從零開始的起司鍊成之旅

本文與財團法人臺灣生活美學基金會合作。 

AI 有可能造成人們失業嗎？還是 AI 會成為個人專屬的超級助理？

隨著人工智慧技術的快速發展，AI 與人類之間的關係，成為社會大眾目前最熱烈討論的話題之一，究竟，AI 會成為人類的取代者或是協作者？決定關鍵就在於人們對 AI 的了解和運用能力，唯有人們清楚了解如何使用 AI，才能化 AI 為助力，提高自身的工作效率與生活品質。

有鑑於此，目前正於臺灣當代文化實驗場 C-LAB 展出的「2024 未來媒體藝術節」，特別將展覽主題定調為奇異點（Singularity），透過多重視角探討人工智慧與人類的共生關係。

C-LAB 策展人吳達坤進一步說明，本次展覽規劃了 4 大章節，共集結來自 9 個國家 23 組藝術家團隊的 26 件作品，帶領觀眾從了解 AI 發展歷史開始，到欣賞各種結合科技的藝術創作，再到與藝術一同探索 AI 未來發展，希望觀眾能從中感受科技如何重塑藝術的創造範式，進而更清楚未來該如何與科技共生與共創。

從歷史看未來：AI 技術發展的 3 個高峰

其中，展覽第一章「流動的錨點」邀請了自牧文化 2 名研究者李佳霖和蔡侑霖，從軟體與演算法發展、硬體發展與世界史、文化與藝術三條軸線，平行梳理 AI 技術發展過程。

藉由李佳霖和蔡侑霖長達近半年的調查研究，觀眾對 AI 發展有了清楚的輪廓。自 1956 年達特茅斯會議提出「人工智慧（Artificial Intelligence））」一詞，並明確定出 AI 的任務，例如：自然語言處理、神經網路、計算學理論、隨機性與創造性等，就開啟了全球 AI 研究浪潮，至今將近 70 年的過程間，共迎來三波發展高峰。

第一波技術爆發期確立了自然語言與機器語言的轉換機制，科學家將任務文字化、建立推理規則，再換成機器語言讓機器執行，然而受到演算法及硬體資源限制，使得 AI 只能解決小問題，也因此進入了第一次發展寒冬。

之後隨著專家系統的興起，讓 AI 突破技術瓶頸，進入第二次發展高峰期。專家系統是由邏輯推理系統、資料庫、操作介面三者共載而成，由於部份應用領域的邏輯推理方式是相似的，因此只要搭載不同資料庫，就能解決各種問題，克服過去規則設定無窮盡的挑戰。此外，機器學習、類神經網路等技術也在同一時期誕生，雖然是 AI 技術上的一大創新突破，但最終同樣受到硬體限制、技術成熟度等因素影響，導致 AI 再次進入發展寒冬。

走出第二次寒冬的關鍵在於，IBM 超級電腦深藍（Deep Blue）戰勝了西洋棋世界冠軍 Garry Kasparov，加上美國學者 Geoffrey Hinton 推出了新的類神經網路算法，並使用 GPU 進行模型訓練，不只奠定了 NVIDIA 在 AI 中的地位， 自此之後的 AI 研究也大多聚焦在類神經網路上，不斷的追求創新和突破。

從現在看未來：AI 不僅是工具，也是創作者

隨著時間軸繼續向前推進，如今的 AI 技術不僅深植於類神經網路應用中，更在藝術、創意和日常生活中發揮重要作用，而「2024 未來媒體藝術節」第二章「創造力的轉變」及第三章「創作者的洞見」，便邀請各國藝術家展出運用 AI 與科技的作品。

例如，超現代映畫展出的作品《無限共作 3.0》，乃是由來自創意科技、建築師、動畫與互動媒體等不同領域的藝術家，運用 AI 和新科技共同創作的作品。「人們來到此展區，就像走進一間新科技的實驗室，」吳達坤形容，觀眾在此不僅是被動的觀察者，更是主動的參與者，可以親身感受創作方式的轉移，以及 AI 如何幫助藝術家創作。

而第四章「未完的篇章」則邀請觀眾一起思考未來與 AI 共生的方式。臺灣新媒體創作團隊貳進 2ENTER 展出的作品《虛擬尋根-臺灣》，將 AI 人物化，採用與 AI 對話記錄的方法，探討網路發展的歷史和哲學，並專注於臺灣和全球兩個場景。又如國際非營利創作組織戰略技術展出的作品《無時無刻，無所不在》，則是一套協助青少年數位排毒、數位識毒的方法論，使其更清楚在面對網路資訊時，該如何識別何者為真何者為假，更自信地穿梭在數位世界裡。

透過歷史解析引起共鳴

在「2024 未來媒體藝術節」規劃的 4 大章節裡，第一章回顧 AI 發展史的內容設計，可說是臺灣近年來科技或 AI 相關展覽的一大創舉。

過去，這些展覽多半以藝術家的創作為展出重點，很少看到結合 AI 發展歷程、大眾文明演變及流行文化三大領域的展出內容，但李佳霖和蔡侑霖從大量資料中篩選出重點內容並儘可能完整呈現，讓「2024 未來媒體藝術節」觀眾可以清楚 AI 技術於不同階段的演進變化，及各發展階段背後的全球政治經濟與文化狀態，才能在接下來欣賞展區其他藝術創作時有更多共鳴。

「畢竟展區空間有限，而科技發展史的資訊量又很龐大，在評估哪些事件適合放入展區時，我們常常在心中上演拉鋸戰，」李佳霖笑著分享進行史料研究時的心路歷程。除了從技術的重要性及代表性去評估應該呈現哪些事件，還要兼顧詞條不能太長、資料量不能太多、確保內容正確性及讓觀眾有感等原則，「不過，歷史事件與展覽主題的關聯性，還是最主要的決定因素，」蔡侑霖補充指出。

舉例來說，Google 旗下人工智慧實驗室（DeepMind）開發出的 AI 軟體「AlphaFold」，可以準確預測蛋白質的 3D 立體結構，解決科學家長達 50 年都無法突破的難題，雖然是製藥或疾病學領域相當大的技術突破，但因為與本次展覽主題的關聯性較低，故最終沒有列入此次展出內容中。

除了內容篩選外，在呈現方式上，2位研究者也儘量使用淺顯易懂的方式來呈現某些較為深奧難懂的技術內容，蔡侑霖舉例說明，像某些比較艱深的 AI 概念，便改以視覺化的方式來呈現，為此上網搜尋很多與 AI 相關的影片或圖解內容，從中找尋靈感，最後製作成簡單易懂的動畫，希望幫助觀眾輕鬆快速的理解新科技。

吳達坤最後指出，「2024 未來媒體藝術節」除了展出藝術創作，也跟上國際展會發展趨勢，於展覽期間規劃共 10 幾場不同形式的活動，包括藝術家座談、講座、工作坊及專家導覽，例如：由策展人與專家進行現場導覽、邀請臺灣 AI 實驗室創辦人杜奕瑾以「人工智慧與未來藝術」為題舉辦講座，希望透過帶狀活動創造更多話題，也讓展覽效益不斷發酵，讓更多觀眾都能前來體驗由 AI 驅動的未來創新世界，展望 AI 在藝術與生活中的無限潛力。

展覽資訊：「未來媒體藝術節——奇異點」2024 Future Media FEST-Singularity 
展期 ▎2024.10.04 ( Fri. ) – 12.15 ( Sun. ) 週二至週日12:00-19:00，週一休館
地點 ▎臺灣當代文化實驗場圖書館展演空間、北草坪、聯合餐廳展演空間、通信分隊展演空間
指導單位 ▎文化部
主辦單位 ▎臺灣當代文化實驗場

近年來，一股健身風氣吹進了台灣，讓蛋白補充品的市場更加蓬勃發展。定睛一看，除了多了很多阿壯與翹臀妹以外，各大量販、電商、超市與代購也出現了琳瑯滿目、口味多變的乳清蛋白產品。

產品口味從早期的草莓、巧克力與香草三大天王，到現在相當風潮的抹茶、奶茶、摩卡、香蕉、芒果、起司蛋糕與優格等；產品形式也從單純的沖泡粉，出現了零食棒、點心塔等烘焙產品。讓下班還要衝健身房打卡的網紅們，有了更便利快速補充營養的選擇。

乳清蛋白珍貴的原因是甚麼？

乳清原料主要來自於起司工廠的副產物。不過在台灣，酪農生產以供應鮮乳為主，並無大量生產起司的工廠，因此台灣品牌如戰神、All in 和 Sparkprotein 等，雖然產地在台灣，使用的乳清蛋白還是需向國外購買，再運至台灣調配，因此關於乳清蛋白的製造流程，台灣能提供的資料較少。這樣物以稀為貴，進口還要加上關稅，讓乳清蛋白在台灣價格不是那麼美麗，也讓人萌生直接吃肉不就好了的想法。要補充蛋白質，除了乳清蛋白外，當然也有蛋粉、大豆蛋白、碗豆蛋白及麻蛋白等商品供選擇，還有便利商店就買的到的即食雞胸肉、蛋等。

不過除了補充蛋白質之外，乳清蛋白還有些其他的效果讓人難以捨棄。Bear 等人在 2011 年發表的研究顯示，每天補充兩份乳清蛋白（共計 56 公克蛋白質），就算只是每天做個深呼吸運動，也比吃具有相同蛋白質含量的大豆蛋白、或相同熱量的麥芽糊精，更有降體脂的作用並；乳清蛋白在其他研究中，也出現配合其他條件能即時提升肌肉質量，或調節血糖、改善第二型糖尿病的效果 (Frid et al, 2005；Mortensen et al, 2012)。

其實，乳清蛋白一開始是各大起司工廠的燙手山芋、會造成環境汙染的廢棄物。到底後來又經過了哪些處理過程，讓乳清蛋白翻身，成為現在的廣告裡，所謂「牛奶中最珍貴的成分」，一家賣得比一家貴呢？

從廢棄物變身為商品

回過來從頭講起，牛奶中的蛋白主要分為酪蛋白與乳清蛋白，各佔 80% 和 20%。在起司加工的過程，隨著酸或凝乳酶加入，酪蛋白會凝結成塊，並排出大量的淡黃色液體，也就是乳清。乳清中有 93% 是水，若直接加熱乾燥，耗能耗時，且蛋白含量僅佔乳清乾重的 13%，早期多直接廢棄或作為飼料。

另外，也因為營養價值與水分含量高，容易受微生物汙染腐敗，發酵產生乳酸，破壞乳清營養價值並產生異味。如果直接排放也會造成河川優養化等問題，所以從 1950 年代開始，隨著大型起司工廠設立，乳清蛋白的去處變成急待解決的難題。

但後來，透過應用膜過濾技術，不但解決了廢棄物處理問題，也加速了乳清蛋白的各式產品誕生。不管是正在喝，還是開始要選購乳清蛋白的人一定會注意到，除了口味之外，乳清蛋白的品項相當多樣，還會再細分成濃縮乳清蛋白（whey protein concentration）、分離乳清蛋白（whey protein isolate）還有水解乳清蛋白（whey protein hydrolysate），以及近期大廠還推出源型乳清蛋白（未變性乳清蛋白）^註1。

而這些產品之間始終存在一股微妙的價差，蛋白質含量也有些不同，此外還會混合多種來源的蛋白改變組成，這些也讓購買乳清蛋白變得難單純以蛋白純度做購買單價的考量。

這麼多種多樣的乳清蛋白產品，其實差別的祕密都藏在工廠裡。乳清蛋白只是個統稱，除了營養與口味等因素外，最主要差別在於各家工廠都有自己生產乳清蛋白的小撇步。而乳清的副產品也不只有乳清蛋白而已，還有乳糖和其他具生理活性的特殊成分，它們也因為作為配方食品、保健食品、護膚產品和牙膏的原料而漸漸受到重視。廠商調整產品線到最適化的生產方式後，就演變成現在市面上百家爭鳴，各有特色的乳清蛋白產品。

乳清蛋白的主要來源與組成

要了解工廠生產的流程如何影響最終產品，就要從乳清蛋白的成份說起。

乳清蛋白主要分成 β-乳球蛋白（β-lactoglobulin）、α-乳白蛋白（α-Lactalbumin）、血清白蛋白（serum albumin）、免疫球蛋白（immunoglobulins），與一些次要蛋白質，如：乳鐵蛋白（lactoferrin）、糖巨肽，及多種生物活性胜肽與生長因子等。每種蛋白質的胺基酸組成不同，具有各自的營養保健功能。市面上販售的乳清蛋白的蛋白組成比例會依照加工方式有所變動最多以有五種蛋白質為主，其餘的蛋白質皆屬微量存在，近年也有研究希望能將乳清中各種蛋白各別分離，做出供特殊用途之產品。

不過本文中介紹這些蛋白質重點不在討論營養價值，而是其物理化學特性上的差異，這是將蛋白質從乳清中分離的基礎。隨胺基酸組成與數量不同，分子大小會有不同，當分子量達兩倍差異時，即使是非專一性的膜過濾也可以達到分離效果。此外不同蛋白的立體結構、表面疏水特性及對熱的穩定度不同，商業上也會利用加熱讓蛋白質結構展開變性，或改變疏水性，或用酵素水解蛋白，以達到分離目的。

乳清中常見蛋白之物化特性

（資料來源：Goodall et al, 2008）

胺基酸帶有的官能基會讓分子表面同時帶有正電荷與負電荷，而在適當 pH值下，蛋白質表面電荷處於電中性狀態則稱為等電點（isoelectric point, PI）。環境中的 pH 值大於蛋白質 PI 值時，蛋白質帶負電，相反狀態時則帶正電。因此當蛋白質的 PI 不同時，可藉由調整乳清酸鹼度，讓蛋白質攜帶不同電荷而達到分離效果。

簡單來說，製程中改變酸鹼值、酵素與熱處理等因素，皆會影響最終乳清蛋白產品的溶解性、起泡性、凝膠溫度與風味。基本的物化特性會影響加工中分離與純化出的各式乳清蛋白的量，而相對應的改變商品組成，並造成不同的沖泡、飲用品質與吸收效率。

不同分離技術的排列組合，是製作乳清商品的機密

市面上最常見的兩種乳清蛋白產品，濃縮乳清蛋白與分離乳清蛋白，兩者最明顯的差異在於蛋白質含量：濃縮乳清蛋白的蛋白質含量範圍在 35-80%，尚含有乳糖、脂肪與灰分；分離乳清蛋白的蛋白質含量在 90%以上。要達到分離乳清蛋白的蛋白質純度，除了基本的超過濾以外，還要利用前面介紹的蛋白質特性，使用離子交換或微過濾技術來去除非蛋白成分。

上圖簡單表示了商業上常用的分離蛋白技術，詳細的排列順序則會依照機器廠牌與生產的產品而有所變動。

使用超濾膜與透析過濾製成的濃縮乳清蛋白

首先，濃縮乳清蛋白的生產是由超濾膜過濾（Ultrafiltration, UF）^註2開始的。首次過濾後 100kg 的乳清約可得到 17kg 的濃縮液（滲餘物）與 83kg 的滲透液。這些濃縮液保有原來乳清中大於 99% 的蛋白質、幾乎全部的脂肪、與約一半的乳糖、灰分（可視為無機鹽類）和非蛋白質含氮化合物。

因此經過超濾膜過濾處理提升固形物含量，乾燥後可得到蛋白質含量約 35% 的乳清蛋白，伴隨著 47% 乳糖，8%灰分與 2% 脂肪。而過濾過程中的流量與預處理如加水、濃縮與加熱等，也會影響整體組成與滲餘物含量。隨著增加濃縮次數與加水透析過濾，可再進一步去除部分乳糖與礦物質，得到整體蛋白質含量達 80%、脂肪含量 7%、乳糖含量 4% 與灰分含量 3.1% 之濃縮乳清蛋白產品。而為了達到良好的經濟效益，濃縮液最好濃縮到固形物含量在 25% 左右，搭配後續的蒸發濃縮或逆滲透濃縮與噴霧乾燥技術，即可製成常見的濃縮乳清蛋白。

製造分離乳清蛋白最常用的方法：離子交換法與錯流微濾膜過濾法

而要達到更高濃度的蛋白質比例，前面的辦法就不夠用囉。商業上製造乳清分離蛋白，最常見則是以離子交換法（Ion-Exchange Chromatography, IEC）或錯流微濾膜過濾法（Cross Flow Microfiltration, CFM）。

隨著 1980 年引進 IEC 離子交換樹脂技術，加酸讓大部分乳清中主要蛋白攜帶正電荷（pH值低於PI），會吸附在帶負電的樹脂上，將多餘的乳糖與其他非蛋白質成分洗脫後，再加鹼使溶液 pH 值升高，讓蛋白質脫離樹脂，此步驟幾乎可以去除全部的乳糖與脂肪，再搭配超濾與透析過濾去除水分與礦物質。乾燥後可得到 95%蛋白質含量的乳清蛋白，分離純化的效果非常不錯。然而此方法會搭配熱與酸以達到較佳的分離效率，因此收集到的多為變性蛋白。

CFM 則是利用微濾膜過濾方式將脂肪、變性蛋白與不溶顆粒與細菌從乳清中去除，因專一性低，分離後的蛋白質含量較 IEC 稍低，約為90%。但是相對的，由於不需要加熱或額外添加化學藥劑調整酸鹼值，被認為可以保留較好的蛋白質生物活性與風味。特別是像是糖巨肽這類的蛋白質，因 PI 值較低，在傳統離子交換法中會直接被去除，而許多研究顯示其能刺激一種控制食慾的腸胃荷爾蒙「cholecystokinin」的分泌，此賀爾蒙除了能進一步降低食慾除外，也有抑菌以達到免疫調節功能，但在陽離子交換製成的分離乳清蛋白中幾乎不被保留。

製造成本上來說，由於 CMF 有體積依賴性，生產成本與處理溶液的體積成正比，而離子交換法主要依賴多少蛋白質吸附於樹脂上，而在未濃縮處理的乳清中蛋白質含量只有0.6%，因此相較起來，離子交換法生產成本較低，許多廠商依然對此種生產方式仍具有相當的信心，並持續投入 IEC 的改良研發。

更多新技術新品項持續出現中……

隨著技術的進步，有越來越多的新方法也開始被應用於乳清蛋白的製程中。如冷連續式陰離子交換樹脂層析因不用熱與酸處理，可以保留較多的糖巨肽與其他蛋白的生物活性，所以有些廠商會特別強調此種方法得到的為富含糖巨肽之分離乳清蛋白。此外還有「源型乳清」直接使用脫脂奶製造，強調冷過濾製程；甚至是含有專一性酵素水解讓身體更好吸收的水解乳清蛋白產品等。這些新的技術與介紹，都可以漸漸在國外各大乳清蛋白的品牌中出現。

身為消費者，當然樂見更多好商品的誕生。不管是有專業健身需求，作為運動前預防補給或是運動後即時補充，可選擇純度高的分離乳清蛋白、或是保留較多機能性成分的乳清蛋白。想要好吸收、以及避免對部分蛋白過敏的人，可以選擇水解乳清蛋白。只是想維持正常體位，而食用乳清蛋白增加蛋白質攝取量、與提升飽足感，可以購買較為便宜的濃縮蛋白等。不過乳清蛋白始終是補充品，可不能完全取代正餐中的豆魚肉蛋類。而身為食品人，透過這個典型的廢棄物變黃金的故事，持續探索，也許下個挖到寶的就是你。

註解

1. 「乳清」這個詞除了是起司製作時排出可溶性物質的代稱，近年來也代表了牛奶中酪蛋白膠微粒（casein micelles）以外的物質。這兩種不同的原料會因為菌酛（mother starter）本身的蛋白質，細菌代謝產物與凝乳酶作用於酪蛋白的產物，如糖巨肽等，而造成最後商品的成份有差異。使用牛奶直接製成乳清蛋白也可以減少蛋白質受熱，或是避免因過酸等因素而變性，因此在商業上也會將直接用牛奶加工製成的乳清蛋白另稱為源型乳清蛋白。
2. 膜分離技術是指在分子水平上，不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實現選擇性分離的技術，半透膜又稱分離膜或濾膜，膜壁布滿小孔，根據孔徑大小可以分為：微濾膜（Microfiltration, MF）、超濾膜（Ultrafiltration, UF）、納濾膜及反滲透膜等。MF 膜可用來阻擋粒徑在 0.05 ~ 10 微米間的粒子，通常操作壓力在 0.5 ~ 2 大氣壓就可獲得有效濾速，讓溶解蛋白質通過，可濾除細菌。UF 膜則用來分離粒徑較小的巨分子或所謂的膠體（colloids），其膜孔大約在 5 ~ 100 奈米，因可去除較大的有機分子，常以能阻擋粒子的分子量來表示其分離能力。超過濾膜通常可攔截分子量約在 0.5 ~ 50 萬之間的分子，施加的操作壓力則在 1 ~ 10 大氣壓之間，大部分可溶性蛋白質無法濾出。除了膜孔徑大小，膜表面的化學性質等也分別有不同的截流作用。

參考資料

• 羅英琪, 陳奕鳴, 王國慧, & 黃啟彰. (2015). 運動營養補充品乳清蛋白之多樣生物活性探討. 運動教練科學, (37), 105-121.
• Baer, D. J., Stote, K. S., Paul, D. R., Harris, G. K., Rumpler, W. V., & Clevidence, B. A. (2011). Whey protein but not soy protein supplementation alters body weight and composition in free-living overweight and obese adults. The Journal of nutrition, 141(8), 1489-1494.
• Brody, E. P. (2000). Biological activities of bovine glycomacropeptide. British Journal of Nutrition, 84(S1), 39-46.
• Deeth, H. C., & Bansal, N. (Eds.). (2018). Whey Proteins: From Milk to Medicine. Academic Press.
• Goodall, S., Grandison, A. S., Jauregi, P. J., & Price, J. (2008). Selective separation of the major whey proteins using ion exchange membranes. Journal of dairy science, 91(1), 1-10.
• Huffman, L. M., & Harper, W. J. (1999). Maximizing the value of milk through separation technologies. Journal of dairy science, 82(10), 2238-2244.
• WHEY PROCESSING
• MEMBRANE SEPARATIONS

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/文詠萱

起司，又稱為乾酪，在世界飲食文化發展中佔有相當的重要性，它不僅含有鈣質等營養成分，而且其中蘊含的文化意義，還可以為生活增添情調。

臺灣常見的起司多為起司片、起司條等再製乾酪（即再製起司）產品，而天然起司多為外國進口，為什麼臺灣自製起司如此少見？世界上有千種起司，又是怎麼製造的？

這次我們邀請臺灣大學動物科學技術學系陳明汝教授從原料乳開始，為我們介紹關於起司的製程、加工原理，讓你更理解吃下肚的各種起司，究竟是如何鍊成的！

起司的原料乳品有哪些講究？

在天然起司歷史源遠流長的歐洲，起司製作不僅是食物，更是一門工藝。每個製程環節都需講究細節，原料乳的選擇與處理本身就是一門大學問。

起司的原料為生乳，一般會以巴氏德殺菌法來進行殺菌，消滅鮮乳中的致病菌，並嚴格控制其生菌數。

生乳加熱的溫度也會影響到起司最終的品質與口感，有些起司製作時加熱的溫度會稍微低一些，為了保存其中特殊的微生物，以及牛乳天然的蛋白酶和脂肪酶，讓起司熟成後會有特殊的風味。有些則提高加熱溫度、增加加熱時間，讓乳清蛋白變性與酪蛋白結合，這樣製成的起司由於增加了乳清蛋白，再加上乳清蛋白保水性佳，產率較高，起司成品比較軟。

為什麼製作起司一定需要生乳呢？超市買到的牛奶就不能做起司嗎？生乳跟一般市面常見鮮乳不同在於是否經過「殺菌」及「均質化」（homogenization，使互不溶的成分成為穩定而均勻的液態懸浮物）處理。未經均質處理的生乳，在放置一段時間後，會因為油水不相容的關係浮出一層脂肪，有助於後續凝結製造起司；而均質則會讓脂肪球變小並與酪蛋白結合，進而在起司製程中影響牛乳凝結、使起司成型不佳。

由於臺灣牛奶收購價格較高，排掉乳清比較浪費，所以會將生乳加熱至攝氏100度左右，讓乳清蛋白變性，與酪蛋白結合。其實，將乳清蛋白保留在起司原料中，除了能增加起司產量，還因為乳清蛋白跟水的結合力較強，能在製程中保留較多水份，使得起司成品口感更軟。

牛乳中的蛋白質約80％為酪蛋白、20％為乳清蛋白，一般起司製程中大多留下酪蛋白，被排除的的乳清蛋白則可用來製作其他副產品，像是健身族會食用的乳清蛋白粉等。

從原料到成品：冷卻、排水與壓製

經過殺菌後的原料乳降溫後，會加入發酵菌種，例如乳酸菌，而不同菌種也會影響起司最後展現的風味。菌種放入後，醱酵半小時至一小時，讓酸度上升（pH值下降），直到 pH值降到 6 以下時，再加入凝乳酶使原料乳凝固，此時看起來就像豆花或豆腐狀。

凝乳完成後，會將凝乳切割成小塊、增加乳清排除的面積及速度。切割大小會影響起司最後的軟硬度，切割愈大塊排水愈慢，導致含水量愈多，起司就會愈軟；以此類推，切成小塊的起司成品相對比較硬。凝乳切割後，會稍微提高溫度，讓凝乳塊中的蛋白質收縮，促進乳清排除。乳清排除後，會加入鹽與凝乳塊混合，接著進行壓實，讓更多乳清排除並成型。

大部分起司的前段製程相似，但後續會因為熟成時間、熟成條件、是否上蠟等製程差異，讓起司有不同種類。

例如，莫札瑞拉起司（mozzarella cheese）為了增加其延展度，會將凝乳塊放在攝氏 70 度的水中攪動，增加蛋白質的彈性，最後再放入冰水中。而高達起司（gouda cheese）為了避免起司因為接觸空氣而發霉，會在外層封上一層蠟，再進行長時間熟成。

還有些起司在壓製後會放入鹽水中，提高起司風味，為了不影響起司風味（變太鹹）、或是影響起司中菌種生存，鹽水濃度多控制在1.5％左右。而市面上常見的軟質藍紋起司（blue cheese），會在壓實後，於表面切出一條一條的凹洞，另外撒上黴菌。

起司若根據國際法典（Codex）以含水量分類，可分為極硬質起司（MFFB少於 51%以下，例如帕瑪森起司）、硬質起司（MFFB介於 49~56%之間，例如多數的切達起司）、半硬質起司（MFFB 介於 54~69% 之間，例如常見有孔洞的艾曼塔乳酪）和軟質起司（MFFB 67％以上，例如莫札瑞拉起司，或製作提拉米蘇的馬斯卡朋起司）。起司水分多寡除了左右軟硬度外，也會影響保存期限，當水分含量愈低，水活性通常也愈低，保存期相對比較長。

• 註：MFFB (moisture on a fat-free basis)，即無脂肪的含水比：起司的水分重量/（起司總重-脂肪重量）

除了生乳、菌種等原料外，在美國、歐洲等地製作天然起司允許加入食品添加物。像是加入少許氯化鈣，可幫助凝乳酶讓起司凝固；有些煙燻起司則是加入硝酸鹽類（nitrates），以增添風味、幫助抑菌（但根據我國「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」，目前仍不允許將硝酸鹽添加於乾酪裡）；還可以加入色素讓起司呈現色澤，主要以 ß-胡蘿蔔素為主。

什麼是再製乾酪？

臺灣市面上最常見的起司產品，如起司片、起司條等，其實是前述天然起司經過再次加工製造而成，又稱為「再製乾酪」（processed cheese)，或稱再製起司、加工起司。再製乾酪樣貌多元，有片狀、條狀、絲狀、牙膏狀、罐頭、噴式等各種型態。再製乾酪的概念源自於打仗行軍時的保存需求，軍隊將原本的天然起司加熱殺菌，融化後放涼又會再度凝結，成為較容易保存、不易腐壞的再製乾酪。

再製乾酪以天然起司為原料製作，起司需先切碎、加熱，加熱溫度會因後續用途不同而有差異。

由於不能讓每一批再製起司的口感風味差異太大，所以再製乾酪業者多半依照比例混合兩種以上的天然起司，並且另外加入食品添加物以達到標準品質。

天然起司溶解後，內含脂肪會浮出，因此，再製乾酪可能會加入磷酸鹽類品質改良劑（如：磷酸二氫鈉）或乳化劑，以幫助脂肪乳化。按照國際食品法典委員會（Codex）規定，添加磷酸鹽每公斤不能超過 40公克，而臺灣現行標準更嚴格，規定用量應在每公斤 3公克以下（以磷酸根 phosphate 計算）。

此外，起司製程還可能加入檸檬酸與防腐劑延長保存期限，或添加色素（如 ß-胡蘿蔔素）讓賣相更好。最後再進入填充包裝、冷卻、銷售等環節。

為什麼臺灣很難自製起司？

臺灣不容易製作起司的原因包括「氣候」及「原料」2 項因素。氣候條件讓天然起司發酵與存放環境受限，再加上起司裡的菌種與酵素具有活性，需待在攝氏 5~7 度的環境裡，因此天然起司的儲藏、運用限制較多。除此之外，臺灣牛奶收購價與國外相比高很多，也不利於自產自銷起司。

即使先天環境不利，但市場需求仍然龐大，於是衍生出更容易保存、方便運用，價格也相對親切的再製乾酪。雖然再製乾酪比較容易存放，但開封後仍必須依據產品標示適當冷藏或冷凍，並且盡快吃完。

小小起司裡蘊藏了許多食品加工技術的智慧，不管是來點天然起司搭配好酒，或是使用再製乾酪增添料理變化，盡情享受起司為你帶來的人生樂趣吧！

參考資料：

• 圖解食品加工學與實務 (2016) 五南出版社 李錦楓 李明清等著
• 食品加工學 第二版 (2013) 五南出版社 施明智 蕭思玉 蔡敏郎 著
• Codex Alimentarius – Milk and Milk Products Second edition – FAO
• 台農乳品：何謂「均質」？為何乳品加工必須經過均質化處理?有何效果？

本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行

乳汁，一種專門演化出來給我們吃的食物

我們可以確實說，乳汁是唯一一種專門演化出來給我們吃的食物。我們把這個演化的禮物和其他生物共享，製成了起司。製造起司時，乳汁中的一小部分能量給了那些生物，它們慷慨回報無窮的好味道。乳腺，以及有時從乳腺分泌而出的乳汁，對哺乳類所有新生兒的生存都無比重要，真不知道哺乳類的祖先在還沒有乳汁時是怎樣活下去的。我們對於任何適應，都可以提這個問題。

達爾文在《物種原始》中堅稱，天擇造成的演化是一種漸進的過程，大自然不會突然跳一大步，而是踩著小碎步，經過長久的時間，才造成顯著的變化。他認為漸變論是天擇演化的基礎，讓這個理論能夠接受測試，並且寫道：

「如果有任何複雜的器官不是經由許多複雜、連續且細微的改變而造就的，那麼我的理論就完全失敗了。」

生物學家米瓦特（St. George Mivart）一直抓著這個句子攻擊達爾文的理論（他的名字是聖喬治，和傳說中的屠龍英雄一模一樣，或許因為這樣，覺得自己要有一樣的精神），指出古老祖先最早的乳腺應該還沒有發育完全，對於新生小動物來說根本沒有絲毫用處。他說：

「有某個動物年幼的時候能夠活下來，是因為偶然間吸取了母親皮膚上偶然出現的腫大腺體所分泌的一滴液體，其中的營養成分還少得可憐，這種說法可信嗎？」

好一個有著既定觀點的問題。

從汗腺演化而來的乳腺，比哺乳類更早出現

米瓦特年輕的時候支持達爾文的理論，但是在成為演化學家的過程中，由於本身在宗教上的信仰，他抗拒天擇的普遍性，也反對完全不含有上帝設計或指導的這個演化理論。

一八七二年，達爾文在進行《物種原始》第六版（也是最後一版）的修改工作時，發現需要撰寫一章全新的內容，才能夠回答米瓦特的各種批評。

在這一章中，達爾文寫道：「所有哺乳類動物皆具備乳腺，其存在無庸置疑，且必在遙遠古時便已出現……」達爾文繼續說道，米瓦特質疑原始的乳腺對於後代的用處，這個問題其實並不恰當，因為當時已經知道，鴨嘴獸有類似的器官，年幼的鴨嘴獸會直接從母獸皮膚上的腺體吸取乳汁，皮膚上並沒有乳頭，鴨嘴獸幼兒不太可能出現米瓦特所說的那種問題。

鴨嘴獸是卵生的哺乳動物，這類動物稱為「單孔類」，人們認為牠們類似早期的哺乳動物。只有澳洲才有野生的鴨嘴獸，牠們在夜間活動，白天躲在地道深處。在一八七二年的時候，鴨嘴獸能夠生蛋這件事情，還只是沒有經過確認的謠言。

如果當時達爾文就知道鴨嘴獸除了有原始的乳腺之外，還會生蛋，那麼他應該可以更用力強調這種動物是演化史上的孑遺生物，是哺乳動物產卵的祖先和後來具備完整乳頭的哺乳動物之間的過渡期。

就和達爾文當年的推測一樣，製造乳汁的腺體在結構上類似於皮膚上的汗腺，乳腺幾乎可以確定是由汗腺演化而來、具有特殊功能的腺體。他也正確推論出泌乳的古老起源。

現在的遺傳學與生物化學證據指出，最早的哺乳動物大約在二億年前出現。包括鴨嘴獸在內，會分泌乳汁的動物全部具備了一群相同的基因，製造出基本成分相同的乳汁，這便是證據。所有的哺乳動物都得起源於一個共同祖先，這個祖先當時便有了完整的泌乳機制，才會出現後來這樣的狀況。

由於泌乳機制本身很複雜，需要時間才能演化出來，因此起源的時間必定早於二億年前。這聽起來很矛盾，但是蛋比飛鳥更早出現，乳腺和乳汁也比哺乳動物更早出現。

乳糖的優勢：避免細菌及酵母菌感染乳腺

乳汁是一種特殊的液體，有兩種相輔相成的功能：

提供營養，以及提供保護。

營養來自於乳汁中的蛋白質、脂肪、糖類（乳糖）、鈣質與其他礦物質。保護來自於乳汁中的抗體，以及其他具備抗菌功能的酵素，這些成分在初乳中特別豐富。初乳是剛出生哺乳動物最早吸到的乳汁，其中也含有母親的免疫細胞。

乳汁中含有的碳水化合物，全都是罕見的糖類：乳糖，而不是所有細胞都能夠共通使用的葡萄糖。這種情況很少見，值得注意。哺乳動物為什麼要提供這種需要消化之後才能利用的碳水化合物給幼兒？如果乳汁中含有的是即刻便能利用的高能葡萄糖，對幼兒不是更好嗎？答案可能在於乳糖的獨特性質，具備了葡萄糖所缺乏的優勢。世界上到處都充滿想要大吃葡萄糖的細菌和酵母菌，只有幾種細菌能夠利用乳糖。

想想看細菌或酵母菌感染了乳腺之後，會對母親和幼兒造成什麼樣的災難？

釀酒者利用了酵母菌無法讓乳糖發酵的特性，在啤酒中加入乳糖以增加甜味，製造出來的啤酒稱為牛乳司陶特（milk stout）。如果加的是葡萄糖或是蔗糖，酵母菌會把這些糖類轉換成酒精。

乳糖酵素與乳糖不耐症，都是對偶基因在作怪

如果要用特殊的糖類餵養幼兒，會產生一個問題：幼兒需要特殊的酵素分解乳糖，之後才能加以利用。哺乳類的幼兒能夠製造乳糖酶來解決這個問題。當幼兒長大斷奶之後，乳糖酶便愈來愈少，最後身體不再製造這種酵素，因為沒有需要了。成年動物吃的食物中沒有乳糖。所以，哺乳類在小時候把乳汁中的乳糖當作能量來源，成年後卻通常無法消化乳糖。

人類成年後往往也無法消化乳糖。

如果你有乳糖不耐的狀況，又吃了沒有經過發酵的新鮮乳汁，那麼可能會腹瀉、肚子疼，因為腸胃道的細菌會大吃這些乳糖，讓你的肚子漲氣。如果你能夠耐受乳糖，是因為你身上有一種對偶基因，讓你在成年後依然持續產生乳糖酶。這類突變的出現與散播，與個人的家族歷史有關。

摘錄自《與達爾文共進晚餐》，2018 年 10 月，天下文化出版

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/文詠萱

起司，又稱為乾酪，在世界飲食文化發展中佔有相當的重要性，它不僅含有鈣質等營養成分，而且其中蘊含的文化意義，還可以為生活增添情調。

臺灣常見的起司多為起司片、起司條等再製乾酪（即再製起司）產品，而天然起司多為外國進口，為什麼臺灣自製起司如此少見？世界上有千種起司，又是怎麼製造的？

這次我們邀請臺灣大學動物科學技術學系陳明汝教授從原料乳開始，為我們介紹關於起司的製程、加工原理，讓你更理解吃下肚的各種起司，究竟是如何鍊成的！

起司的原料乳品有哪些講究？

在天然起司歷史源遠流長的歐洲，起司製作不僅是食物，更是一門工藝。每個製程環節都需講究細節，原料乳的選擇與處理本身就是一門大學問。

起司的原料為生乳，一般會以巴氏德殺菌法來進行殺菌，消滅鮮乳中的致病菌，並嚴格控制其生菌數。

生乳加熱的溫度也會影響到起司最終的品質與口感，有些起司製作時加熱的溫度會稍微低一些，為了保存其中特殊的微生物，以及牛乳天然的蛋白酶和脂肪酶，讓起司熟成後會有特殊的風味。有些則提高加熱溫度、增加加熱時間，讓乳清蛋白變性與酪蛋白結合，這樣製成的起司由於增加了乳清蛋白，再加上乳清蛋白保水性佳，產率較高，起司成品比較軟。

為什麼製作起司一定需要生乳呢？超市買到的牛奶就不能做起司嗎？生乳跟一般市面常見鮮乳不同在於是否經過「殺菌」及「均質化」（homogenization，使互不溶的成分成為穩定而均勻的液態懸浮物）處理。未經均質處理的生乳，在放置一段時間後，會因為油水不相容的關係浮出一層脂肪，有助於後續凝結製造起司；而均質則會讓脂肪球變小並與酪蛋白結合，進而在起司製程中影響牛乳凝結、使起司成型不佳。

由於臺灣牛奶收購價格較高，排掉乳清比較浪費，所以會將生乳加熱至攝氏100度左右，讓乳清蛋白變性，與酪蛋白結合。其實，將乳清蛋白保留在起司原料中，除了能增加起司產量，還因為乳清蛋白跟水的結合力較強，能在製程中保留較多水份，使得起司成品口感更軟。

牛乳中的蛋白質約80％為酪蛋白、20％為乳清蛋白，一般起司製程中大多留下酪蛋白，被排除的的乳清蛋白則可用來製作其他副產品，像是健身族會食用的乳清蛋白粉等。

從原料到成品：冷卻、排水與壓製

經過殺菌後的原料乳降溫後，會加入發酵菌種，例如乳酸菌，而不同菌種也會影響起司最後展現的風味。菌種放入後，醱酵半小時至一小時，讓酸度上升（pH值下降），直到 pH值降到 6 以下時，再加入凝乳酶使原料乳凝固，此時看起來就像豆花或豆腐狀。

凝乳完成後，會將凝乳切割成小塊、增加乳清排除的面積及速度。切割大小會影響起司最後的軟硬度，切割愈大塊排水愈慢，導致含水量愈多，起司就會愈軟；以此類推，切成小塊的起司成品相對比較硬。凝乳切割後，會稍微提高溫度，讓凝乳塊中的蛋白質收縮，促進乳清排除。乳清排除後，會加入鹽與凝乳塊混合，接著進行壓實，讓更多乳清排除並成型。

大部分起司的前段製程相似，但後續會因為熟成時間、熟成條件、是否上蠟等製程差異，讓起司有不同種類。

例如，莫札瑞拉起司（mozzarella cheese）為了增加其延展度，會將凝乳塊放在攝氏 70 度的水中攪動，增加蛋白質的彈性，最後再放入冰水中。而高達起司（gouda cheese）為了避免起司因為接觸空氣而發霉，會在外層封上一層蠟，再進行長時間熟成。

還有些起司在壓製後會放入鹽水中，提高起司風味，為了不影響起司風味（變太鹹）、或是影響起司中菌種生存，鹽水濃度多控制在1.5％左右。而市面上常見的軟質藍紋起司（blue cheese），會在壓實後，於表面切出一條一條的凹洞，另外撒上黴菌。

起司若根據國際法典（Codex）以含水量分類，可分為極硬質起司（MFFB少於 51%以下，例如帕瑪森起司）、硬質起司（MFFB介於 49~56%之間，例如多數的切達起司）、半硬質起司（MFFB 介於 54~69% 之間，例如常見有孔洞的艾曼塔乳酪）和軟質起司（MFFB 67％以上，例如莫札瑞拉起司，或製作提拉米蘇的馬斯卡朋起司）。起司水分多寡除了左右軟硬度外，也會影響保存期限，當水分含量愈低，水活性通常也愈低，保存期相對比較長。

• 註：MFFB (moisture on a fat-free basis)，即無脂肪的含水比：起司的水分重量/（起司總重-脂肪重量）

除了生乳、菌種等原料外，在美國、歐洲等地製作天然起司允許加入食品添加物。像是加入少許氯化鈣，可幫助凝乳酶讓起司凝固；有些煙燻起司則是加入硝酸鹽類（nitrates），以增添風味、幫助抑菌（但根據我國「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」，目前仍不允許將硝酸鹽添加於乾酪裡）；還可以加入色素讓起司呈現色澤，主要以 ß-胡蘿蔔素為主。

什麼是再製乾酪？

臺灣市面上最常見的起司產品，如起司片、起司條等，其實是前述天然起司經過再次加工製造而成，又稱為「再製乾酪」（processed cheese)，或稱再製起司、加工起司。再製乾酪樣貌多元，有片狀、條狀、絲狀、牙膏狀、罐頭、噴式等各種型態。再製乾酪的概念源自於打仗行軍時的保存需求，軍隊將原本的天然起司加熱殺菌，融化後放涼又會再度凝結，成為較容易保存、不易腐壞的再製乾酪。

再製乾酪以天然起司為原料製作，起司需先切碎、加熱，加熱溫度會因後續用途不同而有差異。

由於不能讓每一批再製起司的口感風味差異太大，所以再製乾酪業者多半依照比例混合兩種以上的天然起司，並且另外加入食品添加物以達到標準品質。

天然起司溶解後，內含脂肪會浮出，因此，再製乾酪可能會加入磷酸鹽類品質改良劑（如：磷酸二氫鈉）或乳化劑，以幫助脂肪乳化。按照國際食品法典委員會（Codex）規定，添加磷酸鹽每公斤不能超過 40公克，而臺灣現行標準更嚴格，規定用量應在每公斤 3公克以下（以磷酸根 phosphate 計算）。

此外，起司製程還可能加入檸檬酸與防腐劑延長保存期限，或添加色素（如 ß-胡蘿蔔素）讓賣相更好。最後再進入填充包裝、冷卻、銷售等環節。

為什麼臺灣很難自製起司？

臺灣不容易製作起司的原因包括「氣候」及「原料」2 項因素。氣候條件讓天然起司發酵與存放環境受限，再加上起司裡的菌種與酵素具有活性，需待在攝氏 5~7 度的環境裡，因此天然起司的儲藏、運用限制較多。除此之外，臺灣牛奶收購價與國外相比高很多，也不利於自產自銷起司。

即使先天環境不利，但市場需求仍然龐大，於是衍生出更容易保存、方便運用，價格也相對親切的再製乾酪。雖然再製乾酪比較容易存放，但開封後仍必須依據產品標示適當冷藏或冷凍，並且盡快吃完。

小小起司裡蘊藏了許多食品加工技術的智慧，不管是來點天然起司搭配好酒，或是使用再製乾酪增添料理變化，盡情享受起司為你帶來的人生樂趣吧！

參考資料：

• 圖解食品加工學與實務 (2016) 五南出版社 李錦楓 李明清等著
• 食品加工學 第二版 (2013) 五南出版社 施明智 蕭思玉 蔡敏郎 著
• Codex Alimentarius – Milk and Milk Products Second edition – FAO
• 台農乳品：何謂「均質」？為何乳品加工必須經過均質化處理?有何效果？

本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行