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從螢光激發看生物分子如何摺疊

peregrine
・2011/03/18 ・536字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 554 ・八年級

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為了收集有關蛋白質、DNA或其他鏈狀生物分子結構的線索,研究人員能以兩種螢光染料加以標記。在被通稱為螢光共振能轉移(fluorescence resonance energy transfer:FRET)中,一種(施體)染料的激發會促使鄰近的(受體)搭檔染料也發出螢光。從而產生的兩色光子激發能透露該生物分子的形狀:受體染料愈接近,其對總螢光的促成作用愈大。

目前,兩支團隊已結合了單分子解析度的FRET及微流控技術(microfluidics),來闡明這複雜的生物物理奇觀。

美國加州斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute, California)Ashok Deniz、加州大學聖地牙哥分校(University of California, San Diego)Alex Groisman及同僚們利用了新的微流控設計,來迅速引起經標記蛋白質的摺疊,而後追蹤施體與受體距離的時間變化。他們的實驗揭露了,α-突觸核蛋白(α-synuclein)藉由文中圖示的三個過程,從原本凌亂的狀態摺疊成展開的螺旋狀物。

(圖援用自原文)

由加州大學洛杉磯分校(UCLA)Shimon Weiss及史丹佛大學(Stanford University)Stephen Quake領導的另一支研究人員團隊設計了流動通道(flow channels)、閥門(valves)及泵(pumps)的微尺度網絡,來使高處理量的FRET實驗變得容易進行。該團隊利用了此裝置來研究化學環境對於細菌RNA轉錄的影響。因為,藉由經標記的DNA股與匹配的RNA股混合時的螢光變化,能偵測出RNA轉錄。

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原文網址:Fluorescent bursts reveal how biomolecules fold
翻譯:peregrine | 本文轉載自PEREGRINE科學點滴

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peregrine
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從「衛生紙」開始的環保行動:一起愛地球,從 i 開始
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/03 ・1592字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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你是否也曾在抽衛生紙的瞬間,心頭閃過「這會不會讓更多森林消失」的擔憂?當最後一張衛生紙用完,內心的愧疚感也油然而生……但先別急著責怪自己,事實上,使用木製品和紙張也能很永續!只要我們選對來源、支持永續木材,你的每一個購物決策,都能將對地球的影響降到最低。

二氧化碳是「植物的食物」:碳的循環旅程

樹木的主食是水與二氧化碳,它們從空氣中吸收二氧化碳,並利用這些碳元素形成枝葉與樹幹。最終這些樹木會被砍伐,切成木材或搗成紙漿,用於各種紙張與木製品的製造。

木製品在到達其使用年限後,無論是被燃燒還是自然分解,都會重新釋放出二氧化碳。不過在碳循環中,這些釋出的二氧化碳,來自於原本被樹木「吸收」的那些二氧化碳,因此並不會增加大氣中的碳總量。

只要我們持續種植新樹,碳循環就能不斷延續,二氧化碳在不同型態間流轉,而不會大量增加溫室氣體在大氣中的總量。因為具備循環再生的特性,讓木材成為相對環保的資源。

但,為了木製品而砍伐森林,真的沒問題嗎?當然會有問題!

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從吸碳到固碳的循環

砍對樹,很重要

實際上,有不少木材來自於樹木豐富的熱帶雨林。然而,熱帶雨林是無數動植物的棲息地,它們承載著地球豐富的生物多樣性。當這些森林被非法砍伐,不僅生態系統遭到破壞,還有一個嚴重的問題–黃碳,也就是那些大量儲存在落葉與土壤有機質中的碳,會因為上方森林的消失重新將碳釋放進大氣之中。這些原本是森林的土地,將從固碳變成排碳大戶。

不論是黃碳問題,還是要確保雨林珍貴的生物多樣性不被影響,經營得當的人工永續林,能將對環境的影響降到最低,是紙漿和木材的理想來源。永續林的經營者通常需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。木材反覆在同一片土地上生成,因此不用再砍伐更多的原始林。在這樣的循環經營下,我們才能不必冒著破壞原始林的風險,繼續享用木製品。

人工永續林的經營者需要注重環境保護與生態管理,確保砍下每顆樹木後,都有新的樹木接續成長。

如何確保你手中的紙張來自永續林?

如果你擔心自己無意中購買了對環境不友善的商品,而不敢下手,只要認明FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。並且從森林到工廠、再到產品,流程都能被追蹤,為你把關每一張紙的生產過程合乎永續。

只要認明 FSC(森林管理委員會)認證與 PEFC(森林認證制度)認證標章,就能確保紙漿來源不是來自原始林。

家樂福「從 i 開始」:環境友善購物新選擇

不僅是紙張,家樂福自有品牌的產品都已經通過了環保認證,幫助消費者在日常生活中輕鬆實踐環保。選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌,這代表商品在生產過程中已經符合多項國際認證永續發展標準。

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「從 i 開始」涵蓋十大環保行動,從營養飲食、無添加物、有機產品,到生態農業、動物福利、永續漁業、減少塑料與森林保育,讓你每一項購物選擇都能與環境保護密切相關。無論是買菜、買肉,還是日常生活用品,都能透過簡單的選擇,為地球盡一份力。

選擇 FSC 與 PEFC 標章只是第一步,你還可以在購物時認明家樂福的「從 i 開始」價格牌
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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雞蛋對蛋糕有多重要?缺蛋也可以做無蛋「旦糕」(下篇)
Evelyn 食品技師_96
・2023/06/13 ・2937字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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上篇提到,在這波嚴峻的缺蛋危機中異軍突起的無蛋「旦糕」,就是有業者利用南瓜泥、豆漿、豆腐、腰果或果醬等食材取代蛋,研發出各式各樣的「旦糕」,包括布朗尼或杯子旦糕等,做出來就和一般的蛋糕非常相似。

其標榜以蔬果取代雞蛋做出的甜品更低脂,含有豐富營養素及植化素,獲得許多年輕女性、運動員客群青睞。加上自西方風行的「Vegan」(純植物)的概念日漸盛行,該業者在這場缺蛋潮中成為最大贏家[1]

無蛋旦糕。圖/envatoelements

烘焙需求轉變,使雞蛋替代物的市場增長

確實近年來,因消費者健康意識提升或受食安問題等影響,在烘焙需求上有所轉變,包括健康問題如苯酮尿症、雞蛋過敏;公共衛生問題如禽流感;飲食偏好如全素者;以及生產者是否能持續供應雞蛋等因素。

根據 Egg Replacers Market 報告,2020 年雞蛋替代物市場價值約為 14 億美元,預計到 2025 年將達到 16 億美元(2019 年預測),顯然雞蛋替代物的市場日益增長。

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沒有雞蛋的「旦糕」逐漸受到重視,食品科學家在積極尋找各式各樣的雞蛋替代物製作旦糕,並且希望利用這些替代物所製作出的旦糕質地,能夠接近真的蛋糕[2]

雞蛋替代物所做出的「旦糕」質地能接近真的蛋糕嗎?。圖 / pixabay

製作旦糕的材料——雞蛋替代物

雞蛋對蛋糕有多重要?缺蛋可以做無蛋「旦糕」——上篇有提到,雞蛋在蛋糕中所提供的功能,所以雞蛋的替代物,也需要有這些相似的特性才行,目前常見的雞蛋替代物主要分為三大類:

一、蛋白質類

又區分成動物來源或植物來源的蛋白質:

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  • 動物來源:如乳清蛋白,乳清蛋白可提供吸水、黏著或彈性、乳化和起泡等功能特性,可作為蛋糕中的蛋之完全或部分取代物。
  • 植物來源:如鷹嘴豆蛋白或大豆蛋白等,這些植物蛋白皆具有乳化性,能幫助起泡安定、凝膠、風味結合及黏度增加。

二、食品添加物

通常使用親水性的膠體或乳化劑兩種食品添加物:

  • 親水膠體:通常被歸類於增稠劑,可改善產品之親水性、保水性、黏稠度等,以增加產品的安定性,延長保存期限,如玉米糖膠(xanthan gum)及關華豆膠(guar gum)等。
  • 乳化劑:屬於界面活性劑,具有乳化、 起泡、消泡、分散及潤滑等作用。可提高產品品質、延長保存期限、防止食品變質及改善食品風味等,如脂肪酸蔗糖酯(sucrose fatty acid ester)和乳酸硬脂酸鈉(sodium stearoyl lactylate)等[2, 3]

三、其它食品原料

大多數為含有豐富多醣類的膠質,以奇亞籽和亞麻籽為例:

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  • 奇亞籽:在水溶液中可形成黏液或膠體,是由木糖、葡萄糖和葡萄醣醛酸所組成的支鏈多醣,具有強大的增稠效果,已被用於代替蛋糕中的蛋和油。
  • 亞麻籽:亞麻籽殼中含有亞麻籽膠,膠主要成分為多醣類和蛋白質,具有良好的親水與親油性,以及高保水性及高乳化性,已廣泛應用於食品及化工製藥業[4, 5]
亞麻籽粉。圖 / pixabay

戚風旦糕的製作流程

然而上述的那些替代物,很少會單一使用,常會多種搭配一起使用,效果更佳,至於製作方式就以常見的戚風蛋糕為例。

戚風蛋糕一開始製作時會將蛋白與蛋黃分開攪拌,形成蛋白霜和麵糊兩部分,戚風旦糕也是,其流程為:

  1. 蛋白霜:將乳清蛋白粉(或植物來源的蛋白)和水混合均勻後打至濕性發泡,再分次加入白砂糖,並繼續打至硬性發泡(可在前一分鐘加入 SP 拌至均勻)。
  2. 麵糊:將所有粉料(含膠體或乳化劑)過篩,加入已拌均之卵磷脂、油、水、糖中。
  3. 將蛋白霜和麵糊兩部分拌均成蛋糕麵糊,倒入鋁製活動烤模中,以特定時間和溫度烤焙,最後取出倒扣於架上冷卻即完成。

上述的做法中出現做烘焙常會聽到的 SP(surfactant powder),其實就是一種乳化劑,通稱為「蛋糕乳化劑」或「蛋糕起泡劑」,在大陸被稱作「蛋糕油」[3]

食品添加物會影響旦糕的品質,左為無添加海藻膠之旦糕,右為有添加海藻膠之旦糕。圖 / 參考資料 3

與雞蛋蛋白性質相似的全素食材 aquafaba

沒有蛋,就需要使用多種食品添加物來幫助旦糕膨大及穩定,然而許多人為了製作天然無負擔的旦糕,還是會拒絕使用食品添加物。

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通常他們所使用的食材,大多是亞麻籽粉、香蕉泥、蘋果泥或花生醬等,但是這些食材的味道本身就很有個性,做出來的成品也很難百分百像真蛋糕,使用上會有所限制。

不過近年來出現了一個神奇的食材稱作 aquafaba,名字是由拉丁文的水(aqua)和豆(faba)所組成,是一種具黏性液體,這個食材就是煮過的鷹嘴豆水

2014 年,法國廚師 Joël Roessel 發現,鷹嘴豆罐頭的水(含蛋白質)與雞蛋蛋白頗為相似,具有乳化、起泡、黏合、凝膠和增稠等功能特性,甚至可打成全素的蛋白霜。

如此,aquafaba 從食品廢棄物變成有價值的材料,而且成本不高,也許未來會成為全素、無麩質的新興烘焙材料也說不定[2, 6]

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想看 aquafaba 怎麼打成豆蛋白霜嗎?可以點此連結觀看影片 :
BEGINNER’S GUIDE to Aquafaba! | Minimalist Baker Recipes

煮過的鷹嘴豆水就是 aquafaba。圖 / pixabay

健康美味的植物基產品已成趨勢

近年植物基飲食、減碳風潮席捲全球,根據市調機構 Innova Market Insights 的全球食品市場調查,植物基產品以每年近 20% 的速度成長,市場潛力大。

植物基產品除了要求口感擬真與美味之外,營養價值也受到重視[7]。這次的缺蛋危機雖然還不知道會持續多久,但也意外讓美味的植物基旦糕被更多重視健康的消費者所關注。

參考資料:

  1. 嚴雅芳,2023。不怕缺蛋!無蛋奶甜點「綠帶」在民生社區異軍突起。經濟日報。
  2. Yazici, G. N. and Ozer, M. S. 2021. A review of egg replacement in cake production: Effects on batter and cake properties. Trends in Food Science and Technology 111: 346-359.
  3. 梁麗卿,2003。無蛋蛋糕製作技術之研究。國立屏東科技大學食品科學系碩士學位論文。屏東。
  4. 邱恩亭,2018。添加奇亞籽對無麩質蛋糕品質之影響。國立臺灣海洋大學食品科學系碩士學位論文。基隆。
  5. 蔡佩珊,2017。探討添加亞麻籽粉對無麩質蛋糕營養價值與品質之影響。國立臺灣海洋大學食品科學系碩士學位論文。基隆。
  6. 尹嘉蔚,2017。【素食替身】鷹嘴豆水變蛋白霜 Aquafaba做蛋糕唔用雞蛋白一樣得。香港01。
  7. 劉家瑜,2023。低碳飲食!工研院打造全台首顆植物荷包蛋 口味、營養兼顧。民眾日報。
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Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼食品生技研發工程師,個性鬼靈精怪,對嗅覺與味覺特別敏銳,經訓練後居然成為專業品評員(專業吃貨)?!因為對食品科學充滿熱忱,希望能貢獻微薄之力寫些文章,傳達食品科學的正確知識給大家!商業合作請洽:10632015@email.ntou.edu.tw

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雞蛋對蛋糕有多重要?缺蛋可以做無蛋「旦糕」——上篇
Evelyn 食品技師_96
・2023/05/26 ・3330字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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雞蛋是我們日常生活中重要的食物之一,像是蛋餅、蛋捲、蛋包飯、玉子燒、茶碗蒸、烤布丁或雞蛋糕等,處處都可見到它的蹤影。

然而,今年的「缺蛋危機」不只蛋價變貴,蛋量還大幅減少,令人感到蛋蛋的哀傷。而這也大大影響到國內的蛋糕業者,不少蛋糕業者開始減量供應,當日蛋糕賣完即提早打烊,時間不固定。

知名麵包舖佳湘麵包,一度停售人氣商品蜂蜜蛋糕和布丁[1];更慘的是,位在澎湖販售脆皮雞蛋糕的網紅名店澎湖龜,直接宣布今年暫停營業[2],由此可見蛋對於製作蛋糕有多麽重要。

那麼雞蛋在蛋糕中到底有什麼重要功能呢?

首先,就從蛋的構造開始說起吧!

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雞蛋是日常生活中很常見的食物。圖/pixabay

雞蛋的構造與營養價值

雞蛋的構造從外側依序由蛋殼、蛋殼膜、蛋白、蛋黃繫帶所構成,兩層蛋殼膜於鈍端包圍出一個空間,稱為「氣室」,氣室會隨著蛋儲放時間延長,導致水分蒸發而變大[3]

重量而言,一顆雞蛋中的蛋殼約佔蛋重之 10%、蛋白約佔 60% ,蛋黃約佔 30%。

蛋黃係母雞卵巢所排出的卵,如果有受精則內含胚胎,是受精胚胎發育成小雞的主要能量來源。在卵進入輸卵管之後,輸卵管會分泌蛋白,在卵的周圍形成蛋白層,以幫助受精蛋中的胚胎發育,接著依序形成蛋殼膜和蛋殼。蛋殼的主要成分為碳酸鈣,殼上佈滿無數氣孔,可提供受精蛋中胚胎呼吸所需的氧氣交換[4]

雞蛋也是優質完全蛋白質之來源,一顆蛋就幾乎涵蓋人體必需的所有營養物質,如蛋白質、脂肪、卵黃素、卵磷脂、維生素和鐵、鈣、 鉀等人體所需要的礦物質[3]

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雞蛋構造圖。圖/農委會

蛋糕的麵糊攪拌程度要根據「比重」判斷

雞蛋是製作蛋糕重要的原料之一,在蛋糕製作過程中,麵糊的攪拌是影響蛋糕成敗的關鍵,因為麵糊在攪拌過程中會不斷地拌入空氣,攪拌程度恰當與否會決定蛋糕的品質。

為此我們需要根據不同類型蛋糕之標準比重,作為攪拌程度的參考,比重是蛋糕「麵糊的重量」「體積」的比,計算公式為:

比重 = 相同容積之麵糊重/相同容積之水重

空氣拌入愈多,蛋糕的比重愈小,烤出來的蛋糕體積愈大,組織亦較鬆軟。如果過度攪拌,則因拌入太多的空氣,蛋糕組織會變得粗糙,氣孔太多,使烤出來的蛋糕水分損失太多。若攪拌不夠,則拌入的空氣太少,蛋糕進爐後膨脹無力,內部組織堅韌,所以每種蛋糕在攪拌時其麵糊都有一定的比重[5]

至於蛋糕的種類,可依照使用的原料、攪打方式和麵糊性質的不同分為三大類,分別為麵糊類乳沫類戚風類三種。

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蛋糕分成麵糊類、乳沫類和戚風類

一、麵糊類(batter type)蛋糕

是利用大量的固體氫化油脂(shortening),以粉油或糖油拌合法,使麵糊於攪拌時能拌入空氣,進爐烤焙受熱後讓蛋糕體膨大。攪打完成之麵糊在三類蛋糕中的比重最大,約為 0.85;配方中油含量也是三類蛋糕中最高,是為了潤滑麵糊,產生柔軟的組織。

當配方中油脂含量佔麵粉量的 60% 以上時,不需使用化學膨大劑,只要利用油脂在攪拌過程中拌入空氣即可使蛋糕膨脹;當油脂用量低於 60% 麵粉量時,則需要添加發粉或小蘇打以幫助蛋糕膨大。

該類蛋糕組織緊密堅實、口感較硬,風味濃郁潤醇,如奶油蛋糕、水果蛋糕、磅蛋糕等皆屬之。

磅蛋糕屬於麵糊類蛋糕。圖/pixabay

二、乳沫類(foam type)蛋糕

是利用雞蛋的起泡性,將其與砂糖攪拌拌入大量空氣形成泡沫(泡沫即是將空氣保留於蛋白質薄膜中),再拌入經過篩的粉料後烤焙,過程中氣泡因受熱而持續膨脹,最終薄膜固化而形成蛋糕的支架與組織。

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乳沫類蛋糕可不需添加膨大劑,麵糊比重約為 0.46,產品組織鬆軟且富彈性,又可因使用雞蛋的成分不同,又分成:

  • 蛋白類(meringue type):僅使用「蛋白」作為蛋糕膨發的主要原料,如天使蛋糕。
  • 海綿類(sponge type):使用「全蛋」或「蛋黃」作為蛋糕膨發的主要原料,如海綿蛋糕、蜂蜜蛋糕、瑞士捲的蛋糕體。
瑞士捲蛋糕屬於乳沫類蛋糕。圖/pixabay
畫《小魔女 DoReMi》曾出現 「最心愛的道魯賓」這道覆盆苺蛋糕,是許多人印象很深刻的甜點之一,
其蛋糕體就是屬於乳沫類的瑞士捲蛋糕。圖/擷取自 YouTube

三、戚風類(chiffon type)蛋糕

綜合麵糊類與乳沫類蛋糕的做法,在製作時分別製作「麵糊」與「蛋白霜」,最後將兩者拌勻後送入烤箱烤焙成型。同時具有麵糊與乳沫的特性,水分含量豐富,鬆軟度亦介於乳沫類與麵糊類之間,

麵糊比重最小,約為 0.43,蛋糕體積最大,組織細緻鬆軟,水分充足,口感清淡不膩。為國內消費量最大之蛋糕,如戚風蛋糕、鮮奶油蛋糕(生日蛋糕)即屬之[3, 6]

生日蛋糕常用戚風蛋糕體。圖/pixabay

雞蛋在蛋糕中所提供的功能

不管是哪種類型的蛋糕,雞蛋在蛋糕中具有以下功能:

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一、黏結作用

在蛋糕製作過程中,雞蛋的「蛋白」可以打發形成安定的泡沫(即蛋白質變性),加入麵粉攪拌後,「雞蛋的蛋白質」與「麵粉的麵筋」相互黏結形成複雜的網狀結構,直到烤焙受熱而形成蛋糕組織,此功能在乳沫類蛋糕的製作更為重要。

二、膨大作用

麵糊受熱時,蛋所形成的泡沫內部所包圍的氣體受熱而膨脹,增大蛋糕體積,因此蛋的打發性質是決定蛋糕體積與顆粒組織柔軟之最重要因素。

三、柔軟作用

蛋黃具柔軟作用,主要是因蛋黃內含的油脂比例較高,且蛋黃本身所含的卵磷脂為非常有效的乳化劑(編按:可以將原本不互溶「油脂」和「水」均勻混合,使界面消失)。

四、顏色

蛋的顏色能賦予蛋糕美觀的黃色色澤,如海綿蛋糕需要有良好之黃色。

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五、營養價值

蛋加入產品內可提高營養價值[6]

雞蛋蛋白可打發形成安定的泡沫,即蛋白霜,是決定蛋糕體積與顆粒組織柔軟的最重要因素。圖/pixabay

沒有雞蛋的「旦糕」開始興起

蛋具有黏結、膨大、柔軟蛋糕組織等作用,賦予蛋糕悅目的顏色及增加營養價值,要是製作蛋糕沒有蛋,似乎做不出美好的蛋糕。

不過現在有一種無蛋「旦糕」,在這波嚴峻的缺蛋危機中異軍突起,究竟有哪些東西可以取代蛋做旦糕呢?我們就在下篇揭曉吧!

參考資料

  1. 東森新聞,2023。獨/蛋量減價格漲 佳湘麵包暫停售蜂蜜蛋糕、布丁
  2. 楊惠琪,2023。獨/缺蛋看不到盡頭!雞蛋糕名店「澎湖龜」宣布今年暫停營業。ETtoday新聞雲。
  3. 施明智,2022。食物學原理 (第四版)。新北市:藝軒圖書出版社。
  4. 行政院農業委員會,2010。認識農產。食農教育資訊整合平臺
  5. 梁麗卿,2003。無蛋蛋糕製作技術之研究。國立屏東科技大學碩士學位論文。屏東。
  6. 陳欣妤,2006。攪打時間與添加物對取代蛋之海綿蛋糕品質影響。實踐大學食品營養與保健生技研究所碩士學位論文。臺北。
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