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牛乳、鮮乳、保久乳和乳飲品有何不同?從乳品標示來認識琳瑯滿目的乳製品

社團法人台灣國際生命科學會_96
・2017/08/20 ・3517字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

文/陳明汝|美國俄亥俄州立大學食品科學博士,現任臺灣大學動物科學技術學系教授、社團法人台灣國際生命科學會(ILSI Taiwan)食品安全組召集人。

市面上琳瑯滿目的各類乳製品,有鮮乳、牛乳、保久乳、調味乳、乳飲品等,你知道該如何依照需求選擇嗎?本期 ILSI Taiwan 專欄邀請臺灣大學動物科學技術學系教授,同時也是本會食品安全組召集人的陳明汝教授撰文,帶我們從乳品標示認識乳製品的種類,並介紹如何區分鮮乳及其他牛乳製品。

琳瑯滿目的牛奶,你確定你買了什麼嗎?圖/By jo @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

超商或超市架上琳琅滿目的各類乳製品,有鮮乳,有牛乳,有的是乳飲品,還有調味乳,甚至可以常溫保存的保久(滅菌)乳,也放在冷藏櫃裡,時常讓消費者看得一頭霧水,不知道該如何選擇。

食品標示是廠商與消費者溝通的第一道大門!乳品是重要的民生物資,也是國民良好的食物營養來源,政府對乳品的包裝標示,除了同一般食品需依照食品安全衛生管理法第五章第 22 條規定,應以中文及通用符號,明顯標示品名、內容物名稱、淨重、容量或數量、食品添加物名稱、製造廠商或國內負責廠商、原產地(國)、有效日期、營養標示等訊息之外,更特別於 103 年公布「鮮乳保久乳調味乳乳飲品及乳粉品名及標示規定」,定義相關品項和強化標示,包含特定成分標示或醒語標示、品名及主成分百分比標示。以下我們將從這些標示來認識乳製品:

1. 牛乳

「牛乳」是大部分乳製品的通稱,鮮乳、保久乳、調味乳及乳飲品皆可以在商品名稱叫做牛乳,但是為了避免消費者將「牛乳」產品與「鮮乳」混淆,衛福部訂有「標示原則」,要求非鮮乳的牛乳類商品,一定要在包裝明顯處以中文顯著依其產品屬性加標「保久乳」、「保久牛乳」、「調味乳」、「保久調味乳」、「乳飲品」及「保久乳飲品」等字樣,字體長寬須大於四毫米,字體顏色須與包裝底色不同。

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2.  鮮乳

「鮮乳」顧名思義就是新鮮的牛乳。在國家標準(CNS)中,鮮乳(CNS 3056)的定義指以生乳為原料,經加熱、殺菌(殺死病原菌)、包裝後冷藏供飲用之乳汁。鮮乳的非乳脂固形物須在 8.25%(m/m)以上,依照脂肪高低分為高脂(3.8% 以上)、全脂(3.0% 以上,未滿 3.8%)、中脂(1.5% 以上,未滿 3.0%)、低脂(0.5% 以上,未滿1.5%)、脫脂(未滿 0.5%),以及無調整(3.0% 以上);另有低乳糖鮮乳(乳糖 2% 以下)及無乳糖鮮乳(乳糖0.5%以下)可供乳糖不耐症患者飲用。

「鮮乳」顧名思義就是新鮮的牛乳,濫竽充數可不行!圖/By Nik Stanbridge @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

鮮乳中若添加生乳中的營養素(水除外)則稱為「強化鮮乳」,其添加物及使用量須符合衛生主管機關的標準,目前常見的市售強化鮮乳以添加鈣、維生素 A 及 D 為最多,也有添加乳鐵蛋白的產品販售。農委會要求所有的生乳及鮮乳都要符合國家標準,因此在品名標示旁會看見符合國家標準的字樣。

目前市售鮮乳有不同的加熱方式,最常見的為「超高溫殺菌法」(Ultra High Temperature, UHT),一般殺菌溫度為 125 ~ 135°C,時間維持數秒鐘;另外有「高溫短時間加熱」(High Temperature Short Time, HTST),一般殺菌溫度為 72 ~ 90°C,15 秒到 1 分鐘以下,也有 HTST 再配合膜過濾的鮮乳。加熱溫度對鮮乳營越久,口味越濃,部分乳清蛋白也會變性。鮮乳加熱方式會於包裝上標示,消費者可依照需求選購。

鮮乳在品名上標示成鮮乳或牛乳均可,不過為了區隔其他乳製品,目前市面上只要是符合鮮乳標準的產品,都是以「鮮乳」做為品名標示。鮮乳的保存期限一般為 1 – 2 周,目前也會買到可以保存 70 天的鮮乳,稱為「延長保存期限乳」(Extended Shelf Life milk,ESL milk),主要是採用 UHT 殺菌加上無菌充填以增加保存期限,台灣目前仍將此類乳製品歸類為鮮乳。無論選用的鮮乳保存期限為何,開封後皆要儘快喝完,以免因保存方式不當而導致孳生細菌或是腐敗變質。

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3. 保久乳

「保久(滅菌)乳」係指生乳經滅菌(幾近於完全無菌),以瓶(罐)裝或無菌包裝後,得於常溫下貯運,供人飲用之乳汁(CNS13292)。跟鮮乳相似,保久乳無脂固形物須在 8.25%(m/m)以上,依照脂肪高低亦分為高脂、全脂、中脂、低脂、脫脂,及脂肪無調整保久乳,也有低乳糖保久乳、無乳糖保久乳,以及強化保久乳。

不少消費者以為保久乳能夠保久是因為添加防腐劑,這個觀念其實是錯誤的,由於保久乳在製程中已經過高溫滅菌並無菌包裝,原則上已經幾近於完全沒有微生物,因此不需冷藏也可以保存至少半年。保久乳可以在商品名稱標示為牛乳,但須在包裝明顯處以中文顯著加標「保久乳」。

保久乳指生乳經滅菌後幾近於完全無菌,以瓶裝或無菌包裝後,得於常溫下貯運,而常常有個錯誤觀念,保久乳就是加防腐劑,但其實完全沒有,是靠幾乎無微生物才辦到如此保久的。圖/By 安比小姐 @ flickr, CC BY-ND 2.0

4. 調味乳與乳飲品

「調味乳」為以 50% 以上之生乳、鮮乳或保久乳為主要原料,添加調整風味的原料或添加物經加工製成之乳製品。「乳飲品」則是指將乳粉或濃縮乳加水還原成比例與原鮮乳比例相同之還原乳,並佔總內容物含量 50% 以上;或還原乳混合生乳、鮮乳或保久乳後,佔總內容物含量 50% 以上,得混合其他非乳原料及食品添加物加工製成未發酵飲用製品。調味乳及乳飲品兩者的乳蛋白質皆須在 1.5% 以上,依照脂肪含量也可分為中脂(1.5% 以上)、低脂(0.5% 以上,未滿 1.5%)及脫脂(未滿 0.5%)。

關於調味乳及乳飲品,消費者需要注意兩件事,首先是廠商會使用「乳粉」加水還原製成調味乳飲,其實若依照 CNS標準,這樣的製造方式並不符合「調味乳」的定義,因此針對這類乳製品,CNS 最近規範只要乳成分超過 50%,不以生乳、鮮乳或保久乳作為乳原料的這類乳製品,將稱為「乳飲品」,未來消費者可看包裝標示作辨別。

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另外,許多人只要看到譬如蘋果、果汁、西瓜、木瓜及巧克力口味的調味商品,就以為是調味乳,若這麼認為那就錯了!由於台灣目前生乳乳源不足,市面上調味乳產品愈來愈少。其實目前市面上有很多調味「乳飲品」利用乳粉加水還原,再添加營養添加劑,外觀包裝和鮮乳相似,商品名稱取為牛乳,並跟鮮乳擺在一起販賣,這類產品辨識只能靠消費者睜大眼睛,仔細看清乳品標示。

5. 乳粉與調味乳粉

「乳粉」指由生乳除去水分所製成之粉末狀產品,包含脂肪調整乳粉(高脂、全脂、中脂、低脂及脫脂)、添加生乳中所含營養素的強化乳粉,以及可供乳糖不耐症患者飲用的低乳糖乳粉。

「調製乳粉」為以佔總內容物含量 50% 以上的生乳、鮮乳、或乳粉等為主要原料,混合食用乳清粉或調整其他營養與風味成分或各種必要之食品添加物,予以調合而成之粉末狀產品,乳成分較乳粉低。

由於都叫做乳粉,消費者不易分辨,因此衛福部規定未以調製乳粉為品名者,應於產品外包裝顯著處以中文標示「調製乳粉」字樣,且應於包裝明顯處以中文顯著標示乳粉含量百分比。

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圖/ILSI Taiwan 提供

區分鮮乳及其他乳製品,從這 3 處可知

目前市面上有許多包裝做得跟鮮乳很像的牛乳製品,譬如乳粉加水還原的還原乳或是乳飲品,這些牛乳製品擺在各式賣場的冷藏櫃上,與鮮乳放在一起販售,時常讓消費者感到困惑,消費者可經由下列方法辨認國產鮮乳:

1. 品名標示

鮮乳標示品名的部分為「鮮乳」。原料成分得標示「生乳」、「鮮乳」或「新鮮牛乳」等相同意義之原料名稱。

2. 鮮乳標章

最容易的方法是認清鮮乳標章,鮮乳標章是政府依據乳品工廠每月向酪農戶收購的合格生乳量比對其生產的鮮乳量所核發,有鮮乳標章的鮮乳即代表乳品工廠有多少生乳,做多少鮮乳,政府會定期稽查,以避免用其他乳製品混充鮮乳。

3. CAS 鮮乳

另外目前乳製品中,只有鮮牛乳及鮮羊乳可申請台灣優良農產品認證(Certified Agricultural Standards, CAS),CAS乳品項目驗證基準對廠區環境、廠房設施、機械設備、器具、容器及包裝材料、製程管理、品質管制、衛生管理、運輸管理都有嚴格的規範,對於品質規格及標示也有嚴格的要求,也訂定檢查頻率。因此消費者可認明 CAS 標章作為選擇鮮乳的依據。

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專家點評:乳製品怎麼挑?符合需求最重要!

買牛奶符合需求最重要!圖/By wallace_Lan @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

乳製品的種類非常多元,消費者選購市售乳製品,一定要先清楚知道自己的需求,要買哪類乳品、脂肪含量高低、是否需營養強化、加熱方式是否要列入考慮,再看清楚標示,唯有認清不同的乳製品,才能選擇符合自己需求的產品。

本文轉載自 ILSI Taiwan 專欄 2017 年 4 月號-《從乳品標示認識乳製品

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社團法人台灣國際生命科學會_96
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創會於2013年,這是一個同時能讓產業界、學術界和公領域積極交流合作及凝聚共識的平台。期望基於科學實證,探討營養、食品安全、毒理學、風險評估以及環境的議題,尋求最佳的科學解決方法,以共創全民安心的飲食環境。欲進一步了解,請至:ww.ilsitaiwan.org

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圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

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在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

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  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

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即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

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典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

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GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

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(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
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賴昭正_96
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成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

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澳洲乳牛吃巧克力?!
胡中行_96
・2023/06/08 ・1939字 ・閱讀時間約 4 分鐘

成立於 1824 年的英國品牌吉百利(Cadbury),以製造糖果和巧克力聞名全球。1881 年他們首次接到來自澳大利亞的訂單,從此當地人也能嚐到其產品甜美的滋味。多年後,吉百利先是看上那裏優質豐沛的牛乳,而在塔斯馬尼亞設廠;後來又併購位於墨爾本的公司,擴大營運。[1]2023 年某些南澳的乳牛,也開始吃吉百利的零食。[2]

2022 年吉百利慶祝於澳洲建廠一世紀的特別報導。影/Sky News Australia on YouTube

乳牛的飲食

畜養乳牛是一門講究營養調配的科學,需要充足的碳水化合物、胺基酸、脂肪酸、礦物質、維生素和水份等,來確保牛乳的品質與產量。碳水化合物是乳牛能量的主要來源,佔泌乳期 70% 的飲食,可以從草、糖、飼料與穀物等食物中攝取。[3]以天然食材來說,碳水化合物大致分為纖維素半纖維素等,組成植物細胞壁的結構性碳水化合物;以及澱粉等,存在植物細胞質裡的非結構性碳水化合物。牛瘤胃(rumen)內的微生物,會將碳水化合物發酵。其中非結構性的比較容易進行,而且以糖最為快速。[4]

牛的消化系統,③ 是瘤胃(rumen)。圖/‘Ruminant digestive system’ by Australian Good Meat(CC BY-SA 4.0)

乳牛吃糖

具 30 多年畜牧經驗,擔任全國性產業公會澳洲乳品(Dairy Australia)理事長的 James Mann,在南澳有超過 4,000 頭乳牛。[2, 5]以往除了放牛吃草,Mann 理事長就像許多同業,也會給牛嚐點甜頭。[2]基於發酵難易度的差別,多種碳水化合物混著吃,能讓瘤胃裡的微生物,隨時都有得忙,一直幫乳牛補充能量。拿適量的糖,取代乳牛飲食中的澱粉,既可以促進泌乳;又不太會影響瘤胃內的 pH 值,而害牛乳的脂肪比例下降。[4]

唯一的問題是,2023 年全球糖價上漲。[2, 6]

全球糖價飆升

2 年前全球糖價疲軟時,每噸曾經連澳幣 400 元都不到。然而北半球糖業出口國,例如:印度、泰國和中國等,2023 年的產量都不如預期。地處南半球的巴西,則遭逢大量降雨,擾亂物流。於是就在澳洲的甘蔗進入採收季前,4 月的全球糖價竟衝破每噸 800 元。當地蔗農遇上幾十年未見的榮景,喜孜孜地打算大賺一波;[6][註]同時卻也苦了需要用糖的產業。

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眼見成本飆升,腦筋動得快的 Mann 理事長,決定調整自家乳牛的菜單。他跨州從墨爾本運來一般巧克力、櫻桃巧克力、蜂巢巧克力、蛇軟糖和牛軋糖等。反正吉百利不要的,他家的牛全包。巧克力含有糖和油。[1]脂肪類食物提供的能量,是碳水化合物或蛋白質的 2.25 倍,而且跟糖一樣,也能增加牛乳的產量。[2, 3]總之,一箭雙鵰。Mann 理事長在 6 月初,因為這個大膽嘗試,接受媒體專訪,分享創意飼育的心得。[2]

食品加工與環保

他家乳牛所吃的糖果和巧克力,不如市售的吉百利產品,裹著包裝,還印上原料與營養成份。儘管部份造型跟人類吃的還算接近,更多是輾得粉碎或不可名狀。有時甚至整塊沒剁,以半成品的形式出現。幸好乳牛並不挑嘴,來者不拒,又似乎沒有偏好特定口味。[2]

理事長表示,若不是乳牛幫忙消耗,這些廢料原本大概會被工廠丟掉,所以他的作法對畜牧和環保都好。的確,避免食物浪費雖然最好從源頭做起,但是當製造商無法減少廢料時,再利用也是不錯的補救辦法。[2]

至於生產出來的鮮乳如何?Mann 理事長開玩笑道:「既然巧克力牛奶由我們生產了;我希望草莓牛奶有別人負責。」不過,他家鮮乳的味道其實沒有特別不同,最終還是得與其他牧場的混和,經過工廠加工才能製成調味乳。[2]

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圖/The Simpsons on Giphy

  

備註

多數澳洲蔗農早在 2022 年談好 2023 年 4 月的大盤售價,所以不會馬上受惠於全球糖價飆漲。然而,他們還是可以喊價 2023 年後續每噸澳幣 756 元,以及 2024 年 651 元。[6]

參考資料

  1. Cadbury and Mondelez Australia Pty Ltd. ‘Our History’. Cadbury. (Accessed on 01 JUN 2023)
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牛奶哪裡來?-《食品黑手黨》
商周出版_96
・2015/11/21 ・3558字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 590 ・九年級

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「乳牛」並非生來就是專門產乳的,「乳牛」是人類發明的一種高科技動物名稱,這種動物終其一生都必須不斷泌乳。相較於一九六○年代,牛乳產能增加了將近兩倍,一頭牛每年平均可產八千三百公斤的牛乳,黑白斑的荷仕登乳牛(Holstein)可產九千公斤,有些牧群的產量甚至可達每年每頭一萬三千公斤。和其他家禽家畜一樣,牛隻的生物多樣性也面臨嚴重危機:二○一二年,德國四大乳牛種黑白斑和紅斑荷仕登乳牛、西門塔爾牛(Fleckvieh)和褐牛的牛乳產量占了總產量的九○%。年長的牛產量較豐,隨著泌乳次數頻繁,依品種而定,乳量從每天三十公斤增加到五十公斤。消費者在咖啡裡倒了一些牛奶或咬下乳酪麵包時,從不曾想過牛為什麼會產牛奶、牠們過著什麼樣的生活,或為什麼酪農數量越來越少,而養牛場規模越來越大。我們消費者希望以最低廉的價格買到更多樣選擇的牛奶,卻不曾意識我們低廉的大量消費是多大的犧牲換來的。

牛奶,PanSci
消費者希望以最低廉的價格買到更多樣選擇的牛奶,卻不曾意識低廉的大量消費是多大的犧牲換來的。Source: wiki/ Carsten Schertzer

乳牛和專門產蛋的蛋雞不一樣,並不是專門培育來長期產乳的。牠們和其他哺乳動物一樣,懷孕的時候,乳房才會開始形成乳汁。因此現代化養殖的乳牛一生就是永無止盡地人工授精、懷孕和泌乳的循環。雌性犢牛長到兩歲齡後,會用養殖種牛的精子進行人工授精。由於大多數酪農為牛隻進行人工授精時,會選擇高性能育種的種牛,因此牛隻種類的生物多樣化逐漸減少。每頭種牛每年達六萬次最高授精次數的情況不在少數,因此近親交配的風險增加,一旦超過某種程度,就可能出現性能和健康的傷害風險。而迄今的第二大問題是,自二○○八年以來,養殖乳牛的健康問題扮演越來越重要的角色,根據德國育牛業者工作團體(ADR)的報告,西門塔爾牛有這方面問題的比例占四三%,褐牛有四七%。

原則上,乳牛第一次生產的時間介於二十四至三十二月齡之間,從頭胎生產開始,乳牛會不間斷地產乳約三百天。普羅維牲畜協會曾將乳牛的性能比喻成夏威夷的鐵人三項競賽,在八個小時的比賽期間,運動員平常訓練有素的心臟打出約一萬五千公升的血液流經全身,是平常辦公室工作者的七倍。而乳牛的心臟循環性能幾乎是鐵人競賽參賽運動員的等級:要產出一公升的牛乳,乳牛的心臟必須打出五百公升的血液,讓血液流經乳房的腺體組織;每天產三十公升牛奶,就等於一萬五千公升的血液。但是鐵人三項競賽的參賽者是自願參加的,而乳牛之所以這麼做是因為人類的希望,而且牠們必須天天如此。

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奶牛,PanSci
現代化養殖的乳牛一生就是永無止盡地人工授精、懷孕和泌乳的循環。Source: wiki/ Ellywa

然而高性能的產能有其代價,牛隻原本的壽命可達約二十年,但是乳牛在這麼密集的生產條件下,五年後就必須退役,被送上屠宰場的輸送帶,成了灌香腸的牛肉。過去這幾十年來,乳牛的使用年限逐年銳減,如果從生第一胎算起,約二歲半就要退役,其使用期限約只有二十六個月,德國育牛業者工作團體預估為三年。每個農場每年約屠宰超過三分之一的乳牛,因為即便施以抗生素治療,牛隻身體早已不堪負荷。現代化養殖的高性能乳牛常有生育問題以及病痛問題,都是因為乳房疾病、子宮發炎、蹄疾病和代謝性疾病所致。

乳牛生產後約六至八週,會再次進行授精:牠們的身體還在生產牛乳,卻必須同時懷孕,這造成乳牛身體的嚴重負擔。在三百天不間斷地泌乳後,酪農會停止擠乳,讓乳牛「乾涸」六至八週。根據酪農的說法,這段時間足以讓乳牛身體恢復,準備下一次的分娩。一分娩後,乳牛大量泌乳,量大到足以哺育四隻犢牛。由於大量泌乳,所以乳牛需要大量的營養,但是牠們卻無法透過飼料補足這些營養,因為產後的牠們大多沒有食慾,這樣的情形讓乳牛飼主大傷腦筋。如果無法在必要的營養需求和最低進食份量之間取得平衡,疾病便會出現,這台強力產乳機便會停機。

乳牛容易生病的原因在於身體的過度使用、養殖方式以及牛隻胃腸系統的特性。和所有反芻動物一樣,牛的胃是一種精密的多室系統,是由瘤胃、蜂巢胃、重瓣胃及皺胃所構成。由於有四道消化程序,因此牛能消化其他哺乳動物無法消化的植物和植物成分。但是對於含豐富碳水化合物的飼料,如穀物等,反而不適合反芻類動物的胃腸系統。而高性能乳牛是一種超級乳牛,經過了這幾十年,飼主將乳牛的基因結構調整到最大乳量產出的等級。

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乳牛在大量泌乳後需要大量的營養,但產後的牠們時常食慾不振,成了飼主最困擾的問題。Source: flickr/ Jennifer C.

只是高性能乳牛如果只啃食青草和麥桿,根本無法達到每天高達六十公斤的產乳目標,甚至連每日二十公斤的乳量都無法達成,因為牠們的消化系統只能消化有限的大量植物性食物。高性能乳牛很難進行飼料管理,泌乳期的營養太多或不足都會危及健康。特別是在分娩後,乳牛常有營養不足的情形,如果無法達到平衡,可能出現酮症(Ketosis):那是一種代謝產物「酮體」在血液內堆積,進而又更降低食慾。若罹患此症,乳牛會開始生病,不吃飼料,身體開始消瘦。如果再加上中央神經系統受損,牛隻便會出現精神渙散以及舔東西的現象,最後可能失明、流口水或有躁狂現象。

酮症並非養牛場裡唯一和餵食及畜養方式相關的疾病,乳房發炎和生育問題也是飼主頭痛的疾病。如蹄壁從真皮裂開的蹄葉炎(Laminitis)等蹄部疾病也是因為飼料粗纖維含量太少以及特定養殖場條件所導致的疾病。因為太多碳水化合物會造成分裂碳水化合物的細菌鏈球菌(Streptokokken)爆炸式地增生。這種細菌除了會產生有毒物質以外,還會形成乳酸,大量殺死能消化粗纖維的細菌。牛隻的整個身體即呈現過酸反應,例如:站立的時候,會因蹄部劇烈疼痛而只固定在同一個位置上,或拒絕站立。

長期處於產乳性能壓力下也會對胃產生嚴重影響,牠們的皺胃可能會左側或右側異位,左側異位可能還能自行恢復原狀,右側異位時,如果沒有緊急開刀治療就可能有致死危險。皺胃位移是一種生產疾病,目前還沒有充分的研究資訊。但確定的是,那是因為長期處於高性能壓力下身體產生的警示和壓力訊號,與遺傳基因無關,而是錯誤的養殖方式和食物所致。自一九六○年代以來,乳牛在大量養殖條件下,這種現象廣泛地出現。牛乳的價格越來越低,這是動物用牠們的健康換來的。

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牛奶,PanSci
乳牛在大量養殖條件下,牛乳的價格越來越低,這是動物用牠們的健康換來的。Source: fkickr/ www.bluewaikiki.com

然而,在追求乳量和牛乳低價的要求之下,犧牲的不只是動物,農民們也深受其害。每一項投資都要成本,而農業工廠讓農民的生活越來越困難。近來,越來越多乳牛量超過千頭以上的大規模農場,它們的經濟優勢在於可以較低的價格購入精飼料,而且能節省人事費用。這種自然發展的「結構性改變」,不只對農民造成工作機會的流失和收入的損失,除此之外,對於耕地、社會和生態系統也帶來不少負面影響。因此,二○一二年五月到二○一三年五月短短一年之間,約有四千家乳牛農場結束營業,約超過總體的八%。反之,乳牛數超過一百頭的大規模農場數量則持續增加:一百頭以上的農場增加約六千八百家,兩百頭以上的農場增加約二千三百家。因此過去五年間,共計減少超過二萬家農場。

乳牛變成了生產機器,因為經濟性是最高優先考量。「每頭乳牛每時間單位能生產的牛乳量才是最重要的!」這是該產業的鐵律。因此,業者常捨棄經驗豐富的酪農,而改聘僱無經驗的助手,因為他們的薪水比較低。這些缺乏專業知識的助手顯然對牛隻的一切一無所知,因此,常出現牛隻因延遲醫治,造成生病和壽命的終結,進而被迫提早送至屠宰場。即便是養殖方法和食物的小小錯誤,也可能加速性能下降、健康問題和痛苦的到來。

糟糕的是,牛的消化系統在不斷餵食低纖維、高營養成分的飼料後,到某種程度時便會出現問題。如果餵食牛隻穀物和黃豆,就必須運用非常精密的飼料管理,才能避免牛隻生病。

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食品黑手黨,PanSci

本文摘自《食品黑手黨》,由商周出版 出版。

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