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多環芳香烴竟可能是塑造生命的模板

活躍星系核_96
・2014/09/20 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 565 ・九年級

文 / 李伯禹(畢業於台灣大學醫學工程研究所)

2010年中國地溝油事件爆發,在訕笑中國商人黑心、民眾百毒不侵之後,這齣戲碼如今在台灣上演。強冠公司生產的香豬油裡頭,約有1/3使用再精製的回收劣質油,這對人體可能會有許多風險,判斷劣質油的依據,食藥署告訴我們的檢驗項目包含有許多,包括重金屬、黃麴毒素、酸價、苯駢芘與總極性物質 [1]。

今天我想特別把「苯駢芘」提出來,多數人看到這個名字很難想像這是甚麼,只覺得連念他都有困難,他是一種多環芳香烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs),意思是很多苯環連接在一起,至少四個以上。當燃油、煤炭、垃圾、菸草、肉類等物質燃燒不完全,就會產生多環芳香烴 [2],它便藉由各種方式儲存在環境中或是動植物體內,並傷害人體健康。

多環芳香烴對我們到底有什麼危害

研究發現,餵食一定劑量的多環芳香烴會造成老鼠不孕,或是很有機會生出有缺陷的子代。短期暴露也會傷害皮膚或免疫系統。由於多環芳香烴能夠鑲嵌到DNA裏,並影響它的運作 [3],因此多環芳香烴被合理懷疑是致癌物質,也有研究證實其與肺癌的相關性 [4]。也因為這樣,才有吃燒烤容易致癌的說法-這是從人類懂得用火開始就一直存在的問題,只不過我們現在意識到罷了。

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苯駢芘鑲嵌在DNA,影響運作。
苯駢芘鑲嵌在DNA,影響運作。

有趣的是,你可能不知道宇宙中超過20%的碳原子是以多環芳香烴的方式存在,只是環數不盡相同。科學家很好奇這是怎麼回事,因此運用紅外線光譜分析這些分子存在的位置,像是死亡的行星,以及星系中的塵埃和氣體 [5],藉此探討宇宙的演化。

科學家發現,多環芳香烴在宇宙中參與了許多事件,相當活躍!譬如它在年輕行星的形成中決定是否能快速成型。而它對於周遭環境相當敏感,容易因為溫度、射線而有所變化,因此能讓科學家追蹤宇宙中許多事件的發生。

多環芳香烴促成生命誕生?

有些科學家認為,因為多環芳香烴的活躍與敏感,才導致生命的發生,這個假說叫做PAH world hypothesis [2]。早期地球的原始湯(primordial soup)含有大量的多環芳香烴,它們可能是RNA形成的重要前身,不過到目前為止都還只是理論階段,並未有實驗能夠證明。

多環芳香烴可能是讓RNA形成的架構
多環芳香烴可能是讓RNA形成的架構

1952年Miller–Urey 實驗模擬早期地球的環境,發現當時的環境狀況是能夠利用無機物合成出有機物質,卻無法明白RNA要如何誕生。科學家推測,多環芳香烴結構的平面疊加特性,可能作為RNA生成的架構;多環芳香烴可以透過pi-pi鍵結疊加成長鏈狀,其苯環周圍的官能基可與核酸形成氫鍵,將它們聚集疊加在一起,之後再由其他能生成長鏈骨架的分子(如二氧化硫或甲醛),以共價鍵結的方式將它們串聯 [6]。雖然以上還未有實驗能證明,卻令人興奮!

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說也諷刺,多環芳香烴可能製造了生命,卻也能讓生命受到損害。

參考資料

  1. Denissenko, M. F., Pao, A., Tang, M. S., & Pfeifer, G. P. (1996). Preferential formation of benzo [a] pyrene adducts at lung cancer mutational hotspots in P53. Science, 274(5286), 430-432.
  2. 劣質豬油事件專區。衛生福利部食品藥物管理署
  3. Benzopyrene — Wikipedia
  4. Denissenko, M. F., Pao, A., Tang, M. S., & Pfeifer, G. P. (1996). Preferential formation of benzo [a] pyrene adducts at lung cancer mutational hotspots in P53. Science, 274(5286), 430-432.
  5. Compagnone, D., Curini, R., D’Ascenzo, G., Del Carlo, M., Montesano, C., Napoletano, S., & Sergi, M. (2011). Neutral loss and precursor ion scan tandem mass spectrometry for study of activated benzopyrene–DNA adducts. Analytical and bioanalytical chemistry, 401(6), 1983-1991.
  6. Need to Track Organic Nano-Particles Across the Universe? NASA’s Got an App for That. NASA [February 21, 2014]
  7. The PAH World. Discotic polynuclear aromatic compounds as a mesophase scaffolding at the origin of life. S. N. Platts
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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LDL-C 正常仍中風?揭開心血管疾病的隱形殺手 L5
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/06/20 ・3659字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 美商德州博藝社科技 HEART 合作,泛科學企劃執行。

提到台灣令人焦慮的交通,多數人會想到都市裡的壅塞車潮,但真正致命的「塞車」,其實正悄悄發生在我們體內的動脈之中。

這場無聲的危機,主角是被稱為「壞膽固醇」的低密度脂蛋白( Low-Density Lipoprotein,簡稱 LDL )。它原本是血液中運送膽固醇的貨車角色,但當 LDL 顆粒數量失控,卻會開始在血管壁上「違規堆積」,讓「生命幹道」的血管日益狹窄,進而引發心肌梗塞或腦中風等嚴重後果。

科學家們還發現一個令人困惑的現象:即使 LDL 數值「看起來很漂亮」,心血管疾病卻依然找上門來!這究竟是怎麼一回事?沿用數十年的健康標準是否早已不敷使用?

膽固醇的「好壞」之分:一場體內的攻防戰

膽固醇是否越少越好?答案是否定的。事實上,我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(High-Density Lipoprotein,簡稱 HDL)和低密度脂蛋白( LDL )。

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想像一下您的血管是一條高速公路。HDL 就像是「清潔車隊」,負責將壞膽固醇( LDL )運來的多餘油脂垃圾清走。而 LDL 則像是在血管裡亂丟垃圾的「破壞者」。如果您的 HDL 清潔車隊數量太少,清不過來,垃圾便會堆積如山,最終導致血管堵塞,甚至引發心臟病或中風。

我們體內攜帶膽固醇的脂蛋白主要分為兩種:高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)/ 圖片來源:shutterstock

因此,過去數十年來,醫生建議男性 HDL 數值至少應達到 40 mg/dL,女性則需更高,達到 50 mg/dL( mg/dL 是健檢報告上的標準單位,代表每 100 毫升血液中膽固醇的毫克數)。女性的標準較嚴格,是因為更年期後]pacg心血管保護力會大幅下降,需要更多的「清道夫」來維持血管健康。

相對地,LDL 則建議控制在 130 mg/dL 以下,以減緩垃圾堆積的速度。總膽固醇的理想數值則應控制在 200 mg/dL 以內。這些看似枯燥的數字,實則反映了體內一場血管清潔隊與垃圾山之間的攻防戰。

那麼,為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。我們吃下肚或肝臟製造的脂肪,會透過血液運送到全身,這些在血液中流動的脂肪即為「血脂」,主要成分包含三酸甘油酯和膽固醇。三酸甘油酯是身體儲存能量的重要形式,而膽固醇更是細胞膜、荷爾蒙、維生素D和膽汁不可或缺的原料。

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這些血脂對身體運作至關重要,本身並非有害物質。然而,由於脂質是油溶性的,無法直接在血液裡自由流動。因此,在血管或淋巴管裡,脂質需要跟「載脂蛋白」這種特殊的蛋白質結合,變成可以親近水的「脂蛋白」,才能順利在全身循環運輸。

肝臟是生產這些「運輸用蛋白質」的主要工廠,製造出多種蛋白質來運載脂肪。其中,低密度脂蛋白載運大量膽固醇,將其精準送往各組織器官。這也是為什麼低密度脂蛋白膽固醇的縮寫是 LDL-C (全稱是 Low-Density Lipoprotein Cholesterol )。

當血液中 LDL-C 過高時,部分 LDL 可能會被「氧化」變質。這些變質或過量的 LDL 容易在血管壁上引發一連串發炎反應,最終形成粥狀硬化斑塊,導致血管阻塞。因此,LDL-C 被冠上「壞膽固醇」的稱號,因為它與心腦血管疾病的風險密切相關。

高密度脂蛋白(HDL) 則恰好相反。其組成近半為蛋白質,膽固醇比例較少,因此有許多「空位」可供載運。HDL-C 就像血管裡的「清道夫」,負責清除血管壁上多餘的膽固醇,並將其運回肝臟代謝處理。正因為如此,HDL-C 被視為「好膽固醇」。

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為何同為脂蛋白,HDL 被稱為「好」的,而 LDL 卻是「壞」的呢?這並非簡單的貼標籤。/ 圖片來源:shutterstock

過去數十年來,醫學界主流觀點認為 LDL-C 越低越好。許多降血脂藥物,如史他汀類(Statins)以及近年發展的 PCSK9 抑制劑,其主要目標皆是降低血液中的 LDL-C 濃度。

然而,科學家們在臨床上發現,儘管許多人的 LDL-C 數值控制得很好,甚至很低,卻仍舊發生中風或心肌梗塞!難道我們對膽固醇的認知,一開始就抓錯了重點?

傳統判讀失準?LDL-C 達標仍難逃心血管危機

早在 2009 年,美國心臟協會與加州大學洛杉磯分校(UCLA)進行了一項大型的回溯性研究。研究團隊分析了 2000 年至 2006 年間,全美超過 13 萬名心臟病住院患者的數據,並記錄了他們入院時的血脂數值。

結果發現,在那些沒有心血管疾病或糖尿病史的患者中,竟有高達 72.1% 的人,其入院時的 LDL-C 數值低於當時建議的 130 mg/dL「安全標準」!即使對於已有心臟病史的患者,也有半數人的 LDL-C 數值低於 100 mg/dL。

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這項研究明確指出,依照當時的指引標準,絕大多數首次心臟病發作的患者,其 LDL-C 數值其實都在「可接受範圍」內。這意味著,單純依賴 LDL-C 數值,並無法有效預防心臟病發作。

科學家們為此感到相當棘手。傳統僅檢測 LDL-C 總量的方式,可能就像只計算路上有多少貨車,卻沒有注意到有些貨車的「駕駛行為」其實非常危險一樣,沒辦法完全揪出真正的問題根源!因此,科學家們決定進一步深入檢視這些「駕駛」,找出誰才是真正的麻煩製造者。

LDL 家族的「頭號戰犯」:L5 型低密度脂蛋白

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。他們發現,LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷,如同各式型號的貨車與脾性各異的「駕駛」。

為了精準揪出 LDL 裡,誰才是最危險的分子,科學家們投入大量心力。發現 LDL 這個「壞膽固醇」家族並非均質,其成員有大小、密度之分,甚至帶有不同的電荷。/ 圖片來源:shutterstock

早在 1979 年,已有科學家提出某些帶有較強「負電性」的 LDL 分子可能與動脈粥狀硬化有關。這些帶負電的 LDL 就像特別容易「黏」在血管壁上的頑固污漬。

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台灣留美科學家陳珠璜教授、楊朝諭教授及其團隊在這方面取得突破性的貢獻。他們利用一種叫做「陰離子交換層析法」的精密技術,像是用一個特殊的「電荷篩子」,依照 LDL 粒子所帶負電荷的多寡,成功將 LDL 分離成 L1 到 L5 五個主要的亞群。其中 L1 帶負電荷最少,相對溫和;而 L5 則帶有最多負電荷,電負性最強,最容易在血管中暴衝的「路怒症駕駛」。

2003 年,陳教授團隊首次從心肌梗塞患者血液中,分離並確認了 L5 的存在。他們後續多年的研究進一步證實,在急性心肌梗塞或糖尿病等高風險族群的血液中,L5 的濃度會顯著升高。

L5 的蛋白質結構很不一樣,不僅天生帶有超強負電性,還可能與其他不同的蛋白質結合,或經過「醣基化」修飾,就像在自己外面額外裝上了一些醣類分子。這些特殊的結構和性質,使 L5 成為血管中的「頭號戰犯」。

當 L5 出現時,它並非僅僅路過,而是會直接「搞破壞」:首先,L5 會直接損傷內皮細胞,讓細胞凋亡,甚至讓血管壁的通透性增加,如同在血管壁上鑿洞。接著,L5 會刺激血管壁產生發炎反應。血管壁受傷、發炎後,血液中的免疫細胞便會前來「救災」。

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然而,這些免疫細胞在吞噬過多包括 L5 在內的壞東西後,會堆積在血管壁上,逐漸形成硬化斑塊,使血管日益狹窄,這便是我們常聽到的「動脈粥狀硬化」。若這些不穩定的斑塊破裂,可能引發急性血栓,直接堵死血管!若發生在供應心臟血液的冠狀動脈,就會造成心肌梗塞;若發生在腦部血管,則會導致腦中風。

L5:心血管風險評估新指標

現在,我們已明確指出 L5 才是 LDL 家族中真正的「破壞之王」。因此,是時候調整我們對膽固醇數值的看法了。現在,除了關注 LDL-C 的「總量」,我們更應該留意血液中 L5 佔所有 LDL 的「百分比」,即 L5%。

陳珠璜教授也將這項 L5 檢測觀念,從世界知名的德州心臟中心帶回台灣,並創辦了美商德州博藝社科技(HEART)。HEART 在台灣研發出嶄新科技,並在美國、歐盟、英國、加拿大、台灣取得專利許可,日本也正在申請中,希望能讓更多台灣民眾受惠於這項更精準的檢測服務。

一般來說,如果您的 L5% 數值小於 2%,通常代表心血管風險較低。但若 L5% 大於 5%,您就屬於高風險族群,建議進一步進行影像學檢查。特別是當 L5% 大於 8% 時,務必提高警覺,這可能預示著心血管疾病即將發作,或已在悄悄進展中。

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對於已有心肌梗塞或中風病史的患者,定期監測 L5% 更是評估疾病復發風險的重要指標。此外,糖尿病、高血壓、高血脂、代謝症候群,以及長期吸菸者,L5% 檢測也能提供額外且有價值的風險評估參考。

隨著醫療科技逐步邁向「精準醫療」的時代,無論是癌症還是心血管疾病的防治,都不再只是單純依賴傳統的身高、體重等指標,而是進一步透過更精密的生物標記,例如特定的蛋白質或代謝物,來更準確地捕捉疾病發生前的徵兆。

您是否曾檢測過 L5% 數值,或是對這項新興的健康指標感到好奇呢?

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韋伯太空望遠鏡運作滿週年,它看到了什麼?
PanSci_96
・2023/09/02 ・3306字 ・閱讀時間約 6 分鐘

古老星系中發現有機分子?我們離第三類接觸還有多遠?

韋伯正式展開拍攝任務已經屆滿週年,最近也傳回來許多過去難以拍攝到的照片。六月初,天文學家在《自然》期刊上發表了這張照片,在藍色核心外,環繞著一圈橘黃色的光環。

這是一個星系規模的甜甜圈?這是一個傳送門?還是外星文明的戴森環?

——都不是!其實,這是一個含有有機物多環芳香烴的古老星系,其名為 SPT0418-47。因為名字很長,以下我們就簡稱為 SPT0418 吧!

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這個觀測結果有什麼特殊意義?這代表我們發現外星生命了嗎?

SPT0418 是怎麼被拍到的?扭曲時空的重力透鏡!

一年前,在韋伯望遠鏡傳回第一組令人震撼的照片時,我們製作了兩期節目來介紹韋伯望遠鏡,和它在天文觀測史上跨時代的重要意義。在那之後,也有不少泛糰敲碗,希望我們可以再繼續介紹韋伯望遠鏡的後續發展。

這次在週年前夕公開的這張 SPT0418 照片,是一張標標準準因為重力透鏡而形成的美麗照片。「重力透鏡 Gravitational Lensing」這個概念,相信有在關注天文物理的泛糰們,應該都有聽過。愛因斯坦的廣義相對論告訴我們,星系與星系團的龐大質量會扭曲它們周圍的時空,就像一面星系尺度的超級放大鏡一樣,可以在光線通過時改變它們的走向,從而扭曲背景星系的影像。而如果背景星系與前方的前景星系剛好前後對齊的話,重力透鏡效應還能將背景星系扭曲成美麗的環型,這個環型被稱為「愛因斯坦環 Einstein Ring」。

背景星系從黑洞後面經過時的重力透鏡效應模擬影像。圖/Wikimedia

乍聽之下,重力透鏡會扭曲背景星系影像,好像會干擾觀察,是個缺點。但實際上重力透鏡在扭曲影像的同時,也會聚焦背景星系發出的光,從而讓背景星系變得更加明亮而容易觀測,讓天文學家可以看到更遠或更暗的天體。因此雖然扭曲的影像會增加分析上的麻煩,但天文學家其實非常喜歡觀測這些受重力透鏡效應影響的天體們。甚至會專門安排觀測計畫,拍攝這些受重力透鏡效應影響的區域。這次的主角 SPT0418,正是韋伯太空望遠鏡針對重力透鏡效應開展的「TEMPLATES 」觀測計畫的其中一個觀察對象。

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SPT0418 是一個位於時鐘座(Horologium)方向,距離地球約 123 億光年遠的古老星系。最早在南極望遠鏡(SPT)的觀測資料中被發現,並在後續以阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列 ALMA 進行的觀測中,確認了它是一個富含大量塵埃,而且正在以每年約 350 個太陽質量的超高速率生成恆星的星系。

在我們與 SPT0418 之間,還存在著一個前景星系。正是這個前景星系的質量扭曲了周圍的時空,像一片巨大的放大鏡一樣將背後的 SPT0418 扭成了漂亮的愛因斯坦環。

當觀察者、前景星系和背景星系在同一直線上時,就可以透過重力透鏡效應觀測到愛因斯坦環。圖/PanSci YouTube

在這張經過調色的照片中,中間的藍色部分就是前景星系,旁邊的橘色環則是因為重力透鏡而扭曲的 SPT0418 。得益於這個重力透鏡,SPT0418 的影像被增亮了三十倍以上,非常適合讓天文學家一窺早期宇宙中星系的狀態,因此被選為韋伯的觀測目標。

韋伯望遠鏡藉由重力透鏡效應拍攝到的扭曲的古老星系 SPT0418-47。圖/J. Spilker/S. Doyle, NASA, ESA, CSA

那麼,這次的觀測又有什麼重要意義呢?

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多環芳香烴是什麼?看見它代表什麼意義?

這次的拍攝結果不能完全說是意外,因為在這個研究中,韋伯的目標非常明確,就是要尋找古老星系中的多環芳香烴。

在天文學上,多環芳香烴通常指兩個以上的苯環所組成的有機化合物的統稱,人們一般以它的簡稱「PAH」來稱呼它。

發現有機分子,難道這代表有生命存在於古老星系中嗎?其實不能這麼快下定論。

因為 PAH 廣泛存在於各式各樣的星系中,與其他由碳和矽組成的塵埃顆粒,同屬於星際塵埃的一部分。甚至在彗星、小行星、隕石中,都能發現各式各樣的 PAH。目前認為,宇宙中可能有超過 20% 的碳原子,都是以 PAH 的方式存在,只是環數不盡相同。

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圖中右側的黑色暗帶為星際塵埃。圖/NASA, ESA, and the LEGUS team

所以,雖然科學家認為,宇宙中的生命誕生,可能與這些這些遍布其中的有機分子有關。但發現 PAH,不能直接與發現生命劃上等號。

過去數十年的天文觀測結果也顯示,PAH 確實廣泛存在於星系之中,但是天文學家對於這些分子究竟如何形成?又是什麼時候形成的?目前還沒有共識。因此迫切需要更多觀測,例如這次的目標 SPT0418 是個距離我們非常遙遠的古老星系,對於研究宇宙早期星系以及 PAH 的起源就很有幫助。

觀察 PAH 的困難及韋伯望遠鏡的重大突破

然而,要觀察 PAH 卻不太容易。原因是這些 PAH 發出的光,波長主要都集中在幾微米到十幾微米的近紅外與中紅外線波段。這個波段的光線受到大氣層的吸收非常嚴重,幾乎無法從地面觀測,因此過去我們很難取得相關數據。想要尋找 PAH 的蹤跡,勢必得使用紅外線太空望遠鏡才行。

這時,就是韋伯大展身手的時候了。比起同樣專注於紅外光譜的前輩史匹哲太空望遠鏡,韋伯的鏡片直徑大了超過七倍,集光面積更是大了將近六十倍,這不僅讓韋伯能夠拍攝遠比史匹哲更清晰的影像,更可以在更短的時間內拍攝到更暗的目標。

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得益於韋伯強大的觀測能力,在這個研究中它僅僅對著 SPT0418 曝光了不到一個小時的時間,就在 3.3 微米的波段找到了清晰的 PAH 發射譜線,確認了PAH的存在的同時,也打破了觀測到最遠的 PAH 訊號的紀錄。

此外天文學家也發現,韋伯所拍攝到的 SPT0418 與前幾年使用 ALMA 觀測到的影像並不全然相同。

由於觀測波段不同,不同的望遠鏡拍攝同一天體的亮部分布會產生差異。圖/PanSci Youtube

由於韋伯拍攝的是 PAH 發出的近紅外光,而 ALMA 拍攝到的則是毫米尺寸的大顆粒塵埃所發出的遠紅外線,因此這可能代表 SPT0418 這個星系的不同部分,有著不同的塵埃組成。為甚麼會這樣呢?天文學家目前也沒有肯定的答案,需要更多的觀測來進一步釐清。

任務還在繼續!TEMPLATES 計畫持續追蹤 PAH 足跡

韋伯對 SPT0418 拍攝的照片,不僅打破了人類探測過離太陽系最遠的 PAH 訊號紀錄,更展示了在重力透鏡加韋伯的攜手合作下,能大幅拓展人類觀測遙遠星系的能力。除了 SPT0418 之外,天文學家還預計觀測另外三個被重力透鏡放大的星系,尋找並研究其中 PAH 的足跡,以解開星系與星際塵埃的演化之謎。

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韋伯望遠鏡的「TEMPLATES 」計畫預計觀測四個被重力透鏡效應放大的天體。圖/JWST ERS Program TEMPLATES

雖然還有許多未解之謎,但韋伯傳回來的每張相片,都能讓我們能更了解這個宇宙一點點。最後想問問大家,韋伯望遠鏡正式展開拍攝工作屆滿一年,你最喜歡,或最希望我們繼續來講解的照片是哪一張呢?

  1. 土星、天王星和海王星的行星環高清照
  2. 大爆炸後 3.2 億年就誕生的的古老星系
  3. 即將蛻變為超新星的恆星照
  4. 更多你覺得美麗的照片,分享給我們吧

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餿水油,恐怖呦?—陳炳輝教授專訪
PanSci_96
・2014/09/12 ・2127字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 556 ・八年級

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Credit: ksikeptuve via Flickr
Credit: ksikeptuve via Flickr

文/ L編

中秋連假本是全家團圓的好日子,不料在這美好的節慶前卻爆出黑心豬油的壞消息,讓皎潔明月頓時矇上一層烏雲。我們吃著月餅瀏覽新聞,發現除了原料來源和責任追查,對於餿水油的危害程度卻沒有統一的結論。毒物科醫師說,餿水油一滴都不能吃[新聞來源]!食品科學教授又說,吃一點點的傷害微乎其微[新聞來源],媒體甚至說在大陸有人「五臟六腑都被細菌吃掉了[新聞來源]!」先撇除媒體的說法,學者們都是根據相同證據表達意見,為何論點會大相逕庭?我們在相信或反駁專家言論的同時,對餿水油的瞭解又有多少?泛科學訪問長期研究食用油和食品安全的陳炳輝老師,從科學家的角度為大家提供一些食用油安全性的看法。

餿水油有多可怕?

假設本次黑心食用油的來源是餿水中的回收油,沒有皮革油或其他可疑來源,餿水油能再製成豬油流入市面的可能方法有二:以餿水油混入新鮮豬油,稀釋其中有害成分和氣味;或是經過精煉,加入氫氧化鈉中和餿水油中的游離脂肪酸,加入活性炭或皂土脫色,若有更完整的設備,也可經過高溫、高真空進行脫臭。如此一來,餿水油就能搖身一變,以全統香豬油的身份強勢回歸,矇騙消費者和法規的檢驗。

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然而檢測合格的油,就是安全無虞嗎?這麼安全的話,是否真能回收餐飲廢油再製成食用油?陳炳輝教授語重心長的說:「食用油沒有這麼簡單啊……」食用油成分複雜,其安全需建立在良好的原料品質,雖然科學家可以推測油脂在加熱過程中發生的反應和產物,但沒有人知道餿水油原料所歷經的加熱次數和條件,無法精準推測反應產物,加熱產生的有害物質在精煉過程也不一定會被去除。所以,即使成品重金屬、酸價和最具代表性的苯駢芘皆低於限制量,也不代表未檢測的其他多環芳香族碳氫化合物(不含苯駢芘)、醛類、氧化膽固醇等有害成分都在安全範圍內,就算各個項目都符合標準,但所有成分的相乘效應可能比想像中還高,因此無法就這些檢測結果推論餿水油的安全,更何況檢驗項目的代表性還有待加強。

該怎麼檢驗才對呢?

食藥署的檢測項目有酸價、總極性物質、重金屬、苯駢芘和黃麴毒素等。酸價高代表油品已不再新鮮,可能經過高溫處理或存放條件不佳導致三酸甘油酯分解成游離脂肪酸;總極性物質代表油品在高溫中裂解產生的醛、酸、醇、酮等極性產物,總極性物質高代表油的品質下降,其中的醛類也是致癌物;而苯駢芘的五環結構,是油品高溫裂解時較難形成的產物,若測出超量的苯駢芘,就可以推測油品中也存在其他較易形成的致癌物,因此被當作檢驗的指標。

檢測酸價只能得知游離脂肪酸的含量,卻無法顯示有多少致癌物,更何況游離脂肪酸可能在精煉過程中被去除,我們也無法經由成品的酸價推測致癌成分。餿水油原料比單獨加熱的油品還要複雜,因為其中除了油脂裂解產物,也有食材在高溫下反應的產物,所以應該要增加其他檢測項目,才能加強可信度。陳教授建議增加的檢驗項目為膽固醇氧化物及雜環胺,前者係豬油中的膽固醇於加熱過程中形成,後者係高量蛋白質含量的食品於油炸過程中形成。此外,亦可考慮檢測丙烯醯胺,此化合物於油炸高澱粉含量的食品中較易形成。此三種產物對人體有致癌性和致突變性,是肉類油炸後的產物,可能因為烹煮過程而存在餿水油中。陳教授補充道:「檢驗餿水油的黃麴毒素其實沒有太大意義,因為黃麴毒素通常只存在豆類或花生等原料。」

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資料來源:衛生福利部食品藥物管理署

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科學家該怎麼說?

無論提醒民眾餿水油危害的醫生,或想要平息大眾恐慌的學者,都自認是摸著良心表達專業立場,然而陳教授認為,科學家應該依證據判斷是非,有幾分證據才講幾分話,現在食藥署只公布了五項檢驗結果,雖然全統香豬油的酸價和苯駢芘的濃度低於限制量,但如上文所說,其他有害成分種類和含量還未知,科學家不能就這些證據為餿水油背書。

既然知道了餿水油不是完全無害,那大家最關心的致癌物質危害程度呢?由於食品成分相當複雜,科學家只能從檢驗結果判斷餿水油是否有害,但無法單單依據這幾個成分的含量推斷這些餿水油的危害程度。科學家需要做長期的追蹤研究,或是拿餿水油進行動物實驗,判斷致癌程度,以及由血液生化值等結果,推測其對人體的危害後,才能告知民眾事情的嚴重性。說到這,陳教授語帶憤慨的補充:「若對事件還不瞭解就大放厥詞,真的很不負責任!」

除了事件爆發後的處理,學界平常就在進行食品安全的教育,除了進行食品安全的科學研究外,衛生福利部跟台灣食品科技學會也合作舉辦了食品安全與生活座談會,全國巡迴向民眾推廣食品添加物、食用油安全等相關資訊,建立民眾對食品安全的正確觀念。

學界在進行研究和推廣教育的同時,也對政府提出建議方針,陳老師認為,本次事件是政府失責,防範食安問題的方法要從法律和制度做起,加強預防式管理,掌握食品原料品質,同時對夜市攤販進行安全衛生的輔導,並且修訂特別法對黑心商人速審速決,祭出重罰絕不寬待,希望能有效遏止黑心食品的產出。最後陳老師無奈的說:「黑心食品防不勝防,消費者自己也要提高警覺,謹慎挑選食材的品質。」

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多環芳香烴竟可能是塑造生命的模板
活躍星系核_96
・2014/09/20 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 565 ・九年級

文 / 李伯禹(畢業於台灣大學醫學工程研究所)

2010年中國地溝油事件爆發,在訕笑中國商人黑心、民眾百毒不侵之後,這齣戲碼如今在台灣上演。強冠公司生產的香豬油裡頭,約有1/3使用再精製的回收劣質油,這對人體可能會有許多風險,判斷劣質油的依據,食藥署告訴我們的檢驗項目包含有許多,包括重金屬、黃麴毒素、酸價、苯駢芘與總極性物質 [1]。

今天我想特別把「苯駢芘」提出來,多數人看到這個名字很難想像這是甚麼,只覺得連念他都有困難,他是一種多環芳香烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, PAHs),意思是很多苯環連接在一起,至少四個以上。當燃油、煤炭、垃圾、菸草、肉類等物質燃燒不完全,就會產生多環芳香烴 [2],它便藉由各種方式儲存在環境中或是動植物體內,並傷害人體健康。

多環芳香烴對我們到底有什麼危害

研究發現,餵食一定劑量的多環芳香烴會造成老鼠不孕,或是很有機會生出有缺陷的子代。短期暴露也會傷害皮膚或免疫系統。由於多環芳香烴能夠鑲嵌到DNA裏,並影響它的運作 [3],因此多環芳香烴被合理懷疑是致癌物質,也有研究證實其與肺癌的相關性 [4]。也因為這樣,才有吃燒烤容易致癌的說法-這是從人類懂得用火開始就一直存在的問題,只不過我們現在意識到罷了。

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苯駢芘鑲嵌在DNA,影響運作。
苯駢芘鑲嵌在DNA,影響運作。

有趣的是,你可能不知道宇宙中超過20%的碳原子是以多環芳香烴的方式存在,只是環數不盡相同。科學家很好奇這是怎麼回事,因此運用紅外線光譜分析這些分子存在的位置,像是死亡的行星,以及星系中的塵埃和氣體 [5],藉此探討宇宙的演化。

科學家發現,多環芳香烴在宇宙中參與了許多事件,相當活躍!譬如它在年輕行星的形成中決定是否能快速成型。而它對於周遭環境相當敏感,容易因為溫度、射線而有所變化,因此能讓科學家追蹤宇宙中許多事件的發生。

多環芳香烴促成生命誕生?

有些科學家認為,因為多環芳香烴的活躍與敏感,才導致生命的發生,這個假說叫做PAH world hypothesis [2]。早期地球的原始湯(primordial soup)含有大量的多環芳香烴,它們可能是RNA形成的重要前身,不過到目前為止都還只是理論階段,並未有實驗能夠證明。

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多環芳香烴可能是讓RNA形成的架構
多環芳香烴可能是讓RNA形成的架構

1952年Miller–Urey 實驗模擬早期地球的環境,發現當時的環境狀況是能夠利用無機物合成出有機物質,卻無法明白RNA要如何誕生。科學家推測,多環芳香烴結構的平面疊加特性,可能作為RNA生成的架構;多環芳香烴可以透過pi-pi鍵結疊加成長鏈狀,其苯環周圍的官能基可與核酸形成氫鍵,將它們聚集疊加在一起,之後再由其他能生成長鏈骨架的分子(如二氧化硫或甲醛),以共價鍵結的方式將它們串聯 [6]。雖然以上還未有實驗能證明,卻令人興奮!

說也諷刺,多環芳香烴可能製造了生命,卻也能讓生命受到損害。

參考資料

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  1. Denissenko, M. F., Pao, A., Tang, M. S., & Pfeifer, G. P. (1996). Preferential formation of benzo [a] pyrene adducts at lung cancer mutational hotspots in P53. Science, 274(5286), 430-432.
  2. 劣質豬油事件專區。衛生福利部食品藥物管理署
  3. Benzopyrene — Wikipedia
  4. Denissenko, M. F., Pao, A., Tang, M. S., & Pfeifer, G. P. (1996). Preferential formation of benzo [a] pyrene adducts at lung cancer mutational hotspots in P53. Science, 274(5286), 430-432.
  5. Compagnone, D., Curini, R., D’Ascenzo, G., Del Carlo, M., Montesano, C., Napoletano, S., & Sergi, M. (2011). Neutral loss and precursor ion scan tandem mass spectrometry for study of activated benzopyrene–DNA adducts. Analytical and bioanalytical chemistry, 401(6), 1983-1991.
  6. Need to Track Organic Nano-Particles Across the Universe? NASA’s Got an App for That. NASA [February 21, 2014]
  7. The PAH World. Discotic polynuclear aromatic compounds as a mesophase scaffolding at the origin of life. S. N. Platts
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia