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料理的美味其實來自於科學原理—「Pansci Talk:嚐識」

KevinC
・2016/07/13 ・2577字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 531 ・七年級

主視覺

嚐識,搭配三月選書《品嘗的科學》,邀請到兩位科學料理人,要帶你了解無人能抵擋的美食之中,有哪些隱藏的科學原理!

現代人越來越注重飲食,大家都能希望能夠吃得美味、吃得健康,而這一切其實都建立在科學的基礎上。2016 年 3 月的 PanSci Talk 邀請到熱衷於研究如何以科學的方式實踐美味的廚師史達魯,以及國內極少數研究感官品評的學者莊朝琪,分別從各自的專業出發,分享科學是如何與美食互相連結。

史達魯:廚房裡一些跟科學有關的事

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相信泛科學的觀眾們對於史達魯一定不陌生,他近期跟泛科學合作拍攝了好幾部好吃又好玩的影片向大家介紹美食中的科學原理,這天他也是從料理中的科學出發,和大家聊聊關於美食、關於科學,他的所見所聞。

轉換跑道,擁抱夢想

史達魯並非餐飲本科系出身,擁有資訊碩士學位,畢業後曾經在微軟擔任過講師。只是原本就愛吃吃喝喝、也愛動手下廚的他,發現料理才是他的最愛,於是毅然決然來了一個人生大轉彎當起正職廚師,目前經營私廚餐廳兼釀造精緻啤酒、也是飲食顧問與文字工作者。正因為史達魯念資訊出身,他說他從來不藏私、也不相信什麼秘方,自己的做菜知識大多數都是從台灣博碩士論文網站查來的。(實在令人意外呀……)

飲食是文化的剩餘產物

史達魯坦承,過去的他在做料理的時候其實是很崇洋媚外的,特別偏好國外的食材,還曾經大費周章地舉辦奶油試吃會。後來當他了解到更多外國料理的內涵與做法,發現許多外國人其實也想望著神秘的東方料理,才領悟到「飲食是文化的剩餘產物」,食材從來不是重點,外國的月亮也不一定比較圓,料理的技法才是根本。史達魯說因為料理過程中的每一個細節都會影響到成品的味道,從此他就越來越關注料理中的科學。

做菜不是一件很浪漫的事,而是需要等待的實驗

說出這句話之後,史達魯馬上補充:「所以在等待時放的音樂很重要」(笑)。他舉了最近正在研發的粉紅色雞肝醬作為例子,他說坊間的鵝肝醬原肝比例通常只佔 5-10%,而他使用台灣土產的雞肝、參考西班牙知名大廚的配方,再配合嚴謹的程序(溫度差 1℃雞肝的顏色就會不同,這就是科學的力量!),才能做出既好吃顏色又很夢幻的雞肝醬。

除了雞肝醬之外,史達魯也再度以牛排為例,講解關於「煎」這個我們習以為常的動作背後蘊藏的科學意義。根據料理書的定義,「煎」就是拿淺鍋用油脂加熱食材、以高溫將大小一致的食材讓表面褐化、快速熟透的料理方式,所以用的鍋子必須厚(材質比熱乘以重量能得到最高數值)、食材下鍋前要去除多餘水份、下鍋時的溫度要高,才能達到梅納反應,讓料理發揮最佳風味。

由食譜到科學,史達魯說最重要的事情就是要不斷的想、不斷的思考每一道料理中的原理,他會隨身攜帶耳溫槍,測量究竟是怎麼樣的溫度讓台南牛肉湯如此美味,也會利用工業用熱風槍產生的穩定熱能來烹飪食材。只要能掌握科學原理,就會有無限的可能。

Q & A

梅納反應跟褐化反應(Browning reaction)是一樣的嗎?

答:褐化反應就是梅納反應的一種喔。

莊朝琪:(鬼味)力新世界—嚐識科學的軌跡

莊朝琪

莊朝琪老師是台大食品科技研究所的食品科學博士,目前任教於中華科技大學,專長是食品加工。他在念研究所的時候發現感官品評的重要性,尤其是在追求食品科學化的過程中,感官品評是非常重要的技能。不過他也坦言,在台灣目前相關領域的學者不多,從事感官品評的研究是非常孤獨的一件事情。

「感官」是什麼?我們依據什麼來建構真實世界?

莊老師在演講的一開始就拋出了這個乍看之下相當哲學的問題,但他說這個問題其實也是食品工業發展的基礎和感官品評研究的開端。人類在經濟發達之後才開始注重食物的品質,想吃「好吃的東西」,食品工業便是在這種需求之下產生,以各種符碼吸引顧客、建立商業體系。

不過每個人的感覺都會有偏差,因此就需要設計實驗來驗證何謂感官的真實。舉例來說,到底奶茶先加茶或先加奶味道會不一樣嗎?這就需要利用統計學來驗證假設,也就是感官品評的開端。

我吃故我在

「吃」是人類存活的先決條件,而隨著社會不斷發展,人的常識會影響感官的品評,感官品評科學便是想藉由系統化分類去建構規律。此外,在感官品評的過程中,描述風味也是很重要的事,科學結果要能夠被描述才能服人,所以莊老師給現場的觀眾看了用來描述紅酒和咖啡風味的風味輪圖表,讓大家了解專家在形容風味時的依據。

配合本月選書的內容,莊老師也介紹了幾個關於感官品評的知識:例如有一張許多人熟知的舌頭味覺細胞分佈圖其實是錯的,味覺細胞後來經實驗發現是平均的散佈在舌頭的各個區域,不會有舌頭的前端嚐得到甜味、但後面沒有感覺這種情形發生。另一個有趣的知識則是「鮮味」已經被證明確實存在,但發現者是日本人,所以美國人不太想承認這個事實。(也太任性了吧)

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我們一直以為的味覺分布圖,竟然大錯特錯!

品評科學的未來發展

感官品評的發展歷史中有些知名的重大事件,像是法國曾經舉辦過世界紅酒品評大會,並且自信滿滿地認為自己可以拿下冠軍。殊不知結果完全出乎意料,連續幾屆大會的盲測結果都是美國紅酒獲得較高評價。這個聽起來很不科學的結果背後卻是受到許多品評科學的要素影響,例如品嚐的順序或者人類反應的制約,所以很難貿然分出高下,只是往後不知道有沒有機會繼續舉辦了……

談到感官品評未來的發展,莊老師認為這幾年虛擬實境的技術相當受到矚目,有許多廠商先後投入相關應用的研發,這也將是品評科學可能的趨勢。他提到目前有號稱可以拍出味道的相機,雖然該產品只是噱頭(因為味覺是水溶性,而該產品並沒有類似探針的裝置可以偵測),不過以後的確有可能會發明出可以操控大腦味覺的晶片,將其用在醫療、減重等商業用途。

莊老師總結時表示,如果 2016 是「虛擬實境元年」,那麼也可能嚐識科學的另一個開端,未來科學家如何駭進人類大腦、善用大數據,進行食品科學與資訊科技、生醫等跨領域的整合,是值得我們持續觀察的方向。

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KevinC
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小時候曾經夢想成為太空人,隨著近視度數越來越高、數理成績越來越低,發現宇宙的距離也越來越遠,幸好喜愛科學的初衷沒有改變。 長大後就讀大眾傳播研究所,關注科學傳播、關注新媒體,希望成為一個不會被時代淘汰的媒體人。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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科技魅癮_96
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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》