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美食背後的科學密技

果殼網_96
・2015/08/31 ・6985字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 461 ・五年級

作者/Isa-Dietitian

美食是一種藝術,也是一種科學。《美國廚房實驗》節目的編輯總監傑克·畢曉普(Jack Bishop)說過:「做飯就是化學和物理實驗,唯一的例外就是你要把你的實驗產物吃掉」。那麼如何利用科學烹飪出獨特的香味?今天我來介紹幾道常見菜式背後的科學秘密,讓你變身廚房科學家!

Woman following recipe on digital tablet and cooking healthy meal; Shutterstock ID 254202712; user id: 13524336; user email: ka@zhihu.com; user_country: China; discount: 100%
懂科學,讓烹飪更有技巧,食物更加美味。圖片來源:站酷海洛創意

跟你PLAY一場味道的GAME

閉上眼睛,你能否清晰地想像出可口可樂、樂事薯片、麗滋餅乾和OREO餅乾的味道?這些加工食品的風味,都經過了美國的調味公司(Flavor Company)設計和改進。這些公司會輔助食品公司共同設計食品的味道,通過各種手段增強食品的鮮味、肉感、濃厚感,延長後味,增強各種味道的協調性。僅在2011年一年內, 調味公司和食品公司就有上百億的交易。他們和消費者們玩的就是一場味道的遊戲。

味道的基礎是一些化學分子,或「風味類物質」。這些風味類物質被我們鼻子裡和口腔裡的味覺接收器捕捉,加工而形成了不同味覺。

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5種基本味覺對應的受體和刺激物。圖片來源:食品科學2012, Vol. 33, No. 07, p320

我們在自己的烹飪過程中,通過合理的食材搭配,顏色與質地的調整,溫度控制和烹飪方法的選擇,也能充分開發食材的潛能,讓更多天然芬芳的風味類物質激發和釋放,做出更加好吃的菜。

竅門一:加點糖

我們在家做各種家常菜時,總有長輩建議我們「放點糖」。在紅燒肉裡放點糖,燉肉時整條街都肉香四溢。在烤肉上刷點蜂蜜​​,烤出來又脆又香。這些烹飪小竅門背後有什麼科學玄機?

在回答之前,請先來「找相同」:

啤酒牛排紅燒肉,土司薯條烤花生,煉乳咖啡威士忌,培根烤雞炒洋蔥,這些食物除了「我都愛吃」之外,它們的另一個共同點是什麼?

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答案是:這些食物都能釋放出獨特的香味,且在製作過程中,會「變棕色」。

很多人認為烤肉和牛排的棕色是來自於醬油等調料,而烤麵包,烘焙咖啡的棕色是因為烤「焦了」(學名是碳化反應),其實不然。這些食物的棕色和獨特香味都歸功於“糖”。糖在食物的烹飪過程中可以發生一系列的「棕色反應」Browning——包括梅納反應(Maillard Reaction)和焦糖化反應(Caramelization)。

梅納反應指在烹飪過程中的還原糖(食物本身的糖或者烹飪加入的糖)與食材中的胺基酸發生了一系列複雜的反應。在反應的過程中,生成並釋放了成百上千個有不同氣味的中間體分子及棕黑色的大分子物質(類黑精或擬黑素),為食品提供了宜人可口的風味和誘人的色澤。

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烤牛排表面的褐色外皮。圖片來源:foodlovejoy.com

紅燒肉中加入醬油確實增加香味,但它並不是肉香的主要來源。在梅納反應過程中,肉裡的胺基酸和醣類反應,生成了包括還原酮、酯、醛和雜環化合物等揮發物——這才是讓我們垂涎欲滴的根源。這些釋放出來的一系列化合物有各自獨特的味道:二乙酰有黃油味,呋喃類有堅果味,乙酸異戊酯有香蕉味,丙酸乙酯有果味,鄰氨基苯甲酸甲酯有葡萄味,檸檬烯有橘子味,乙癸二烯有梨味,己烯丙酯菠蘿味,乙基香蘭素有香草味……我們聞到和嚐到的「肉香」,其實就是這些味道分子的不同組合。

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以不同食材為基礎的梅納反應在不同溫度下生成的風味分子也不一樣,它們的組成比例也不同。這些風味類物質與我們加入的調料和食材本身的味道組合融合到一起,協調成最終複雜的,令人神往又難以言表的香味。

除了 ​​肉類,麵點類也有梅納反應,烤過的麵包聞上去就會很香。如果你在麵包表面刷薄薄一層蜂蜜,或者塗上花生醬再烤,麵包的味道就會更好。加入的塗料除了本身帶有香味,也促進了更多更快的梅納反應,讓麵包的味道大升級。另外,梅納反應的最佳反應溫度是140-165在這個溫度範圍內烤出來的麵包和肉就會散發出特殊的香味,讓人欲罷不能。

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蜂蜜吐司厚片在烘烤麵包的過程中,就會加入蜂蜜。圖片來源:youtube.com

為什麼「炒糖色」會讓菜變得好吃?

「炒糖色」是另一種跟隨著梅納反應之後的第二步棕色反應——焦糖化反應,它和梅納反應的主要區別是:焦糖化靠糖和水就能完成,沒有胺基酸的參與。焦糖化反應一般發生在170的條件下,時常跟隨著梅納反應發生。我們常說的「炒糖色」就是在炒菜時加入水和糖,等糖水變得冒泡、顏色變深且粘稠時再放肉,這樣整道菜會產生一種獨特的、類似堅果味的特殊香味。這種香味來自於焦糖化反應過程中產生的揮發物。除此之外,焦糖化還增加了糖的黏度和可塑性,讓菜品看上去更加光潤漂亮。

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溫度對梅納反應(美拉德反應)和焦糖化反應產生的味道的影響。圖片來源:Isa-Dietitian

糖葫蘆、巧克力、焦糖布丁、煉乳和太妃糖也用到了焦糖化。在製作糖葫蘆的過程中,水可以使醣類加熱得更為均勻,防止燒焦,也能促進焦糖化反應較快發生。法式焦糖布丁上面的一層又香又脆又甜的糖皮,也是甜點師傅用酒精噴槍迅速融化布丁表面的一層砂糖,促進其焦糖化形成的。

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法式焦糖布丁上一層又香又脆又甜的糖皮。圖片來源:fancityacireale.it

竅門二:水果冰鎮後,更甜

夏天烈日炎炎,帶回家的桃子,李子和西瓜經過一路顛簸,都變溫了。這時候,如果把水果放到冰箱或者浸入冰水裡冰鎮一會兒,味道會更加香甜好吃。為什麼呢?除了溫度本身讓你感到涼爽外,果糖背後也有它的小秘密。

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冰鎮後,水果會更甜。圖片來源:dailyfinance.com

影響甜度的主要因素有兩個:濃度和溫度。我們的味蕾接受不同甜味分子的敏感度不同,比如,同樣分量的果糖,在較低溫度下會比同樣分量的蔗糖更甜,而在較高溫度下反而不如等量的蔗糖甜。水果中的主要糖分就是果糖,我們在食用水果時,溫度越低,我們的味蕾對果糖的甜味就會更加靈敏,吃起來就會顯得更加香甜。

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從圖中可以看出,果糖的比甜度會隨著溫度的升高而降低。

竅門三:或濃或淡,不靠調料靠顏色!

除了 ​​溫度,食品的顏色和質地也能讓它「變味」。顏色可以很大程度上影響我們的味覺感官和食慾。我們對很多食物味道的判定都受到了顏色、質地的影響,我們總會認為顏色越深,質地越稠,味道越重,反過來說淺色的、質地稀薄的食物則讓人感覺味道清淡。

我們總喜歡拌個涼菜來吃,方便又涼快。怎麼讓你的拌菜看上去更加香甜清爽?多放些五顏六色的水果蔬菜,豐富菜品的色澤,可以讓人食慾大增。想做一道清爽的夏日靚湯?適當地增加淺色和綠色的食物(青菜,豆腐,小蔥等)會讓你的湯變得更加誘人。

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夏天食慾不好時,一道色彩豐富的清爽沙拉會讓人食慾大開。圖片來源:simplyscratch.com
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清爽的蔬菜湯。圖片來源:sodahead.com

而顏色較深且質地濃稠的菜品就會讓我們想到濃郁的香味。勾芡是傳統烹飪技巧之一,它就是是利用澱粉來增加湯汁的黏稠度,使這道菜的賣相和口感都有提升。其實澱粉本身沒有任何味道,但勾芡之後,晶瑩的湯汁就會讓菜品看上去更加鮮亮,潤滑的口感讓我們覺得味道更加豐富。那要想燉一鍋噴香濃郁的蘑菇湯呢?可以用醬油適當增加湯的顏色,蘑菇的味道也會顯得更加醇厚。

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勾芡會讓食物的色澤更加鮮亮誘人。圖片來源:wxsfq.com

另外在炎熱的夏天,我們對「果味顏色」的抵抗力尤其地低,許多食品​廠商也利用了這一點,讓夏日甜品顏色更加明亮。對於各色的冰涼夏日特飲,還有人做過一項有趣的實驗:如果飲料或甜品裡加入淡淡的紅粉色,品嚐者會覺得有顏色的比無色的更好吃,且味道甜2% -10%。顏色對味道的影響來自於我們過去的經驗和聯想。有些人對顏色與食品的記憶聯繫尤其深刻,他們就更容易中招:紅色容易讓人聯想到「夏天的冰涼西瓜」和「香甜的草莓」;黃色讓人想到「酸酸的檸檬」和「淡淡的橙香」;而綠色讓人聯想到「清爽的黃瓜」、「薄荷葉」或「清新的奇異果」等等。

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五顏六色的冰棍是很多人的消暑首選。圖片來源:tattoopictures.co

如果自己在家準備冰品,我們也可以利用這一點,讓自己和朋友們更加享受:使用透亮的玻璃杯,在冰水里加上有顏色的水果,讓水反射出水果淡淡的顏色,這樣不僅喝起來涼爽痛快,還有淡淡的果香,即使不加糖你也彷彿嚐到這杯自製飲料的絲絲甜味。在質地上,稀釋、帶冰、有氣泡的飲料也能讓我們感到冰涼痛快。

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這樣一杯飲料,在夏天不但看著好看,喝起來也是清涼解渴的。圖片來源:站酷海洛創意

竅門四:想提鮮?用「鮮味炸彈」!

我們平時吃的食物,有些會有獨特的鮮味:日本的海帶湯加柴魚片,中國的雞湯加韭菜或大白菜,蘇格蘭的青蔥馬鈴薯雞湯以及義大利的起司蘑菇湯。為什麼這種組合會讓鮮味暴增呢?這些都是呈味胺基酸和鮮味核苷酸的功勞。

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鮮味滿滿的味噌湯。圖片來源:youtube.com

1908年,日本的池田菊苗教授首次發現,鮮味是由一類鮮味胺基酸鹽和鮮味核苷酸形成的一種「令人愉悅且美味可口的味道」。我們人生第一次體驗鮮味是從母乳中——人乳的鮮味胺基酸組合與雞湯很相似。呈味胺基酸有很多種,如甘胺酸和丙胺酸有甜味,天門冬胺酸和谷胺酸具有酸味和鮮味,纈胺酸、苯丙胺酸、酪胺酸和亮胺酸則有苦味。帶有苦味的胺基酸如果單獨出現,並不能讓人愉悅,但當它們與酸甜等味道結合起來,就能形成特殊的風味。

雞肉等肉類富含鮮味核苷酸,當它們與富含谷胺酸鹽的食物(如甘藍、芹菜、胡蘿蔔、番茄等)一同烹製時,就會發生鮮味協同作用(umami synergy ),菜餚整體的「鮮味」就能大大加強。即使很少量的鮮味食材就能產生不錯的效果,這種方法被很多廚師稱為「鮮味炸彈」

番茄是呈味胺基​​酸的「代言人」,有它參與燉出的湯汁都異常鮮美。除了 ​​番茄本身的酸甜味及色澤,番茄中含有較高的鮮味胺基 ​​酸——天門冬胺酸和谷胺酸,也功不可沒。鮮味胺基​​酸的比例也很重要,科學家們發現,當番茄裡這兩種氨基酸的比例在4:1時味道最佳。番茄由綠到紅、由生變熟的轉變的過程中,這兩種胺基酸的比例也在調整,成熟時的番茄味道最鮮美,燉湯效果也最佳。

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隨著番茄的成熟,其中的呈味氨基酸含量也會逐漸升高。
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番茄+牛腩一直是一個經典的組合。圖片來源:answers.com

除了往湯裡放少量番茄,還有哪些其他的選擇可以提鮮呢?富含鮮味胺基酸和鮮味核苷酸的食品還有很多:魚類、貝類、醃肉、蘑菇、白菜、菠菜、芹菜、韭菜、蘆筍、胡蘿蔔、發酵乳製品(優格,起司等)、豆製品(黃豆、味噌、豆瓣醬等)、醃菜類(泡菜等)以及綠茶。下次燉湯時,不妨嘗試一下這些小竅門吧!

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  • 燉肉(核苷酸)時放些番茄,白菜、芹菜,胡蘿蔔或幾片韭菜(谷胺酸);
  • 海帶(谷胺酸)配香菇或柴魚片(核苷酸);
  • 做肉類食品時(核苷酸)時放幾片綠茶(谷胺酸);

為了方便實踐,根據我們常用的烹飪習慣我總結了一個連線圖,更多組合還等待大家共同的開發:

FOOD

竅門五:大中小火,傻傻分不清楚

烹飪肉類時,稍不留神肉就「老」了。很多人總覺得跟肉的部位有關係,而忽略了烹飪技巧。其實烹飪肉類的火候至關重要:到底應該先大火煮開再小火燉,還是應該先中火煮熟再大火收汁?美國食物實驗室(Food Lab)的大廚肯吉·肯紀洛佩茨-奧特(Kenji Lopez-Alt)經過多次探索發現,煎牛排時如果一開始就大火燒開,再改小火煎制,會流失更多的原汁,讓肉類越煎越柴;相反,如果一開始用較低的溫度(中火或小火)讓肉變熟,最後大火鎖住肉汁,不僅能保留肉香原味,還能在牛排外層形成一層脆皮,口感和滋味都是一級棒。而我們常說的「爆炒」則是通過快速加熱使肉類外部又焦又脆,形成一層「殼」,鎖住裡面的汁水。

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「爆炒」可以通過快速加熱使肉類外部又焦又脆,形成一層「殼」,鎖住裡面的汁水。圖片來源:startupsupper.com

此外,剛烹飪完畢剛剛撤火的肉不要馬上吃,要讓肉「休息一下」,它會自己變得更好吃。這是因為在烹飪結束後,肉類內部還在繼續進行加熱,等待一段時間後,肉的內部溫度更加均勻,烹飪更加充分,比立即就吃的味道更好。

竅門六:複雜的味道更誘人

味道的搭配是一門大學問。複雜的味覺搭配比單一的味道更讓人喜歡,且更加讓我們記憶猶新,欲罷不能。很多我們愛吃的食物就是這種「複合味覺」的產物,如巧克力是苦味與甜味的結合,泡菜是鹹味和酸味的結合,話梅是鹹味、酸味和甜味的結合。

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巧克力上加一點點海鹽,會更加美味。圖片來源:shemakesandbakes.com

中華料理博大精深,有很多經典菜利用了複合的味覺搭配。很多素菜都能做出類似於肉的味道,賽螃蟹就是其中之一:這道菜用雞蛋和薑末一起烹飪,模擬出了螃蟹的味道。日本的一個味覺實驗室做了一個給小朋友們玩的味覺遊戲,鼓勵小朋友們開發自己的味覺,尋找不同搭配帶來的奇妙感受。夏天正是各類瓜果盛產的季節,我們不妨也來試試:

  • 把蜂蜜塗在黃瓜上,然後閉上眼睛嘗試,是否有哈密瓜的味道?
  • 把番茄上放少量的白糖,能否模擬出草莓的味道?
  • 牛奶裡來幾滴米醋,有優格味嗎?
  • 蘋果配著牛奶吃,有沒有一絲吃葡萄的感覺?

很多食材之間,除了味道的疊加與協調,還能產生一些反應,產生更多的香味。我們在高中就接觸到了酯化反應——酒(醇類)和醋(酸類)在烹飪過程中會發生酯化反應,輔助去除魚肉中的腥味分子(三甲胺等),同時生成具有芳香氣味的各種酯類分子,讓菜品噴香可口。酒自身的「生香反應」也是一種酯化,窖藏幾年的酒再取出飲用,其內部的糖與酒精酯化,會讓酒味道更加醇厚。

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燒魚時加點酒,就算沒有親自試過,我們也多少聽別人說起過這個小竅門。圖片來源:tainan.gov.tw

吃餃子的時候,除了醋,我們有時還會加些蒜和香油。其實還有一種佐料能讓餃子吃起來更加芬芳四溢——白酒。如果往餃子醋裡放少量的白酒,餃子沾著吃特別香!這就是乙醇分子與醋酸分子發生了酯化反應,產生出了芳香的氣味。愛吃餃子的朋友們一定要嘗試一下。

參考文獻:

  1. Agric. Food Chem., 55 (14), 5776 -5780, 2007. Differences in Glutamic Acid and 5′-Ribonucleotide Contents between Flesh and Pulp of Tomatoes and the Relationship with Umami Taste
  2. Uneyama H, Kawai M, Sekine-Hayakawa Y, Torii K (August 2009). Contribution of umami taste substances in human salivati​​on during meal. Journal of Medical Investigation 56 (supplement): 197–204. doi:10.2152/jmi.56.197. PMID 20224181
  3. Johnson, J.; Clydesdale, F. (1982). “Perceived sweetness and redness in colored sucrose solutions”. Journal of Food Science 47 (3): 747–752.doi:10.1111/j.1365-2621.1982.tb12706.x
  4. Jacqueline B. Marcus. Unleashing the Power of Umami. Food Technology; November 2009, Volume 63, No.11
  5. 張梅秀,王錫昌,劉源. 食品中的呈味肽及其呈味機理研究進展. 食品科學2012, Vol. 33, No. 07, p320
  6. http://www.umamiinfo.com/umami-rich-food/
  7. http://nutritiondata.self.com
  8. http://web-japan.org/kidsweb/hitech/taste/002.html
  9. http://lifehacker.com/how-to-improve-your-home-cooking-with-the-power-of-scie-511405909

本文轉載自果殼網

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果殼傳媒是一家致力於面向公眾倡導科技理念、傳播科技內容的企業。2010年11月,公司推出果殼網(Guokr.com) 。在創始人兼CEO姬十三帶領的專業團隊努力下,果殼傳媒已成為中國領先的科技傳媒機構,還致力於為企業量身打造面向公眾的科技品牌傳播方案。

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

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找出品酒的「底層邏輯」——我們的身體如何品出酒品的獨特感受?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/10/27 ・1234字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 財政部國庫署 委託,泛科學企劃執行。

你注意到了嗎?在品酒時,品酒師不會一口乾,而是充分觀察、品嚐後才會下肚。這些動作可不是單純裝模作樣,而是有科學根據的。品酒有五個基本動作:觀察、搖晃、聞、啜飲與漱口、吞嚥,究竟我們的感官跟大腦是怎麼接收酒的訊號呢?

從最簡單的「嗅覺」開始,酒杯湊近口鼻、進入口腔,我們可以聞到「外部」和「內部」的香氣。外部指的就是用鼻子聞到的香氣,是先穿越鼻孔到達嗅上皮組織,形成我們所熟悉的正鼻嗅覺。而內部呢?那些已經在我們嘴巴裡的酒液,會走鼻咽和後鼻孔這條路,最終到達嗅覺粘膜。即使這口酒已經被喝下去,只要輕輕呼口氣,也依然能「聞」到酒味。

圖/giphy

另外,口鼻之間的通道,也就是鼻咽,在吞嚥的過程中會關閉,所以在吞嚥時會有一種「味道好像弱掉了」的錯覺,但其實只是你暫時無法靠鼻間的任何通道呼吸而已。這也是為什麼品酒師會要把酒液含在嘴巴裡漱口,甚至還會打開嘴巴吸一口氣。

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緊接在嗅覺之後的「味覺」,則是重頭戲!食物進到嘴巴,溶解在唾液中,啟動了味覺受器。人類可以透過味蕾的受器感受到「鹹、酸、苦、甜、鮮」五種味道。不過,也有部分的人不喜歡酒的原因,正是因為味覺。美國賓州大學農學院過去研究發現,人體中的苦味受體來自基因 TAS2R13 和 TAS2R38,辣椒素受體則來自基因 TRPV1。因此不同的基因表現,影響著人們對這兩種味道的感受,也決定了他們的攝取喜好。

圖/giphy

講完了嗅覺和味覺,別忘了品酒前的「觀察」。事實上,人們對風味的知覺基礎,來自多重感官的整合。當我們在觀看一杯酒的色澤和濁度時,大腦已經在默默「品嚐」它了。就像是望梅止渴、看到好吃的大餐肚子就先餓了起來。

除上述提到的「身體」感官,其實喝酒的時段、溫度、聲音、順序也會影響我們「心裡」的感受。但話說回來,在品酒前,最重要的應是選擇安全以及衛生的酒品來源,就是要慎選合法的販售業者,並挑選標示內容清晰、完整的酒品。

財政部自 2003 年起委託專業執行機構共同推動「優質酒類認證」制度,從原料、製程、品管、後續追蹤等層層把關,最後通過優質酒類認證技術委員會審查的酒品,才能被授予使用 W 字型認證標誌。因此,選購有 W 認證標誌的優質酒品,可以讓我們在品飲時更加安心!

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 資料來源:財政部國庫署 廣告

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【2023 年搞笑諾貝爾獎快訊】10 項怪奇獲獎研究出爐
PanSci_96
・2023/09/15 ・3874字 ・閱讀時間約 8 分鐘

一年一度、讓你廢到笑出來的搞笑諾貝爾獎,今年在美東時間 9 月 14 日下午 6 點準時直播。

今年的主題為「水」,這次 10 項獲獎都或多或少與「水」有關(但大部分是口水),現在就快讓我們一起來看看今年的得獎快訊,並一起期待後續的個別研究報導吧~

化學和地質獎:為什麼地質學家與古生物學家會舔化石

這是一封說明「過去」地質學家與古生物學家,為什麼會有舔化石習慣的「快訊」(發表在期刊上,但被歸類為快訊),這封快訊說了幾個故事,其中最讓我印象深刻的,是「義大利地質之父」的喬瓦尼·阿爾杜伊諾(Giovanni Arduino,1714-1795)用自己的舌頭「品嚐」這些化石,分類出可能是史上第一個「地質時期」

故事的亮點是引用了喬瓦尼·阿爾杜伊諾的研究紀錄,看起來就像是個美食家在品嚐化石。

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文學獎:重複寫字,直到感覺不對勁

A 編小學時,曾被老師罰抄生字 100 遍,寫到一半突然懷疑這個字是不是這樣寫,趕緊回頭看前面寫的字,還把課本翻出來看才確定自己沒有寫錯。

上述的情境,稱為「猶昧感」(Jamais Vu),「猶昧感」是「既視感」(Deja Vu)的反義詞,描述人們對熟悉的事物,突然感到陌生,也是這篇論文主要探討的主題。

這研究的笑點在於他的實驗,他們讓受試者一直重複寫同一個字,跟小學被老師罰抄生字一樣。

實驗中,約有三分之二的受試者體驗到「猶昧感」,這些受試者大約在重複 30 次或一分鐘後開始感到異狀。另外,研究也發現平常越容易發生「既視感」的人,也更容易發生「猶昧感」,未來「猶昧感」的相關研究,可能會加深我們對「既視感」的理解。

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  • 原文研究: “The The The The Induction of Jamais Vu in the Laboratory: Word Alienation and Semantic Satiation,” Chris J. A. Moulin, Nicole Bell, Merita Turunen, Arina Baharin, and Akira R. O’Connor, Memory, vol. 29, no. 7, 2021, pp. 933-942.  doi.org/10.1080/09658211.2020.1727519

機械工程獎:死靈機器蜘蛛

會招喚骷髏或操縱屍體的死靈法師稱為 Necromancer,而科學家再次中二病發作,把用液壓操控的蜘蛛屍體,稱作 Necrorobotics 死靈機器。

我跟同事討論這種死靈機器,算不算是一種仿生科技?他覺得是,我覺得不是,你們覺得呢?

  • 原文研究:“Necrobotics: Biotic Materials as Ready-to-Use Actuators,” Te Faye Yap, Zhen Liu, Anoop Rajappan, Trevor J. Shimokusu, and Daniel J. Preston, Advanced Science, vol. 9, no. 29, 2022, article 2201174.  doi.org/10.1002/advs.202201174
死靈機器蜘蛛。

公共醫學獎:斯坦福馬桶

恩,就是接上各種感應器的物聯網馬桶,能即時檢測使用者的糞便與尿液。這東西最酷的是能「肛門辨識」,只要坐到馬桶上,斯坦福馬桶就能透過肛門的型態,辨識出使用者!

因為這個獎項,我才知道原來每個人的肛門都長得不一樣……謝謝你,搞笑諾貝爾獎。

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  • 原文研究:
    •  “A Mountable Toilet System for Personalized Health Monitoring via the Analysis of Excreta,” Seung-min Park, Daeyoun D. Won, Brian J. Lee, Diego Escobedo, Andre Esteva, Amin Aalipour, T. Jessie Ge, et al., Nature Biomedical Engineering, vol. 4, no. 6, 2020, pp. 624-635.  doi.org/10.1038/s41551-020-0534-9
    • “Digital Biomarkers in Human Excreta,” Seung-min Park, T. Jessie Ge, Daeyoun D. Won, Jong Kyun Lee, and Joseph C. Liao, Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology, vol. 18, no. 8, 2021, pp. 521-522.  doi.org/10.1038/s41575-021-00462-0
    • “Smart Toilets for Monitoring COVID-19 Surges: Passive Diagnostics and Public Health,” T. Jessie Ge, Carmel T. Chan, Brian J. Lee, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, NPJ Digital Medicine, vol. 5, no. 1, 2022, article 39.  doi.org/10.1038/s41746-022-00582-0
    • “Passive Monitoring by Smart Toilets for Precision Health,” T. Jessie Ge, Vasiliki Nataly Rahimzadeh, Kevin Mintz, Walter G. Park, Nicole Martinez-Martin, Joseph C. Liao, and Seung-min Park, Science Translational Medicine, vol. 15, no. 681, 2023, article eabk3489.  doi.org/10.1126/scitranslmed.abk3489

傳播獎:嗎話說著倒能你?

趣有超也獎學播傳,心擔別,的常正是來過反來起看子句得覺在現你!

你有試過快速把彩虹的顏色順序倒著背,或是把你說話中的每個名詞都倒過來講嗎?大家都知道這超難,但這份研究中的兩位受試著確有著超強「顛倒單字或語句」的能力。

研究對象以西班牙語為母語,他們能在對話中輕鬆地將 banana 念成 ananab,或是將「 basket is fun」念成「nuf si teksab」。研究著重在這兩位有著特殊能力的人,推理、記憶能力是否優於常人,以及大腦灰質、白質比例與一般人(對照組)是否有差別。

大腦如何組織語言一直都是個有趣的研究題目,像是為什麼中文的序順不會響影到閱讀,這也是 A 編跟大家都一樣好奇的。而了解大腦語言是如何形成的,也能推進對於失語症、癡呆症的症狀研究。

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  • 原文研究:“Neurocognitive Signatures of Phonemic Sequencing in Expert Backward Speakers,” María José Torres-Prioris, Diana López-Barroso, Estela Càmara, Sol Fittipaldi, Lucas Sedeño, Agustín Ibáñez, Marcelo L. Berthier, and Adolfo M. García, Scientific Reports, vol. 10, no. 10621, 2020.  doi.org/10.1038/s41598-020-67551-z

醫學獎:屍體兩個鼻孔的鼻毛數量是否一致?

俗稱鬼剃頭的「圓禿」(Alopecia areata)不只會頭髮脫落,同時睫毛、眉毛與鼻毛也會脫落,其中,鼻毛脫落會增加得到過敏、呼吸道感染的機率。

由於鼻毛的相關研究非常少,為此,研究者調查 20 具「遺體」的鼻毛數量與長度,並收集相關病史、死往原因…等數據,來評估正常人的鼻毛數量與長度。研究結果顯示,平均每個鼻孔的鼻毛數量約為 120~122 根,左右鼻孔並沒有顯著差異,鼻毛平均長度大約是 1 公分。

  • 原文研究:“The Quantification and Measurement of Nasal Hairs in a Cadaveric Population,” Christine Pham, Bobak Hedayati, Kiana Hashemi, Ella Csuka, Margit Juhasz, and Natasha Atanaskova Mesinkovska, Journal of The American Academy of Dermatology, vol. 83, no. 6, 2020, pp. AB202-AB202.  doi.org/10.1016/j.jaad.2020.06.902

營養獎:電流有一股「電味」

日本明治大學教授宮下芳明 (Homei Miyashita)與他的團隊,發現在筷子與吸管上附加微弱電流,會改變食物的味道。

他們發現微弱電流刺激舌頭時,會產生一股「電味」(論文上寫 Electric taste,你說我要怎麼翻比較好) 。這股「電味」味道如何呢?基本上沒有味道(不能啟動味覺細胞),但如果有其他味道存在,例如鹹味(氯化鈉)或鮮味(麩胺酸鈉),電味會讓食物吃起來更鹹或更鮮。

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接著,他們發明了連著電線的通電筷子與吸管(看起像整人玩具),證明了通電筷子與吸管確實能在不改變食物味道的情況下,讓人們吃進更少的鹽跟味精。

通電吸管構造
  • 原文研究:“Augmented Gustation Using Electricity,” Hiromi Nakamura and Homei Miyashita, Proceedings of the 2nd Augmented Human International Conference, March 2011, article 34.  doi.org/10.1145/1959826.1959860

教育獎:系統性研究課堂上感覺無聊的學生與老師

你覺得上課無聊嗎?多半人都會問答「是」,而這系列研究仔細分析了為什麼上課無聊,且越來越無聊的原因。

你可能會想:「那不就是老師上課很無聊啊,老師不有趣阿。」我只能說你們這樣太沒同理心了,搞不好老師也在想:「教你們真無聊!」

所以,研究者第一個想探討的問題是:「老師如果覺得無聊,會不會讓學生也覺得無聊。」先說結論,不會。

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雖然學生不會刻意去了解老師的心情。但如果學生明確感受到老師很無聊,像是死氣沉沉地念課文,學生就會覺得這堂課更無聊,進而影響學習動機與學習成效。某種程度上,研究還是印證了「老師不有趣覺得無聊」這件事,但老師是否在強顏歡笑,這就不得而知了。

另一個問題則是:「是不是想著上課很無聊,就會覺得更無聊?」沒錯,的確是這樣!只要上課前預期這堂課很無聊,那這堂課就會比你預期的還要更無聊!

  • 原文研究:
    • “Boredom Begets Boredom: An Experience Sampling Study on the Impact of Teacher Boredom on Student Boredom and Motivation,” Katy Y.Y. Tam, Cyanea Y. S. Poon, Victoria K.Y. Hui, Christy Y. F. Wong, Vivian W.Y. Kwong, Gigi W.C. Yuen, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, vol. 90, no. S1, June 2020, pp. 124-137.  https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31342514/
    • “Whatever Will Bore, Will Bore: The Mere Anticipation of Boredom Exacerbates its Occurrence in Lectures,” Katy Y.Y. Tam, Wijnand A.P. Van Tilburg, Christian S. Chan, British Journal of Educational Psychology, epub 2022.   doi.org/10.1111/bjep.12549

心理學獎:你會跟著抬頭看天空嗎?

他們到底在看什麼?眼前一群人停下腳步抬頭看著上方,你一定會跟著將視線移向相同的地方,看看他們到底在看什麼。

沒錯,這就是著名的從眾效應,或稱做群聚效應、羊群效應。這個1969年進行的經典實驗,應該很多人也聽說過。Stanley Milgram、Leonard Bickman、Lawrence Berkowitz 三人組,在紐約的街道上測試要有多少人同時往上看,才能吸引其他人也駐足湊熱鬧。

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這個實驗能得獎感覺毫不意外,甚至覺得怎麼現在才得獎!

群聚效應引響甚遠,因為整個社會的運作都養類人與人之間的互動與連結。不管是跟風買東西、參與熱鬧的大型活動、政治意識型態的抉擇等等,都能看到群聚效應影響著人們的身影。

大家都有可能是羊群裡面的羊。

  • 原文研究:“Note on the Drawing Power of Crowds of Different Size,” Stanley Milgram, Leonard Bickman, and Lawrence Berkowitz, Journal of Personality and Social Psychology, vol. 13, no. 2, 1969, pp. 79-82. psycnet.apa.org/doi/10.1037/h0028070

物理學獎:一群鯷魚能影響海流?

一隻拍翅膀的蝴蝶能讓海的對面產生颶風,那一群在海中游泳的鯷魚呢?他們可能直接影響了洋流與海面的大氣流動。

如果要計算颱風能量或是海洋鹽分的變化,我們通常會考慮海面風速與氣壓,要不然就是洋流、海溫和密度的垂直梯度等等。但這份研究發現,我們或許忽視了大海居民造成的影響。

研究發現只要到了鯷魚的產卵季,當天晚上海面附近海水的垂直混合程度會增加10~100倍。也就是這群游動的小魚們,像是攪拌棒一樣攪混了上層海洋,程度相當於地球物理現象造成的影響,對海溫與營養鹽分布的作用可能比我們想像的還大。

  • 原文研究: “Intense Upper Ocean Mixing Due to Large Aggregations of Spawning Fish,” Bieito Fernández Castro, Marian Peña, Enrique Nogueira, Miguel Gilcoto, Esperanza Broullón, Antonio Comesaña, Damien Bouffard, Alberto C. Naveira Garabato, and Beatriz Mouriño-Carballido, Nature Geoscience, vol. 15, 2022, pp. 287–292.  doi.org/10.1038/s41561-022-00916-3
PanSci_96
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