科学松鼠会 » 云无心 http://songshuhui.net 剥开科学的坚果,让科学流行起来 Wed, 20 Jun 2018 06:14:32 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=4.3.16 http://songshuhui.net/wp-content/uploads/cropped-songshuhui-32x32.jpg » 云无心 http://songshuhui.net 32 32 不用啤酒花的啤酒,是“新技术啤酒”还是“假啤酒”? http://songshuhui.net/archives/101457 http://songshuhui.net/archives/101457#comments Wed, 20 Jun 2018 06:14:32 +0000 http://songshuhui.net/?p=101457 虽然“饮酒有害健康”,但啤酒依然风行世界。尤其是在最近两周,许多从不运动的人,也都把“喝啤酒看世界杯”作为了这个夏季的狂欢节。

图片来自pixabay

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世界上的啤酒不止千百种,而基本的原料都是四种:水、麦芽汁、酵母和啤酒花。水自不必说,麦芽汁是发酵的原料,酵母是发酵的“工人”,而啤酒花,则是啤酒风味的来源。啤酒花中有许多精油,会为啤酒带来苦味和其他的特有风味。

在传统的啤酒酿造过程中(下图的第一行),在制作完成的麦芽汁中加入酵母,糖被发酵变成酒精和其他副产物,就成了啤酒。不同的酿酒者会在发酵前、发酵中或者发酵后加入啤酒花,为啤酒增加风味。

图片来自Nature Communications, 9, Article #965, 2018

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水、麦芽、酵母和啤酒花都会影响到啤酒的风味。相对来说,前三者都要好控制一些,而啤酒花就比较随性。不同产地、不同品种、不同年份等等因素,都会带来巨大的差异。为了降低不同批啤酒之间的差异,有的酿造厂会把一年之中采购的所有啤酒花混合均匀之后来用。但这也只是解决了一年之中的一致性,不同年份之间的差异,也还是无能为力。

而且,啤酒花的种植需要水需要地,也不利于地球生态的保护。科学家们于是打开脑洞:既然啤酒花只是提供一些风味成分,能否让酵母顺便把这活儿也干了,也就不需要种啤酒花了呢?

上面图中的第二行就是这样的设想:处理好的麦芽汁中加入基因工程改造的酵母,一边发酵产生酒精,同时也产生啤酒花带来的风味物质,最后同样得到啤酒。

加州伯克利的学者们把这一设想付诸实施。在2018年的《自然×通讯》上发布了技术突破。

要实现这样的设想,首先需要知道啤酒花中的风味物质是什么。在现代食品科学中,这其实是相当常规的工作,只是做起来比较繁琐。总而言之,科学家们发现啤酒花的风味主要来自于单萜化合物,其中沉香醇(linalool)和香叶醇(geraniol)是最关键的两种。

下一步就是让酵母产生这两种物质。思路也是现成的:把能够合成这两种物质的酶重组到酵母中。当然,这说起来容易,实际操作起来困难重重。在正确的道路上经过反复探索,他们从罗勒、薄荷等植物中找到了相应的基因,并使之在酵母中成功地表达出来。

啤酒酵母的 “先天禀赋”是把糖转化成酒精。而由它们改造而来的“基因工程酵母”则在此基础上获得了新的“技能包”——产生沉香醇和香叶醇。

改造好了酵母菌,下一步自然就是“拉出来遛遛”。研究者们分别做了四种啤酒:只用未经改造的普通酵母、只用基因工程酵母、未经改造的普通酵母分别加不同的啤酒花。对于做出来的啤酒,除了做各种分析检测,还直接用志愿者进行了品尝,并对“啤酒花风味强度”进行评分比较。跟预想的一样,基因工程酵母发酵的啤酒中,虽然没有加啤酒花,但沉香醇和香叶醇的含量甚至比普通酵母加啤酒花的组合还要高。此外,用基因工程酵母发酵得到的不同批次啤酒之间,沉香醇和香叶醇的含量较为一致,而用传统方式酿制的啤酒中批次差异就相当的大。

下面是品尝结果:

图片来自Nature Communications, 9, Article #965, 2018

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图中显示的是,普通酵母加了啤酒花之后,啤酒风味要更为浓郁,但跟不加啤酒花的差别并不是很大。而用基因工程酵母发酵的啤酒,不加啤酒花,产生风味强度也要比普通酵母加啤酒花强烈得多。

当然,这还只是技术上的突破。要进入实际生产,还有较长的路要走。或许,这种“不用啤酒花的啤酒”,在风味上会跟“古法啤酒”有一定的差别——这种差别,可能会让啤酒更好喝,也可能是不那么好喝。如果你是一个喝啤酒的人,会接受它吗?

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红酒的保质期是多久? http://songshuhui.net/archives/101455 http://songshuhui.net/archives/101455#comments Tue, 19 Jun 2018 06:11:14 +0000 http://songshuhui.net/?p=101455 所谓的“保质期”是厂家给消费者的一个承诺,表示在此期限内,食物的品质不会发生“不可接受的变化”。注意是“不可接受的变化”,而不是“变化”。

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通常最不可接受的变化是微生物生长从而导致食物“不可食用”,其他常见的变化还有风味口感的变化让食物变得“难吃”。

国家标准要求预包装食品标注保质期,但具体食品的保质期长短由厂家自己决定。换句话说,笼统地说“某某食品的保质期有多长”是没有意义的。国家标准对保质期的要求是,在厂家设定的“保质期”内,食品的每一个指标都满足国家标准的要求。

葡萄酒是一种特殊的食品。在国家质检总局发布的《食品标识管理规定》中,列出了四类食品“免除标注保质期”,其中一类是“酒精含量10%及以上的饮料酒”。一般而言,葡萄酒的酒精含量都满足这个要求。所以,从监管角度,葡萄酒的保质期可以是“无限长”。这个“无限长”的含义是:在包装完好的前提下,葡萄酒永远不会变得“不可食用”。

葡萄酒中含有丰富的多酚化合物。多酚化合物会被空气中的氧慢慢氧化,氧化产物颜色会更深。此外,这些氧化产物还会发生聚合,而聚合物的溶解度比较低,会有一部分析出称为沉淀。所以,经过长时间保存的葡萄酒,往往会颜色变深,同时出现浑浊现象。

这些变化可能会影响葡萄酒的风味和口感——这种变化,可能是“更好”,也可能是“更差”。但它们不影响安全性,所以也就不在国家标准的管理范围内。是否认为这样的变化在“可接受”的范围内,就是厂家是否标注保质期的决定因素。

简而言之,如果不开封,那么葡萄酒放多久都能喝,当然是否好喝是另一回事;如果开封了,能够很好地封盖从而使得酒精不挥发散失,那么也可以继续保存,但如果密封不好,酒精慢慢挥发散失使得含量低到10%以下,那么就可能有染菌风险了。

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长期喝纯净水会缺镁?科学数据来了 http://songshuhui.net/archives/101368 http://songshuhui.net/archives/101368#comments Fri, 15 Jun 2018 06:56:30 +0000 http://songshuhui.net/?p=101368

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纯净水是否有害健康,不仅是健康问题,更是商业问题。比如中国的某些矿泉水企业,就大肆宣扬“纯净水去掉了矿物质离子,长期饮用有害健康”。

其实在专业人士之间,这个问题也有争议。

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科学界的多数人认为没有多大影响。因为矿泉水和自来水中的矿物质含量比较低,对于满足人体矿物质需求的贡献通常只有百分之几——在很少见的情况下,饮用水对镁的贡献能够超过10%。人体摄入矿物质,还得靠食物。

不过也有不同的声音,比如世卫组织就认为,饮用水中矿物质的影响不仅仅是贡献的矿物质本身,他们认为每升水中应该有超过10毫克的镁。不过其实,世卫组织的这个说法并没有充分的科学数据支持,只不过“反正无害,万一有好处呢”?

以色列是个淡水缺乏的国家,很多生活用水是从海水净化而来。净化水脱了盐,以色列也就尤其关心这样的水对公众健康有什么样的影响。

2017年4月出版的《水与健康杂志》就发表了一项研究,探讨了以色列居民中饮用净化海水对血镁浓度的影响。2013年,以色列有15个地区开始推广脱盐海水作为主要的生活用水,此外有24个地区没有进行。这两类地区,也就形成了很好的对照。检测结果显示,引入脱盐海水之后,饮用水的平均镁含量从25.1毫克/升下降到了5.4毫克/升。作者从医疗机构获得了6万多人从2010年到2016年间的的血镁浓度数据,通过统计分析得出饮用脱盐海水对血镁含量的影响。

结果发现:在2010到2013年之间,那15个地区居民的血镁平均含量是2.065±0.19毫克/升;大量饮用净化水之后,2014到2016年间的血镁平均含量为2.057±0.19毫克/升。因为样本数很大,这个下降幅度具有统计学上的显著性,但是平均含量下降了0.008毫克/升,下降幅度只有0.39%,其实还在人群的波动范围内。

医学上把1.7-2.4毫克/升的血镁浓度作为正常范围,“£1.6毫克/升”作为低血镁的判断标准。在那15个地区,引入净化水前后低血镁率从1.62%升高到了1.91%,这个上升也具有统计学上的显著性,所以作者认为“脱盐海水的引入降低了人们的镁摄入量,会影响到公众健康”。

不过,如果我们换个角度来看,会得出不同的结论。平均血镁含量从2.065毫克/升降低到2.057毫克/升,降低的幅度很小,而且都在正常范围内。其实,那24个没有引入脱盐海水的地区,2010到2013年间的血镁浓度平均值是2.056毫克/升,跟那15个地区“下降”之后的数值相当。更重要的是,这些没有换成净化海水的地区,2010到2013年间的低血镁率为2.18%,2014到2016年间为1.98%,都比那15个地区喝脱盐海水之后的低血镁率要高。

作者是从统计学的角度来评判,认为脱盐海水的引入“降低”了血镁含量,增加了低血镁率。但是,如果我们从两类地区的对比来看,降低的幅度非常小,降低前后的数字也都在正常范围。更重要的是,作者提到普通人群中的低血镁率在2.5%到15%之间。以色列的这些居民,不管喝自来水还是净化水,低镁率都还低于其他人群正常范围的下限。

也就是说,虽然分析数据得出“变化趋势”虽然有统计学上的显著性,但变化幅度非常小,到底是真的有“临床价值”,还是有别的“混在因素”,或者仅仅是“统计假象”,或许需要更多的研究来验证。

数字是死的,对于数据的解读却有一定的主观性。这项研究按照作者的解读,所以采取行动去“补充矿物质”也没有没什不好。另一方面,如果解读成“喝低镁含量的纯净水,对血镁含量没有明显影响”,也没有什么不可以。

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为何食用油、调味料不用放进冰箱保存? http://songshuhui.net/archives/101365 http://songshuhui.net/archives/101365#comments Wed, 13 Jun 2018 06:55:13 +0000 http://songshuhui.net/?p=101365 食物具有多方面的属性,微生物的,化学的,物理的。不同方面的变化会给食物带来不同的损害,比如微生物的增加导致腐坏,化学变化导致风味和营养的下降,物理变化影响口感和外观等等。

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考虑如何保存食物时,通常是首先考虑最容易发生的那种变化以及它对食物品质的影响。

食用油营养成分单一,尤其是几乎不含有水,并不适合微生物生长。它们的变质,最容易发生是氧化与凝固。氧化产物对风味有很大影响,过多时还有害健康。凝固不影响安全性与营养,但不方便使用。

氧化是一个比较缓慢的过程,主要与油瓶的透光性和温度有关。也就是说,同一瓶油,在冰箱里的确要比室温下氧化速度要慢的。不过,就一般人使用油的速度,一般也到不了明显氧化就被用光了,所以低温保存并没有什么必要。另一方面,凝固是较为迅速发生的过程,饱和脂肪较多的油放进冰箱,很快就变浑浊甚至凝固了。

低温对于油的保质并没有太大价值,低温导致的浑浊和凝固就变得完全不值得,所以通常的食用油 “不适宜”或者“没必要”放冰箱。但如果是饱和程度比较低的油(意味着在冰箱里也不容易变浑或凝固),又不是经常吃,比如香油和亚麻油之类,那么放冰箱就还是值得的。

网友所问的“调味料”是指干粉或者颗粒。这类食物含水量低,细菌无法生长,所以不需要低温来控制微生物。在保存中,只要继续保证干燥,就不用担心“变坏”。不过如果“受潮”,其品质就可能受到很大影响。有些风味物质在受潮之后可能发生反应,从而影响调味料的价值。冰箱中往往比较潮湿,所以不利于调味料的保存。有些调味料如果长期不用,那么把它密封上,放在冰箱中还是更有利于保存的。

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西瓜里吃出蛆虫来?这完全有可能 http://songshuhui.net/archives/101333 http://songshuhui.net/archives/101333#comments Mon, 11 Jun 2018 06:57:13 +0000 http://songshuhui.net/?p=101333

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高能预警:本文包含大量幼虫图片

夏天到来,应季西瓜上市了。与西瓜有关的各种都市传说,又开始轰炸大家的朋友圈。造谣传谣与辟谣,循环往复,生生不息。最近有一个触目惊心的视频:西瓜瓤中出现了白色的蛆虫,让人大倒胃口。西瓜长虫的事情很少见,也很少听说。这段视频,又是为了骗流量而人为制作的吗?

经过查阅资料,结论是:这段视频的真假无法判断,但是这样的现象真的可能出现。

还记得当年的柑橘生蛆吗?2008年,四川广元的柑橘大量出现“蛆虫”事件,造成了巨大的恐慌,整个产业损失惨重。

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实际上,柑橘瓜果中出现这种蛆虫并不罕见。在夏威夷,它曾经对农产品行业造成沉重打击。它就是臭名昭著的:瓜实蝇!

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这是一种能够感染125种栽培果蔬的虫。上面图中的照片是它的成虫,而在瓜果中,我们看到的是它的幼虫。这些幼虫出现在果肉中,呈白色蠕动的小虫。这样的幼虫,日常生活中称之为“蛆”。瓜实蝇的雌蝇把尾部刺入幼嫩的瓜果肉中,深度可达2到4毫米。这些蝇卵在瓜果内部发育成蛆虫,发育成熟后咬开瓜果飞出。成为了瓜实蝇宿主的瓜果无法正常发育,有的直接脱落了,有的会发育成“残疾果”,比如下面这只。

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如果果蝇产卵的时候瓜果已经比较大。在蝇卵孵化的同时,瓜果也成熟了,就有可能出现看起来完好的瓜果,里面存在着白色蠕动的蛆虫。

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瓜实蝇对农业生产破坏巨大。感染幼小的瓜果,会导致瓜果无法生产长大;如果感染的时候瓜果已经比较大,就会在瓜果中出现蛆虫。不过呢,这些蛆虫并不会危害人体健康。它们的体形较大,肉眼可见,也就不会被;另一方面,它们不携带致病微生物,也不以人体作为宿主。所以,如果不小心咬得“只剩下半条”,也只是恶心一下,而不会产生生理上的损害。如果你心理足够强大,还可以用“花买西瓜的钱,买到了优质蛋白”来安慰自己。

如何与瓜实蝇斗智斗勇是农业科学家们操心的事情,对于消费者吃西瓜来说,了解三点就够了:

第一、瓜实蝇感染在西瓜中并不常见;

第二、如果西瓜中存在瓜实蝇幼虫,完全可以凭肉眼看见;

第三、如果实在不小心吃下了一条半条瓜实蝇蛆虫,也只是恶心一下而已,并不会危害健康。

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风干牛肉保质期长,是因为加了防腐剂么? http://songshuhui.net/archives/101330 http://songshuhui.net/archives/101330#comments Sat, 09 Jun 2018 22:29:00 +0000 http://songshuhui.net/?p=101330 通常说的食物“保质”,往往是指食物没有腐坏变质。腐坏变质的原因是细菌或者霉菌生长。所谓“保质”,就是抑制它们的生长。

细菌和霉菌的生长需要四个基本条件:菌种、营养物质、水分和温度。而抑制它们生长,只需要抑制其中的任何一个条件就可以。

图片来自Wikipedia

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牛肉自然是营养物质丰富,在常温下温度也适合细菌生长,在空气中也不乏菌种,也就只剩下水分这个因素可以被操控。风干牛肉的关键,就是通过风干,让肉中的含水量低到细菌和霉菌无法生长的程度,也就可以在常温下长期保存了。

不过,在牛肉被风干的这段时间,细菌是可以生长的。简单地说,把牛肉风干的过程,是细菌生长与牛肉脱水抢进度的过程。如果在细菌大量生长之前牛肉就被风干了,那么就不会有问题;反之,如果在风干之前细菌大量生长,牛肉就坏掉了。

在历史上,牛肉干可能是北方游牧民族发明的。当地气温相对较低,细菌生长速度相对较慢,而另一方面,空气干燥,通风良好,牛肉的风干速度比较快。所以,不用防腐剂(有些也用盐进行腌制,盐有一定的防腐作用)也没有问题。

而在温暖湿润的地区,自然风干的速度较慢,就有可能长出大量细菌或者霉菌。这种情况下,制作中就需要采取一定的措施,比如风干之前适当加热灭菌后者使用防腐剂等等。

需要注意的是,牛肉干“在常温下也能长期保存”的前提是保持“干”的状态。传统上的游牧地区空气干燥,风干的牛肉能保持干的状态。但如果拿到比较湿润的地区,也就可能吸收空气中的水分而“受潮”,也就无法在保持“干”的状态了。这种情况下,风干的牛肉也有可能变坏。在现代食品中,也可以通过密封防潮、真空包装等形式来避免这种情况的出现。而对于有的生产者来说,使用防腐剂也确实是最简单保险的方案。

简而言之,对题主问题的回答应该是这样的:风干牛肉可以实现不加防腐剂而长期保质,但实际的产品是否含有防腐剂,取决于生产者。

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