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從解決饑荒到分辨紅酒產地,食品科學的吃貨們要解決的課題可不少

Sophia
・2019/05/09 ・3587字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 543 ・八年級
吃飯皇帝大!對美食嚴格是一定要的。圖/wikimedia

隨著時代演進,人們對食物的要求從吃得飽、吃得好,到期待美食能帶來療癒與驚喜。但同時也必須面對飲食習慣決定自身與地球環境的健康、人口增長與農地不足、對基因轉殖食品的不信任等根本問題。

世界衛生組織表示,超過兩百種的疾病藉由食品傳遞,各項農產品與食品在全球快速運輸販售讓安全控管更顯困難;加上貧困地區的營養不足與先進國家營養過剩導致的疾病問題,更需要許多科學研究來解決。每個人對於基本食品科學相關資訊與食品風險處理的了解,有助於緩解在失控邊緣的食品安全危機

什麼是食品營養科學?

食品營養科學是較新且持續成長中的領域,其研究主旨在解決食品製造、生產到食用所衍生的問題。

食品的定義是指供人飲食或咀嚼之產品及其原料,因此食品科學範疇廣泛。從最初探討食品工廠加工製造、運輸販售、儲存與管理的研究,食用攝入後討論營養相關問題與延伸的相關技術,到近期範圍擴大到從農業開始的產地管理、生長與捕撈的永續經營,廢棄與再利用的過程中所包含的化學、物理、生化、營養、微生物、工程甚至可延伸至資訊科學的商業運用等領域。

因此食品營養科學不只單純對某個專門的科學項目專精,而是橫跨多種領域,可說是一項因為食品而集結在一起的學門。從較有歷史的食品微生物、食品化學,加工,分析與檢驗,到近年來熱門的機能性成分研究,能分辨真假葡萄酒的追蹤追溯分析技術,到分子料理領域、環保餐盤、可分解或減塑的食品包材等主題,都是因應相關需求而誕生。

只不過進口食品的品質還是得仰賴各方學者的把關。圖/maxpixel

另外台灣糧食自給率低,需依賴進口,諸如此類的問題因應而生:

  • 在什麼溫濕度或氣體比例調控下,運輸可以減少微生物汙染、產生黃麴毒素等問題?
  • 如何做到有效率的抽驗,避免摻假?

控管各國進口農糧食品的品質,降低運輸體積與重量,維持穩定的食物供給,進而增加食品保藏利用性、減少糧食危機,提高營養價值與便利性,都是近幾年廣邀各方學者專家聚集共同研討的熱門主題。

食品生產製造所包含的技術

浪漫的燭光晚餐,其實是用食品科學堆砌而成的。圖/publicdomainpictures

從農畜產品,水產品和林產品到可供食用,滿足人類成長,維持日常生活及思考等所需之熱量與營養素,還要兼顧色、香、味與質地,滿足衛生安全需求等品質標準其實是相當不簡單的事情。特別是現代民眾對食品賦予許多期待,好吃像現煮,標籤要潔淨,符合公平貿易,還要有療癒與驚喜的效果,不斷的挑戰食品研發人員的能力。

不過回歸工廠,生產技術大致上可用物理、化學以及微生物技術來區分。

  • 物理性技術係指在食品的型態、外觀與組成產生變化,但是不涉及化學反應,包含的技術像是磨碎,攪拌,篩分,冷凍,乾燥、萃取、蒸餾等,像是近年很流行的冷凍乾燥果乾也是物理性技術的應用。
  • 化學方法則是指牽扯到酵素或添加化學藥劑使食品組成產生化學變化,改變食品的特性、形狀或組織的技術。不過可別立刻被化學兩個字嚇到,這些技術其實有些傳承已久,像是皮蛋、鹼粽、豆腐、起司等的製造,其實都有老祖先的智慧在裡面。近年許多研究進一步了解這些製造過程背後的原理後,才漸漸演變成現代製造流程,讓品質與衛生安全程度能有所提升。
  • 最後是利用微生物像是細菌、黴菌或酵母菌菌體的生長與發酵作用,使食品產生特殊變化,或是生產特殊產品。像是味增、醬油、釀造醋、酒、泡菜、發酵性飲料等傳統發酵製品。椰果、L-蘋果酸、檸檬酸、紅麴素等則屬於微生物的代謝產物。而將食品廢棄物藉由發酵工程生產具經濟效益的食品成分,因可減輕環境負擔也在近年受到矚目。

不過食品製造過程複雜,一項產品通常含括多種技術,加上現代食品工廠多使用自動化生產設備,除了基本的機械工程,廠房設計,管理制度等,皆有相對應的科學研究背景支持著,所以可別再堅持食品不能有科學了啊。

為什麼需要食品科學?生物和化學不夠嗎?

濃醇香的豆漿,加上一點化學….。圖/pixabay

看到這邊讀者可能有個疑問,如果已經專精於化學、物理、生物等學科,就能了解這些食品的科學原理了,為什麼還需要特別念一個食品科學呢?這正是因為食品是一個與人密不可分、棲息著各族群的演化靈魂、影響著地球環境的特別學問。

化學讓你了解分子間各種作用力,食品科學進一步讓你知道調整做法就能保留住豆腐細微孔洞中的水分,讓形狀與產值穩定;化學告訴你什麼是同位素定量,食品科學教你認識葡萄酒的製造過程,以及該找誰下手來做產地的溯源還是加水的驗證。

Do Re Mi Sol 變豆腐。圖/publicdomainpictures

在念食品科學的過程中,有一門課是專業倫理。它傳遞最重要觀念就是:不是水、甜味、色素、香料加在一起就叫做果汁,果汁再加些乙醇也不能說是在做酒。正是因為食品牽扯到的不只是科學與利益,還伴隨著人與人之間的情感傳遞與社會正義,這些都是為食品特別設立一門專有科學的原因。

食品天然的尚好?由食安事件而來的反動

近幾年來多件食安事件發生,從餿水油、回鍋油事件,使用化工級石膏製作的豆花、豆干含有工業染劑二甲基黃,都是使用了不應當作為食品的原料;而旗魚鬆使用鮭魚成分標示不符,調和酒冒充釀製酒,宣稱無添加化學物卻使用了香草粉,老虎堂號稱獨家手炒黑糖後來卻使用機器炒糖等事件,則是屬於廣告不實。這些食安相關的欺騙行為,使得消費者漸漸喪失信任。加上法規要求食品原料須展開標示,落落長的食品添加物清單如同魑魅魍魎降臨在熟悉的包裝上,這些轉變驅使民眾走回頭路,尋找天然的食品。

蜜蜂覺得人類好麻煩,製作蜂蜜時根本沒想那麼多啊。圖/maxpixel

但事實上,怎麼定義「天然」這件事情本來就是個大哉問。是無添加人工的添加物嗎?那蔗糖算人類去加工甘蔗後的添加物嗎,還是因為歷史早有製糖紀錄,糖就能算上天然呢?改用蜂蜜的話,用養蜂場飼養的蜜蜂生產的蜂蜜算天然嗎?就算是標榜野生蜂蜜,瓶子裡面還煞有其事的放了一片蜂巢,但蜜蜂在採花過程中採取了噴灑農藥作物的花蜜,是否可以歸屬天然,則是更深層的問題了。另外又像標榜著有機種植,但是台灣農地有限,對岸的 PM2.5 都飄得過來的情況下,隔壁田在噴農藥,要怎麼確保不會藉由媒介汙染到有機農地的作物,也是許多有機認證食品會面臨到的問題。

食品材料「天然」與否不應成為現代食品討論的重點。重點是可靠的食物,以及消費者的信心。落實源頭管理,從農場到餐桌,完善向上向下追蹤追溯,確保各項認證制度符合標準,透明資訊,做好消費者溝通,減少民眾疑慮,落實食品的專業倫理於各階層人員,才能漸漸重拾消費者信心。

怎麼面對食品安全問題?

所以呀,良好的風險管理是很重要的,沒人想在酒足飯飽後狂跑廁所。圖/wikimedia

這些食品安全相關問題如雨後春筍般冒出來的情況,不只發生在台灣,除了讓各國產官學界都倍感壓力之外,更讓大多數消費者無所適從。然而要做到全面檢驗,不但需要投入的人力、物力成本過高,對於保存期限短的食品來講更是不可能。

即使如此,藉由良好的風險管理,仍能在有限的資源下讓風險危害降至最低,或者說讓風險危害與發生的機率降低在可接受的範圍內。但是另一方面,消費者也需要提醒自己保持警覺,不要陷入低風險就等於絕對安全的迷思之中。畢竟即使是水,每日飲用超過身體負荷的量也是有風險存在的。

民以食為天,食以安為先。我們期待未來政府的管控系統可以更加完善,食品人能帶來更多安心食品。同時消費者也應該更加了解自己所選擇的食物,透過如食藥好文網等獲得食安資訊,持續吸收正確的食品科學知識,才能正確選擇與支持自己認定的好食品 。

參考資料

編按:敬請期待接下來的食品科學專欄

文章難易度
Sophia
6 篇文章 ・ 1 位粉絲
與許多食品人一樣誤打誤撞,只因為愛吃進入了這個領域,一腳踏入後發現這坑太大,不多拉些人進來那怎麼可以!


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母體的免疫特區:為什麼子宮不會排斥胎兒?——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/22 ・2258字 ・閱讀時間約 4 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

說來奇怪,人們早在十七世紀就開始嘗試輸血了。當然,最初人們並不瞭解血型或關於血液的其他基本事實,但他們已經開始把血液從一個人的身體輸到另一個人的身體裡,事實上,這無疑等於謀殺(現在眾所周知的 ABO 血型劃分是從一九○○年開始的)。

人們嘗試了各種類型的實驗和手段:把一隻動物的血輸進另一隻動物,把動物的血輸進人體,把一個人的血輸進另一個人體內,等等。

說得客氣一點,結果有好有壞,不過,在出現了一、兩例死亡事件之後,法國立法禁止了輸血。在接下來的一個半世紀裡,輸血幾乎銷聲匿跡。到了十九世紀,這項操作又重新引起了人們的興趣。時至今日,只要確保血型匹配,輸血就是安全的。

時至今日,只要確保血型匹配,輸血就是安全的。圖/Pixabay

這就是血液的情況。相對來說,輸血比較簡單,但是要在人與人之間移植其他細胞或組織,就困難多了。隨著移植技術的進步,人們可以從供體那裡接受心臟、腎臟、肝臟,以及其他器官,但是受體會出現排斥。受體的免疫系統會馬上識別出一大塊外來物質進入了身體,並試圖反抗。即使移植的器官來自最匹配的供體,受體患者也需要接受免疫抑制藥物治療,來緩解它們對「入侵器官」的免疫排斥。通常來說,人體並不會輕易接納外來物質——在上一章裡,我描述了人體不接納它們的一些方式。

但是,即便我們知道了這些事實,直到一九五三年,才有人試著來認真思考懷孕這件事:在十月懷胎的過程中,孕婦可以跟肚子裡的孩子和平相處,似乎沒有什麼負面效應。顯然,孩子並不是母親的簡單複製品,他們的免疫組成也不盡相同——因為胎兒有一半的基因來自父親,因此遺傳重組之後產生了一個明顯不同的新個體。

所以,問題是,母親如何容忍了體內的另一個生命呢

我們的生殖策略(即「用一個人來孵育另一個人」)裡有許多未解之謎,這不過是其中一個較不明顯並且格外難解的問題而已。事實上,即使在今天,我們也不清楚孕婦容忍胎兒的生理機制。我們知道,母親依然會對所有其他的外來物質產生免疫反應,我們也知道胎兒並沒有與母親的免疫系統在生理上完全隔離,受到特殊庇護。貌似孕婦與胎兒的關係裡有一些特殊而且非常複雜的事情。

孕婦與胎兒的關係裡有一些特殊而且非常複雜的事情。圖/Pexels

這可能早在受精之初就開始了。從那時起,母親的身體就開始逐漸習慣父親的基因。在懷孕的早期,發育中的胚胎就與母親的子宮開啟了複雜的對話。胚胎不僅躲在胎盤背後來逃避母親的免疫反應,而且還分泌一些分子用來針對性地防禦母親的免疫細胞,因為後者更危險。母親的自然殺手細胞和 T 細胞在胎盤外盤旋,但是它們並不是為了殺死胚胎細胞,而是轉入調控模式,開始釋放出抑制免疫反應的訊號,並確保胚胎安全進入子宮(同時促進胚胎的血管生長,這對胎兒來說是好事)。同時,胚胎細胞也不會表達第一型主要組織相容性複合體分子,以逃避免疫監視(有些感染病毒也使用這種策略來逃避免疫監視和攻擊)。此外,母親的免疫系統接觸胎兒的蛋白質並開始學著容忍它們。

除此之外,母親的免疫系統也會受到廣泛且微妙的抑制——但不嚴重,因為孕婦仍然能夠抵禦感染。整個免疫系統會下調一級。這也是為什麼有些女性的自體免疫疾病在懷孕期間會有所緩解。

目前我們的理解是這樣的:在不同類型的細胞和訊號的作用下,子宮成了免疫系統的特區(其他免疫特區還包括大腦、眼睛和睪丸),更少發生發炎。胚胎與母親的免疫細胞會進行活躍的對話,它們能在整個孕期和平相處。

在不同類型的細胞和訊號的作用下,子宮成了免疫系統的特區,更少發生發炎。圖/Pexels

當然,這個過程可能會出錯,而且偶爾也的確會出錯。當出現問題的時候,母親就會對胎兒發生免疫反應。在極端的情況下,這可能會導致女性不孕。在懷孕的早期,它可能會引起自然流產;在懷孕後期,這可能會引起一種叫作「子癇前症」的發炎反應,對母子都非常危險。

最後,說一件有點詭異的事情:胚胎細胞有辦法從胎盤中游離出去,進入母親的血液系統。

之前有理論認為,這也許是為了下調母親的整個免疫系統,使它對胎兒的出現做足準備,這可能也是母嬰對話的一部分。但是,最近幾年,研究者發現事情可能沒有那麼簡單:有些胚胎細胞即使在分娩之後仍然在母親的血液裡逗留——事實上,可以在分娩之後存活數年,從免疫學的角度看,這真說不通。研究者發現,它們會出現在母親的許多組織裡——包括肝臟、心臟,甚至大腦——它們可以發育成熟,變成正常的肝臟、心臟或是腦細胞,留在母親體內。讓我再說一遍:由於我妻子生了我的孩子,她體內和大腦裡的一些細胞現在也有我的基因了。這被稱為母胎微嵌合。目前沒人知道為什麼會這樣。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田出版

麥田出版_96
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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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