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為什麼不同國家、不同廠牌的牛奶喝起來都不一樣呢?

活躍星系核_96
・2015/01/13 ・2781字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 574 ・九年級
Photo credit: Cathy, Sam, Max and Mai via Flickr
Photo credit: Cathy, Sam, Max and Mai via Flickr

文/吳藝璐|中興大學動物科學系學士生

牛乳是少數營養完全的食品之一,含有豐富的脂肪、蛋白質及其他營養分,造成牛奶風味口感不同的原因有很多,從乳牛本身的品種、飼料、營養、管理方式、加工….等等都是影響因子,接下來就讓我們從加工方面為大家簡單地來來做介紹吧!

如前文《為什麼台灣的牛奶比國外的還濃醇香?》,所提到的,台灣鮮乳主要以UHT熱處理條件殺菌,那大家一定會有一個很大的疑問:既然都是使用UHT(ultra-high temperature, 135~150℃,2~10s)殺菌條件,為什麼有些品牌稀、有些品牌喝起來又那麼濃厚呢?

這是由於乳品廠會在鮮乳製作的過程中進行「標準化」,將乳脂肪進行調整,讓消費者喝到的每瓶牛奶口感都是相同的,不會有這瓶比較濃、這瓶比較稀而造成消費者對廠商的負面印象。(註一)而每個廠牌標準化的脂肪含量當然不一定都一樣,目前台灣乳牛生乳乳脂肪平均含量約在3.7~3.8%左右(張菊犁,2007),鮮乳中乳脂肪含量調整越高,口感則相對較滑順、濃厚。

有些國外廠牌及國內鮮乳的乳脂肪含量相同,為什麼喝起來的口感和台灣不太一樣呢?

其實每個國家的標準及國情都不同,以UHT熱處理為例,通常設定的條件為135~150℃,2~10秒。而在如此高溫條件下,時間長短若僅差一點便會造成加熱效果顯著的差異。除了熱處理條件不同,加工方式不同當然也會影響牛奶的風味——板式加熱還是管式加熱?直接加熱還是間接加熱(註二)?

另外,使用哪種均質方法也都會有一定程度的影響。均質會將乳脂肪球打成小顆粒,使脂肪球均勻分散在牛奶中。均質機主要利用高壓來將乳脂肪球打小,作用原理就類似汽車的汽缸,而不同的均質閥設計可能會造成打出來的乳脂肪顆粒大小不同,均一度也不同,當脂肪球顆粒越小,口感當然也就越綿密。

UHT奶經過高溫滅菌處理後會產生許多「cooked」和「flat」風味,不被國外消費者接受,主要是由蛋白質變性、梅納反應或脂肪氧化所產生的物質。

Phto credit: Jill via Flickr
Photo credit: Jill via Flickr

再來談談前文所提及的梅納反應 (Maillard reaction)吧!

以UHT熱處理的鮮乳,會造成牛奶具有加熱焦味及濃厚味道(cooked and flat flavors)(註三),梅納反應便參與其中。梅納反應為一種非酵素性的褐化反應,在牛乳的加熱過程中,乳糖以及其前身物:葡萄糖及半乳糖,會與蛋白質中鹼性胺基酸(主要為離胺酸)之胺基進行梅納反應,形成各種不同的風味物質,然而這是外國人較不能接受的口味,他們認為這種濃純香反而是不好的,屬於off-flavor,因此反而致力於將牛奶中的這些風味去除,讓牛奶比較甜、稀(Meunier-Goddik and Sandra, 2011)。

另外,常常與梅納反應搞混的焦糖化 (caramelization),也是參與改變乳風味的一份子。焦糖化亦屬於非酵素性的褐化反應,與梅納反應不同的是它並非醣類與胺基酸反應,而是醣類本身在高溫環境下裂解(Pyrolysis,指在無氧狀態下高溫分解),醣的結構會被打散,產生一些香氣分子,而散發出特殊的焦糖味,不過由於牛奶加熱時間短暫,焦糖化產物並非主要影響乳風味的物質。

除了加工過程,產品的保存期間風味也會逐漸改變唷!

製作好的鮮奶在儲存期間中,氧氣、明亮的光線或金屬離子等因素可能會使脂肪或蛋白質等成分氧化(註四)。此外,當大家把開封後的牛奶放入冰箱,常常會覺得再拿出來喝的牛奶會有「冰箱味」(聞起來有點像濕掉的厚紙板),這種奇怪的味道除了因為牛奶很容易附著異味外,還有來自空氣中氧氣的氧化作用等。

因此!包裝材料的不同,如紙盒(refrigerated carton, shelf-stable carton等)、鋁箔包與塑膠瓶(高密度聚乙烯,high-density polyerhylene, HDPE)的差別等,也會影響鮮乳風味(Aardt, Duncan, Marcy, Long, and Hackney; 2001),若要長期保存,如滅菌乳(保久乳)及目前各大賣場所販賣的ESL奶(extended shelf life milk),為了防止外面的水及光線進入,並確保密封完全,其包裝即經過設計、使用多重材質包裝,減少微生物入侵的機會,以達到延長保存期限與風味的目的。也會使用其他的惰性氣體(如氮氣)來充填,以減少氧化的機會。

影響牛奶風味的因素數也數不完,變數有千千萬萬種!若要細細講,光梅納反應的部分就可以出一本書了!但不管喜歡哪種廠牌的風味或口感,目前市面上貼著鮮乳標章的「XX鮮乳」,且成分標示著100%生乳,一定都是經過政府把關,民眾可以安心飲用的健康鮮乳!

備註

  • 註一:不過也有少數廠商及牧場以不調整做為賣點,如義美、柳營等的成分無調整鮮乳。
  • 註二:間接加熱為生乳透過板式或是管式熱交換器來加熱,相較於蒸氣噴灑的直接加熱法,間接加熱其到達目標溫度的時間較緩慢,因此牛奶處在高溫的時間長,易產生不好的風味。
  • 註三:梅納反應會形成各種不同的風味物質——梅納丁(Melanoidins,由梅納反應所產生之物質總稱),如苯甲醛(benzaldehyde)、丙烯醛(acrolein)、麥芽醇(maltol)、聯乙醯(diacetyl)、乙醛(acetaldehyde)、異丁醛(isobutanal)、1-丁醇(1-butanol)、2-甲基丁醛(2-methylbutanal)、3-甲基丁醛(3-methylbutanal)等等,其中聯乙醯(diacetyl)被認為是造成”heated” flavor的主要風味物質(Zabbia et al., 2012.)。
    除了梅納反應外,UHT奶加工過程中會產生許多風味物質,而外國人所不愛的「加熱臭」(cooked flavor)主要是由乳清蛋白變性產生的含硫化合物所引起,但這些風味物質會在儲存過程中消散,此時,甲基酮及aliphatic aldehydes會隨著時間增加,而轉變為stale flavor,這些都是國外消費者不能接受的味道。
    乳風味依照Shipe et al. (1978)分為四類:

    1. cooked or sulfurous: 在較嚴苛的加熱條件下所產生的風味物質。起初認為硫化氫為主要引起cooked flavor的化學分子,但近幾年發現,二甲基硫(dimethyl sulphide)及甲基硫醇(methanethiol)可能才是造成此風味的最主要因素,與梅納反應無關。
    2. heated or rich: 由牛乳中乳糖及半乳糖與胺基酸相互作用,經由梅納反應所產生的風味,其反應機制及產物還尚未完全清楚明瞭。
    3. caramelized: 焦糖味,經過加熱處理後,由醣類分子本身氧化而產生的特殊風味。
    4. scorched: 即所謂的「焦味」。

    通常由加熱引起的乳風味改變決定於加熱時間和達到目標溫度的時間、儲存時間的長短和板式熱交換處理器的數量等。

  • 註四:牛奶營養豐富、成分複雜,其中包含不飽和脂肪酸,若受到單態氧(Singlet oxygen)刺激,便會造成脂肪自氧化反應啟動,使牛奶產生酸敗味(主要為酮類、醛類),可能因子包括光照、酵素、金屬離子、放射線或過氧化物等。以金屬離子為例,這些離子藉由分解氫過氧化物,使脂肪自己不斷氧化,由於無論是氧化或還原的金屬離子都可以分解氫過氧化物 (hydroperoxide),因此只要出現很少量的銅離子,便會造成反應不斷循環發生(Brien and Connor; 2011)。

參考資料

  • 陳彥伯。2014。乳品加工學講義。中興大學動物科學系。
  • 張菊犁。2007。近十年台灣荷蘭牛性能改良(DHI)回顧與展望。新竹畜試所。
  • Aardt M. van, S. E. Duncan, J. E. Marcy, T. e. Long, and C. R. Hackney, 2001. Effectiveness of Poly(ethylene terephthalate) and High-Density Polyethylene in Protection of Milk Flavor. J. Dairy Sci. 84,1341-1347.
  • Attabi et al., 2009. Volatile Sulphur Compounds in UHT milk. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 49: 28.
  • Cadwallader et al. 2007. Flavor of dairy products. American Chemical Society Press. Washington DC, USA.
  • Clark et al., 2009. The sensory evaluation of dairy products. Second edition. Page 73 fluid milk and cream products. Springer Science+Business press, Germany.
  • Meunier-Goddik and Sandra, 2011. Liquid milk products: pasteurized milk. Elsevier Ltd.Meunnier-Goddik L., 2011. Liquid milk products | Liquid Milk Products: Pasteurized Milk. Encyclopedia of Dairy Sciences (Second edition) Pages 274-280.
  • O’Brien N. M. and T. P. O’Conner, 2011. Milk Lipids | Lipid Oxidation. Encyclopedia of Dairy Sciences (Second edition) Pages 716-720.
  • Peterson et al., 2007. In Flavor of Dairy Product. Page 253 effect of processing technology and phenolic chemistry on ultra-high temperature bovine milk flavor quality. ACS symposium series, Washington DC.
  • Zabbia et al., 2012. Undesirable sulphur and carbonyl flavor compounds in UHT milk: a review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 52: 21.

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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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觀賞蝦身上長蟲?俗稱蝦蛭、也不盡然是寄生蟲的蛭蚓

YTLai_96
・2020/12/29 ・3250字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

近年來觀賞蝦養殖興起,連帶的也讓許多人注意到心愛的蝦子身上有時會出現細長的條狀物。對飼主而言,這些像水蛭一樣用前後吸盤交錯黏附移動的不速之客,通常都稱之為「蝦蛭」,而且看那副噁心的長條模樣,勢必就是寄生在蝦子身上造成病狀的禍首,非除之而後快不可。

不過,這些坊間流傳的資訊裡頭其實有些誤會,且讓我們一一道來。

黏在淡水蝦頭上的兩隻蛭蚓。圖/作者提供

那些很像蛭類的小東西

首先,雖然這些細長條狀的蟲像水蛭一樣,用前後吸盤交錯黏附移動,但是牠們其實並不真的屬於蛭類,而是蛭類的親戚,叫做蛭蚓(Branchiobdellidan)。

蛭蚓,顧名思義,就是長相上介於蚯蚓和蛭類的動物。一般而言,蛭蚓的體型微小,身體圓柱狀,僅有數公釐至一公分出頭。雖然蛭蚓和蛭類一樣都是以頭尾交替吸附的方式移動,但蛭類擁有口吸盤和尾吸盤,蛭蚓卻只有尾吸盤而沒有口吸盤。此外,比起擁有 27 節軀幹體節的蛭類,蛭蚓的軀幹體節數僅有 11 節,加上癒合為頭部的 4 節體節也才 15 節。整體而言,似乎像是簡單版的蛭類,因此 21 世紀之前,蛭蚓被視為是較原始的蛭類。

然而,藉著分子親緣技術與工具的進步,本世紀初的研究發現蛭蚓是與蛭類有共祖的姊妹群,而不是原始的蛭類。因此,蛭蚓身上這些看似簡單版的蛭類特徵,應該只是共祖的後代在適應環境的過程中演化的結果。

蛭蚓在解剖顯微鏡下的模樣,左邊為游離搖擺的頭部,右邊則是吸附於表面的尾吸盤。圖/作者提供

蛭蚓或許礙眼,但並不一定是寄生蟲

和蛭類相比,蛭蚓的生活史實在是更不獨立了點。蛭類當中僅有一部份種類不時得附著在其他動物身上吸血營生,但目前已知的所有蛭蚓終其一生都必須附著在其他動物身上,而且絕大多數是以淡水蝦如螯蝦、米蝦為附著的優先選擇,但也有附著於淡水等足目或其他淡水蝦蟹的記錄,因此蛭蚓對於附著的淡水甲殼類種類並沒有強烈的專一性。

話說回來,蛭蚓雖然整個生活史都要依附在淡水蝦身上,但並不表示牠一定就是對淡水蝦有傷害的寄生蟲。如果蛭蚓的依附讓淡水蝦的生活變得更辛苦,那麼蛭蚓就是對淡水蝦宿主有負面影響的寄生蟲;但如果蛭蚓的依附生活史對淡水蝦不痛不癢,那麼蛭蚓和淡水蝦宿主就是片利共生的關係;而若是蛭蚓的存在讓淡水蝦生活得更好,那麼兩者就是互利共生的關係了。

因此,雖然坊間對蛭蚓在觀賞蝦身上的危害言之鑿鑿,但過去的研究顯示,蛭蚓的食性其實多半是其他更小的無脊椎動物或浮游生物,也會啃食宿主外骨骼上附著的單細胞藻類和其他有機碎屑,況且牠們由兩片硬化的顎構成的口器,實在也不適合啃食宿主的組織或吸食宿主的體液。先前的多數研究也發現,北美洲的蛭蚓待在螯蝦宿主身上,大部分時候既不會提高螯蝦的死亡率,也沒有其他明顯的負面影響,因此蛭蚓和淡水蝦的關係,應該是以對蛭蚓有利、對淡水蝦宿主無害的片利共生為主。

北美螯蝦螯上的蛭蚓。圖/Wikipedia

更進一步而言,蛭蚓依附在淡水蝦身上啃蝕宿主外骨骼黏附的藻類和碎屑,其實可能對宿主是有利的。在一些先前的研究中發現,當蛭蚓在螯蝦宿主身上達到相當密度,則可能因為清理了淡水蝦宿主身上和鰓上沾附的碎屑和藻類,讓宿主變得更身輕如燕而健康,因此蛭蚓和淡水蝦宿主就像是清潔蝦與海鰻一樣,形成了互利共生的雙贏局面。

清潔蝦與海鰻的互利共生關係。圖/Wikipedia

然而,要說蛭蚓在淡水蝦身上一點壞處都不會有,倒也不盡然。近年來的研究發現,當蛭蚓在淡水蝦身上的密度過高,可能就會在吃光了宿主外骨骼上附著的碎屑和藻類之後轉而啃食宿主的鰓組織,因此對宿主造成了負面影響。過高的蛭蚓密度也會限制淡水蝦宿主的移動能力,讓宿主無法正常進食,並且更容易成為捕食者的目標。蛭蚓的胃內含物分析也發現,蛭蚓幼體的消化道中的確有宿主的鰓組織,但蛭蚓成體卻沒有,而且只有棲息在宿主鰓部的蛭蚓,消化道中才會出現宿主的組織。因此,在蛭蚓的生活史中,或許只有早期生活史的幼體階段,而且只有在蛭蚓正好棲息於淡水蝦鰓部的時候,才可能轉以寄生的形式造成宿主負面影響。

台灣的蛭蚓目前僅一種,而且所知不多

話說回來,上述的研究都是以北美的蛭蚓和螯蝦宿主為研究的對象。在台灣,目前已知的蛭蚓只有平頭霍氏蛭蚓(Holtodrilus truncatus一種,這種蛭蚓廣泛分佈在台灣、日本、韓國與中國,而且多半是在俗稱黑殼蝦的擬多齒米蝦(Caridina pseudodenticulata)、台灣米蝦(Caridina formosae)、白斑米蝦(Caridina leucosticta)、多齒米蝦(Caridina multidentata)、甚至玫瑰蝦(Neocaridina davidi)等的小型淡水蝦身上發現。根據研究,目前僅知分佈於日本本州中部紀伊半島的平頭霍氏蛭蚓的確存在著某些宿主偏好,當兩種不同的淡水蝦同時存在時,會選擇特定一種做為宿主,而且對宿主的選擇偏好也符合在野外觀察到的感染盛行率。至於牠們對宿主的影響是否相似於北美的蛭蚓和螯蝦宿主,也還不得而知,或許因為宿主的相對體型更小,使得台灣的蛭蚓和淡水蝦之間更可能趨近於寄生關係也說不定。

尷尬的是,由於近年來台灣在觀賞淡水蝦市場上輸出了不少淡水蝦個體,連帶的也讓平頭霍氏蛭蚓輸出到世界各國,成了異國水族缸裡的新成員。2020 年的波蘭研究發現,120 隻從台北運到華沙的水族賞玩用的台灣米蝦當中,總共找出了 122 隻附在蝦子身上的平頭霍氏蛭蚓,整體來說這些米蝦感染蛭蚓的比例達 23.3%,感染蛭蚓的米蝦身上平均有 4.4 隻蛭蚓。區分米蝦的性別來看,雄蝦感染蛭蚓的比例似乎稍高,但雌蝦感染的蛭蚓平均數量比較多。平頭霍氏蛭蚓感染的位置也有所偏好,有 44.3% 的感染落在胸足區域,22.1% 的感染在額角附近,其次是 21.3% 的感染在腹足與腹部區域,最後才是 12.3% 的鰓部感染。此外,雖然雌雄米蝦同樣在胸足區域有最多的感染,但雄蝦被蛭蚓感染的位置更常發生在腹足與腹部區域(43.3%),卻不曾出現在額角;反觀雌蝦被蛭蚓感染額角區域有29.3%,在腹足與腹部區域則僅有14.1%。

如何去除平頭霍氏蛭蚓

讓淡水蝦玩家皺眉的消息是,在 2020 年這一篇研究中,雌性台灣米蝦的鰓部、腹足和腹部區域的確可見些許損傷,雖然也可能有其他的原因,但這有可能就是因為平頭霍氏蛭蚓活動造成的。所以,即使蛭蚓可能無害,但對淡水蝦玩家來說,或許是看了討厭、或者是為求保險,總之也許還是希望將蛭蚓除之而後快。那麼,到底該怎麼做才好呢?

其實,去除蛭蚓最簡單的方式,就是將水體鹽度升高到 0.5% 以上。根據 2016 年的日本研究,平頭霍氏蛭蚓在水體鹽度達1%時,三小時內就會死光光,不過這個實驗是把蛭蚓從宿主身上取下來以後才進行的,所以各位淡水蝦玩家們哪天要是想依法炮制,千萬務必先確定手上的淡水蝦能夠忍受鹽度 1% 超過三小時,否則為了去除蛭蚓結果也讓心愛的蝦子魂歸西天,宿主因為附生的無害小蟲而玉石俱焚豈不得不償失,你說是不是哪?

參考文獻:

Brown BL, Creed RP, Dobson WE (2002) Branchiobdellid annelids and their crayfish hosts: are they engaged in a cleaning symbiosis? Oecologia 132: 250–255

Brown BL, Creed RP, Skelton J, Rollins MA, Farrell KJ (2012) The fine line between mutualism and parasitism: complex effects in a cleaning symbiosis demonstrated by multiple field experiments. Oecologia 170: 199–207

Farrell KJ, Creed RP, Brown BL (2014) Preventing overexploitation in a mutualism: partner regulation in the crayfish–branchiobdellid symbiosis. Oecologia 174: 501–510

Maciaszek R, Jabłońska A, Prati S, Swiderek W (2020) First report of freshwater atyid shrimp, Caridina formosae (Decapoda: Caridea) as a host of ectosymbiotic branchiobdellidan, Holtodrilus truncatus (Annelida, Citellata). Knowledge & Management of Aquatic Ecosystems 421: 33–40

Niwa N, Archdale MV, Matsuoka T, Kawamoto A, Nishiyama H (2014) Microhabitat distribution and behaviour of Branchiobdellidan Holtodrilus truncatus found on the freshwater shrimp Neocaridina spp. from the Sugo River, Japan. Central European Journal of Biology 9: 80–185

Tanaka K, Wada K, Hamasaki K (2016) Distribution of Holtodrilus truncatus, a Branchiobdellidan Ectosymbiotic on Atyid Shrimps in the Kii Peninsula, Western Japan, with Reference to Salinity Tolerance and Host Preference. Zoological Science, 33: 154–161

大高明史,陳榮宗(2010)台灣內水域新紀錄一種蛭蚓類及四種貧毛類。台灣生物多樣性研究 12: 97–110

大高明史,格爾德,大和茂之,陳榮宗,西野麻知子(2015)台灣匙指蝦類體表兩種外共生蛭蚓目及切頭類之共棲。台灣生物多樣性研究 17: 253–262

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YTLai_96
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也許永遠無法自稱學者,但總是一直努力學著
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