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微生物的奇幻旅程:食物為何變得好壞壞? ──「PanSci TALK:生鮮食品該如何保存」

衛生福利部食品藥物管理署_96
・2017/07/19 ・4438字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 516 ・六年級

本文由衛生福利部食品藥物管理署委託,泛科學企劃執行

文字記錄/陳亭瑋

食物是怎樣開始變質腐敗的?把生鮮食品「冰起來」,就能對付食品上的微生物讓食物不會「壞掉」嗎?而我們使用冰箱的方式,又真的正確嗎?

今年度食安系列講座第二彈「PanSci TALK:生鮮食品該如何保存?」的首位講者,輔仁大學食品科學系的陳邦元助理教授,這次帶領大家話說從頭,由食品微生物學的角度探討食物保存的基本原理。

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輔仁大學食品科學所陳邦元助理教授。圖/By PanSci

生鮮食品是活的還死的?

「首先,日常生活中的新鮮食品可以被區分為『動物性』跟『植物性』兩類。」動物性食品如肉品、水產等,最大的特色就是生物體本身已經死亡,體內的酵素會在動物死後自動開始分解自身組織,因此,即使能夠透過加工、真空等方式排除外界微生物的影響,動物性食品仍然會產生劣變。而新鮮的植物性食品如蔬果,組織仍然存活,體內的呼吸作用一般都還持續進行,但已經失去種植環境下持續供給的養分跟水分,隨著保存時間拉長,植物性食品的狀況也會逐漸損失水分、養分而劣化。

生鮮食品。圖/Anelka @ Pixabay CC0 Public Domain

既然食品本來就會變化,大家該如何判斷食物已經到了不堪食用的地步?「一般來說,當食品能從外觀發現有了腐敗、酸化、發黴、變色、產生黏液等較劇烈的變化,我們就會認為完全不適合食用了,而這類變化多是由『微生物』所引起的,包含食品科學上著重討論的幾類細菌、黴菌和酵母菌。」陳邦元老師表示,想完善保存食品,我們需要針對環境中微生物所需的幾個生長條件加以限制,盡可能減少微生物的生長以延長食品保存的時間。

看不見的微生物大軍,食品微生物學的基礎

「細菌存在於生活中各處,如果提供適當條件,可以生長得非常快速,例如金黃葡萄球菌每 12~15 分鐘就能分裂一次,8 個小時可以長到 100 萬個;一般的肉片或魚類,每一公克約有 10~10000 個細菌。而無論是哪種食物,細菌量只要到 500 萬個,大概都可以判定腐壞了。」陳邦元老師解釋道,「如果食物一開始就遭到污染,也就是沾染了比較多的細菌,腐壞的速度自然也會比未受污染的快上很多。」

一般的情況下肉眼看不見細菌,要經由電子顯微鏡才能一窺其真面目。圖/By 陳邦元老師簡報

「食品微生物學的主要內容便是著眼於微生物生長所需的因子,從而控制環境條件、研發出適合食品保存的方式。」影響食品中微生物生長的因子,可以分成內在因子、外在因子、微生物因子等。

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內在因子:自身條件的影響

食品原本就有的、天生會影響微生物生長的因子,我們稱之為內在因子,主要包括:

  • 水活性 Water activity

微生物要在食品上存活繁衍,需要環境中有夠高的水活性,也就是「微生物能利用的水分」之比例。以蜂蜜為例,蜂蜜是液體,但它的水分幾乎都被糖類包裹住了,微生物無法獲得水分,自然非常難存活;但仍有少數微生物可以在裡面休眠,如肉毒桿菌的孢子,這也是一歲以下的幼兒不能吃蜂蜜的緣故 ── 幼兒腸道被認為酸性不足、益生菌叢少,肉毒桿菌孢子若入侵便可能致命。

「一般生鮮食品的水活性都非常高,因此在保存上會應用醃製、乾燥等方法降低食品的水活性,避免微生物增生。」陳邦元老師說。

  • 酸鹼值 pH value

環境中的酸鹼值會影響生物體酵素的運作,也會影響微生物生長,大多數微生物生長的最適當的酸鹼值範圍在 pH 值 6.5~8.5 之間。 除了少數產酸細菌(乳酸菌、醋酸菌等)外,一般細菌生長酸鹼值範圍範圍在 pH 值 4.0~9.0,偏鹼性環境;相對來說,酵母菌(適合範圍 pH 值 1.5~8.5)、黴菌(適合範圍 pH 值 1.5~11.0)則較偏愛酸性環境。陳邦元老師提到,一般蔬菜偏鹼性,較容易因細菌造成腐敗;水果則主要偏酸性,常由黴菌或酵母菌造成腐敗。

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  • 食品中的營養成分 Nutrient contents

很簡單,微生物需要獲得能量延續生存,營養源越多的食物他們越愛。

  • 抗菌物質存在與否 Antimicrobial agents

部分天然食品含有「抗菌成分」,因此能抑制某些微生物生長,最常見的就是大蒜,其精油有抗菌效果。

大蒜本身擁有抗菌成份,能幫助食品不受微生物影響。圖/MALIZ ONG @ PublicDomainPictures, CC License
  • 食品之生物性結構屏障 Biological barrier

如果食品的取用過程中能盡量維持完整結構,對抵抗細菌也有幫助。一顆完整的水果不會露出養分與水分,外部微生物無法取用,也就無法增生。另一個例子,絞肉相較於整體的肉塊,其結構已經被破壞、內部更容易受細菌污染,因此腐敗速度會比完整肉塊快很多。

  • 氧化還原電位 Oxidation/Reduction potential

食品所含成分各有其氧化還原電位,各種微生物也有自己對氧的偏好程度。氧化還原電位數值正值越大,代表越趨向「氧化狀態」,有利假單胞菌、嗜鹽菌等好氧菌生長; 氧化還原電位數值負值越大,則代表越趨向「還原狀態」,有利如李斯特菌、酵母菌等厭氧菌生長。

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外在因子:四面八方的推波助瀾

食品所處的環境也會影響微生物的生長狀況,稱為外在因子,而這也是食品微生物學主要操控的內容。主要的外在因素包括:

  • 食品所處環境之溫度 Temperature

食品保存的相關法規,對於各食品所處環境之溫度皆有限制,值得注意的是,保存食品不只限於低溫,常溫、甚至高溫,也都有一些條件可以保存食品。微生物最適合的生長溫度為 4~40 度,超商冬天有些飲品會放置於 60 度左右的保溫箱中,便是以高溫保存食品,提供大家更符合需求的選擇。不過,由於部分種類的細菌能在罐頭裡形成孢子,這類孢子會被高溫喚醒,因此這種高溫飲品通常不會放隔夜。

  • 相對濕度 Relative humidity

前面有提過食品的水活性會影響微生物生長,而食品外部的濕度當然也會有影響。絕大多數的微生物都喜歡潮濕的環境,細菌與酵母菌喜歡食品外部泡在水裡,而黴菌則不偏好過多的水分。

  • 氣體環境 Gas composition

一般空氣組成為 20% 的氧與 80% 的氮,其中氮氣為無色無味的惰性氣體,不容易與一般化合物或微生物作用,因此食品保存上常會使用真空或真空充氮(抽除空氣後填入氮氣)的方式。

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真的不要再說買洋芋片送空氣啦,那是食品保存技術啊。圖/41330@pixabay, CC License

微生物因子:互助與競爭

接著,陳邦元助理教授提到微生物間的互動關係。

「食品中含有多種不同微生物,彼此會互相幫助或競爭。舉例來說,跟鮮乳相較起來,優酪乳比較不容易嚴重變質,是因為優酪乳本身含有很多的乳酸菌,其他的菌種不容易在其中繁殖;但放置太久的優酪乳乳酸菌繁衍較多,可能讓優酪乳變得太酸不好喝。」

欄柵技術:控制各種因子以保存食品

欄柵技術 (Hurdle Technology) 會綜合以上提到的各種因子,藉由控制水活性、酸鹼值、微生物互動等,來延長保存期限。例如市面上販售的鮮魚,常會用三去法、真空加冷凍的方式加以保存 ── 除去頭、鱗與內臟三種最容易腐敗的部位,再擦乾後使外包裝真空並進行冷凍,結合幾個「外部因子」的概念,盡可能延長食品的保存期限。

冰箱的食品保存秘訣

對一般人來說,比起水活性、酸鹼值和微生物,「溫度」會是比較容易控制的條件。那麼,將食品丟進冰箱裡就不會壞了嗎?陳邦元老師以一張各溫度區間的細菌分類(如下圖)解釋冰箱的應用方式。

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不同溫度範圍下,微生物生長曲線。圖/By 陳邦元老師簡報

大家可以看到,15~50℃ 是微生物繁殖快速的危險區,法規規定冷凍食品的品溫應保持在 -18℃ 以下;冷藏食品則是 7℃ 以下、凍結點以上,並且要避免劇烈之溫度變動。

一般家用冰箱的冷藏層大多設定在 4~5℃,這個溫度下大部分的細菌都無法生長,或者生長得非常緩慢,只剩下低溫菌、酵母菌以及黴菌,也所以這些微生物會是冷藏食物腐敗的主要原因。「也因此,烹煮完成的食物如果沒有要馬上食用,應該要盡量快速降溫到 15℃ 以下,避免食物處在危險的 15~50℃ 下太久。」陳邦元老師說。

以米飯為例,加熱後若沒有即刻食用,應盡快離開微生物(仙人掌桿菌)容易生長的溫度區間(圖中深橘色底處)。圖/By 陳邦元老師簡報

若想讓所有的微生物不生長,則得將外部溫度設定至 -10℃ 左右 ── 當然,還是很難保證百分之百。

來到冰箱的冷凍庫,熔點以下的低溫會使食品內部的水分凍結(即前面說的水活性下降),阻止微生物生長、降低酵素的活性,達到冷凍中食品的保存。「但是,即使將冷凍溫度控制在微生物完全無法生長的 -10℃ ,並確保食品解凍後沒有腐敗,也不代表食品完全不會變質。食品本身的酵素(內部因子)在 -10℃ 仍可能繼續運作,長時間下來,依然會影響食品的風味。」這也是為什麼冷凍食品還是有保存期限的限制。

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而陳邦元老師也提到冷凍儲存食品的缺點之一:一般家用冰箱的降溫速度較慢,容易在食品中形成冰晶,造成植物組織、動物組織破裂,因此許多冷凍過的食品會流失水分、口感改變。「另外,冷凍保存的食品水分容易昇華,肉品甚至會變色,因此如果要冷凍食物,尤其是肉品類,建議盡可能採取真空包裝。」

食品的凍結曲線,降溫速度越慢,越容易形成較大的冰晶。圖/By 陳邦元老師簡報

食品冷藏的注意事項

最後,陳邦元老師談到食品冷藏保存的注意事項。「應用生鮮水果天生的植物特性,冷藏保存應該盡量維持原本的生物結構、減少組織的破壞,例如葡萄先不清理蒂頭,則可以維持得比較良好;另外部分水果的型態如熱帶水果、沒有硬外皮如香蕉、枇杷等容易凍傷,不能冷藏。」

而生鮮水產與肉品的保存期限通常是 3 天,他提醒大家若選擇放在「冷藏」,要注意盡量維持食品表面的乾燥。「肉品、魚類尤其容易有組織液滲出,因此超級市場的肉品底層會有吸水墊,減少肉品表面的水分可以防止細菌聚集生長;但若是從傳統市場購入,通常不會有吸水墊,保存時要注意盡可能維持乾燥。」

更多關於生鮮食品的居家保存,歡迎閱讀下半場講座紀實《生鮮食品買回家了,該如何保存?

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衛生福利部食品藥物管理署_96
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衛生福利部食品藥物管理署依衛生福利部組織法第五條第二款規定成立,職司範疇包含食品、西藥、管制藥品、醫療器材、化粧品管理、政策及法規研擬等。 網站:http://www.fda.gov.tw/TC/index.aspx

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

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當人們對細菌一無所知、當醫生不洗手:生產,就像是去鬼門關前走一趟──《厲害了,我的生物》
聚光文創_96
・2022/09/13 ・1767字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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無知的代價:產褥熱

故事說到這裡,此時此刻,人們依然只能透過顯微鏡、放大鏡等工具,追尋微生物的芳蹤。當然啦,發現微生物是一回事,要確認這些微生物與特定疾病的相關性,並且證實它們的致病性與致病機制,則完全又是另一回事。

在那個對微生物一無所知的年代,該有多可怕?圖/envatoelements

然而,產業救星巴斯德先生在拔了一根草、測了測風向以後,敏銳的發現,風向是會改變的。在與微生物和疾病的永恆戰鬥中,人類也不會永遠的屈居下風。

巴斯德的重心,逐漸從化學轉移到微生物之上。他雖然不是醫生,也不是婦女,卻對婦女的生死大關特別有興趣。

在十八世紀到十九世紀之間,有多達百分之三十的婦女,會在生產後的「產褥期」,受到細菌感染而持續發燒,稱為「產褥熱」(puerperal fever)。

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當時,產褥熱的致死率相當高,一旦受到感染,有百分之七十五的產婦可能會挺不過去,一手接生一手送死,悲傷的故事在醫院裡不斷上演。

被忽視的警告:「不要碰完屍體去接生!」

一八四三年,美國醫生霍姆斯(O. W. Holmes)在論文中提到,不少醫生會在解剖完屍體之後,再為產婦進行接生,這些產婦中,染上產褥熱的比例也偏高。

但是,當時的醫學界並不認同霍姆斯的觀點,將他的提醒當成了耳邊風。

進產房前,別忘了先寫遺囑!圖/聚光文創

與此同時,在著名的維也納大學醫學院中,匈牙利醫師塞麥爾維斯(Ignaz Philipp Semmelweis),正為了附屬醫院中,遲遲無法下降的產婦死亡率而苦惱著。

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即使進行了詳細的大體解剖,塞麥爾維斯也無法找出產褥熱的原因,只能眼睜睜的看著產婦一邊期待著新生命的降臨,一害怕著死神將揮舞著鐮刀,收割她們的性命。

心痛的塞麥爾維斯,於是將目光轉向產房細節。他注意到,如果產婦居住在解剖室旁的產房,產褥熱的比例更居高不下;反觀助產士教學病房裡的產婦,死亡率就明顯較低。

塞麥爾維斯於是推測,或許在屍體中帶有某種毒素,經由負責解剖的醫生、實習生的雙手,在接生或產檢之際進入產房,造成了產婦的死亡。

只是洗個手,死亡率剩下原本的 1/4

一八四七年,塞麥爾維斯決定,要求產科裡所有醫生、實習生,特別是那些剛進行過大體解剖的小夥伴們,在為產婦接生或檢查之前,務必要用肥皂與漂白水浸泡、清洗雙手,並澈底刷洗指甲底下的汙垢。

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果不其然,一個簡簡單單的洗手動作,就讓院內產婦的死亡率,從百分之十二下降到百分之三!可喜可賀!

即使塞麥爾維斯發現「洗手」就可以降低產婦的死亡率,但它的發現並未被醫界重視。圖/envatoelements

按照常理思考,我們可以大膽推測,接下來的劇情發展應該是:「塞麥爾維斯被譽為英雄,他所推行的洗手習慣,立刻被全世界廣泛採用……」

NO~NO~NO,塞麥爾維斯拿到的,可不是這麼簡潔、老生常談的劇本,故事尚未劇終,本章節依然未完待續。

事實上,他的重要發現並沒有受到醫學界的認可,連病房主任也說,死亡率的下降,是醫護同仁們用心禱告的結果,跟洗不洗手什麼沒啥關係。

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不僅論點違背主流風向,許多醫生甚至覺得,塞麥爾維斯的說法,根本就是在說「醫生手很髒」或「病從醫生來」,對此,他們表達強烈的不憤怒與不滿。

讀到這裡,我們或許會覺得,只是洗個手,有那麼痛苦那麼難嗎?殊不知,即便是疫情當前的今日,對於這個倡導手部衛生的建議,依然有人會感到不滿與抗拒。

如此一想,一百多年前的醫生們不想洗手,好像不是多麼不可思議的事情了。

沒想到竟然連醫生都會不想洗手!圖/聚光文創

──本文摘自《厲害了,我的生物》,2022 年 8 月,聚光文創,未經同意請勿轉載。

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聚光文創_96
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據說三人出版社就算得上中型規模,也許是島嶼南方太過溫暖,我們對出版業的寒冬始終抱持著浪漫與天真。 作者們說,出版市場很艱困,但我們依然想在翻譯領軍的文學市場中,為本土的作者、原創故事發聲。 喜歡做為升學孩子減輕壓力的書,不要厚重百科類型、沒有艱澀的專有名詞,很多重大發現的背後故事更值得我們好好品味。

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葡萄酒變酸了?這可不能忍!巴斯德揪出「乳酸菌」,成功拯救法國的釀酒業──《厲害了,我的生物》
聚光文創_96
・2022/09/12 ・2154字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國安危機!為什麼葡萄酒變酸了?

在上一集中,我們聊到了十七世紀,荷蘭科學家 aka 手作達人雷文霍克,以他那充滿手工溫度的兩百五十臺顯微鏡,以及一百七十二塊鏡片,為世人展示了「微型動物」(微生物)的世界。

然而在雷文霍克之後,除了斯巴蘭札尼神父曾經投以關愛的眼神,做了一些相關的實驗與研究,微生物似乎逐漸被眾人遺忘。

一直到微生物學的奠基者,巴斯德(Louis Pasteur)的出現,微生物的存在終於開始閃閃發光。一開始,巴斯德是打算進行「自然發生說」的相關實驗,沒想到,一個可能動搖國本的問題卻找上了他。

巴斯德(Louis Pasteur)被譽為微生物學的奠基者,也是研發出狂犬病疫苗的科學家。圖/Wikipedia

在浪漫優雅的法國,飲酒文化與釀酒事業同樣歷史悠久,然而,當時的酒商與釀酒廠負責人卻天天急得跳腳,一點也浪漫不起來。

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原來,釀酒這門手藝太過精細,只要一不小心,酒廠生產的酒很可能就會酸化變質,不僅造成商譽與營運的巨大損失,也會影響市場供應的穩定性。

生活不能缺少微醺的感覺,釀酒業的危機,簡直就是國安危機,巴斯德義無反顧的決定伸出援手。

於是,巴斯德拿出科學家的精神,仔細研究了整個釀酒過程,收集、觀察製程中,不同時間的發酵液,並且分析、比較這些酒液的不同。

經過一次一次的培養與試驗,巴斯德終於發現,在顯微鏡下,正常的發酵液中,有一種形狀圓圓的球體小生物(也就是酵母菌);而那些發酵失敗、變酸的酒液中,則可以看見一種又細又長的桿狀小生物(乳酸菌是也)。

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乳酸菌平常也許是不錯的東西,但要是跑到酒裡面可就不好了。圖/envatoelements

抓出讓酒精變質的小小兇手

一八五七年八月,巴斯德發表了他的研究成果,這篇論文,可以說是現代微生物學的開山之作。論文中指出,發酵,是涉及某些特定的細菌、黴菌、酵母菌等微生物的活動。

這些研究不僅拯救了釀酒業,也影響著食品業與醫藥產業。當時的科學界一度認為,發酵與食物腐敗、傷口發炎等現象,是可以畫上等號的,因此啟發了一名外科醫師的抗菌革命之路(這段故事我們後面再聊,先賣個關子)。

回到釀酒業的危機處理之上,雖然揪出了讓酒變酸的凶手,但巴斯德的工作還沒有完成,還得找出一勞永逸的方法,才算是功德圓滿。

經過一番苦思冥想,巴斯德最後採用的是加熱滅菌法,這種方法,如今也被稱為「巴斯德消毒法」(pasteurization)。

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我們都知道,加熱是個有效的滅菌方式,巴斯德將釀好的酒,短暫、而且小心翼翼的加熱,直到攝氏五十至六十度,藉此殺死那些可能讓酒變質的細菌。如此一來,不僅能讓酒長斯保存,也不會犧牲酒的口感,是不是很讚!

感謝巴斯德讓我們今天能喝到沒有壞掉的酒。圖/聚光文創

陷入絕境的養蠶業:蠶寶寶為什麼會生病?

感謝飛天小女警,啊不,是巴斯德的努力,一天又平安的過去了,釀酒業終於恢復了平靜。然而,一八六五年,法國農村再次遭遇危機。

雍容華貴的絲綢,是廣受貴族喜愛的高級布料,養蠶、攪絲、織布,也是當時法國農村的一大主力產業。沒想到,一種傳播快速、並且容易致死的疾病,卻在蠶寶寶界蔓延開來,蠶農們對此束手無策,養蠶業因此陷入絕境。

在昔日師長的建議之下,巴斯德決定投身於蠶病研究,為蠶寶寶尋得一線生機。

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在此之前,他並沒有養過蠶,也缺乏相關知識。於是他動身前往法國南部,花了五年的時間,在第一線的蠶病疫區進行研究。

透過顯微鏡,巴斯德在病蠶的身體裡,發現了一些微小的病原體。

不曉得大家小時候有沒有養過蠶寶寶呢?圖/envatoelements

同樣的,溯源之後還得找出根治方法,巴斯德除了研究鑑定方法,以幫助蠶農辨認染病的蠶寶寶之外,也建議蠶農對病蠶進行隔離。

篩檢與隔離,加上選擇性育種與提高蠶群的清潔度,巴斯德提出的「蠶界防疫新生活」,不但拯救了無數蠶寶寶的性命,也讓瀕臨崩潰的法國絲綢獲得喘息。

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在釀酒業與養蠶業分別取得成功之後,巴斯德於是將目光從經濟產業轉向醫療產業。

這些肉眼看不見的微生物,既然可能讓酒變酸,也可能讓蠶生病,是不是也可能引發人類的疾病?如果真是如此,只要知道如何躲避生物的攻擊,或許就能增加戰勝疾病的可能性。

大家努力待在家防疫的時候也別忘了記得動一動。圖/聚光文創

──本文摘自《厲害了,我的生物》,2022 年 9 月,聚光文創,未經同意請勿轉載。

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聚光文創_96
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據說三人出版社就算得上中型規模,也許是島嶼南方太過溫暖,我們對出版業的寒冬始終抱持著浪漫與天真。 作者們說,出版市場很艱困,但我們依然想在翻譯領軍的文學市場中,為本土的作者、原創故事發聲。 喜歡做為升學孩子減輕壓力的書,不要厚重百科類型、沒有艱澀的專有名詞,很多重大發現的背後故事更值得我們好好品味。