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天然 ê 尚好?三分鐘搞懂食品加工到底是在加什麼! ──「PanSci TALK:我們為什麼需要食品加工?」

衛生福利部食品藥物管理署_96
・2017/09/20 ・6750字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

本文由衛生福利部食品藥物管理署委託,泛科學企劃執行

撰文/李允誠 │ 自由寫手

  • 編按:標題採用教育部閩南語常用詞辭典「的」的音讀為「ê」,因此此處採用「ê」而非常用的「ㄟ」。

「多吃天然食物,不要吃加工過的食品」、「這幾種加工食品添加劑,對健康傷很大」,這樣的新聞標題你一定不陌生,但是,食品加工到底「加工」了什麼?如果真的如此萬分邪惡,為什麼人類還是離不開加工食品?食安系列講座第三場「PanSci TALK:我們為什麼需要食品加工?」,我們邀請到臺大食科所的丁俞文老師,與大家分享食品加工技術的功能與目的,以及一般民眾甚至媒體,對加工食品常有的誤解。

「回歸最基本的定義,只要你改變食材的原貌,就是食品加工。」丁俞文老師在分享一開始便簡明扼要地說明。

好比在家裡切洋蔥,就是一種基本的食品加工;只是這個動作放到食品工業中會較為複雜,使用如切丁機、切片機、粉碎機等機具,到了研究上甚至會使用「奈米濕磨機」,將食品磨製成奈米顆粒的大小。簡而言之,只要改變了食品的原本樣貌,就是食品加工,「它不是什麼可怕的步驟,而是人們為了某種目的,例如增加營養價值、保存或方便食用,而針對食材所做的改變。」丁俞文老師說明。

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「食品加工」這件事,可以從人類的祖先原始人說起。在食物盛產的季節要獲得食材很容易,然而一旦進入冬季,動物紛紛冬眠,原始人就會遇到缺少食材的情況,因此他們發明出日曬法,將食材進行乾燥,藉此保存更久的時間,這就是一種非常簡單、傳統的加工。隨著時代演進,人類又研發出醃漬、高溫、冷凍等加工方式,造就了現在市面上常見的加工食品。

丁俞文老師和大家分享加工食品的基本概念。圖 By PanSci

為什麼要加工,天然ㄟ食物不是尚好嗎?

食品加工的目的為何呢?丁俞文老師說,首先便是改善食品保存性。以鮮奶為例,一般鮮奶只能保存 13 天左右,且剛擠出來的鮮乳還需要經過層層殺菌步驟才適合食用;若是保久乳,經過超高溫殺菌處理,內部幾乎是無菌狀態,在常溫下可保存 6 個月;奶粉則與前兩者不同,在保留營養價值的前提下,去除了水分,因此能夠保存高達 18 個月。

第二個目的則是提高可食性。比如未加工過的稻子難以食用,在經過了不同程度的加工後,能夠得到糙米、玄米、胚芽米及白米,一般我們說的「白飯」是僅剩下胚乳部分的精白米,胚芽米則還保留胚乳及胚芽。「白米的營養價值雖然較低,但是軟硬度較適中,可食性高,對於咀嚼有困難、或是偏好這樣口感的人來說,白米就是比較好的選擇。因此,生產者也可能是為了讓消費者更願意購買這項食品,而進行加工。」

目的三,是增加營養價值。像黃豆經發酵後成為納豆,會增加維生素 K2 的含量,同時提高蛋白質的消化吸收率,「黃豆的發酵過程中,微生物就會先消化一部分的蛋白,讓人類食用後的整體吸收比率提高,營養素的可利用率也會增加。」丁俞文老師說道。

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稻子經過不同程度的加工後會得到白米、胚芽米、糙米。圖/Maksim@wikipedia, CC BY SA 3.0

「第四個目的是提高便利性。較容易腐敗的食物例如魚肉,難以在長途旅行中妥善保存,此時若將這類食材製成罐頭,能夠在有需求時方便使用,增加便利性。」丁俞文老師舉漢堡為例,漢堡將肉類、蔬菜等食材整合在一起,對於消費者來說,是一種能夠同時攝取多項營養素的選擇。

最後一項目的則是符合生理需求。「乳糖不耐症患者缺乏代謝乳糖的能力,但又需要獲得其中營養如鈣質、蛋白質時,就可以利用酵素作用將乳糖去除,讓這個原本不能喝牛奶的族群,在經過食品加工後,便能獲取所需的營養素。」

大家有沒有發現,食品加工在整個人類演化、提高生活品質的過程中,其實帶來的更多是正向影響。那麼,為何現在食品加工常常被講得像壞事,全都只是商人為了降低成本的陰謀呢?丁俞文老師說,造成此現象的原因或許是「食品添加物」。事實上,食品添加物是加工食品存在的必要條件,許多食材無法自然混和在一起,便需要利用添加物的方式去調配、結合。值得一提的是,食品添加物在臺灣屬於正面表列,根據「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」,目前合法的添加物可依功能性分為 17 種。

利用酵素作用將乳糖去除,乳糖不耐症患者也可以喝牛奶了。圖/Ukko-wc@wikipedia, CC 3.0

那麼,什麼是食品添加物?

依據食品衛生管理法第 3 條對「食品添加物」之定義,係指食品之製造、加工、調配、包裝、運送、貯存等過程中用以著色、調味、防腐、漂白、乳化、增加香味、安定品質、促進發酵、增加稠度、增加營養、防止氧化或其他用途而添加或接觸於食品之物質。

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丁俞文老師強調,食品添加物雖然有「添加」兩個字,但有時不見得是刻意添加進去的。她將添加物分成兩種,第一種屬於「添加型」,是人們刻意為了某種功能性而使用某些物質,如麵包的膨脹劑、零熱量飲料的代糖等;另一種則為「接觸型」,是某些無法被避免的成分在與食物接觸時附著混入。兩種添加物在食品檢驗時都會一併檢查,包括殘留農藥、汙染物質等。接著,她也介紹了幾種常見的食品添加物:

1.著色劑

合法著色劑有紅色、黃色、綠色及藍色幾種,功用在於讓食品的視覺感受變得可口,例如馬卡龍、冰淇淋等。丁俞文老師說明:「人們對某些食品會有既定印象,這些調色便是為了滿足一般消費者對食物視覺上的想像,讓他們更能接受與想要購買。」一個常見的例子是豆乾,大家對豆乾的印象是黃褐色,無添加的白色豆乾銷量反而較差,從而促使著色劑的使用。

2.抗氧化劑

抗氧化劑最主要的目的就是減緩或防止氧化變質,可以分為天然與人工兩種,天然抗氧化劑有維生素 E 與維生素 C,人工的則是 BHTBHA 等等,主要用於富含脂質的食品中,像是乳酪、奶油、馬鈴薯片等。而油脂氧化除了會產生「油耗味」外,更會影響食品的可食用性,因此利用抗氧化劑,在抗氧化的同時也能增加保存期限。

富含油脂的食品常會添加抗氧化劑,避免產生油耗味與影響保存期限。圖/PDPics@Pixabay, CC0 Creative Commons

3.防腐劑

有一個歷久不衰的都市傳說是這樣的:「防腐劑吃多了會變木乃伊。」

「現在許多食品業者都知道民眾不喜歡防腐劑,紛紛開始利用其他加工製程來取代。」但是以超商販售的飯糰為例,其中的金黃色葡萄球菌 ── 在沒有添加防腐劑的情況下 ── 約 60 小時就會超過可能中毒致病的量,倘若添加了 0.2% 的己二烯酸(防腐劑的一種),則可以維持住菌數的數量,不讓其成長。「防腐劑的目的主要在於抑制有害菌種的生長,避免食物中毒,是個重要的存在。」丁俞文老師說。

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4.乳化劑

它的功能非常簡單:混合油和水!大家都知道油水會分離,這時候便需要乳化劑的協助,形成穩定乳濁液,讓兩者平均分散在液體中;另外也能達到人們想要的口感,增加食用意願。添加乳化劑的經典實例是牛奶,乳化不完全的牛奶,油脂與水分就會分離。丁俞文老師也說明,現在有很多天然乳化劑像是卵磷脂、蛋白,都具備親油親水的兩親性。

新聞案例解剖!

食安新聞層出不窮,加工食品更是榜上的常客,但我們到底該如何判讀這些新聞、網路文章、傳言的正確性呢?這裡,丁俞文老師整理了幾個近期、或反覆受到討論的新聞案例,帶著大家一起分析,遇到這種資訊時能從哪裡下手檢驗。

案例一、舊石器時代飲食

舊石器時代飲食推崇減少穀物、豆類、奶製品與其他精緻加工食品。圖/截自網站

近幾年出現一種「舊石器時代飲食」,其主要論述是加工食品太不健康,應該要盡量吃得跟原始人一樣,如烤過的肉、煮過的蔬菜,盡量避免穀物、豆類及奶類與其他精緻加工食品。但是,「舊石器時代」是沒有穀物、豆類、奶類的,這樣的飲食聽來天然,對不方便咀嚼肉類的老年人而言卻缺少攝取澱粉與鈣質的管道,容易骨質疏鬆;同時,此飲食法由於攝取大量蛋白質,會有過多飽足感,造成食慾下降、整體熱量攝取不足;兒童、青少年也會有熱量、鈣質不足的問題;素食者方面更是幾乎沒有優質蛋白質的來源。

丁俞文老師指出,除了不同族群可能會有營養不均衡的問題外,若沒有現代保鮮設備像是冰箱等,食品中的微生物將難以抑制,得多加留心。

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案例二、泡麵與木乃伊

前面提到的都市傳說還有個變形版本:「泡麵吃多了會變木乃伊!」

「這樣的說法源於許多人都認為泡麵中添加了大量防腐劑,以達到長期保存的效果。」丁俞文老師說明,「不過食藥署早已解釋過,泡麵內是規定不能加防腐劑的。之所以能長期保存,是因為麵體利用蒸煮及油炸方式高溫殺菌,同時使泡麵脫水、減少其麵體水分含量,讓微生物便無法繁殖,達到延長保存期限的目的。泡麵不需要也不能添加防腐劑的。」

對於泡麵,她說自己更介意的其實是其他面向。「泡麵多用油炸的方式去除水分,加上內附調理包、調味品,可能會讓消費者食入過多的油脂、鹽分,而且沒什麼蔬菜,長期食用泡麵,會造成營養不均衡的問題。」

泡麵能夠長期保存是因為麵體經過蒸煮或油炸加工處理,並非添加防腐劑。圖 By PanSci

案例三、香腸為何要添加亞硝酸鹽?

這則絕對是年復一年 ── 尤其烤肉節中秋節又快要到了 ── 每年都會捲土重來的食安新聞,除了再次重申亞硝酸鹽本身並沒有被列為致癌物、是它和二級胺(不常出現在食品中)作用產生的硝酸胺才有之外,我們也來弄清楚,亞硝酸鹽到底為什麼要出現在香腸裡。

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source:Wikimedia

丁俞文老師分析,在香腸中亞硝酸鹽的目的主要有三種:

  1. 保色:能夠讓香腸保持鮮紅,在視覺上看起來較為可口
  2. 保持醃漬肉味:同樣是為了滿足消費者對食品的想像,丁俞文老師就曾在研討會中遇過業者表示一旦缺少醃漬味,消費者便會對該香腸製品產生質疑,降低購買意願(跟白色豆干同病相憐啊……)
  3. 抑菌:最重要的一點,能夠有效的抑制肉毒桿菌。肉毒桿菌喜好生長於無氧的環境如真空包裝的食品。其危害不在細菌本身,而是肉毒桿菌毒素,只要 70 微克毒素就可致死。添加亞硝酸鹽,可以避免肉製品的肉毒桿菌中毒問題

丁俞文老師強調,亞硝酸鹽在食品規範中都會嚴格控管添加量,只要消費者不過量食用這些醃漬食品,整體來說對於健康都是沒有大礙的。

案例四、市售柳橙果汁糖分標示與實際檢測不同

今年七月,消基會以「手持式糖度計」檢測市售果汁的糖度含量,卻發現糖分標示與實際測試糖度不同,超出誤差值 20%。若要瞭解此則新聞的背景,就得先了解何謂濃縮果汁。市售果汁多為濃縮還原果汁,廠商將原果汁經過加熱、冷凍或過濾,去除一定比例的水分後,得到濃縮果汁,如此一來果汁的體積變小、重量變輕,能方便儲存、運送,到了需要加工時,再將去除的水分加進去,便稱為「還原果汁」,此時為了讓每罐果汁有一樣的風味,可能會添加糖、水、酸進行調味。

圖 By 丁俞文老師簡報

回到該則新聞,新聞中所使用的手持糖度計,檢測的是「可溶性固形物含量」,包含可溶於水的物質,像是糖、酸、維生素等,甚至果肉的纖維也可能影響折射率。「由此可見,這個果汁的案例中,糖度並不等於糖分。」一般而言,此儀器可以檢測的是同一種溶液的相對甜度,例如拿來比較兩顆同一品種的葡萄,但不能比較一顆葡萄與一顆蘋果。

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案例五、焦糖色素可能致癌

2011 年,美國公眾利益科學研究中心(Center for Science in the Public Interest,CSPI)向美國食品藥物管理局(FDA)提出,可樂類飲品中所添加的「焦糖色素」在高壓、高溫下可產生致癌物質「4-甲基咪唑(4-methylimidazole,4-MEI)」,要求禁止使用;至 2012 年 3 月,CSPI 又再度聲稱,在動物實驗中發現焦糖色素的致癌物質令小鼠患上多種癌症,美國人恐面臨患癌風險。

丁俞文老師說明,焦糖可分為天然及人工兩種,天然焦糖就是把糖放在鍋內加熱,烤成黑褐色的焦糖;若要大量產生焦糖,無法費時地用鍋內加熱,此時就需要人工焦糖 ── 將砂糖、阿摩尼亞、亞硫酸鹽等原料,在高壓高溫下處理而成的焦糖色素。而焦糖色素又可分為四種:普通焦糖、亞硫酸鹽焦糖、銨鹽焦糖與亞硫酸 – 銨鹽焦糖。不同種類的焦糖有不同用途,第一類及第二類焦糖可用於各類食品,而第三類則適用於醬油、烏醋、咖啡,第四類適用於飲料(如可樂)、醬油、咖啡。

焦糖的致癌風險為何?主要被討論的是第三類及第四類焦糖色素,會產生可能導致老鼠罹癌的「甲基咪唑」。「但有一點要列入考量,這類實驗有時在研究計畫預算或時程的限制下,可能會為了加速成果的產生過量施打實驗物質,以便提早得知結果,再從短期推測長期的致癌劑量。雖然經過計算,但往往會與正常使用有所差別。」丁俞文老師解釋。而美國食品藥物管理局也指出,飲料(可樂)中的焦糖色素非常微量,須每日飲用達千瓶才可能攝取 4-MEI 達到致癌劑量,因此適量飲用並不會對人體造成危害。

焦糖色素可能致癌,但要每日飲用超過千瓶才會達到致癌劑量。圖/PxHere,CC0 Public Domain

一一解剖完這些新聞案例之後,為大家做個小結,在看到加工食品的食安新聞時,我們可以先問自己幾個問題:

  • 為什麼需要這個加工過程、這種添加物(別忘了添加物也是成本啊)?
  • 它能帶來什麼功能,是增添風味還是避免中毒?
  • 聽到某種添加物可能致癌時,嘗試思考是它本身被列為致癌物,還是它與別種物質的作用產物有致癌性?致癌情境是否容易觸發?
  • 若為致癌物,要吃多少才會到達危險劑量?

如此一來,就不會人云亦云、或者對什麼都感到恐慌了。

食品加工的未來:以製程改良取代添加物

分享後的問答時間,一位聽眾提問到:「經過老師講解,我們明白了食品添加物有存在的必要,那麼一般人能怎麼辨別其中好壞?哪些是比較好的加工食品,哪些是比較差的呢?」

丁俞文老師回答,這得先定義所謂「比較好的加工食品」為何。有些人認為好的食品是營養價值比較高,加工過程中營養價值流失少;有些人覺得越天然、越沒有添加就越好。

「以我們自己的『功能性加工食品實驗室』為例,主要探討功能性食品的實驗,會去試驗如何在不影響食品功能性的情況下去做加工。例如高溫可能使某些營養素降解,因此發展出常溫殺菌技術,保留營養素不被破壞,也更符合我們定義的高品質食品。所以這一題,最終還是要看消費者自身的偏好選擇。」丁俞文老師表示,這樣以食品加工製程的改良,減少或取代食品添加物,也是目前食品科技、食品科學領域努力的方向之一;而這對於廠商來說也是一大利多,若能在製程上改善進而減少添加物的使用,也就可以減少生產成本。

至於如何面對食品添加物、加工食品的食安資訊,丁俞文老師建議不妨參考這次分享中提到的方式,檢驗資訊中的關鍵字,甚至追根究柢地去翻找學術性文章、實驗數據,了解實際情形與風險,別再誤會食品添加物就一定是十惡不赦的壞東西啦。

活動現場照片。圖 By PanSci
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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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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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不抽菸也會得肺癌?PM2.5 如何「叫醒」沉睡的癌細胞?
PanSci_96
・2024/06/25 ・4403字 ・閱讀時間約 9 分鐘

不好意思,你很可能會得這種癌症。其實,我也是。

它就是台灣十大癌症榜首,肺癌。

現在,根據 2023 年 11 月衛福部發布的最新統計數字,肺癌一年的新增病人數已經超越大腸直腸癌,成為台灣每年癌症發生人數之最,堪稱臺灣人的「國民病」。

可怕的是,肺癌在癌症之中有三個之最:死亡率最高、發現時已經是晚期的比例最高、醫藥費也最高。現在再加上發生人數最高,堪稱從癌症四冠王。

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你說肺癌是抽菸的人的事?錯!台灣抽菸人口比例在全球排名 30,比日本、韓國、中國和多數歐洲國家都還低!顯然抽菸並不是肺癌的唯一主因!那難道是二手菸?還是空污惹的禍?還是台灣人的基因天生脆弱?我們到底要怎麼做才能遠離肺癌?

臺灣人的肺癌特別在哪?癌症和基因有關嗎?

根據衛福部國健署的說法,肺癌人數的增加,其實與 2022 年 7 月開始推動肺癌篩檢的政策有關。

隨著篩檢量的上升,近年內肺癌的確診人數預期還會再往上。

原來是因為篩檢量啊,那就不用擔心了。但換個角度想,這才是肺癌最可怕的地方,它可能已經存在在很多人身體裡,而我們卻沒能發現它。肺癌早期幾乎沒有症狀,高達 50% 的患者發現時已經是第 4 期。屆時不只肺部遍布腫瘤,癌細胞可能還轉移到大腦、骨頭等器官,讓治療變得加倍困難。

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對付肺癌,最關鍵點是愈早發現愈好。按照國健署統計,如果第 1 期就發現,5 年存活率可達九成以上,第 2 期發現降為六成,第 3 期存活率大約三成,一旦到第 4 期,僅僅剩下一成。

當然,最好的方法,就是做好預防,打從一開始就不讓癌細胞誕生。

那麼我們就要先了解問題到底是出在環境,還是你、我身體中的基因? 過去關於肺癌的遺傳研究,多半以歐美國家為主,套用到我們身上總有些牛頭不對馬嘴。幸好,我這裡一份以臺灣人為主角的大規模研究報告,將為我們揭露答案。

這份研究是由中央研究院團隊主導,結合臺灣大學、臺北醫學大學、臺中榮總等單位的研究,還登上生物領域頂尖期刊《Cell》2020 年 7 月的封面故事。非常具有權威性,不能不看。

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同時,這也是全球第一次完整剖析東亞地區肺癌的成因。他們的主題很明確:「為什麼不吸菸也會得肺癌?」

在西方,肺癌病人裡面只有 20% 左右的人不吸菸。但是在臺灣,卻有超過一半的肺癌病人都不抽菸,顯示有其他致癌要素潛伏在基因裡作怪。另外,臺灣肺癌病人的男女比例和西方人也大不同,臺灣女性通常更容易罹患肺癌。 為了瞭解肺癌,研究團隊取得肺癌病人的腫瘤和正常組織,解讀 DNA 序列和蛋白質表現量,最後鑑定出 5 種和西方人明顯不同的變異特徵。

其中最受關注的,是一種 APOBEC 變異,因為它有可能是臺灣女性為什麼容易罹患肺癌的關鍵。

這種變異特徵屬於內生性的,也就是人體機制自然產生的 bug。

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APOBEC 不是指單一基因,它是細胞內負責編輯 mRNA 的一組酵素,包含 11 個成員。主要功用是把胞嘧啶核苷酸(C)轉變尿嘧啶核苷酸(U)。簡單來說,APOBEC 原本是細胞正常活動的一環。但因為它有改寫核酸序列的能力,在 DNA 修復過程同時活躍時,就很有可能出事。這就像是一個創意豐富的阿嬤,看到破損的古畫,就在沒和別人討論的情況下上去東湊西補,用自己的方式重新修復了這件藝術。一個與原本不同的突變細胞可能就這樣產生了。

APOBEC 變異在臺灣女性病人身上特別明顯,舉例來說,60 歲以下沒有吸菸的女性患者,就有高達四分之三有這種變異特徵。研究團隊認為,APOBEC 出錯造成的基因變異可能是導致女性肺癌的關鍵。 除了內生性變異,另外一個容易導致肺癌發生的,就是周遭環境中的致癌物。

致癌物有哪些?

研究團隊總結出 5 種肺癌危險物質:烷化劑、輻射線、亞硝胺(Nitrosamine)、多環芳香烴(PAHs),還有硝基多環芳香烴(Nitro-PAHs)。

其中,亞硝胺類化合物主要來自食品添加物和防腐劑,多環芳香烴大多來自抽菸和二手菸,硝基多環芳香烴則是透過汽機車廢氣和 PM2.5 等毒害肺部。

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圖/unsplash

他們進一步分析,大略來說,女性在不同年紀,致癌因素也有差異。60 歲以下的女性肺癌病人,APOBEC 特徵的影響比較明顯;70 歲以上的女性患者,和環境致癌物的相關度比較高。 既然找到致癌原因,我們該如何著手預防呢?你知道肺癌,其實有疫苗可打!?

空氣污染和肺癌有關嗎?有沒有癌症疫苗?

想預防肺癌,有 2 種對策,一種是「打疫苗」,一種是「抗發炎」。

是的,你沒聽錯,英國牛津大學、跟佛朗西斯.克里克研究所,還有倫敦大學學院在 2024 年 3 月下旬公布,他們正在研發一款預防性的肺癌疫苗,就叫 LungVax。它所使用的技術,和過往牛津大學協同阿斯特捷利康藥廠製造 COVID-19 AZ 疫苗時的方法相似。

他們已經募到一筆 170 萬英鎊的經費,預計未來兩年資金陸續全數到位,第一批打算先試生產 3000 劑。不過,關於這款肺癌疫苗,目前透露的消息還不多,我們挺健康會持續追蹤這方面研究的進展。

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在疫苗出來之前,我們還有第二個對策:抗發炎。發炎和肺癌有什麼關係呢?這就要先回到一個問題:為什麼空污會提高得肺癌的機率呢?

一個很直觀又有力的推測是,空污會導致肺部細胞 DNA 突變,因此而催生出腫瘤。

圖/unsplash

但是修但幾勒,科學要嚴謹,不能只看結果。科學史上發生過很多次表象和真實截然不同的事件,空污和肺癌會不會也是這樣?

2023 年 4 月《Nature》的一篇封面故事,明確地說:Yes!肺癌真的和我們想的不一樣。

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其實早在 1947 年,就有以色列生化學家貝倫布魯姆(Isaac Berenblum)質疑主流觀點,他提出的新假設是:除了 DNA 突變以外,癌細胞還需要其他條件才能坐大。用白話說,就是肺癌是個會兩段變身的遊戲副本頭目,正常細胞先發生變異,接著再由某個條件「扣下扳機」,突變細胞才會壯大成腫瘤。

也就是説,只要攔住任一個階段,就有機會能防範肺癌。假如這論點正確,全球肺癌防治的方向將會直角轉彎。

《Nature》的研究支持這個假說,扭轉了過去 70 多年來的看法。在這項里程碑研究中,臺灣也是要角。

時間回到 2020 年,《Nature Genetics》上發表了一份針對 20 種致癌物質的研究報告,包括鈷、三氯丙烷和異丙苯等,但注意,這研究指出這些致癌物大多沒有增加實驗鼠的 DNA 變異量。

這個現象實在太違反直覺,過了 3 年,疑團還是懸而未決。直到《Nature》的跨國研究出爐,才解開部分謎底。

英國倫敦佛朗西斯.克利克研究所主導 2023 年的一項研究,他們鎖定對象為肺腺癌。肺腺癌是典型「不吸菸的肺癌」,台灣每 4 個肺癌病人就有 3 人是肺腺癌,尤其是女性肺腺癌患者有高達九成不抽菸。 為了抽絲剝繭探明空污和肺癌的關係,研究團隊聚焦在肺腺癌患者常發生的表皮生長因子受體基因變異,縮寫 EGFR。他們收集英國、加拿大、韓國和臺灣四國大約 3 萬 3 千名帶有 EGFR 突變的病人資料,進行深入分析,並且發現 PM2.5 和肺腺癌發生率有顯著關聯。研究團隊進一步用小鼠做試驗,把小鼠分成吸入和未吸入 PM2.5 兩組,結果發現吸入組更容易長出惡性腫瘤。

圖/pexels

到目前為止都還不算太意外,然而,團隊切下肺部細胞、分析 DNA 以後發現,DNA 的突變量居然沒有明顯增加!但是有另一件事發生了:堆積在肺的 PM2.5 顆粒會吸引免疫細胞從身體各處聚集過來,並分泌一種叫做 IL-1β 的發炎因子,導致肺組織發炎。

這下子有趣了,根據克利克研究所團隊的檢驗結果,估計每 60 萬個肺部細胞有 1 個帶有 EGFR 突變,這些細胞在發炎環境裡會快馬加鞭生長。相反的,當他們給小鼠注射抑制 IL-1β 的抗體,肺癌發病率就跟著下降。 《Nature》一篇評論引述美國加州大學舊金山分校分子腫瘤學專家波曼(Allan Balmain)的看法。他總結說,空污致癌的主要機制,可能不是因為空污誘發了新突變,而是持續發炎會刺激原本已帶有突變的細胞生長。換句話說,本來在熟睡的壞細胞會被發炎反應「叫醒」。

這會給肺癌防治帶來巨大衝擊,這樣一來,問題就從「用公衛或醫療方法防止 DNA 變異」變成了「如何抑制發炎」。

人體的細胞每天不斷分裂,用新細胞替換老舊細胞。但是這就像工廠生產線,良率無法百分百,組裝幾十萬產品難免會做出幾件瑕疵品,也就是帶有基因突變的細胞。換句話說,從自然界角度來看,DNA 變異是一種自發現象,醫療手段實際上幾乎不可能阻止。

但是,降低發炎卻是有可能做到的,例如注射抑制 IL-1β 因子的抗體。不過,就公共衛生來說,要給幾千萬人施打抗發炎因子藥物根本不切實際,因為太花錢,而且也可能造成其他的副作用。 波曼在《Nature》評論裡建議,透過簡易可行的飲食方式來降低體內發炎,或許有機會減少某些癌症的風險。這也就是說,科學家應該重新回來審視,怎樣把每天的生活點滴點石成金變成防癌手段。

圖/unsplash

這也等於預告了肺癌的下一階段研究方向,除了內科、外科醫療科技持續精進,尋求預防惡性疾病的最佳飲食要素,也成為聚焦重點。

也想問問你,關於肺癌,你最看好的下一個突破是什麼呢?

  1. 希望有篩檢技術 2.0,不但百發百中,如果連X光都不必照,只要抽血就能順便驗出有沒有癌細胞,那該多好。
  2. 當然是癌症疫苗,最好是能一勞永逸。
  3. 科學證實有效的抗發炎防癌食物組合,我一定立刻加入菜單,不過還是希望味道要好吃啦。

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烘焙東西軍,有添加麵包 vs. 無添加麵包,今天想吃哪一道?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/09/20 ・2178字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 家樂福食物轉型計畫 委託,泛科學企劃執行。

  • 文 / 陳彥諺

《烘焙東西軍》熱映開播啦!這一集真的很「熱」,因為節目邀請到了兩位烘焙達人來到現場熱烘烘的烤!麵!包!

第一位華麗登場的,是有著亮麗小鬍子、動作咻咻咻超有效率的「有添加師傅」,另外一位古意老實、動作慢條斯理的,則是近年來越來越被看重的「無添加師傅」——這是一場「有添加」與「無添加」的世紀大對決!

《烘焙東西軍》這次邀請了「有添加師傅」和「無添加師傅」來烤麵包。圖/家樂福提供

「有添加」與「無添加」的世紀大對決

外表亮麗的有添加師傅,其實早已憑著「三好」稱霸市場多年。所謂的三好,是好快、好吃、好美!為何會這麼說呢?

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食品添加物存在於食品中許久,早期因為食物加工技術不夠精良,為了食品安全無虞,便添加可以讓食物安定的添加物,延長保存期限。又因為食品添加物可以改變食品的外觀、口感、縮短製作時程等,因此,長期以來受到業者及消費者的偏愛。

有添加師傅憑著「好快、好吃、好美」稱霸市場多年。圖/家樂福提供

不過,近來由於食安事件頻繁,食品添加物早已偏離了原先讓食物安全的初衷,在追求好吃、好快、好美的背後,卻可能造成身體上的負擔與健康風險!製造過程是否安全合理?乾淨衛生?也是打了許多問號。

再加上現在因健康養生的意識抬頭,消費者們越來越注重吃下肚子的食物成份,開始努力追求簡單無添加。也因為隨著食品加工技術越來越棒,能夠透過改善製程,有效減少添加物的必要性。終於,在消費者意識抬頭、技術成熟等各方條件皆備下,古意老實、耗費工時的無添加師傅,多年以後,開始受到矚目啦!

在這場世紀對決中,有添加師傅在民眾都還來不及反應時,就已經做好了熱騰騰的麵包,每一個麵包都飽滿好看、香氣濃郁,簡直是施了魔法一樣!但見到這麼多食品化工添加物做出來的麵包,難道就不能有更健康的材料選擇或做法嗎?

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反觀無添加師傅,他按部就班的從麵粉開始精心挑選,接著再逐一加入可以溯源的材料,接下來,順應麵包的特性自然發酵。即使有添加師傅已經端出熱騰騰的麵包了,無添加師傅仍然不為所動,他循序漸進,寧可耗時製作,堅持做自己的無添加麵包。

無添加師傅之所以堅持,那是因為他秉持著麵包不用任何添加物,不講求快速便利,用純淨的原料配方、遵循傳統法國工法,做出來的麵包也可以照樣香氣四溢、美味好吃,更重要的是每一口都吃的健康又安心!

無添加師傅堅持不用任何添加物,不講求快速便利,用純淨的原料配方、遵循傳統工法。圖/家樂福提供

當兩位師傅的麵包端上評審桌⋯⋯

有添加師傅的麵包外表金黃澎潤漂亮,無添加師傅的則是外表非常質樸。

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不過,當評審們吃下麵包後,外表質樸的無添加師傅,竟然擄獲了評審們的心!

怎麼辦到的呢?這是因為花了較多時間製作的無添加麵包,保濕度較佳,口感也較有層次。當評審一口接著一口品嚐,會發現吃的都是食物的鮮甜原味—無添加麵包是名為「裸麵包」的寶藏男孩啊!他不同於外表上看起來質樸敦厚,只要用心切開,裏頭包裹著滿滿新鮮在地的果乾和堅果,是誠心誠意的美味。

烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」,是怎麼來的?

堪稱烘焙界的寶藏男孩「裸麵包」,是來自於家樂福自製的烘焙產品。長期關注食物真實性與為顧客把關健康的家樂福,2014 年就開始著手了「無添加驗證計畫」,也在 2019 年取得了「A.A. 無添加驗證標章」,更透過第三方專業機構親赴產線檢驗、不定期抽查等層層審核程序,取得了嚴謹認可。

要打造寶藏男孩般的「裸麵包」,並不是容易的事。許多標榜安心安全的麵包,都只能做到製程及配料上的無添加;而追求極致的家樂福,自製白吐司則從特製 100% 的無添加麵粉開始,掌握源頭,做最純淨、最真實且赤裸的麵包。

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這是一款依循歐盟規範,取得 A.A. 無添加標章,第三方驗證後可信賴的麵包。

這是關注在地的暖心麵包,嚴選在地好食材、講求動物福利,選用當季水果、非籠飼雞蛋、透明鮮奶、以安佳奶油取代人造奶油⋯⋯。

這是減塑又減廢,以醜蔬果製作配料,減少食材浪費,更導入環保包材,友善環境的麵包。

烘焙東西軍「有添加師傅」與「無添加師傅」的對決,我們看到了,天公疼憨人,穩扎穩打、工法較繁複的無添加製程,受到消費者的青睞——這一場對決,由純粹、誠實、充滿善意的裸麵包,「無添加師傅」獲勝。

【家樂福食物轉型計畫】烘焙東西軍「有添加麵包」v.s.「無添加麵包」的世紀對決,今天你選哪一邊?影/YouTube
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