這些冬至習俗，讓湯圓不只好吃還好玩！

說到科學，總讓人感覺理性、冰冷、不留情面；科學家直面的是物質世界，而科學的目的即是藉由觀察和實驗，去了解世界各種現象背後的原理，並透過不斷的累積，然後歸納、化約成定律。接著再去探尋下一個現象，然後再試圖解釋，並一直重複這個循環的過程。

科學思考是違反直覺的，我們必須要去壓抑想要馬上解釋並得到答案的衝動，經由相對客觀的觀察與實驗去歸納出規則，儘管這可能不一定是最終的解答，對科學家來說仍是眾多心血，又或是一輩子、甚至是好幾個世代的共同探尋。

而這樣對自然炙熱的眼光，所看出去世界其實是相當浪漫的！這個章節的選文，讓我們試著去看看科學怎麼熱血的去回答你我身邊都有可能會碰到的問題。比如說，貝氏定理的實踐不只在課堂，在〈情人的加分扣分，請遵守貝氏定理〉裡我們來看看他如何有機會在你與人相遇、去算他是不是你真命天子或天女的機率！

還有還有，爸媽老是會說煮熟的湯圓會浮起來，但你知道這跟糊化反應有關嗎？〈煮熟的湯圓為什麼會浮起來？〉裡會告訴我們，在廚房裡，它有除了煮湯圓水餃之外更廣的應用。

身而為人我很抱歉我會挑食，不過也不用太有罪惡感。〈「它根本不是人吃的東西！」這是大腦在面對討厭食物時的內心吶喊〉裡介紹了科學家做的有關挑食的研究，發現對於挑食的人們來說，大腦看到這些食物的時候根本就不把它當作食物。

諸如此類在我們看球賽、日劇的時候，又或是在我們面對生活的時候，科學知識其實是調味料。人們很早就在仰望星空，或許這就是人類最早對於自然的觀察吧！而逐漸的，透過科學家的追尋，我們從星空中逐漸知道了宇宙的誕生，構成你我的分子是如何而來的，這是我所能想到最浪漫的事了。

讓我們從這些直面科學的人、跟科學共處的人，去看看他們眼中浪漫的世界吧！

——本文摘自《晨讀10分鐘：科學跟你想的不一樣》，2019 年 6 月，親子天下出版。

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託，泛科學企劃執行

撰文／林宇軒│自由寫手

在冬至這一天，自己買碗熱熱的湯圓來喝，總是令人覺得暖心。但是去年（2016）底新聞爆出了某廠商使用工業染料「玫瑰紅 B」製作紅湯圓已經十年時，大家暖暖的心大概都涼透了吧…… 因為這次食安風暴的主角，竟然是實驗室紅人、常常用來將細胞染色的螢光試劑 ── 玫瑰紅B。為何來自實驗室的玫瑰紅B會出現在喜氣的紅湯圓裡呢？

來自實驗室的艷麗螢光劑，常用作細胞顯影

尋常的實驗試劑，究竟為何會在尋常人家家中被吃下肚呢？

「玫瑰紅」這個名稱，其實是一類螢光染劑的泛稱，而這類顏色艷麗的染劑在實驗室裡的用途，也許比你想像的要多。因為這一類的分子可以放出螢光，所以幾乎可以在所有細胞顯影實驗中看見它們的身影，放光的顏色從綠色、黃色、橘色到紅色都有，端看羅丹明接上了什麼樣的官能基而定[1]。

本篇主角玫瑰紅B（Rhodamine B）看起來則是有如玫瑰般美麗的粉紅色（下圖），因為會吸收綠光，所以當白光照到它的時候，看起來就會是互補色的樣子，所以也叫「羅丹明 B」，或稱作「紅花米」。

那麼玫瑰紅B是如何將細胞染色顯影的呢？事實上玫瑰紅B和它的親戚們本身並不容易和細胞內的分子結合，所以科學家在會發亮的玫瑰紅B上接上一個可以辨認目標的小分子，我們在顯微鏡下看到亮亮的部分，就是目標的所在位置；若想要觀察其他目標分子，只要把用來辨認目標的小分子換掉，就可以專一地讓玫瑰紅B 和目標分子結合在一起了。

這個概念被套用在很多玫瑰紅類的分子上，用作細胞顯影染色劑（透過顯微鏡觀察亮區，如下圖），或是把細胞染亮之後，用螢光的強度來偵測細胞量或是細胞的物理化學性質（流式細胞術），又或者用在快速且高效地檢驗樣品（ELISA，酵素結合免疫吸附分析法）。另外，一種常使用玫瑰紅B的實驗，是把它和金胺 O（auramine O）混合，這樣的試劑可以把抗酸性菌染色，常用來檢驗結核菌，是一種有效且成本較低的檢驗方法。

同樣是顯影，玫瑰紅分子家族還會被當作水流的追蹤染劑。只要在水裡加入小於 1 ppt 的量，就可以觀察水流的方向、水流流速，以及追蹤地下伏流的流向等等。

紅色玫瑰紅B的黑色幽默？簡單揪出玫瑰紅B的存在

玫瑰紅B 被歸類為第三級致癌物，意思是有少量對動物致癌的證據，但對人體致癌性的研究不夠充分，沒辦法被判定為會致癌；儘管如此，玫瑰紅B仍然是禁止添加入食品中（添加物為正面表述，玫瑰紅B 並沒有列在許可的食品添加物清單中因此不得添加），如果接觸過多，食物經過的黏膜區域會受到刺激，肺部、喉嚨與腸胃道可能感覺不適，甚至吃進太多的話會排出紅色尿啊[4]。

過節時牆上的紅紙、桌上的紅湯圓，都是帶來喜氣的象徵，只是大概沒人想得到，這樣的紅竟然可能是來自非法添加物玫瑰紅B。不只紅湯圓，甚至連麵龜、壽桃、紅龜粿一類點綴或染成紅色的食品，都曾被玫瑰紅B 染指，讓那些看起來吉祥的紅色，各個都成了嘲笑消費者的黑色幽默。就像皂黃之於豆干、二甲基黃之於人造奶油，這次食安風暴的主角也跟之前一樣，是為了迎合消費者們對於食物外觀的想像，廠商違法地使用了能讓顏色、賣相更好的添加物。儘管玫瑰紅B的價格比合法的紅色食用色素還貴，但因為煮過之後不容易掉色，受到不肖商人的青睞[4]。其實，我們可以利用玫瑰紅B 會放螢光的特性，自己為自己做簡易的食品把關，只要拿驗鈔筆照照湯圓，如果變成了鮮紅螢光色，那麼可能就有玫瑰紅B了！（咦）

參考資料：

• Fluorescent Dyes – Leica Microsystem
• 羅丹明 B – Wikipedia
• Rhodamine B 物質安全資料表 – Alfar Aesar
• 添加工業染料 黑心湯圓賣10年 – 自由時報電子報，2016年12月10日
• 圖解食品安全全書，周琦淳等人合著，2013年出版，ISBN：9789866434488

Ａ 編按：於 2020 / 12 / 21 修訂文章段落，原文中「物體受到的浮力等同於排開液體的體積」改為「物體受到的浮力等同於排開液體的重量」。

要煮一碗好吃的湯圓，其實很簡單，首先燒一鍋水，水滾後把湯圓丟進鍋子裡維持攪拌以防黏底燒焦，等到湯圓浮起，用小火煮個一兩分鐘，就可以起鍋加湯趁熱吃了。煮湯圓的過程中有一些小「眉角」可以讓湯圓更好吃，如湯圓會浮到水面再煮個幾分鐘就剛剛好，甜湯和湯圓得分鍋煮才好喝，究竟為什麼呢？

一切都要從湯圓的主要材料，糯米粉開始講起。

澱粉，一切都是因為澱粉

糯米粉的主要化學成分是澱粉[1]，將澱粉在室溫下加水不會有太劇烈的反應，就只是吸水微微膨脹，爾後沉澱。但如果將澱粉混合適量的水分並且加熱（60-70度，依澱粉種類），則會產生所謂的「糊化反應」（Starch gelatinization），原先聚集在一起的生澱粉間的鍵結被動搖，水分子趁隙插入澱粉分子間，如果有足夠的水與熱能進行到最後，水分子將會包圍澱粉分子──也就是澱粉溶解在水溶液中了。

在廚房裡進行一個勾芡的動作，前半段就是標準的糊化反應：本來太白粉在室溫下加水不過是個可疑的白粉懸浮液，將它倒入熱騰騰的湯中，攪散幾秒後白色的澱粉顆粒們就都消失，溶入湯中了──至此，就是一套完整的「糊化反應」。

勾芡的後半段，溫度降低後，原先因高溫而分開的澱粉分子，彼此間的化學鍵拉力又開始拉近彼此，也就是所謂的稠化過程；勾芡要等到降溫之後才能看見結果，你的湯品（玉米濃湯、酸辣湯等）此時才開始黏糊糊的。這也是為什麼一般湯圓和甜湯會分開煮，因為煮湯圓過程中，有一部分的澱粉會進到水裡完成糊化反應，而降溫後這些澱粉會讓甜湯微帶黏稠，口感不好。

湯圓煮熟會浮水主要就是由於半套的糊化反應，為什麼說半套？客倌您看清楚，湯圓並沒有變透明啊！煮湯圓加熱會破壞澱粉分子的結晶，讓水分趁虛而入──也就是糊化的前半段。糊化化學反應進行的同時，湯圓的物理性質也有改變：當水進到澱粉分子間，形成新的結構，讓湯圓的體積變大了。根據傳奇的阿基米德原理[2]，物體受到的浮力等同於排開液體的重量；因此隨著煮湯圓的過程（半套）糊化反應持續進行，湯圓體積持續變大，所受到的浮力也因此持續增加，待湯圓得到的浮力等於湯圓本身的重量，就可以見到浮到水面的湯圓啦。

冰太久的湯圓煮不熟

湯圓吃多了不消化，吃不完的湯圓怎麼辦？有點廚房常識的人大概都知道，煮過的湯圓再度加熱，裡頭的湯只會變得越來越稠；或者科學一點的說法，持續加熱完成糊化反應的澱粉會越來越多，湯裡的澱粉越多冷卻的湯就越黏……。那乾脆不要下鍋煮，把吃不完的生湯圓擺冰箱吧？

呃，實驗[3]證實，這也不是個好主意，因為擺太久的湯圓會乾脆不熟了。

讓湯圓煮熟需要水分與澱粉結合反應，但是在冰箱（特別是冷凍庫）放太久的湯圓，湯圓內、澱粉間隙的水分很容易被抽乾。把乾掉的湯圓下鍋煮[4]，外部能接觸到水份的部分照正常速度煮熟甚或煮爛了，但是內部沒有水分與之反應（外部的水分很難進去），裡面的澱粉再怎麼加熱也沒有反應，就只是個澱粉團。成果便是外糊內粉、無視沉沒成本決心沉底的一鍋……生湯圓糊。

所以湯圓最佳的保存手法，就是廣邀親朋好友趕快吃掉化為他們身上的脂肪（誤），畢竟冬至或元宵吃湯圓不是重點，重點應該是親友相聚的歡樂時光啦。

• 註1. 糯米粉內含的澱粉主要是支鏈澱粉（我們一般吃的米會有直鏈澱粉占15-17%），這也是糯米煮起來比其他米種黏的主因。
• 註2. 由於你一定記得的、那個衝出浴缸大喊「尤里卡！尤里卡！」（εύρηκα 希臘語：「我發現了！」）的故事，浮體原理應該是阿基米德最膾炙人口的貢獻。
• 註3. 這篇文章的發想，就是因為我們家那兩盒在冷凍庫從冬至擺到元宵以致於怎麼煮都煮不熟的大小湯圓。
• 註4. 目前我想到的補救方法只有打掉重練：把乾掉的湯圓捏成粉再加水重頭搓一次。徵求實驗結果或其他補救方法，這個方法顯然不能應用在挽救大湯圓身上。

參考資料

1. 食物與廚藝：麵食、醬料、甜點、飲料；大家出版社；2010/03/15。
2. 食物與廚藝：蔬、果、香料、榖物；大家出版社；2009/12/14。