在幾秒內即呈現。

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伯茲艾的第一個靈感來源,乃是拉出冰湖的鱒魚保有無比鮮度一事。但第二個靈感來源的性質與前者南轅北轍:一艘裝滿腐爛鱈魚的商業性漁船。在拉布拉多半島闖蕩之後,伯茲艾回到他在紐約的老家,在漁業協會裡覓得工作。這份工作讓他親眼見到商業性漁業慣有的駭人情況。伯茲艾後來寫道:「鮮魚配送作業的無效率和不衛生,令我非常反感,我於是開始想辦法在生產階段就從易腐食物裡移除不可食的廢棄部位,用堅實、便利的容器包裝,讓魚貨在鮮度完好無損下送到家庭主婦手上。」

有了冷凍技術,人人都可以是廚神!

二十世紀頭幾十年,冷凍食品業被認為是最不入流的事業。你能買到冷凍的魚或農產品,但這種東西被普遍認為無法入口。(事實上冷凍食品品質太差,紐約州立監獄以它未達到獄囚的食品標準予以禁用。)關鍵癥結之一在於食品的冷凍溫度較高,往往只達冰點以下幾度。但此前幾十年的科學進步,已使人得以人工製造出和拉布拉多半島一樣的低溫。到了 1920 年代初期,伯茲艾已研發出一瞬間冷凍流程,把魚裝入紙箱,堆疊起來,用攝氏零下四十度的低溫冷凍。受到亨利.福特 T 型車工廠的新工業模式啟發,伯茲艾創造出「雙輸送帶凍結器」(double-belt freezer),以更有效率的生產線完成冷凍流程。他創立了名叫通用海產(General Seafood)的公司,該公司即運用這些新生產技術。伯茲艾發現,他用這方法冷凍的食品(水果、肉、蔬菜),幾乎樣樣在解凍後仍非常新鮮。

受到亨利.福特 T 型車工廠的新工業模式啟發,伯茲艾創造出「雙輸送帶凍結器」(double-belt freezer),以更有效率的生產線完成冷凍流程。圖/By United States Patent Office, wikimedia commons

這時,冷凍食品還要經過十幾年才會成為美國人主食的一部分(這需要超市和家戶廚房的冷凍庫達到足夠數量才會實現,而這數量要到戰後時期才能達到)。但伯茲艾的實驗大受看好,於是 1929 年,在黑色星期五華爾街股市崩盤前幾個月,波斯特姆穀類食品公司(Postum Cereal Company)買下通用海產公司,並迅即將它改名為通用食品(General Foods)公司。伯茲艾的冰上釣魚冒險,最終使他成為百萬富翁。他的名字出現在不帶骨冷凍魚肉的包裝盒上直至今日。

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伯茲艾在冷凍食品上的突破,既是慢慢成形的直覺想法的體現,也是幾個大相逕庭的地理空間、知性空間碰撞的產物。要想像出一個瞬間冷凍食品的世界,伯茲艾需要有在嚴寒的北極區氣候養活一家人的艱苦經驗,需要與伊努伊特族漁民相處,需要檢查紐約港鱈魚拖網漁船的惡臭容器,需要具備製造零度以下低溫的科學知識,需要具體打造生產線的工業知識。一如每個重大的構想,伯茲艾的不凡構想,並非單單一個洞見,而是彼此息息相關,且以新配置方式包裝在一塊的其他數個構想。伯茲艾的構想之所以發揮了這麼大的作用,不只因為他個人過人的天賦,還因為他所結合的地方、專門技術非常多樣。

在伯茲艾取得那一發現後的幾十年裡,興起了加熱即可食的冷凍包裝食品。在如今這種講究本地取材、手工料理的時代,那類食品已經失寵,但冷凍食品問世之初,增進了人類健康,為美國人的日常飲食注入更多養分。瞬間冷凍食品擴大了食品供應的時間與空間:夏季採收的農產品能在幾個月後供人食用;在丹佛或達拉斯能吃到在北大西洋捕獲的魚。與其等五個月吃新鮮豌豆,不如一月時就吃冷凍豌豆。


 

 

本文摘自《我們如何走到今天?印刷術促成細胞的發現到製冷技術形塑城市樣貌,一段你不知道卻影響人類兩千年的文明發展史》,麥田出版。

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