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葡萄酒的酸甜苦辣從哪來?——葡萄酒的感官之旅(2)

活躍星系核_96
・2017/08/28 ・3432字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

文/Terry Lin | 專業釀酒師,用科學,讓葡萄酒更淺顯易懂;讓葡萄酒回歸本質;讓品評更值得回味。加州戴維斯分校葡萄酒釀造學碩士、波爾多右岸釀酒實務經驗。

不想只是略懂略懂葡萄酒?一起來從感官科學(sensory science)的角度切入葡萄酒品評吧! 由此報名:「美酒中的科學:品味葡萄酒的第一課

從小被騙到大的味覺地圖

葡萄酒除了所含有的各種氣味讓人著迷之外,入口後的味道也是品質的重要指標。人類的味覺只有 5 種:酸、甜、苦、鹹、鮮(又稱做甘),而這 5 種味覺都是在我們的口腔中透過味覺神經受器所感受到的(註釋 1)。小時候一定有在課本讀過,我們舌頭的不同區位專司不同味覺的辨識,月考時試題還會考舌側前端負責鹹味、舌側後端負責酸味(當時就差這題滿分…飲恨!),但後來發現這樣的論述是錯誤的。

月考時試題還會考舌側前端負責鹹味、舌側後端負責酸味,但後來發現這樣的論述是錯誤的。圖/BY 作者提供

人類舌頭表面若仔細看,會發現有一顆顆叫做乳突的顆粒狀結構,而每個乳突裡都集結了為數不等的 5 種不同的味覺受器,每個乳突都能辨識酸、甜、苦、鹹、鮮(註釋 2)。儘管乳突的分佈可能密度不一,乳突間的敏感度也因味覺受器多寡而有差異,但現今的論點比較像舌頭不同區域的敏感度有所不同,而不是不同區域專司不同的味道。(所以老師是不是要幫我加分……)。

人類舌頭表面若仔細看,會發現有一顆顆叫做乳突的顆粒狀結構,而每個乳突裡都集結了為數不等的 5 種不同的味覺受器,每個乳突都能辨識酸、甜、苦、鹹、鮮。圖/BY 作者提供

中文常用「酸甜苦辣」講述味道,但辣其實是觸覺和溫度的感受(又稱溫覺),因此訓練吃辣訓練的不是味覺,而是口腔皮層以及舌頭上刺痛感(觸覺)和灼熱感(溫覺)的耐受度!而喝酒時感受到的辣其實是因為酒精使口中黏膜的水分析出所產生的刺痛。此外,另一種喝酒常感受到的觸覺,則是喝紅酒時的澀味[註3]。

那麼葡萄酒的酸甜苦辣從哪來?

一般而言,葡萄酒中有酸、甜、苦以及鮮 4 種真味覺,以及另外其實是觸覺的酒精辛辣觸感、來自氣泡酒中二氧化碳於口中的刺激感,以及來自葡萄酒中單寧質的澀,以下分類進行解說:

酸度

葡萄酒中的酸主要源自葡萄本身的酒石酸(tartaric acid)和蘋果酸(malic acid),另外還有蘋果酸在乳酸發酵後轉化成的乳酸。圖/BY 作者提供

葡萄酒中的酸主要源自葡萄本身的酒石酸(tartaric acid)和蘋果酸(malic acid),另外還有蘋果酸在乳酸發酵後轉化成的乳酸(lactic acid)以及被醋酸菌或是不良乳酸菌污染所生成的醋酸(acetic acid)。醋酸由於具有刺鼻的氣味,在葡萄酒圈是個不良指標,如果是剛開瓶的酒就明顯感受到這刺鼻的氣味,通常表示酒在橡木桶或瓶中儲放又或是釀造酒製程中接觸到過多的氧氣,醋酸菌或是不良乳酸菌將酒精氧化成醋酸所造成。

葡萄酒的酸度是酒體的重要元素,在白酒中尤其重要。酒的酸度過高不是件容易入口的事,但若酒中完全沒有酸,酒體似乎也顯得太過單薄。在各種有機酸中,酒石酸會隨葡萄品種而異,因此有些品種好比 Barbera 天生就是比較酸,一般用於混釀(blending)時提升紅酒的酸度。蘋果酸的含量也會隨品種而異,但由於可以透過乳酸發酵轉化成乳酸,常常被釀酒師當作調整酸度的切入點 。

此外,不同的生長氣候也會對酸度造成影響,越寒冷的地方水果越不容易成熟,酸度就比較高;反之,越熱帶的地方水果越成熟越甜,水果的酸度就變低了。不說可能不知道,葡萄其實是自然界中酸度相當高的水果之一,高含量的酒石酸(重量百分比 0.7% 以上)為葡萄非常獨特的特徵,於分子考古學上,常利用器皿上檢驗出酒石酸來推斷該遺跡有葡萄酒釀造文化的依據(註釋 4)。

甜度

釀酒葡萄的採收糖度多落在糖度 24-26 度之間(240 g/L – 260 g/L),而這麼多的糖大多是被酵母菌經過酒精發酵轉化成酒精,僅留下少部分殘留於酒中。不甜的酒其實也可能有殘糖,只是我們味覺感受不到因此覺得不甜,這種乾型酒(dry wine)業界殘糖大概是 10g/L 以下。近年普遍流行半乾型酒(off-dry wine),其殘糖在 20g/L 以下,喝起來微微感受得到甜味但又不至於覺得是甜酒,適口性提高許多,許多入門款的紅白酒都會刻意作成這樣的風格。

其實不含殘糖有眾多的好處,其中最重要的是微生物菌叢的穩定性。葡萄裡的葡萄糖和果糖是最簡單的能量來源,有不少的微生物可以在單純的糖水溶液中生長,而這也包含了眾多的腐敗雜菌。於古希臘、羅馬時代,環境衛生及隔氧技術尚未發達前,發酵至全乾有助於葡萄酒的保存,因此乾型葡萄酒深植這文化歷史中,也奠定了葡萄酒的主流風格。

另一個發酵至全乾的好處則是更能表現酒優異的品質,避免糖的遮蔽效應(當然,前提是酒的本質要夠好) 。 糖可以有效的降低酸跟苦的感受,但同時也可能遮蔽了許多微細氣味的表現。葡萄酒的品評是鑑賞眾多氣、味的組合,當然不希望有搗亂份子來干擾我們的享受。

苦與澀

葡萄酒在陳放的過程中多酚類會發生緩慢的氧化聚合。圖/BY 作者提供

這兩種感受其實都來自葡萄酒中的多酚類,也就是業界所謂的丹寧(tannin)。澀是一種觸覺,當酒中的多酚類與唾液蛋白結合時,會降低唾液的潤滑作用,使口腔內有如同喝完濃茶的乾乾澀澀的收斂感;而多酚類中,兒茶素(catechin)的延伸物發現會與人體的苦覺受器結合產生程度不等的苦味(註釋 5)。

澀也是影響酒體的重要因素。然而不同於先前提及的酸,葡萄酒在陳放的過程中多酚類會發生緩慢的氧化聚合,所形成的巨分子可能因為結構上與唾液蛋白較難發生鍵結或是親和力降低,因此陳放過的葡萄酒丹寧「軟化」變「順」了,而這氧化聚合的反應也正是紅酒抗氧化活性的來源,多酚類含量越高的葡萄酒,抗氧化活性越高。

谷氨酸是構成蛋白質的組成胺基酸之一。圖/BY 作者提供

葡萄酒隨著時間陳放除了丹寧軟化,風味上也會逐漸產生一股猶如肉汁的鮮味,在歐美人士的味蕾,常常被當做好酒的品質標的。葡萄酒裡頭有肉汁的味道?乍聽之下可能覺得很不可思議,但卻是有科學證據的。味精能讓菜餚變得鮮甜,正是因為味精(谷氨酸鈉)溶於水後的谷氨酸離子是鮮味受器的受質之故。

谷氨酸是構成蛋白質的組成胺基酸之一,葡萄皮裡頭的游離胺基酸、經過葡萄自身酵素水解的果肉蛋白或是發酵終期自體水解的酵母菌,都是提供谷氨酸以及鮮味的來源(註釋 6),只是剛好因為葡萄酒裡頭蛋白質含量本來就很低,外加酵母菌自體水解在自然的情況下需要長時間的陳放,很剛好只有在老酒中才會出現,因此物以稀為貴。

來自氣泡的清爽感

酵母菌進行酒精發酵將單糖轉換成酒精的同時,另一個產物便是二氧化碳。一般的葡萄酒由於酒精發酵是在半開放的醱酵槽中進行,所生成的二氧化碳會隨著時間緩慢地揮發飄散到環境中,不會殘留在裝瓶的葡萄酒中;相反地,氣泡酒則是透過加壓的密閉環境,像是直接在玻璃瓶內進行二次發酵或是使用加壓的發酵槽進行,讓二氧化碳得以溶入酒裡頭,直到開瓶的時候瓶內壓力下降至環境大氣壓力,二氧化碳再次從酒裡頭釋出,變成我們所看到一粒粒向上冒出的氣泡。於口中,這些氣泡所帶來的刺激是觸覺,連同酒裡的酸構成氣泡酒獨有的刺激清爽感。

葡萄酒之所以迷人之處,在於歷史、在於風土、更多在於那一瓢飲中所帶來的種種味覺(甚或觸覺)體驗。啜一口細細品味一瓶酒所帶來的酸、甜、苦、鮮之後,回頭細想微生物學之父  路易.巴斯德曾說的:

” A bottle of wine contains more philosophy than all the books in the world.“,(一瓶酒蘊含的哲理勝過世界上所有的書。)

一瓶葡萄酒裡所有的哲理能用開闊的心態來面對人生裡的各式難題,生活,真能變得可愛許多。

圖/BY Pixhere

______貼心提醒:未滿18歲請勿飲酒.酒後不開車.開車不喝酒______

覺得意猶未盡、還想知道更多?來報名「美酒中的科學:品味葡萄酒的第一課」吧!

註釋

  1. Brandbury J. 2004, Taste Perception: Craking the Code. Plos Biol 2(3) 0295-0297.
  2. Barretto, R.P.J., Gillis-Smith S., Chandrashekar J., Yarmolinsky D.A., Schnitzer M.J., Ryba N.J.P., Zuker C.S. 2015, The Neural Representation of Taste Quality at the Periphery. Nature 517, 373-376.
  3. Lawless, H.T., Heymann, H., 2010, Sensory Evaluation of Food Principles and Practices (Chapter 2).
  4. McGovern P.E. 2009, Uncorking the Past – The Quest for Wine, Beer and Other Alcoholic Beverages.
  5. Yamazaki T., Narukawa M., Mochizuki M., Misaka T., Watababe T. 2013, Activation of the hTAS2R14 Human Bitter-Taste Receptor by (-)-Epigallocatechin Gallate and (-)-Epicatechin Gallate. Biosci. Biotechnol. Biochem. 77(9) 1981-1983.
  6. Klosse P. 2012, Umami in Wine. Res. Hosp. Manage. 2(1/2) 25-28.

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia


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近視眼的救星,「雷射手術」後看得更清——《科學月刊》

科學月刊_96
・2022/05/14 ・4118字 ・閱讀時間約 8 分鐘
  • 作者/蔣維倫|泛科學 PanSci 專欄作家、故事專欄作家、udn 鳴人堂專欄作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。喜歡虎斑、橘子、白底虎斑和三花貓。

Take Home Message

  • 近視是因為角膜或眼球變形,使眼球折射光線能力太強,焦點落在視網膜前方,所以無法獲得清楚的景象。
  • 雷射治療近視以達到減弱折射力為目的,主流術式有雷射原位層狀角膜塑型術(LASIK)和微創角膜透鏡提取術(SMILE)。
  • 經雷射手術後,患者視力可以回到配戴眼鏡前的水準,散光減輕到輕度散光。不過術後最常見的副作用是乾眼症,因此手術前需和專業醫護團隊討論。

你常覺得遠處的景物看不清楚,總是要瞇著眼看東西嗎?這些都是近視的典型症狀。近視通常在 6~14 歲之間出現,多數人於 20 歲後趨向穩定。目前尚未釐清近視出現的原因,但戶外活動時間較長的兒童,近視的風險較低,不過仍不清楚是因為「看比較遠」、「戶外光線」,或「運動量較高」等因素所致。全世界的近視盛行率非常高,在美國,超過四成的人罹患近視,而東亞的一些國家,如臺灣,兒童的近視率甚至達八成以上。

壞掉的攝影機

為什麼會近視?主要是因為眼睛的結構是透過「折射光線、將光聚焦在眼底的視網膜」來獲得清晰的投影輪廓。所以當眼球變形(變扁)或角膜折射光線能力有問題(形狀出錯)時,光線聚焦的焦點會落在視網膜前方(圖一),投影在視網膜時就會呈現模糊的輪廓,無法獲得清楚的景象,此時稱為近視。當你的近視度數愈深,焦點就會距離視網膜愈遠。因此最簡單的改善方式,就是加一塊凹透鏡(眼鏡)來發散光線,進而調整光的路徑,讓光線重新聚焦在視網膜上。

(圖一)近視眼球示意圖。/圖片來源:123RF

切掉一點眼睛如何?雷射治療近視的原理

既然近視是「眼球折射光線的能力太強」,那麼用刀削掉一點眼睛,這樣可行嗎?可以。

如前所述,近視是由於眼球變形或折射力太強,使光線焦點落在視網膜之前。目前無法矯正變形的眼球,因此調整光線折射路徑,就成了最佳的治療方式。而眼球負責折射光線的組織,為最前方的角膜和位置在後方些的水晶體(圖一);而又因為角膜暴露在外,醫師能用刀械直接削除,或是雕塑外型,所以角膜組織就成了外科手術治療近視的最直接選擇。雖然調整水晶體也能改善近視,但較不普遍。

最早,醫生便是利用刀具削去角膜以治療近視。 但需注意,削去眼球結構減弱聚焦能力,進而改善近視,仍不算是「治療」。由於這個方法無法改變眼球的整體形狀,因此眼球變形後,造成視網膜剝離等疾病的風險仍存在。

在雷射技術發明之前,醫師會用層狀角膜重塑術(automated lamellar keratoplasty , ALK)——微型刀械移除角膜組織,達到減弱折射力的目的,這種手術方式約盛行於 1980~1990 年代。直到雷射技術成熟後,才開始應用於治療近視,雷射依原理和發展時程可分為雷射屈光角膜切除術(photorefractive keratectomy , PRK)、雷射原位層狀角膜塑型術(laser-assisted in-situ keratomileusis , LASIK)、微創角膜透鏡提取術(small incision lenticule extraction , SMILE)。

雷射屈光角膜切除術(PRK)

雷射於 1980 年代開始用於治療近視,並逐漸發展出 PRK 術式。PRK 原理是利用雷射能固定能量的焦點、升高局部組織的溫度、進而氣化掉部分角膜最外層的上皮層細胞(epithelium,圖二),達到減少角膜厚度降低折射力的目的(圖三)。

在此技術問世後,PRK 迅速地成為治療近視的首選,但因為要削掉角膜上皮層,同時也氣化了角膜裡的痛、觸覺神經,容易導致術後劇烈疼痛和視力恢復期過長等問題;再加上大面積的傷口直接暴露在外,術後洗頭、洗臉也容易導致感染,所以在新技術出現後,選用 PRK 的患者也逐漸減少。

(圖二)眼球角膜的剖面結構圖。圖片來源/123RF
(圖三)雷射屈光角膜切除術。圖片來源/123RF

雷射原位層狀角膜塑型術(LASIK)

LASIK 為目前雷射治療近視的主要術式之一。為了要減少 PRK 術後疼痛且感染風險高的困擾,科學家思考,是否能改善術式,盡可能地減少暴露在外的傷口呢?在 1990 年代,醫師開始建構另一種術式,也就是現在常聽到的 LASIK。

它所氣化的部分和 PRK 不同,主要是削除角膜裡的基質層(stroma)、盡可能地保留上皮層組織完整性;手術先切出一個類似「C」的傷口、創造並掀開一片角瓣膜(corneal flap),然後以雷射直接氣化、雕塑基質層細胞後再將角瓣膜覆蓋住傷口(圖四)。和 PRK 相比,LASIK 較少暴露於外界的傷口,感染風險較低。

(圖四)雷射原位層狀角膜塑型術。圖片來源/123RF

由於術後恢復期較短且傷口較不會感到疼痛,使 LASIK 逐漸取代 PRK,成為主流術式之一,目前接受 LASIK 的眼球超過數百萬顆以上。

微創角膜透鏡提取術(SMILE)

為什麼要一直改良手術?因為醫學界希望能減少破壞角膜神經、縮小暴露外界的傷口。角膜是布滿神經的組織,能感受細微異物、刺激淚水分泌,達到排除異物、潤滑眼球的功能。神經束從內而外伸出、穿出鮑曼氏膜(Bowman’s membrane)並彎曲近直角、在上皮層細胞和鮑曼氏膜之間形成豐富的神經末梢(圖二)。

從角膜神經的分布可以推測出,最早的 PRK 氣化上皮層細胞的缺點,就是削除了神經末梢,造成傷口大面積的暴露,進而導致術後疼痛。而 LASIK 雖然減少了傷口暴露,但由於切出「C」形狀傷口、創造角膜瓣時,也同時切除了大部分的神經,導致大規模的神經受損,進而使眼睛無法自主分泌淚水,引起嚴重的乾眼症。所以科學家持續地構思新的解決方法。

相較於前兩種術式,SMILE 的歷史最短,它起源於 2002 年德國團隊的想法,直到 2007 年才開始臨床試驗。幾年後術式逐漸成熟,在 2016 年獲得美國許可治療近視,僅一年時間,全球就累積超過 100 萬次手術。

SMILE 使用雷射「可在特定深度聚焦」的優勢,手術分成兩個步驟:首先,聚焦雷射,隔空在角膜的基質層裡切出一個極小的凸透鏡結構;接著,在角膜表面切出約三毫米(mm)的小傷口,取出小透鏡。與 LASIK 須開出「C」形狀的傷口、斷開大部分的神經相比,SMILE 的創口較小,理論上切斷的神經比例較少、乾眼症的機率也較低,所以快速地成為患者主要選擇的術式之一。

雖然 SMILE 為較新的技術,但不能就此認定 SMILE 比 LASIK 更優秀。醫療手術仍須視個人體質、需求、經濟能力等,進行專業的個人考量。

雷射以後,連打靶都比較準了

許多人的工作高度仰賴視覺,軍人就是其中之一。在美國,SMILE 可治療近視和散光。去(2021)年《白內障與屈光手術期刊》(Journal of Cataract & Refractive Surgery)刊出一篇論文,研究 37 名軍人(74 顆眼睛)在 SMILE 術後的短期視力改變 。術前,患者皆有輕至中度的近視或散光,且分別有 10% 和 20% 的患者反應近視困擾了他們的工作和生活狀態。

而在 SMILE 術後的三個月內,約 96% 的眼睛在不戴眼鏡(裸視)的情況下,視力可以達到正常人的標準[註]。而原先生活和工作受到視力問題困擾的患者,全都降為 0%。在感受度調查也發現,約 83% 患者對手術後擁有的視力更加滿意。其中 14 名軍人在手術前後都接受槍法打靶測試,儘管統計結果並無顯示出差異,但手術後的打靶成績稍稍高了些。不過,仍不能認為雷射近視手術使槍法更精準。

[註]正常視力的標準為裸視遠視力(uncorrected distance visual acuity , UDVA),意思是在史奈侖(Snellen)視力表裡,能看到 20/20(對應視力約 1.0)或更小的字。

手術的功效可以維持多久?     

中國上海復旦大學附屬眼耳鼻喉醫院,發表了一系列長期的研究,追蹤接受 SMILE 手術後的患者多年,並討論他們的視力改善。團隊招募了 26 人(26 顆眼睛,皆為單眼接受手術),接受 SMILE 約七年或更久。發現 26 顆眼睛在術後七年的視力,比七年前戴眼鏡時更好!以史奈侖視力表上 20/20 的字母為標準,術前 96% 的眼睛戴眼鏡時可看清楚,術後有 100% 的眼睛在裸視或脫離眼鏡後可看清楚。

而視力表裡更小的一行字(20/16,對應視力約 1.2),術前有 38% 的眼睛戴眼鏡時可看清楚,術後有 73% 的眼睛在裸視或脫離眼鏡後可看清楚。再小一行的字(20/12.5,對應視力約 1.6),有 19% 的眼睛在雷射手術後可辨識清楚;而手術前,所有的眼睛在戴眼鏡後,都無法看清該行字。

換言之,經過近視雷射手術後的患者不僅擺脫了眼鏡,視力還可回到或優於配戴眼鏡前的水準;在散光方面,所有人在術前都有輕至中度不等的散光,而手術七年後,幾乎所有人都減輕為輕度散光。

雷射後會有後遺症嗎?

任何醫療手術都會有副作用,SMILE 最常見的術後副作用是乾眼症。儘管多個研究都認為,SMILE 的乾眼症比例及嚴重度都比 LASIK 少,因為和 LASIK 相比,SMILE 的優勢是創口較小且切斷的神經較少,因此術後保有較多神經,眼睛控制淚腺的能力較佳,乾眼症也較輕微,且恢復期較短。但這不代表不會出現乾眼症,和未接受手術的眼睛相比,SMILE 後眼睛分泌的淚水仍可能比較少。因此術後的自我照護,例如短期內避免感染和定時且長期地使用人工淚液,是雷射治療近視的必要作業。

儘管 SMILE 是安全的手術,且全球已有百萬例手術的經驗,但仍可能有手術中途失誤的情況發生,例如移除雷射切除的部分時,仍有殘存組織遺留在角膜內,或是失誤而切穿角膜上皮組織等。根據統計結果,這些手術中途失誤的發生率總和小於 1%,且似乎和醫護團隊的學習曲線有關,可能新手醫師比較容易發生手術中途失誤。不過,SMILE 令人最有感的副作用應該是金額,價格在十萬以上,並不是能輕鬆負擔的數字。

(圖五)筆者接受 SMILE 後切下來的角膜。LASIK 和 PRK 是直接氣化角膜組織,所以不會有角膜紀念品。圖片來源/作者拍攝
  • 〈本文選自《科學月刊》2022 年 5 月號〉
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