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【GENE思書軒】讓我們來趟醉人之旅

Gene Ng_96
・2019/01/12 ・3762字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

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「對酒當歌,人生幾何?」、「今朝有酒今朝醉,明日愁來明日愁。」、「葡萄美酒夜光杯,欲飲琵琶馬上催。」……

和酒有關的詩詞多不勝酒力 …… 哦不 …… 多不勝數。酒逢知己千杯少,過完元旦很快就要過春節了,酒是不少家庭跨年和守歲不可缺的飲料。現代人一年到頭忙忙碌碌,親朋戚友甚少見面交往,沒了酒要如何打開話題匣子?在歐美,酒吧不是單純尋歡作樂的場所,而是正常社交生活的一部分,我博士班課程有教授,嫌教室太無聊,改到酒吧上課。

當然,幾杯黃湯下肚後,人類能幹出的憾事也絕對罄竹難書,所以酒類和酒的廣告都要加上如「飲酒過量,有害健康」、「未成年請勿飲酒」、「禁止酒駕」之類警語。不過,酒本身並非罪過,因為喝酒誤事的,畢竟是人。俗話說,喝酒傷肝,不喝傷心,「慨當以慷,憂思難忘。何以解憂,唯有杜康」。沒有酒,傷心的人要怎麼活下去啊?

圖/pixabay

酒帶給文人墨客吟詠千古的靈感,沒了酒,少了那些唐詩宋詞,我們的生活會有多乏味?酒也是不少文化古今中外社交場合必備的,許多友誼和生意是在杯觥交錯間產生的;酒也是不少文化或宗教祭祀不可或缺的,無論喜不喜歡,酒在人類文明中,佔有重要的一席之地。有些宗教故然禁酒,如佛教的五戒之一就是「不飲酒」,伊斯蘭教更是嚴禁教徒飲酒。但是有趣的是,酒精的英文「alcohol」其實就是從阿拉伯文來的,而且也要拜阿拉伯人發明的蒸餾器所賜,才產生了烈酒。

釀酒的藝術

釀酒,搞不好是人類最古老的產業之一。釀酒當然是門藝術,在過去幾千年來都是個一脈相承的技藝。即使科學昌明的今天,釀酒仍有很大部分是依賴傳統的智慧。不過,我們也不需要執著於古法,我們現在能喝到的酒,不管是燒酒、黃酒、葡萄酒、啤酒、清酒、琴酒、威士忌、白蘭地、伏特加、利口酒、龍舌蘭酒、雞尾酒 …… 都肯定比古人能喝到的更好,因為我們不僅有經驗傳承下來的古法,還有創新突破,以及更先進的保存技術。

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圖/pixabay

這本談酒的好書《酒的科學:從發酵、蒸餾、熟成至品酩的醉人之旅》(Proof: The Science of Booze),是認識酒不可或缺的良伴。說穿了,酒就是酵母菌的尿液,就跟我們尿尿一樣,你不會想要泡在自己的尿裡頭,酵母菌也是逼不得已啊。只是,我們人類實在太愛酵母菌的尿液了,所以不斷精進釀酒技術,即使在巴斯德以前,沒人知道實際上發生了啥事。時至今日,我們也只懂得箇中奧妙的冰山一角而已。

酒的科學》從發酵、蒸餾到熟陳等工序,帶我們到世界各處遊歷,甚至還來到台灣品賞噶瑪蘭威士忌,述說台灣釀的威士忌,為何能在世界競賽出脫穎而出。作者亞當.羅傑斯 (Adam Rogers) 到各地實地考察先去英國酵母菌種中心,探究了酵母菌的身世之謎。

我博士班母校加州大學戴維斯分校有全美最頂尖的釀酒專家,甚至還有獨步全球的葡萄栽培及葡萄釀酒系,我導師就是該系教授。因為和加州釀酒業者有極為良好的關係,他們的系館是我們全校最漂亮和豪華的。來台灣工作前原本計劃用酵母菌當實驗模式,所以也多次和該系教授請益,亞當.羅傑斯當然也不例外。

酒精發酵

酒精,不過就是把糖類作化學上的重組,而過程中因為有許許多多稱作酵素的蛋白質,所以不需要像是在工廠中那樣高溫又高壓然後超酸或超醶,才能強迫分子作重組。生物細胞裡的酵素,在常溫常壓又近乎中性的環境中,優雅地像玩樂高積木一樣變幻堆疊出各種分子。

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在發酵的世界裡,人類可能是多餘的,因為即使沒有人類,發酵當然也照樣會發生。那不過是自然現象,酵母菌只要有了糖,便會啟動。連猩猩猴子都知箇中滋味,人類、黑猩猩及大猩猩在一千萬年前的共同祖先,就演化出效率不錯的酒精代謝酵素,不光可吃樹上的果子,也能吃掉在地上已部分發酵的果子。

只是大約一萬年前,人類開始掌握其中訣竅,讓發酵這活依照自己喜好的方式進行,在想喝上一兩杯時唾手可得。有人類學家甚至提出,我們的祖先從四處遊蕩的狩獵採集者成了定居的農夫阿宅,就是為了要有源源不絕的酒可喝。

不過說發酵不需人類參與也不公平,和西方利用葡萄糖含量豐富的葡萄以及麥芽來釀酒不同的,東方如中國和日本,有名的酒都是用澱粉含量高的穀物如稻米、高粱等,但是酵母菌無法直接代謝澱粉,所以得要經由發酵產生酵母菌可直接利用的糖類。於是製麴成了製作中國的白酒、黃酒以及日本清酒、燒酒的特色技術。麴是麴黴菌感染穀物而得到的似絨毯密集菌絲,因此在生長過程中會分泌出各種酶,可以高效率的催化分解澱粉、蛋白質、脂肪等。製麴以不同用途的麴菌孢子作種麴,用米粉、蒸熟的米飯或熟大豆等作原料發酵製成。

因為酒是酵母菌的尿液,酵母菌當自己尿液濃到一定的程度,就會受不了而掛掉,所以人類一般是不可能得到 15% 以上酒精的酒,但是一項技術性的突破,徹底改變了酒的世界。蒸餾就是不折不扣的技術活,要能夠掌握火候、冶煉金屬、控制溫度高低,還要能製造出足以承受高壓的氣密器皿。有了蒸餾技術,東西方才出現了一堆烈酒,許多中國古裝片裡古人豪氣地大口喝白酒,非常不科學!因為過去古人喝的酒大多是如黃酒的釀造酒。

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製作蒸餾酒,酒廠也在空氣中釋放出來出易揮發的酒精。去年參觀某家著名酒廠,看到酒廠的牆上、天花板長出的黑色、不甚美觀的黴菌,讓人有些驚訝。《酒的科學》指出,那些黑色的黴菌,其實就是靠揮發出來稱作「天使的分享」(The Angels’ Share) 的酒精而活的。書中還提到有家酒廠附近的鄰居飽受黑色的黴菌的困擾,專家也束手無策。

釀酒的蒸餾器。
圖/pixabay

我們都知道酒是愈陳愈香,老酒比新酒還高貴。西方的一些烈酒如白蘭地和威士忌的熟陳,還需要靠橡木桶,這些陳年佳釀如琥珀般的色澤,就是來自橡木桶。一些釀造酒,如紅酒也需要木桶中的某些特質,讓平凡、青澀發酵葡萄汁液緩慢轉化為芳醇、圓潤的葡萄佳釀。不同地區產的橡木桶也不同風味,例如美國橡木桶的威士忌有香水味,而法國橡木味道更像是香草和奶油糖。

東西方酒的熟成方法不一而且五花八門各有學問,不見得只用到木桶。有次我朋友給我喝兩瓶啤酒,一瓶平淡無奇,一瓶令人驚艷,兩瓶都來自同一批釀造,差別只是超好喝那瓶在陶土罐中熟成過,陶土有許多細微孔洞,裡頭不少成份有催化劑的效果,能夠產生許多芬芳的酯類。他朋友就靠製作陶土罐的獨門技術致富。

品酒也是門大學問

除了釀酒是門藝術,品酒當然也是。《酒的科學》提出不少問題,例如我們要如何說出酒的味道呢?品酒時,我們該用什麼方法將口中的主觀感受連結到我們對酒的客觀認知,包括它的成分及製造方式?品酒也非用口而已,還要觀察酒的色澤、聞酒的香氣、嚐酒的滋味,連如何吞吐都有學問。酒,尤其是葡萄酒,更講究如甜度、酸味、澀度、果味、酒體等感受。只有極少數人是天才的品酒天才,我們一般人都要透過學習來懂得體會酒的美好,是一件很有樂趣的事。

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圖/giphy

酒的科學》指出,雖然酒被人類特意製造的歷史也有一萬年了,又經過近代科學家超過一個世紀的鑽研,然而人類至今還是無法完全明白微量酒精對身體造成的影響,只是大概知道小酌對身體健康是有益的。不過大量飲酒,尤其是喝了混酒,當下是很爽快,第二天卻有一大堆罪要受,宿醉的暈眩、頭痛、口渴、疲憊、噁心等等症狀可以讓人一整天毫無生趣和活力。每次嚴重宿醉都讓我至少一週看到酒就想吐。如果有人能研發出預防或治療宿醉的特效藥,應該會發大財吧?

酒的科學》也談到,為了理解酒中玄妙,人類撬開了酵母與相關微生物探究生物之謎,原本粗率難控的馴化農活,演進成為擁有基因工程的精準模式。在實驗生物學,酵母菌是好用的模式,因此在 1996 年成了第一個有全基因體定序的真核生物。

圖/pixabay

小酌品酒是件有益身心而充滿生活情趣的事,但能懂酒的科學,又是更上層樓的樂趣,一邊小酌的同時,也來翻翻令人有很多驚喜的《酒的科學》吧!

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於The Sky of Gene

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Gene Ng_96
295 篇文章 ・ 32 位粉絲
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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微酸與麥香兼具 透視酸種麵包的小世界
顯微觀點_96
・2024/12/19 ・2726字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文轉載自顯微觀點

sourdough
圖/顯微觀點

오늘도 아침엔 입에 빵을 물고 똑같이 하루를 시작하고(今天早上,我又嘴裡含著麵包,一如往常地開始了一天)

南韓女子偶像團體 (G)I-DLE 的《Fate》,唱出了麵包是不少忙碌上班族的早餐選擇。但有營養師指出,「酸種麵包」(sourdough)成分單純,較容易被消化不易脹氣,升糖指數也更低,適合減重者或是需要控制血糖的人。

酸種麵包是使用野生乳酸菌和酵母發酵麵團製成的麵包。用料通常非常單純,只採用天然酵母、麵粉、水跟鹽,經過長時間發酵而成,因此天然酵母發酵產生的乳酸會賦予麵包酸味並提高保存品質。

而 2020 年開始席捲全球三年多的新冠肺炎疫情,意外讓烘焙成了全球許多因封城、疫情警戒而坐困在家者的紓壓管道。由於人們對家庭烘焙的興趣增加,導致商店麵包酵母短缺,可在家培養麵團的酸種麵包更是因此風靡全球。

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酸種麵包
酸種麵包是使用野生乳酸菌和酵母發酵麵團製成的麵包,用料通常非常單純。圖/unsplash

酸種麵團可說是歷史悠久,最早可追溯到西元前3000多年的古埃及文明,直到中世紀歐洲使用酸種麵團仍是發酵常用方式。

除了歐洲,其實世界各地都有使用酸種麵團製作麵包的文化,「酸種麵包」的風味也和不同地區的歷史人文息息相關。

例如,義大利普利亞區的經典麵包「阿爾塔穆拉麵包(Pane di Altamura)」;墨西哥將啤酒和雞蛋加入酸種麵團,製作墨西哥傳統麵包「比羅特麵包(Birote)」;日本木村屋( Kimuraya bakery)用酸麵種麵包來製作紅豆麵包,再將八重櫻花瓣醃製後放進麵包中心,提供給日本天皇享用。至於中式「老麵」饅頭,也是所謂的「酸種麵團」。

而在加州淘金熱期間(1848–1855),法國麵包師將酵母技術帶到了北加州,出現了著名的舊金山酸麵包(Sourdough bread):一種白麵包,特徵是具有明顯的酸味。這至今仍然是舊金山文化的一部分,當地美式足球隊-舊金山 49 人隊的吉祥物就是牛仔造型的「Sourdough Sam」(酸麵團山姆)。

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一般市售麵包常使用 19 世紀末巴斯德(Louis Pasteur)發現的麵包酵母(或稱商業用酵母),以高產氣的單一菌種酵母來醒發麵團,通常可在不到兩小時內發酵,醒發時間短而促進量產。

和一般市售麵包不同,酸種麵包是利用原料或空氣中存在的天然微生物群來發酵麵粉,因此需要很長的醒發時間,通常麵團發酵並形成風味需要長達 24 小時。

酸種麵包的靈魂-微生物聚落

酸麵團是麵團和麵包製備的中間產品,含許多代謝活性微生物。發酵中 1 公克的麵團通常超過 108 個單位(CFU)的菌落形成,通常含有乳酸菌(LAB)和酵母,乳酸菌:酵母比例常為 100:1;依據麵包師傅處理方式和不同地區的風土,而有多種乳酸菌和酵母菌株來源。

但傳統酸麵團製程通常不依賴偶然的菌群,而是依賴母麵團的使用。這些母麵團保存很長一段時間,甚至可能持續數十年,為後續麵團做天然微生物接種。

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母麵團的微生物生態取決於內在和外在因素。內在因素主要由麵團的化學和微生物組成決定,外在因素則是溫度和氧化還原電位決定。諸如麵團產量(水活性)、鹽的添加、繁殖步驟的數量以及發酵時間等,都會對酸種麵包風味產生很大的影響。

微生物為酸種麵包帶來個性,但你有想過這些微生物在顯微鏡下的樣子嗎?俄亥俄州立大學電子顯微鏡與分析中心資深研究副工程師丹尼爾‧維蒂(Daniel Veghte)就透過電子顯微鏡觀察酸種麵團微生物群像。

酸種麵包的電子顯微圖像
酸種麵包的電子顯微圖像。圖/The Conversation/Daniel Veghte, CC BY-SA

影像中呈現綠色顆粒、相對較大球狀結構的是麵粉中的澱粉粒,直徑約 8 微米(µm)。

紅色是作為起發氣劑的酵母菌,隨酵母生長會發酵澱粉粒中的糖,並產生二氧化碳和酒精作為副產品,使麵團發酵,大小通常在 2 至 10 微米。這張圖像中的酸種麵團,可以看到兩種不同酵母類型,一種接近圓形,一種則是細長型。

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科學家在酸種麵團中發現了 20 多種酵母。而在不同的麵團中所發現的酵母數量和類型差異,取決於幾個因素,包括麵團水合程度、所用穀物類型、發酵溫度和酸麵團維持溫度。 例如,義大利酸麵團通常使用杜蘭麥粉製作,95% 以上的酵母屬於 C. humilis,且其優勢地位隨時間拉長而穩定。

圖像中藍色的則是細菌,通常是乳酸菌,酸種麵包獨特的風味便是由此而來。影像中細菌呈藥丸狀,大小約為2微米。

乳酸菌(lactic acid bacteria, LAB)是指能利用碳水化合物進行發酵生產大量乳酸的細菌總稱,酸種麵團中常見的 LAB 為乳酸桿菌,特別是在發酵時間較長或溫度較高的麵糊中。

乳酸桿菌占主導地位有幾個因素。首先,它們對碳水化合物的代謝機制非常適合將麵團、麥芽糖和果糖作為主要能量來源。其次,有些乳酸桿菌(如舊金山乳桿菌,L. sanfransiscensis)對溫度和 pH 值的生長需求與酸麵團發酵過程的條件相符。

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第三則是存在於酸種麵團的乳酸桿菌具有多種壓力反應機制來克服酸、高(低)溫、高滲透壓(脫水)、氧化和飢餓。第四是會產生乳酸、醋酸鹽等有機酸和細菌素等抗菌胜肽,可作為防腐劑、提高生存競爭力,並有助於發酵的穩定持久。

基於這些機制,乳酸菌和酸種麵包的風味、質地、陳化和保存期等息息相關,例如 L. sanfransiscensis 和 L. pontis 菌株被證明可以改善麵包的口感和氣味。

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顯微觀點_96
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從細微的事物出發,關注微觀世界的一切,對肉眼所不能見的事物充滿好奇,發掘蘊藏在微觀影像之下的故事。

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找出品酒的「底層邏輯」——我們的身體如何品出酒品的獨特感受?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/10/27 ・1234字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 財政部國庫署 委託,泛科學企劃執行。

你注意到了嗎?在品酒時,品酒師不會一口乾,而是充分觀察、品嚐後才會下肚。這些動作可不是單純裝模作樣,而是有科學根據的。品酒有五個基本動作:觀察、搖晃、聞、啜飲與漱口、吞嚥,究竟我們的感官跟大腦是怎麼接收酒的訊號呢?

從最簡單的「嗅覺」開始,酒杯湊近口鼻、進入口腔,我們可以聞到「外部」和「內部」的香氣。外部指的就是用鼻子聞到的香氣,是先穿越鼻孔到達嗅上皮組織,形成我們所熟悉的正鼻嗅覺。而內部呢?那些已經在我們嘴巴裡的酒液,會走鼻咽和後鼻孔這條路,最終到達嗅覺粘膜。即使這口酒已經被喝下去,只要輕輕呼口氣,也依然能「聞」到酒味。

圖/giphy

另外,口鼻之間的通道,也就是鼻咽,在吞嚥的過程中會關閉,所以在吞嚥時會有一種「味道好像弱掉了」的錯覺,但其實只是你暫時無法靠鼻間的任何通道呼吸而已。這也是為什麼品酒師會要把酒液含在嘴巴裡漱口,甚至還會打開嘴巴吸一口氣。

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緊接在嗅覺之後的「味覺」,則是重頭戲!食物進到嘴巴,溶解在唾液中,啟動了味覺受器。人類可以透過味蕾的受器感受到「鹹、酸、苦、甜、鮮」五種味道。不過,也有部分的人不喜歡酒的原因,正是因為味覺。美國賓州大學農學院過去研究發現,人體中的苦味受體來自基因 TAS2R13 和 TAS2R38,辣椒素受體則來自基因 TRPV1。因此不同的基因表現,影響著人們對這兩種味道的感受,也決定了他們的攝取喜好。

圖/giphy

講完了嗅覺和味覺,別忘了品酒前的「觀察」。事實上,人們對風味的知覺基礎,來自多重感官的整合。當我們在觀看一杯酒的色澤和濁度時,大腦已經在默默「品嚐」它了。就像是望梅止渴、看到好吃的大餐肚子就先餓了起來。

除上述提到的「身體」感官,其實喝酒的時段、溫度、聲音、順序也會影響我們「心裡」的感受。但話說回來,在品酒前,最重要的應是選擇安全以及衛生的酒品來源,就是要慎選合法的販售業者,並挑選標示內容清晰、完整的酒品。

財政部自 2003 年起委託專業執行機構共同推動「優質酒類認證」制度,從原料、製程、品管、後續追蹤等層層把關,最後通過優質酒類認證技術委員會審查的酒品,才能被授予使用 W 字型認證標誌。因此,選購有 W 認證標誌的優質酒品,可以讓我們在品飲時更加安心!

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 資料來源:財政部國庫署 廣告

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