《口感科學》:質地變化萬千的牛乳——奶油、發酵乳製品與乳酪

《口感科學》:質地變化萬千的牛乳——奶油、發酵乳製品與乳酪
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我們想讓你知道的是

加熱牛乳會讓部分乳清蛋白變性,減緩鮮奶油與水分離的速度。這就是為什麼經過巴斯德法殺菌的牛乳上層形成的鮮奶油,會比未經加熱的牛乳稀薄。

文:歐雷・莫西森(Ole G. Mouritsen)、克拉夫斯・史帝貝克(Klavs Styrbæk)

牛乳、鮮奶油與均質牛乳

牛乳裡有3.5%是脂肪,主要以小球的形式存在,直徑一般為5微米,但也可能小至0.1微米或大至5微米。脂肪球的密度比水低,因此在牛乳靜置冷卻12至24小時之後會浮到最上層,這層乳脂層即天然形成的鮮奶油(cream)。由於脂肪球很容易和乳清蛋白結合,因此會讓整個過程很快速。小的脂肪球需要較長時間才能浮到上層。山羊乳和綿羊乳的鮮奶油形成時間比牛乳要長很多,就是因為羊乳的脂肪球較小,比較難相互結合。

加熱牛乳會讓部分乳清蛋白變性,減緩鮮奶油與水分離的速度。這就是為什麼經過巴斯德法殺菌的牛乳上層形成的鮮奶油,會比未經加熱的牛乳稀薄。

要讓牛乳不再分離出鮮奶油, 一勞永逸的方法是均質化處理(homogenize)。牛乳在均質化過程中經加熱至高溫並通過細小噴嘴,其中的脂肪球全部打碎成平均直徑不大於1微米的粒子,同時,會攻擊受損脂肪球的酵素也被高溫破壞。生乳裡原本的脂肪球包覆著一層雙層脂膜,但脂肪球碎成許多小粒之後,脂質就不足以覆蓋所有粒子的表面積,因此酪蛋白微胞會和脂肪球結合,增加其比重。於是這些略重的小顆脂肪球無法再相互結合,而會在均質牛乳裡保持懸浮狀態。

打發鮮奶油裡的脂肪球則只有部分遭打碎,它們會聚結形成網絡,能夠保持穩定和一定程度的硬挺。

如果除去脫脂牛乳裡的酪蛋白微胞,例如讓酪蛋白形成凝乳之後撈除, 留下的會是乳清,其中脂肪含量極低,幾乎全為乳清蛋白。

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Photo Credit: 大寫出版
顯微鏡下的奶油結構(左);繪製的示意圖(右)。黃色的區域是脂肪,部分為結晶體,部分為半固體;藍色液體是水,水滴直徑介於 0.1 微米和 10 微米之間。

奶油與其特殊口感

奶油的獨特口感源自乳脂的融化特性。奶油通常在溫度達到15℃(59℉)時逐漸變軟,但要到 30℃(86℉)才會開始融化。這表示將奶油入口之後,脂肪會四散包覆口中黏膜,並且和抹上奶油的食物相混。麵包塗上厚厚一層奶油會令人無比滿足,箇中奧妙就在於此。

溫度超過15℃(59℉)的軟化奶油很容易加在其他食物裡,例如烘焙食品和卡士達醬(pastry cream,或甜點師奶醬),也可以混入各種調味成分如香草、辛香料或大蒜。

奶油所含81%的脂肪通常可細分出比例如下:51%為飽和脂肪,26%為單元不飽和脂肪,4%為多元不飽和脂肪。確切比例端看乳牛的飼料成分:飼料裡越多青草,多元不飽和脂肪佔的比例就越高。因此,於春夏放牧的乳牛所生產的牛乳,製成的奶油會較軟且容易抹開。奶油天然的黃色是因為含有胡蘿蔔素,這種抗氧化物也是胡蘿蔔橘紅色的來源。放牧吃草也會攝取較多胡蘿蔔素,所以最後產出的奶油顏色也會較黃。

傳統的白脫乳是攪動鮮奶油製作奶油後剩餘的液體,只含有極少、約0.5%脂肪,3∼4%的蛋白質含量則和全脂牛乳相當。現在還有其他種類的白脫乳,有些經發酵(cultured)的白脫乳含有1%、2%或3.25%的脂肪。

有幾種方法可以製作奶油,有些採用新鮮的鮮奶油為原料,有些則先加入乳酸菌讓鮮奶油輕微發酵,可增添酸度和香氣物質。歐洲傳統上採用後者,酪農會在鮮奶油裡加入前次攪動留下的白脫乳以培養菌種,過程中需將鮮奶油保持在5℃(41℉)的低溫,此時部分乳脂會形成結晶。現在於工廠大量製造的奶油通常使用經殺菌的新鮮鮮奶油,因此菌種是在攪動之後才加入,且成品裡通常會加入1.2%的鹽增添風味並延長保存時間。

無水奶油(clarified butter,或譯澄清奶油)是除去水分的奶油,幾乎是純的乳脂(99.8%)。其質地堅硬,特別適合高溫煎炒和油炸。印度的傳統無水奶油稱為「酥油」,多半呈褐色,是因為加熱時加入的牛乳裡的乳糖而焦糖化,由於脂肪結晶化而具有脆粒感的質地。

市售的各種奶油替代品,皆是奶油和植物油的混合物,通常較軟且容易抹開。

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Photo Credit: 大寫出版
三種質地迥異的乳製品:牛乳、冰島發酵凝乳(skyr)和乳酪。

發酵乳製品

超市裡常見的各種發酵乳製品,充分證明了牛乳經過加工處理後,能夠造就多采多姿的質地:其中以綿密為大宗,其他的或偏乾,或具顆粒感,或像果凍一樣半硬易碎。

製作酸味乳製品的方法主要有三。一是加熱或酸化牛乳或鮮奶油,可製出法式酸奶油、奶油乳酪和茅屋乳酪(cottage cheese)。二是在鮮奶油加凝乳酶劑製作出新鮮乳酪,再進一步發酵和熟成製成其他各式乳酪。三是利用各種各樣的微生物,特別是乳酸菌和一些真菌類,讓牛乳發酵,將乳糖轉化為乳酸和其他物質。用這種方法製作的產品包括:優格、克菲爾乳酪(kefir)、冰島發酵凝乳,以及中東的酸奶酪(labneh)和加鹽優格冰飲(doogh)。

以上三種方法製作出的食品不僅比原料來得酸,質地也變得更黏稠,甚至接近半固體。成品裡的脂肪和蛋白質都產生了極大改變,質地也因此呈現顯著差異。

無論是液態乳製品(如牛乳和牛乳製的飲品)、半軟的食品(如奶油乳酪),或類似果凍的較硬固體(如優格),綿密感主要來自所含脂肪,以及脂肪對於口感的影響。然而像是攪拌型優格(stirred yogurt)這種軟凝膠, 香氣物質和甜味會影響感受到的綿密感。另外,對於綿密感的知覺,因人不同也可能有很大的差異。

現代人偏好低脂的乳製品,特別是低脂的發酵乳製品,但綿密感可能就會打點折扣。另一個問題是香氣物質為脂溶性,因此低脂食品較難混入這些物質並在入口之後釋放出來。市面上新推出的低脂乳製品中,估計有75∼90%都銷量慘淡,很多款遭到市場淘汰,因為消費者還是喜歡脂肪含量較高乳製品的口感。

乳酪




引領台灣2030科技轉型兼容「創新、包容、永續」三大願景,新科國科會主委吳政忠:我們從被動解題到主動出題!

引領台灣2030科技轉型兼容「創新、包容、永續」三大願景,新科國科會主委吳政忠:我們從被動解題到主動出題!
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我們想讓你知道的是

近期國內政府組織的重要大事之一,就是科技部改制為「國家科學及技術委員會」(以下簡稱國科會)。這個過去主掌國家科技發展預算及科研方向的部會,為何要在這個時刻重新調整組織體質?以及國科會聚焦科技賦能「創新、包容、永續」議題,有哪些不同於以往科技部的實際作為?我們專訪國科會首任主任委員吳政忠了解背後脈絡,讓民眾更理解國科會的任務,透過科技轉型同時帶動社會、經濟、産業、環境等面向的嶄新出路。

科技部為何要改制為國科會?關鍵的決策考量之一,就是因為在科技管理過程,國家整體預算的限制,領導人必須找到最值得投資發展的科技方向。也是在此脈絡下,吳政忠提到他在2017、18年時候,他擔任政委與林萬億政委、唐鳳政委,共同邀集多個國內政策智庫、領域專家,並廣泛接觸社會各領域不同世代、拜訪國際專家,採取多軌意見徵集及討論交流機制,共同集思廣益之後,擘劃出「台灣2030願景」藍圖。

這項跨智庫的研究勾勒出台灣未來將面臨的具體挑戰,像是人口高齡化及少子化、資源循環利用、工作樣態劇變、地緣政治…等明確方向。針對相關趨勢,經過多次討論檢視,提出2030「創新、包容、永續」的願景。不過這些議題跟科技有關面向,交給過往的科技部執掌就好,為何需要國科會扮演統籌角色?

吳政忠解釋,在他心中,國家的科技政策,不只是科技本身,而是與社會、經濟、産業、環境等面向環環相扣。如果是過去的科技部角色,很難與其他部會落實橫向的有效串接,因此在這個國科會成立的時間點,不僅能有效配置政府的科技預算,同時還要整合其他跨部會成員,讓各自部會原本執行的任務能加以妥善融合,更有效率達成未來2030年的「創新、包容、永續」的願景。

另一方面,吳政忠也提到,當這幾年疫情肆虐全球,口罩國家隊、晶片半導體,讓台灣躍升為舉世矚目對象。我們該如何從立基於ICT產業代工、OEM的基礎,運用新科技輔導台灣蛻變為兼具創新、包容、永續的數位島嶼、智慧國家?透過本次專訪,深入洞察國科會在管理相關科技產業發展,會扮演哪些要角及達成哪些任務。

以科技為體、跨部整合為用,從代工心態蛻變創新思維

過去的成功方程式,可能成為日後成長的阻礙。針對2030年願景的「創新面」,吳政忠提到,過去台灣善於等待歐美品牌開規格,再透過技術、人才實力在代工階段取得立足之地。現在,台灣更應該走出一條自己的創新之路,因為過去OEM模式下的人才培育,造就我們只練習解題,但不會出題目,於是商業競爭只能搶到次要商機。

台灣要創新,就必須有系統化改革,例如過去我們都避免犯錯,這與創新是格格不入的,而政府組織如果只仰賴單一部會,缺乏整合是無法用國家層級進行科技轉型。吳政忠說道,「國科會的成立,就是扮演協商跨部會的關鍵角色,從上游研究、中游法人單位、到下游業界應用,跨產學研一棒接一幫串起來,引領創新之際也能做到科技管理。」

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國科會主委吳政忠分享,國科會的主要任務就是做跨部會、上下游整合的工作。

要讓政策、計畫、再到管考,形成一個完善的Closed Loop(閉環),吳政忠以低軌衛星產業為例,他說,「幾年前聽聞SpaceX部署星鏈計畫,我們的太空中心從沒做過通訊衛星,我問如從零發展台灣自身低軌衛星要多久?答案是一、二十年!」

弔詭的是,這些衛星使用的關鍵零組件及晶片,就是由台灣生產。換言之,台灣擁有研發先進晶片的技術,更要從應用端創新找市場藍海。當時吳政忠擔任統合要角,集結太空中心、經濟部、工研院等單位,並且邀請民間企業加入,讓公私的資源整合得以敏捷組隊、快速試錯。

當時的遠見與行動,造就我們的「低軌衛星國家隊」成功打進國際供應鏈,更有望在2025年至2026年實現發射2顆自製的低軌通訊衛星。

走進尋常找問題、想答案,包容式普惠科技向大眾外溢

要想題目,政府組織可以從哪些地方找問題?吳政忠表示,「部會必須要跟地方、跟民眾多接觸,不要躲在辦公室裡面找題目;題目在哪裡?題目就在我們日常的生活,尤其價值最高的産品是越靠近身體,要知道人的需求在哪裡,『食醫住行育樂』處處是題目。」

吳政忠口中的食「醫」住行,「精準健康產業」正可以呼應2030願景的「包容」面向。讓醫療結合ICT科技優勢形成台灣未來百年大業。這兩大產業匯集的精準健康,不僅符合好題目的需求,讓普惠科技逐漸外溢到一般群眾甚至弱勢群體,減少城鄉醫療資源落差,用科技促成社會包容目標。

精準健康除了橫跨預防、治療診斷、照護等,同時基因、生理病徵大數據,這些資料運用怎麼合法合規,就不只涉及醫療院所、資通訊業者的責任,政府更需要擔負起守門人的職責。吳政忠不諱言,「幾十萬、百萬健康個資,如何避免資安竊取、妥善運用,這是國安問題,必須從管制角度完善規範。」

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國科會主委吳政忠解釋改制後的國科會主委由政務委員兼任,可提升跨部門溝通效率。

至於該怎麼做?吳政忠解釋,改制後的國科會主委是由行政院的政務委員兼任,這項制度的設計,讓政委有權協調各部門,商請各部會首長乃至行政體系官員,更有效率進行跨部會討論複雜議題。

以精準健康為例,相關利益關係者涉及民眾、醫院、醫材商、資通訊廠商、以及主管機關衛福部。針對想推展的創新應用,可透過「沙盒」模式驗證,以「並聯」多方協作商討模式,打破過去單點「串聯」溝通,進一步針對法規缺漏之處快速補強,又不拖累應用落地進度。

民眾有感的永續科技,培養跨界視野的科學人才

至於科技政策如何讓民眾有感,同時又實現永續目標?吳政忠坦言,科技效益要讓大眾從日常生活體察到,難度非常高,目前國科會的著力點有兩大方向。其一是基於前瞻基礎建設計畫,建構民生公共物聯網,打造中央與地方縣市交流平台,針對水、空、地、災議題,找出可行的科技解決方案。

吳政忠提到,以前嘉南一帶需要人力查看灌溉水道和閘門,這類職務被稱為「掌水工」,隨著農業鄉鎮掌水工高齡化,以及環境變遷造成氣候的不穩定,政府協助導入智慧流量監測、電動水閘門科技,幫助掌水工熟悉科技使用,減輕勞務工作的負擔,增進工作的效率,同時也能有效運用水資源達到環境永續。

國科會推動科技永續的第二個面向,則透過各種科普推廣計畫,吸引更多新世代人才投入科研。吳政忠指出,2019年開始舉辦Kiss Science—科學開門,青春不悶活動,把103個科研場域向外開放,並舉辦多達360場活動,鼓勵莘莘學子用趣味方式愛上科技、研讀科學。

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Photo Credit:國科會
國科會Kiss Science活動。

不過吳政忠認為,「所謂科學,不應只侷限理工也包含人文社會,讀人文社會也要懂科技」。學者出身的他,過去主要研究領域擅長於應用力學,搭上近期台灣地震不斷,瞬間化身教書的吳教授,展現他豐富的跨領域學養,親切談著地震波當中縱波(P波)、橫波(S波)的差異,他提到,科學在生活中的用處,就是當了解其中的原理,就能在災害發生當下比別人多一份淡定。

當科技定義的邊界越來越模糊,科技不止是國科會的科技,科技應該是與社會、經濟、産業、環境等共同介接。未來國科會在創新、包容、永續還有哪些新施政?讓我們拭目以待。

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