自行車界中的跑車–公路車
開車太快、走路太慢,只有自行車才能留住人生的美景!自行車的種類很多,其中公路車重量較輕,速度也比較快,稱得上是自行車界中的跑車,讓很多人著迷不已。
開車太快、走路太慢,只有自行車才能留住人生的美景!自行車的種類很多,其中公路車重量較輕,速度也比較快,稱得上是自行車界中的跑車,讓很多人著迷不已。
公路自行車就是一般所謂的公路車(road bike),設計的主要目的是用來騎乘在一般的公路上。特色是輕量化的車身、下彎的把手以減少騎士騎乘時的迎風面面積,來降低空氣阻力;輪胎的寬度較細窄、光滑,採壓力較高的輪胎,以減少滾動摩擦所造成的阻力;沒有前後避震器以減輕車身重量,但為了保持騎乘時的舒適性,大多會採用較吸震的材料。
此外,為了提升速度及續航力,比賽用的公路車也沒有停車用的腳架、後照鏡、擋泥板,甚至沒有車鈴,以方便賽車騎士發揮最大的效率衝鋒前進。
公路車的結構可概分為車架、操控與煞車、傳動與變速、輪組、座墊等幾大部分,依次說明如下。
車架
車架包含頭管、上管、下管、立管、前叉、後上叉、後下叉等。其尺寸是以立管的長度來表示,即大齒盤的中心到上管與立管交會處的長度。騎士可以用自己的胯下長度乘0.65為標準,來選擇最適合自己的車架長度。
車架的重要性就好比是人體的骨骼,好的車架必須符合質輕、強度夠及高剛性3個條件。因為質輕,才會省力;強度夠才能保障車架在各種路況騎乘下,不會有彎曲斷裂的危險;剛性高則力量傳動較佳。唯有如此才能讓騎士節省負荷,騎得更久、更快、更遠,也更安全,進而達到省力與快速的目標。
因此研發一個好的車架,必須經過各種繁雜的設計與實驗,以在這3條件上取得最佳的平衡,並經過嚴格的考驗,才能成為名副其實的好車架。
公路車車架與零件的材質較常見的有合金鋼、鋁合金、碳纖維、鈦合金等。合金鋼是傳統的車架材質,是車架中壽命最長的一種,重量也最重,常見的有碳鋼與鉻鉬鋼。碳鋼車架須採強度適中、塑性佳、容易加工的低碳鋼,因為含碳量太高,會導致鋼脆、焊接性與延展性差等缺點。
鉻鉬鋼因加入微量的鉻,具耐腐蝕、抗銹,和防止高溫氧化的作用;加入鉬後,能提高鋼的強度,並可防止回火脆性(回火時容易產生材質變脆的現象)。鉻鉬鋼還可透過抽管加工,使車架管壁變薄以減輕車身的重量。
鋁合金的特性是質輕、可塑性佳、耐腐蝕,加入鎂、鋅、錫、銅等金屬,並透過熱處理後的合金,便比合金鋼略輕,也較不易生銹,且剛性高不易變形,因此力量傳動較佳,但也犧牲了舒適性。此外,鋁合金較易金屬疲勞,因此使用壽命不及合金鋼,且吸震力較差,長途騎乘時路感會較不舒適。
碳纖維是由含碳量90 % 以上的纖維所組成,雖然比人類的頭髮還細,強度卻可達鋼的4倍以上。碳纖維的特性是比鐵和鋁輕,重量僅約為鐵的四分之一,這也是為什麼目前國際重大公路車比賽用車,大多採用碳纖維材質的原因。
雖然碳纖維的成本不高,卻需經過非常繁瑣的製作程序,包括從原絲的生產、碳化、編織成布、經數百片不同的碳纖維布,以各種不同的角度高溫、高壓堆疊及塗上樹脂固化等過程,最後才能呈現出一台質輕、高剛性的公路車,但仍有側向強度較弱的缺點。正因碳纖維研發的門檻很高,因此並不是每家公司都有能力生產,而這也是碳纖維車身價值不斐的原因之一!
鈦合金車架的剛性雖不如鋁合金,強度也低於碳纖維,卻沒有鋼管車生銹的問題,也沒有鋁合金車架不吸震和金屬疲勞較大的現象。此外,它也沒有碳纖維側向強度較弱的缺點。不過,由於鈦合金車架的製程難度非常高,包括焊接技術的高難度,因此價格始終居高不下。
操控與煞車
操控部分主要由龍頭、把手及前叉所組成。把手的主要功能就是平衡與轉向,騎乘者可以透過操縱把手改變行駛方向並保持車身平衡。一般而言,公路車的把手寬度會比登山越野車窄,把手的尺寸大多是42到45公分。
公路車在飆速太快時容易造成操控轉向不良,尤其在下坡路段,更需在控車與煞車力道中取得平衡。煞車系統是用來控制車速以達到減速或停車的目的,是可把動能轉換成摩擦熱的構造。煞車裝置包括左右手(控制前後輪)煞車握桿、煞車夾器、煞車內線、煞車外管、煞車皮、煞車皮固定座等。
煞車的種類一般有C夾、V夾與碟煞3種,由於比賽用的公路車煞車多是減速用,因此一般都使用作用行程較短、煞車反應靈敏、重量較輕的C夾。當握住上把煞車時,因為力矩較小,會造成煞車較無力,所以一般在高速下坡時,應握住下把煞車,才會產生較大的煞車力矩。此外,應避免在高速下急煞,因後輪急煞很容易導致滑胎。前輪急煞則可能導致前空翻,且煞前輪時一定要注意讓臀部離開座墊,重心壓低後移才安全。
傳動與變速
傳動與變速系統主要由踏板、曲柄、大齒盤、中軸(又稱BB : bottom bracket)、鏈條、飛輪及變速把手、變速內線、變速器外管、前後變速器所組成。通常是左手控制前變速器,右手控制後變速器。
當變速時,變速把手會操控變速線的鬆緊程度,以調整彈簧的拉開量,使鏈條移到所要的齒片上。傳動系統的功能是把腳踩踏板帶動曲柄的力量,透過鏈條傳送到大齒盤與飛輪的齒片上,飛輪再藉由花鼓和鋼絲幅條帶動輪框及輪胎旋轉前進。而變速的用意就是讓騎士可以根據不同的路況,並配合自己的體力,調整最適合的齒比(即齒輪比),使騎乘時更加舒適。
目前常見的大齒盤有1~3片,而飛輪的片數一般有6~10片(更高級的則有11片)。大齒盤和飛輪每片都有一個一個的凸出物,稱為「齒」,英文是「tooth」,因此多以「T」代表。至於變速有幾段,則取決於前後大齒盤與飛輪的片數,例如前面大齒盤有3片齒片,後面飛輪有10片齒片,便有3乘10共30段不同的變速選擇。
一般而言,公路車的大齒盤齒數間距可分為標準盤(53 / 39)、簡稱為CT盤(50 / 34)的壓縮盤和三盤(53 / 39 / 30)3種。以10段飛輪其中之一的齒數間距為例,分別是11 / 12 / 13 / 14 / 15 / 17 / 19 / 21 / 24 / 28 T。
當齒比調整為較大時,雖然比較費力,車速卻較快。例如當大齒盤53齒配合飛輪11齒時,齒比(53 / 11)約為4.82,就表示當騎士踩1圈時,便會透過後面的飛輪帶動輪子轉4.82圈的距離,原則上適用於平地。當齒比調整為較小時,雖然比較省力,但是前進距離較短。例如當大齒盤39齒配合飛輪28齒時,則齒比(39 / 28)約為1.39時,就表示當騎士踩1圈時,只能使輪子轉1.39圈的距離,通常適用於上坡。如此便可透過搭配不同的齒比,產生適當的動力以發揮各種路況下的最佳組合。
輪組
輪組一般由花鼓、鋼絲幅條、鋼絲頭、輪框、快拆、氣嘴及輪胎所組成。輪框內側有孔,方便以鋼絲頭把鋼絲幅條固定在輪框上。花鼓是位在輪框中心的圓筒狀零件,負責輪組的旋轉並提供支撐。花鼓的兩側內有軸承,可讓軸心旋轉順暢以減少摩擦損耗。快拆則穿過花鼓中心,以固定輪組於車架上。公路車的輪胎大致上分:需內胎的車胎(tube type,簡稱TT)、管胎(tubular)及無內胎的車胎(tubeless,簡稱TL)3類。
TT由於生產的技術較成熟,因此價格便宜,安裝也容易,當輪胎有異物刺入時,若外胎損壞不嚴重,可不用更換,只需用補內胎的補胎片及補胎膠修補,或直接更換新的內胎後再灌氣就可上路。不過,為安全起見,還是直接更換新的內胎比較保險,以防剛補胎後的內胎禁不起馬上又要承受長時間高壓的騎乘而再度爆胎。
TT的缺點是若輪胎被刺破,內胎中的氣體會瞬間洩氣,因此比較容易摔車,且因內外胎間的摩擦阻力導致轉動效能較差,所以比較適合於休閒或業餘比賽使用。
管胎需要搭配專用輪框,因把內外胎結合在一起,所以沒有內外胎間摩擦阻力的問題。若被刺破的洞不是很大,胎內的洩氣速度也會較TT慢,相對而言比較安全。而一旦刺破,則無法修補,且安裝過程也不如TT簡單,因須重新以管胎膠或專用雙面膠把新的管胎黏合後,至少需等待一天以上,以便輪胎完全黏合輪圈後再使用才安全。
由於管胎使用的橡膠材質較佳,且生產過程多需經手工處理,無法做到自動化生產,因此管胎是三者中價位最高的一種。
無內胎的輪胎TL的特色是把裡面密封的橡膠和外面的胎面膠一起成形於車胎模具內,它需透過外胎的胎唇直接勾住輪圈的上緣,因此必須配合專用的輪框。優點是胎體結構較強,防穿刺力比TT高,當胎體被刺穿時,洩氣速度較慢。但缺點與管胎一樣,是無法修補的。
座墊
座墊部分由座墊、座弓、座管及座管束所組成。決定座墊的高度可說是公路車設定中不可或缺的部分,因會影響騎士踩踏板的伸展程度。若座墊太低,踩踏時腿部的肌肉不能充分伸展,則無法有效率地踩踏,容易使腿部疲勞;而座墊太高,會降低踩踏時的力量,腿部肌肉會長期過度伸展,易有腿部抽筋的危險。
一般會以自己胯下的高度乘固定係數(如0.870、0.875、0.885或0.893)決定座墊高度,指的是座墊中間高點沿著立管到中軸的中心距離。在決定座墊高度後,再透過騎乘者個人的感覺微調,才可降低長時間騎乘的疲勞與傷害。
此外,座墊也應保持水平。若座墊過於向上,會造成騎乘時不舒服,且可能壓迫到神經;若座墊太向下,又會使身體向前傾而導致手臂承受過多重量。最後,座墊的前後位置也是影響踩踏施力的重要因素,如果座墊位置偏前,因大腿無法充分向前伸展,會影響踩踏的效率,而且主要使用的只有大腿四頭肌為中心的腳部肌肉,不適合長途騎乘。
座墊位置偏後時,會造成腳部過度向前,無法順暢地踩踏而降低效能。但可以在下坡時才把重心稍微向後移動,如此可以讓騎乘時更加穩定。
總而言之,要打造一部兼具質輕、強度夠、高剛性、低風阻,甚至騎乘舒適的高性能公路車,絕對沒有想像中簡單。從設計、研發、實驗、改良、檢測、騎士的評價,到實際比賽的驗證,每個階段都是一場嚴峻的考驗。
誠如巨大公司董事長劉金標所說:「開車太快、走路太慢,只有自行車才能留住人生的美景!」騎乘公路車不僅可以欣賞沿途美景,還可同時享受馳騁飆速的快感,這正是讓許多人對公路車如此熱愛的原因吧!
工業化帶來日益嚴重的空汙,空汙影響健康甚鉅,植物有淨化空氣的能力, 應用植物綠美化環境,可以促進身心健康,提升生活品質。
室內也有空汙問題
工業化帶動了產業蓬勃發展及生活的進步,但也帶來日益嚴重的空氣汙染,造成人體疾病。環保署現行規範的室外空氣品質標準項目包括懸浮微粒、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧和鉛,主要來自汽機車、工業廢氣或外來汙染物。室外空氣很糟糕,就躲進室內把門窗關起來吧!但室內也有空氣汙染的問題。
現代人每天約有80~90%的時間處於密閉且換氣率低的室內環境中,如果室內空氣品質不佳,容易引起皮膚乾燥發癢、頭痛、嗜睡、易感冒或無法專注等不適,稱為「病態建築症候群」。一旦離開這類建築物,這些症狀便獲得改善。
用植物淨化室內空氣
揮發性有機物常存於生活周圍,室內環境中甚至可偵測到300種以上,如苯、二甲苯、三氯乙烯、甲醛、氨等。一般人認為室外空氣汙染程度遠勝於室內,但在某些無窗戶通風的建築物裡,空氣汙染的程度比室外環境高10~100倍!該如何改善室內空氣品質呢?除了增加通風、減少汙染源和使用機械方式外,已有許多研究證實,在室內擺放植栽可減少多種揮發性有機物,其花費低、環保且具應用潛力,是最自然的淨汙方式。
美國航空暨太空總署最早研究利用植物淨化室內空氣,於1960年代開始關注密閉太空站內空氣的汙染問題,觀測植物能否建立自我循環的空氣淨化系統,結果顯示常見植物可移除多種室內空氣汙染物。
2011年,立法院通過室內空氣品質管理法,台灣成為世界上繼韓國後第2個立法推動管理室內空氣品質的國家。規範中常見的室內空氣汙染物包括高濃度的二氧化碳、揮發性有機化合物及懸浮微粒。這些汙染物質可利用植物吸收淨化,但因室內環境條件對植物有所限制,在應用上有一些需要注意的地方,才能有效淨汙。
光線管理
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並不是所有的綠色植物都適合在室內擺設,最大原因是一般室內的光線比戶外少了許多,光線是植物生長所必需,而不同植物對光線強度的需求並不相同。因此,室內植物是指在室內低光環境仍可行光合作用維持生長,對光線的需求比一般植物低的種類。
有些植物生長在戶外光度較高的環境,可以採取漸進的方式,把植物生長的環境光度逐漸遞減,也就是新買的植物先放置在窗邊明亮處或以人工照明(含紅藍光),經過4~6周的光馴化,讓其逐漸適應室內的低光。室內光度不夠會使植物葉片的氣孔不張開,其生長與淨化空氣的能力都會下降。
吸收二氧化碳
絕大多數辦公大樓裡的二氧化碳來自人類的呼吸,而許多室內汙染物質濃度也與二氧化碳濃度呈正相關,因此二氧化碳濃度變化可作為管控室內空氣品質的指標。
大部分綠色植物在白天的光合作用過程中,經由葉片上的氣孔吸收二氧化碳,把它轉變為有機酸或醣類讓植物體貯存及利用,因此可減少環境中二氧化碳的累積量。少部分耐旱植物或葉片較厚的植物為了適應原生地嚴苛的氣候,演化出在夜間打開氣孔吸收二氧化碳的光合作用方式,稱為景天酸代謝植物,包含多數觀賞用的仙人掌與多肉植物。
但並非在任何室內狀況下,植物都可有效減少二氧化碳。應用上,首先選擇可在低光且在高二氧化碳濃度環境中氣孔仍可張開,維持光合作用與生長的室內植物,如非洲菫、嫣紅蔓、波士頓腎蕨、聖誕紅、心葉蔓綠絨、袖珍椰子、吊蘭、龜背芋、白鶴芋等。在葉片溫度不致過高的情況下,室內光線愈明亮,降低二氧化碳濃度的效果愈好。
研究人員在某中學教室實地監測的結果顯示:學生上課期間,教室內二氧化碳濃度累積上升超過3,000 ppm,放置植物後可降低二氧化碳濃度,但無法低於標準值以下,可見高二氧化碳濃度的環境會限制植物移除汙染物的能力。因此,應在室內明亮處選種可在高二氧化碳濃度下持續行光合作用的室內植物,並配合室內通風,降低二氧化碳的累積。
吸收揮發性有機物
室內環境中常有來自建築材料、家具、裝飾物、清潔劑等所產生的化學物質,這些有機化合物質在室溫下生成的蒸氣或氣體,許多是有毒性的。甲醛最為常見,主要來源是纖維板、三夾板、隔音板、保麗龍等裝潢材料,目前已被世界衛生組織確定為致癌和致畸型的物質。
在市面常見的室內植物中,波士頓腎蕨、白鶴芋、心葉蔓綠絨、黃金葛和山蘇的甲醛移除能力較佳,提高室內光線強度可明顯增加植物移除甲醛的效率。
盆栽不僅可經由植物葉片吸收後以酵素作用減少揮發性有機物,也有許多研究認為植物根群與土壤或介質中的微生物也扮演重要的角色。例如,試驗中,當盆栽植物保留葉片時,對苯的減降效果可達約60%以上;去除葉片時,含根的盆土對苯的減降效果也可達45%以上;而不含植物根系的新鮮盆土,其減降效果只有20%左右。由此可知,包括植株、根系與土壤微生物的盆栽整體是一個調節性的生物系統,可有效且持續吸收淨化有害氣體。
美國航空暨太空總署針對植物吸收密閉空間內揮發性有機物的能力進行系列研究後,建議室內每2.7坪(約9平方公尺)的地板面積,就應放置一棵至少盆器直徑6英寸大小的植物,便可降低揮發性有機物,提高室內空氣品質。
室內植物滯塵
在居家環境中,落塵來源有香菸、外來空氣、爐具、家具、居民活動、裝潢材料、通氣系統、影印機等。一些家務活動如清掃和吸塵,從地板或家具的揚塵也會導致室內懸浮微粒濃度增加。
懸浮微粒常帶有硫酸鹽、硝酸鹽、氯鹽、金屬物質(鉛、鎘、鋅、鋁等)、石棉、二氧化矽等。塵埃直接接觸皮膚和眼睛,會阻塞皮膚的毛囊和汗腺,引起皮膚炎和眼結膜炎。粒徑大於10微米的落塵,通常可經由鼻毛清除;而粒徑小於10微米的懸浮微粒經呼吸進入人體後,甚至可深入肺泡,而影響人體健康。
植物葉片能有效吸附大量塵埃,依其不同特性,可分為停著、附著和黏著3種。停著是指塵埃暫時落在葉面上,一經外力或風吹就飛走,通常是葉片狹小或葉片光滑者。附著是指塵埃落於葉面,固著在氣孔或絨毛上,需較大的風或雨時才可帶走,然後又恢復其蒙塵能力,通常是葉片寬大平展、葉面粗糙有絨毛的植物。黏著是指塵埃受到葉面的黏性物質所黏附,通常是枝葉能分泌樹脂黏液者。
研究人員研究市售常見的50種室內植物,結果葉片滯塵量排名前10名是非洲菫、鐵十字秋海棠、皺葉椒草、大岩桐、薜荔、嫣紅蔓、麗格秋海棠、長壽花、盆菊、白網紋草。
這些高滯塵能力植物的共同特徵是具有絨毛或凹凸不平表面的葉片,可有效吸附塵埃。但室內植物葉片可能因落塵堵塞氣孔而降低氣體交換率,為避免影響其淨化空氣的效果,可每隔數周以溼潤的抹布擦拭葉面及葉背,去除累積的灰塵與水垢,清理葉片以增加滯塵效率,同時維護盆栽的美觀。
應用室內外綠牆
都市用地日漸不足,無論室內外的綠化空間都有限,可應用綠牆以垂直的方式綠化,增加空間利用率。針對室外淨汙,有英國研究指出,當風吹過都市街道時會形成渦流,帶動汙染物質流動於大樓之間。若在大樓牆面設置植生綠牆,可以藉由植物的滯塵能力,有效減少40%的二氧化氮和60%的懸浮微粒,以淨化都市空氣。室外的植物鋪面還有減少壁面反光、降低建築物溫度、保護建築物表面等的功用。
由前述植物淨化作用的原理可知,不論室內外植物都有淨化空氣的功能,只是室內環境有很多限制因子,如低光及高二氧化碳濃度,在應用上需挑選植物的種類。而針對不同的空氣汙染物,應配置對其有淨化能力的植物。例如,室內或室外的空氣汙染物種類不同,可能因不同場所的位置或使用特性而有差異,應用的植物種類也就不同。都市綠化不但可淨化空氣、降低汙染物對身體的危害,也能紓解壓力,在緊張的生活和有限的空間裡達到療癒的效果。
現代飛機的航速越來越快,機型越來越大,僅依賴駕駛員已無法確保飛航安全,於是衍生出航管業務。管制員透過無線電,利用雷達、自動化系統與隔離標準,確保民航安全。
平常你可能沒有注意到這一群人的存在,直到有一天,你看到法國管制員罷工的新聞:2013年6月,罷工的第一天,戴高樂機場600餘架班機,近半數被迫取消,而全歐洲受影響的班機多達2,000多班。上述報導透露出航管對於民航運作影響的重大。
這種罷工的問題是否會在臺灣發生呢?答案是否定的。臺灣的管制員都是公務員,不可以發起罷工。
現代的飛機航行速度越來越快,機型越來越大,僅依賴駕駛員已無法確保飛航安全,於是衍生出航管業務。管制員透過無線電,利用雷達、自動化系統與隔離標準,維持航空器間的空間隔離,確保民航安全、有序和有效的運作。
飛航情報區
飛航情報區是指「國際民航組織」透過協議所劃定的空域,在這區域內,各國政府須指定單位負責提供「飛航情報」及「守助」二項服務。飛航情報區的大小或形狀沒有特別的規範,與領空是完全不同的概念,有些國家負責好幾個飛航情報區,也有數個較小的國家共同組成一個飛航情報區。
對於較偏遠的空域,則授權由某一個國家負責。以北極為例,劃定為「安克拉志北極飛航情報區」,授權美國負責。太平洋上空大部分空域由美國「奧克蘭海洋飛航情報區」負責。我國負責的空域是「臺北飛航情報區」。
目前全球約有400多個飛航情報區,每一個飛航情報區如同每座民用機場,國際民航組織都採用4個英文字母的代碼來管理。臺北飛航情報區與桃園國際機場的代碼都是RCTP。
所謂飛航情報服務是指提供建議與資訊,例如發布飛航公告,說明某一條跑道或滑行道關閉、助航設施異常、火炮射擊、空域關閉等。所謂守助服務是指在情報區內,如有航空器失蹤或失事,予以協助的服務。
管制員負責疑似空難或空難事件的通報,後續協助空域管制,便利搜救工作進行。行政院國家搜救指揮中心統籌調度救難資源,而海巡、消防、警察、國軍等單位負責搜救工作。
「飛航情報」、「守助」,再加上「飛航管制」服務,統稱為「飛航服務」。並非在整個飛航情報區內都有飛航管制服務,通常只有在航行密度較高的空域及機場,才需要航管服務。航管服務依業務型態及負責範圍不同,可分為機場管制、近場管制及區域管制。管制員透過無線電與雷達,可直接提供駕駛員即時資訊,扮演關鍵性的角色。
航空器識別
航空器識別也就是班機的呼號,因管制員需同時服務多架飛機,每一班機都編排不同的名字。班機的呼號由航空公司名稱加上班機編號組成,例如:華航203、長榮068、國泰005、泰航635等。
為避免人為因素,管制員與駕駛員通話時須使用術語,並有複誦及確認的程序。有些航班呼號近似,例如華航006、國泰006、新航006,當這些班機同時出現在無線電頻率時,為避免誤會,航管呼叫時會使用「華航006華航」、「國泰006國泰」的方式確認。
通話程序與術語
無線電通訊是飛航人員須優先具備的技能,但通訊還是有其缺點,為避免產生誤解,國際民航組織訂立了無線電通話程序。在通訊中,can(能)或can’ t (不能)不容易分辨,因此航空人員在表示「can」時,會用「wilco(照辦)」,「can't」則用「unable(無法做到)」。「肯定的」要說「affirm」,「否定的」要說「negative」。又數字9要說成「niner」等。
標準通話術語的發展可以說是一部民航的血淚史,歷經了無數次血的教訓才發展成今。以下舉兩個未遵守通話程序與術語規定,而釀成失事的案例。
西班牙特內里費機場慘劇
1977年3月27日下午約17:07時,西班牙加那利群島的特內里費機場有兩架波音747型機在跑道上互撞,造成583人死亡,這是航空史上最重大的事故。
當天下午約13:15時,加那利群島的拉斯帕爾馬斯機場有一恐怖攻擊炸彈在航空站內爆炸,航空站緊急疏散旅客。機場當局擔心還有第二枚炸彈,於是把機場關閉。在機場關閉期間,原以其為目的地的航班都被要求轉降到特內里費機場。
特內里費機場較小,僅有一條跑道(不同方向分別稱為12及30跑道),長3,400公尺、寬45公尺,另有一條平行的滑行道。因平常航班不多,事故當日塔臺僅有2位管制員值班。由於轉降的飛機過多造成停機坪不敷使用,航空站就把滑行道及12跑道頭外的等待區拿來停放轉降的飛機。
當時荷航4805在轉降後,停在12跑道頭外等待區。其後,泛美1736接著也轉降,停在荷航之後。平行滑行道上另停放了幾架轉降的中型航空器。
15:00時,拉斯帕爾馬斯機場重新開放,泛美1736呼叫塔臺要求開俥,管制員回答因為荷航正在加油,擋到泛美,要等荷航開始滑行,泛美才能跟在後方滑行。這時其他轉降的中型機利用滑行道迴轉,都已起飛前往拉斯帕爾馬斯機場。
雖然兩機場間的航程僅約25分鐘,但是荷航機長考量機場重新開放後,很多飛機都需要加油,等待油車加油的時間可能會拖得較久,因此加了約45公噸的油量,規劃在降落後不必再加油,可以直接飛返阿姆斯特丹,使得泛美多等待了約100分鐘。
荷航在加完油後,向塔臺請求開俥及滑行。這時濃霧籠罩整個機場,能見度下降到300公尺,塔臺看不到飛機。因機場使用30跑道起降,塔臺指示荷航使用12跑道,反向滑行到跑道底端,然後掉頭使用30跑道起飛。
荷航進入跑道滑行約3分鐘後,泛美也請求開俥及滑行。塔臺同樣許可使用跑道滑行,但是指示它自左側第3個缺口脫離跑道。管制員規劃在泛美脫離跑道後才讓荷航起飛。
這時能見度稍微好些,但是塔臺仍然看不到飛機,這2架飛機也互相看不到。泛美對於機場不熟悉,加上跑道中心線燈故障,無法確認脫離跑道的缺口,於是向塔臺澄清,是否要自第3個缺口脫離跑道?塔臺回答第3個後,接著詢問泛美的位置,泛美一直無法確認。就在澄清的過程中,泛美錯過第3滑行道出口,繼續滑向第4滑行道。
後來能見度又下降到300公尺。荷航滑行至跑道底端,掉頭對正30跑道,這時兩架飛機對頭,相距約1,800公尺。荷航機長擔心能見度再降,恐怕就無法起飛,心態上急著起飛。
約9秒鐘後,荷航完成起飛前檢查,機長開始逐漸加強引擎馬力,蠢蠢欲動。副駕駛立即提醒機長,還未獲得航管許可,機長才停止動作,回答他知道了,並說要求航管許可是副駕駛的工作。於是副駕駛通知塔臺:「荷航4805準備好起飛,等待航管許可。」
管制員在頒發航管許可給荷航時,提到:「起飛後右轉(Right turn after take-off)」,副駕駛在複誦完許可後說:「我們現在起飛(We are now at take-off)。」當副駕駛在複誦航管許可時,機長又開始加滿油門、鬆開煞車,開始逐漸加速,副駕駛與機械員則未再吭聲。但泛美聽到這段通話,駕駛艙內一陣騷動。
接著約2秒後,管制員對荷航說:「好,稍待起飛,我會叫你(OK, Stand-by for take-off, I will call you.)。」
這時泛美副駕駛也呼叫塔臺:「我們還在跑道上滑行。」很不幸地,因為泛美副駕駛與管制員同時發話,荷航駕駛艙內只能聽到無線電同時發話的尖銳聲,荷航機長只聽到管制員說好(OK),無法辨識其餘的通話內容,因此認為管制員已同意其起飛。
荷航機長把航管許可誤認為起飛許可,副駕駛說:「我們現在起飛(We are now at take-off)」,管制員則認為荷航是說:「我們現在處在起飛位置。」
接著管制員要求泛美脫離跑道時呼叫,泛美副駕駛回答:「好,我們脫離跑道時將呼叫。」管制員回答:「謝謝。」
荷航機械員聽到這一段對話,認為另一架747可能還在跑道上,於是問機長:「泛美747是否已脫離跑道?」機長與副駕駛回應,一定已脫離跑道了。
泛美機長原就擔心溝通不良,當他看到荷航的燈光對自己衝過來,立即加速把飛機駛離跑道進入跑道旁的草地。當荷航機長發現不對,急拉機頭想飛越泛美,但是飛機僅離地數秒就摔下來。荷航班機的起落架撞上泛美的機身上部,泛美747爆炸陷入火海,荷航747在跑道上拖行約300公尺後起火燃燒,陷入濃煙與火海中。
造成這一慘劇的可能原因,包括荷航機長未獲起飛許可逕行起飛、濃霧、管制員與駕駛員都未使用標準術語而溝通不良、荷航組員溝通不良、無線電同時發話淹沒重要訊息等。在這慘劇發生後,國際民航組織通令,只有起飛許可才可以使用「起飛(Take-off)」,其餘的通話都不可使用,以避免誤會。
飛虎66貨機於吉隆坡撞山失事
1989年2月19日清晨,飛虎航空一架波音747貨機呼號飛虎66自新加坡飛往吉隆坡機場,當時吉隆坡天氣靜風、多雲。
進場過程中由副駕駛操控,航管許可該機下降至2,400英尺後,用33跑道進場。管制員說:「飛虎66下降2,400英尺(Tiger 66 descend two four zero zero)……」但機長聽成「下降至400英尺(descend to four zero zero)……」於是複誦:「好,400(Okay, four zero zero)。」
雖然機長與副駕駛對於下降至400英尺曾互相質疑,但是未向航管澄清。飛機撞擊地表前,飛機上的近地警告系統曾數度發出警訊:「哇!哇!拉起來!」要飛機立即爬升,但是駕駛員都未理會。結果飛機在機場東南約6.5海里,撞上600英尺高的丘陵,撞擊點約海拔437英尺。
這一事故的根本問題在於駕駛員未遵守進場圖的下降高度,加上管制員未使用標準術語,使機長把2,400英尺誤為400英尺,而機長複誦400英尺時,管制員又未能察覺。
如管制員與駕駛員都能使用標準術語「下降保持2,400英尺(Descend and maintain two four zero zero)」,應有機會避免這一不幸事件。
航管作業程序
確保航空器間的隔離是管制員最重要的任務,其餘的工作則在協調航機離到場順序、頒發滑行及起飛或降落許可、指示航機爬升下降、雷達引導、提供最新天氣資訊等。
航空器的活動都有對應的航管單位負責,以下以長榮116班機自桃園機場飛往北海道札幌機場為例,說明航管作業流程。
長榮116在開俥前5分鐘,呼叫臺北「地面」管制,說明自己的呼號、停機坪位置及申請的高度,申請開俥及航管許可。在關好艙門後,長榮116申請「後推」;完成後推後,向臺北地面管制申請滑行許可。臺北地面管制告知長榮116前往指定跑道的滑行路線,在滑行至跑道頭的過程中,臺北地面管制會請長榮116轉換頻率與臺北「機場」管制連絡。
臺北機場管制視航行情況,指示長榮116進跑道等待,術語是「長榮116進跑道等待05左跑道(EVA116 Line up and wait Runway 05L)」。接著在確認跑道淨空後,頒發長榮116起飛許可,術語是「長榮116,05左跑道,許可起飛(EVA116 Runway 05L cleared for take-off)。」
當長榮116離地,通過跑道末端1∕2海里後,沒必要再跟塔臺聯絡時,臺北機場管制會指示該機與臺北「近場」管制連絡。
長榮116與臺北近場管制構成連絡後,近場管制先實施雷達識別,並告知:「長榮116,臺北近場管制,雷達看到你(Radar contact)。」如果沒有其他航行顧慮,近場管制會許可長榮116爬升至巡航高度。在爬升過程中,當航機位置或高度將進入區管中心轄區前,近場臺與臺北區管實施雷達交接,並在完成交接後,指示長榮116換與臺北區管連絡。
巡航階段至札幌機場降落的過程中,長榮116依序自臺北區管交管給那霸區管(Naha ACC)、福岡區管(Fukuoka ACC)、東京區管(Tokyo ACC)、札幌區管(Sapporo ACC)、札幌近場管制(Sapporo Approach)及札幌塔臺(Sapporo Tower)。
除了上述的航管單位外,有些國家設有「航行管理指揮中心」,統籌數個飛航情報區的空中交通。管制員監督航行動態,如發現有交通瓶頸或不正常的情況,負責協調各航管單位解決空中交通阻塞,並使各單位的工作負荷維持在合理的水準。
我國航管現況
我國航管服務品質可從業務量及安全水準兩方面來看。
業務量 航管單位的業務量主要還是受外在經濟環境的影響。臺北區管中心與桃園國際機場的起降架次,除了受92年底爆發嚴重急性呼吸道症候群(SARS)及97年全球金融風暴影響外,歷年都呈現正成長。
高雄與松山機場原是國內航線班機最密集的機場,但是自86年起國道3號分段通車,加上96年元月高鐵通車,這兩機場的運量逐年下滑。近年來松山機場開放大陸及東北亞航線,航班架次又開始成長。
安全水準 管制員負責航空器及旅客的安全,同時要兼顧效率,工作壓力十分沉重。然而人畢竟還是會犯錯,航空器間的隔離,如高度不足1,000英尺,且距離不足3海里時,就構成航管案件。
依歷年來航管案件統計資料,整體而言,航管系統風險係數正逐年下降。
管制員的晉用 因工作需要,管制員需具備下列特質與能力:英語流利、專注、善溝通及協調、快速決斷、多工與解決問題的能力。管制員是年輕人的工作,一般公務員年滿65歲時才須屆齡退休,但管制員隨著年齡增長,反應靈敏度變差,因此很少工作到65歲才退休。美國政府就要求管制員退休年齡是滿56歲。
繁忙的機場都是24小時運作,因此管制員須輪值工作,在周末或年假期間照常輪值,惟待遇較一般公務員稍好。
任何工作都有優缺點,航管工作雖然辛苦,但是工作時在塔臺上俯瞰整座機場,看各型的飛機忙進忙出,欣賞飛機起降姿態,不亦樂乎。當然值班時須繃緊神經,偶有驚險場面,半夜嚇醒的經驗也無可避免。
假如你年滿18歲,對這個工作有興趣,請上考選部網站搜尋「飛航管制」,就可找到相關資訊。
近年來環保意識抬頭,生活品質提高, 居民對空氣汙染及異味陳情的案件常有所聞, 因此各種行業的排氣異臭味控制相當重要。
工廠、畜牧場、餐飲、廢水及廢棄物處理廠等行業排氣臭異味易干擾民眾,嚴重時更會引發民眾陳情。因此,排氣異臭味控制相當重要。易排放異臭味的工廠包括橡膠、塑膠回收、飼料、漆包線製造、噴漆、染整廠等,畜牧場主要是養豬及養雞場,餐飲業則是快炒、烘烤等作業,生活汙水及工場廢水處理場也會散發異臭味,廢棄物處理廠則包括垃圾焚化爐、廢棄物回收及焚化等作業。
易致臭味物質的主要化學組成元素是碳、氫、氧、氮、硫、氯等。汽柴油及石油系溶劑屬碳氫化合物,內含的不飽和、芳香族及含硫化合物是異味來源;含氧碳氫化合物則包括大多數有機溶劑,如丙酮、異丙醇、丁酮、乙酸乙酯等,多具芳香味;含氮碳氫化合物異味物質主要是氨、胺、糞臭素等,是糞便、腐臭味等成分;含硫碳氫化合物異味物質主要是硫化氫、硫醇、烷基硫等,腐臭雞蛋、臭豆腐、紙漿、橡膠煉製等物料或製程易排放這些異味;含氯碳氫化合物多具醚味,常見物質是氯仿、二氯甲烷、氯乙烯、二氯乙烯等。除氯乙烯及二氯乙烯是製造聚氯乙烯的原料外,其他含氯有機物多具毒性,已漸減少使用。
目前國內法令對事業排氣及周界,以排氣異臭味濃度不得高於某一值來管制。異臭味濃度是嗅覺感度值的倍數,它的檢測方法是把氣體樣品以潔淨空氣稀釋至6位聞臭者中有半數以上可嗅得程度的稀釋倍數,倍數愈高者濃度愈高。排放管道距地面18公尺以下者,異味濃度需小於1,000;排放管道高度大於18公尺、小於或等於50公尺者,異味濃度需小於2,000。周界異味濃度需小於30~50(工農業區)或10(住商區)。多數人對異臭味相當敏感,異臭味的控制相當重要。
異臭味控制方法
防制異味產生比異味產生後再去除控制,更能事半功倍。舉例來說,採用水性或低有機溶劑漆料或油墨進行表面塗裝或印刷,可降低排氣異味濃度及揮發性有機溶劑對環境的負面影響。另外,把益生菌摻入飼料餵養豬雞,可提高飼料換肉率並降低糞便臭味,也是防制異味產生的方法。然而,仍有多數作業無法避免產生異味,或難以有效收集及控制。
排氣的異臭味控制分物理、化學、生物等方法,可用單一方法或其組合。一般常用的物理法包括水洗及活性碳吸附,這些方法只是把汙染物質轉移至水相或固相,以避免排至大氣。
化學法則是把異味物質藉氧化或還原反應轉化成異味或危害性較低的物質,常用的氧化劑是次氯酸及臭氧,還原劑是亞硫酸氫鈉、硫化鈉等。氧氣也是重要氧化劑之一,然而必須把氣體溫度提升至攝氏300~450度後藉觸媒轉化汙染物,或提升至攝氏700~900度後焚化汙染物。生物處理則讓汙染物由氣相轉移至含有微生物的黏膜或固體,藉傳輸入的氧氣把汙染物氧化成二氧化碳及水,或以微生物把溶入水中的汙染物氧化。
化學洗滌法或接觸法
化學洗滌法是使廢氣與洗滌液中和、產生氧化或其他化學反應,達到去除異味及揮發性有機物的效果,在異味控制上效果良好且操作方便。適用於化學洗滌的異味甚多,包括有機硫化物、有機酸、氮化物、鹵化物等。
一般而言,吸收液的pH值和氧化劑濃度都會明顯影響異味去除效果,可利用氧化還原電位計控制氧化或還原劑的添加。化學洗滌適用範圍及藥劑如下:
酸鹼中和 異味物質若呈酸∕鹼性,可使用鹼∕酸性吸收液中和。這方法只是把異味分子轉成鹽類以利於吸收,後續仍需搭配使用其他方法破壞或回收異味成分。使用的酸性溶液多是0.5~5%的硫酸溶液或1~10%的鹽酸溶液,對於排氣中的氨、三甲胺等臭味物質有顯著效果。文獻指出使用pH<4的溶液,可有效去除氨氣。鹼性溶液多是1~10%氫氧化鈉或石灰液,可吸收排氣中的硫化氫、甲硫醇、硫化甲基、二硫化甲基、酚、低碳脂肪酸等廢水場常見的異味物質。
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次氯酸 次氯酸通常與酸鹼性吸收液併用,可把氨氧化為氮氣,硫化物氧化為硫酸根、烷基硫氧化物、烷基硫酸等無臭產物。歸類成惡臭物質的硫化甲基,也可使用次氯酸吸收液有效去除異味。
用於異味去除的氯化物包含3種類型:元素氯;自由有效餘氯HOCl及OCl–;結合有效餘氯NH2Cl及NHCl2。元素氯加上自由有效餘氯又稱自由餘氯;結合有效餘氯加上NCl3又稱結合餘氯。自由餘氯一般在水溶液中以次氯酸形式存在,其氧化能力遠大於次氯酸根,在鹼性環境下,部分次氯酸會解離成次氯酸根。
在pH<3時,次氯酸多以氯氣的形態存在;pH在3~7.5之間,多以次氯酸的形態存在;pH>7.5時,多以次氯酸根的形態存在。在酸性環境下,次氯酸易轉化為氯氣,隨洗滌後氣體排出,造成有效氯大量損失及排氣有氯味或兼有鹽酸味。若排氣含氯,後續須串聯硫代硫酸鈉或鹼性(pH>9)過氧化氫水溶液,把氯氣還原為氯化鈉後洗除。氯氣也可用活性碳還原去除,吸附於活性碳的HCl可定期以鹼液及清水洗除。
過氧化氫 利用過氧化氫本身分解為水的特性,除了可當洗滌液吸收外,還可直接噴灑氧化異味物質,或防止厭氧微生物分解有機物,一般常用於切削油、待處理汙水、待脫水汙泥、禽畜糞便等處理。研究指出,若過氧化氫與鹼液並用,可氧化硫化物、硫代硫酸鹽;若與酸液並用,可氧化亞硫酸鹽。
臭氧 臭氧接觸法是藉由氣─氣或氣─液接觸,把異味物質藉由臭氧轉化去除。臭氧可把一級胺氧化為醇胺、醛胺、酸胺,把三級胺氧化為烷基胺氧化物。臭氧與烯烴、含氧烴反應,產生最終產物是甲酸、乙酸、CO2等而降低異味。臭氧接觸法需借助水氣或水洗產生強氧化力的自由基(OH.)。臭氧添加量可由監測及控制排氣中剩餘臭氧濃度(<0.01 ppm)來控制,或以活性碳破壞,以免危害環境。
使用過的塑膠瓶罐通常經破碎後清洗,再經熱熔擠壓後製成膠粒回收使用。在熱熔擠壓時,產生的油煙可使用靜電集油機去除,但是處理後的排氣還有塑膠味。文獻顯示塑膠味成分包括脂肪烴(丙烯、己烯、異丁烷等)、芳香烴(甲苯、乙苯)、含氧烴(甲基戊酮、甲基丙烯酸甲酯及丙烯醛、有機酸);聚氯乙烯廢塑膠回收排氣可測得16種有機氯,大部分是氯乙烯、氯仿及三氯乙烯。
研究發現,使用次氯酸鈉或次氯酸溶液串聯鹼性過氧化氫二段式洗滌法,可去除聚丙烯、聚苯乙烯熱熔排氣異味。次氯酸鈉或次氯酸洗滌主要是洗除排氣中異味,鹼性過氧化氫洗滌則是去除前段洗滌產生的氯氣。
利用洗滌試驗裝置處理聚丙烯熱熔排氣試驗結果顯示,在氧化洗滌液有效氯濃度15~50 mg∕L,pH值9.3~10(未做調整),氧化洗滌排氣再以35 mg∕L過氧化氫、pH 12.0~12.5的水溶液去除氯氣,熱熔氣體中揮發性有機物45~204 ppm(折算為甲烷)去除率約為90%。排氣中主要的揮發性有機物成分是丙烯醛、丙酮、2-丁酮、4-甲基-2-戊酮,二段化學洗滌對這類揮發性有機物的去除率是99.2~97.8%。
廢氣樣品洗滌前異味濃度是5,500,洗滌後小於98,去除率>98%,符合環保署公告固定汙染源空氣汙染物排放標準(1,000)。依試驗結果計算,排氣量是1,000 m3,12%有效氯漂白水用量是0.76~1.43 kg,以這洗滌法去除異味,每1,000 m3排氣處理的藥品(次氯酸鈉、雙氧水、液鹼)費用合計約新台幣7.4元。
在去除聚苯乙烯熱熔排氣異味的處理試驗中,揮發性有機物主要成分是丙烯醛、丙酮、苯、乙苯、苯乙烯及甲基苯乙烯。結果顯示,在洗滌液有效氯是44~375 mg∕L、pH=6.5~7.1時,排氣再以35 mg∕L過氧化氫、pH>12的水溶液吸收,揮發性有機物去除約90%。廢氣洗滌前異味濃度是3,090,洗滌後小於55,去除率98%。每1,000 m3排氣處理的藥品(次氯酸鈉、酸、雙氧水、液鹼)費用合計約新台幣9.5元。
去除事業排氣異臭味
以二段式洗滌法去除異味需要較高的設備費(洗滌塔、高馬力送風機、控制設備等)及操作費(電力、藥品等),又會產生廢水,因而限制了這方法的實用化。因此,一些事業採用噴霧法去除異味。
噴霧法案例一 在噴霧法中,塑膠熱熔排氣是先用靜電集油機去除油霧,再噴次氯酸水溶液去除臭異味,最後以活性碳吸附及去除餘氯。性能試驗結果顯示,廢氣處理前異味濃度是174,000,處理後是309,符合排放標準(1,000)。
相關研究顯示瀝青臭氣與次氯酸在攝氏100度高溫下接觸反應,氣體與次氯酸霧接觸時間1.73 s、有效氯濃度4.0 ppm是異味去除的最佳劑量,以處理瀝青臭氣1,000 Nm3為基準,估算操作費用是新台幣0.688元。熱瀝青製造廠煙囪排氣處理程序,是先以次氯酸水霧噴入煙道上游去除異味,再用鹼性雙氧水噴入下游去除漂白水味後排放,排氣異味符合排放標準(2,000,排放高度距地面18公尺以上)。
噴霧法案例三 畜牧場以飼養雞、豬、牛隻為主。養雞場主要異味來源是堆積的雞糞,次要來源是雞隻體味(即雞腥味);養豬場異味來源是廚餘製備、豬舍、集糞坑、豬糞尿固液分離機;養牛場異味來源是堆積的牛糞及廢水處理設施。畜牧場異味控制方法是限飼、飼料添加益生菌或酵素、禽畜舍或固液分離機圍封及排氣噴次氯酸(或芬多精)除臭、廚餘製備及開放式禽畜舍內外噴次氯酸、芬多精,或以臭氧除臭。
生物法異臭味控制及案例
生物處理法是把汙染物由氣相轉移至含有微生物的黏膜、固體或水相,使汙染物氧化成二氧化碳及水。這方法對環境友善,處理費用低,限制是氣體與微生物系統的接觸時間(5~30秒)較長,設備費用高,有些汙染物無法被生物分解。
某化工公司製造有機溶劑,蒸餾塔尾氣、貯槽排氣、廢水廠排氣等含醇、酯、苯、甲醛等揮發性有機物。為降低排氣中有機溶劑濃度及其逸出異味,以免引發陳情,該公司完成一套集氣系統及蛇木屑生物濾床,能有效去除排氣中異味。
米通常都是煮成熟飯來吃,有時做成湯圓、蘿蔔糕,或變身成米酒、醋、爆米香、冰淇淋、香皂、保養品等,也可導入西式米麵包、米蛋糕,豐富的好味「稻」,開啟米食新價值。
確保糧食供應安全
稻米是我國主要的糧食作物,民眾習慣於每天吃米飯才有飽足感。但隨著經濟發展,麵食逐漸取代米飯,成為米麵共食。緊接著西方速食文化又大舉入侵,漢堡、炸雞、麵包等西食悄悄地融入國人的飲食中,包子、饅頭及西式的速食餐點取代了餐桌上的米飯加甘藷簽與清粥小菜。國人飲食習慣的改變,也影響了臺灣稻米的消費量。
近年來國內米食消費年年下滑,每人每年消耗米食從98公斤降為48公斤,平均每個月只消費4公斤,麵粉消耗量則從23公斤增加到36公斤。也因此,國內農地休耕面積高達22萬公頃,依熱量計算,糧食自給率只有32 %。
要如何突破這個困境以增加稻米的消費呢?農政單位多管齊下,除加強休耕地活化增產,以因應糧食安全消費潛在需求及生態資源,強化國內米的產業發展外,並號召全民愛吃米食,鼓勵每人三餐多吃一口飯,也在消費端加強傳統米食的研發推廣,積極開發米食加工的多元應用。
中式米食加工品
在傳統的節慶中,都會把稻米結合為各式的飲食文化,米食不但有無窮的變化,且各自代表著不同的意義。如中式米製點心品是把精白米浸泡至軟後,加水研磨出白色的米漿,把它倒入粿袋中,利用外力壓出水分後乾燥,再把乾粉糰製成米穀粉,就是β化生粉。冬至吃湯圓、春節應景的蘿蔔糕和年糕等,都是以這類生粉製作的。
熟粉則是把米粒以蒸煮、焙炒等方式加熱熟化,在食品化學來說,就是利用高溫把澱粉所含的多餘水分除去。澱粉顆粒因高溫吸水造成排列結構改變,常使用於製作鳳片糕、雪片糕、糕仔崙、米麩及早餐穀粉。
白米煮成熟飯,說穿了就是米澱粉的糊化。未加熱的澱粉是生澱粉或β-澱粉,澱粉顆粒是由規則排列的結晶區和不規則排列的結晶區所構成,具親水性。澱粉經過浸泡吸水後膨潤,使得澱粉內部體積增加及黏度上升。經加熱後,澱粉的規則構造被破壞,使水分可浸入澱粉粒中。澱粉結晶因此改變形態,澱粉分子收縮變成不規則線圈,這時候澱粉顆粒膨脹崩解變成糊狀,就是糊化過程,也是直接影響米飯的食味品質及加工特性的關鍵。米食製品的澱粉大多由這種加工形態所產生。
近年來傳統糕點逐漸式微,原因是米澱粉經過糊化後,若放置時間過長,冷卻時會形成半固體狀的膠體物質,隨時間延長膠體物質漸漸乾燥脫水,會形成無法再行復水的固體物質,這就是澱粉的老化或回凝。
回凝現象最容易發生在食品含水量30 ~ 60 %,溫度攝氏0 ~ 4度的狀況。例如沒吃完的隔夜飯,經長時間放置後,米飯會變硬、外表龜裂並呈半透明狀,一旦放在冰箱冷藏後就變得更難吃,就是因為澱粉回凝的緣故。但在食用前把它加熱,會使其恢復為α化狀態,只是很難恢復至第一次的糊化結構,因此香味、彈性度與消化率都比原來糊化澱粉差。
有些人或有這類經驗,往昔純米製成的碗粿較容易斷裂,米粉較容易斷碎,蘿蔔糕也較容易切碎,難以切成平整的形狀,雖然有口感,但絕對不像現今的製品那麼有彈性。其實現今這些米食產品好吃的祕訣,全拜食品科技所賜,只要加入一點點人工添加物就可以了。也就是把天然澱粉以化學或酵素方式處理,改變其物理特性而製得。
如安定化澱粉是以化學藥劑使澱粉進行酯化及醚化反應,醚化後會使得澱粉顆粒的碘親和力增加,糊化溫度下降及回凝作用減少,以延緩澱粉老化,增加抗凍保水性,使得澱粉產品口感軟Q,且澱粉膠體透明度高。
一般而言,並非所有加入人工添加物的都是毒澱粉。在食品上,衛生福利部核准可限量添加在食品中以產生口感Q彈、黏稠狀效果的,有醋酸澱粉、磷酸澱粉、糊化澱粉等共21種。這些有添加物的米食糕點,若經放置在冰箱低溫儲藏,只要在食用前加熱,就可恢復原來可口的風味。
除上述中式米製加工點心外,也常見把米釀造加工成米酒、米醋、米飲料;米膨發加工成爆米香、米菓、仙貝、米餅和即食粥,還能把米加工成彩色米飯、米冰淇淋,或製作清潔米香皂、酒粕面膜、米系列保養化妝品。另外把米糠提煉成米糠油和米糠纖維營養素,甚至把稻殼廢棄利用粉碎加工塑形,製成環保餐盒或餐具等加工副產品也甚普及。至於米在烘焙食品的應用上則較為少見,因此把米穀粉應用於烘焙產品應是目前主要的研究課題。
做麵包和蛋糕
小麥磨成粉後為何能烘焙製成麵包?因為麥所含的蛋白質主要由麵筋所組成,約占蛋白質的90 %。因此,由蛋白質含量的高低就可知麵筋的含量,通常稱為筋度。相對地,米本身不具有形塑麵包的骨架,白米所含蛋白質是6.2 %,因稻米缺乏麥醇溶蛋白與麥榖蛋白所構成的麵筋,又稱小麥蛋白,因而市面上聲稱的「米麵包」,其實是僅以少量米穀粉取代麵粉而成。
麵包、土司、蛋糕等是西方麵食的代表,東方國家的米麵包多是米麥混合而成的,以增加消費米食為目的,因此形成兩大類產品,一類產品以麵粉為烘焙主體,添加少部分米穀粉。一般而言,若米穀粉低於30%可不用再添加小麥蛋白,但超過30%以上,就必須再補充小麥蛋白。第二類產品則是完全以米穀粉取代麵粉,利用添加小麥蛋白的方式調製成烘焙專用的米穀粉。
與西方米麵包研發方向的不同點,在於使用米穀粉替代麵粉是為了促進米食的消費,西方米麵包研發則是為了供應給對小麥蛋白成分有不適合的特殊體質族群,這種不含麵筋的米麵包口感較差,也缺乏鬆軟度。
以米穀粉做為麵包烘焙最大的問題在於膨發,而膨發與品種、磨製方式都有關係。根據日本研究報告指出,以直鏈性澱粉含量16 ~ 23 % 的稻米品種製作米麵包較合適。目前上市的烘焙專用預拌米穀粉,除純米含有80%外,其餘成分是小麥蛋白。
米麵包在製作上與小麥麵粉相同,但因米穀粉具有吸油率低、保水力強,易消化的特點,所以對烘焙產品有健康加分的效果。此外,因米穀粉澱粉顆粒較小,膨發特性較麵粉低,成品會較密實且具獨特米香氣,烘烤後外皮猶如鍋粑硬脆,內部組織溼潤,口感軟Q有彈性。然而米麵包因不含添加物,一旦離開烤箱逐漸冷卻後,老化的澱粉就會開始變硬。反觀市售的麵包變硬的速度會較慢,靠得就是改良劑和大量的油、糖,以延緩麵包的老化。
臺南區農業改良場(以下簡稱為臺南場)使用多種米種來調配烘焙用米穀粉,米添加比率已高達80 %,適用的品種有臺南11號稉米、臺南15號巨胚米,這兩者膨發性較佳。這項烘焙用米穀粉技術已移轉給雲林縣農會調製生產,西螺農會使用皇金米穀粉,草屯農會使用臺稉9號,池上農會用臺稉2號,這些稻米品種雖也能製成烘焙用米穀粉,惟製成米麵包的品質和口感,彼此間仍有差異。
臺南場另開發了家用麵包機使用的「TN-M50預拌米穀粉」,以替代50 %麵粉的消費,只需「one touch」,既簡單又方便。只要前一晚預約,隔日早餐就有熱騰騰麵包出爐,在家也能輕鬆享用營養又健康的米麵包。
利用米穀粉製成點心是為了快速烘焙或在家DIY,有些注意事項簡述如下。因米性狀不一,「臺南14號」糙米只能使用於快速點心類,如英式鬆餅及瑪芬,簡單地把溼性材料加入米穀粉等乾性材料攪拌均勻後烘焙,就有外脆內軟的口感。或利用蒸氣方式製作米蒸蛋糕,採全蛋所產生的起泡作用使米麵糊膨發後加熱定形。
或以在來米粉漿加入小蘇打做成米發糕,把米麵糊加熱產生二氧化碳、水蒸氣,氣體受熱後自產品表面散失,造成產品表面裂化的特色。也能利用油脂與全蛋產生乳化做成米蛋捲,均勻攪拌後加熱,脫模冷卻後就完成,具米澱粉特有酥脆風味與口感。
米食也能製成麵食,可藉酵母菌發酵的米饅頭,把米穀粉、酵母及水攪拌形成具有筋性的米麵糰,發酵產生二氧化碳,使其脹大,保留住米麵糰中的氣體,再經加熱使組織定形即可。還可製作米仔條,把米穀粉加入食鹽混合,使麵糰中麵筋緊縮,增加黏彈性,促進麵條內部水分擴散,再利用外部壓力壓延成為互相黏聚的平滑麵帶後切成條狀。
藉由以上幾個快速製作法可生產出一道道的創新米食,除符合現代人DIY的需求外,也完全符合休閒產業講求快速服務消費者的要求。因此,對於農業休閒體驗產業,在食的方面有很大的助益。
世界潮流下的無麵筋食品
西方純米烘焙產品研發,主要是為了供應給對麵筋過敏的族群,因此不能含有小麥成分,須以100 % 米穀粉完全取代麵粉,要烘焙成米蛋糕的困難度較低。國內已成功研發出米蛋糕、米餅乾、米布丁、米鬆餅、米蛋捲等。其實米穀粉若只占上述烘焙點心材料總量的10 ~ 20 %,成品品質差異不大,卻增加了米的香氣與緊實的口感。而未含小麥蛋白(俗稱麵筋)的米麵包因口感較差,也缺乏鬆軟度,只能專供特定族群食用。
純米麵包是以90 ~ 99 % 米穀粉糰中混入1 ~ 10 % 的增稠劑,諸如瓜取膠、三仙膠或羥丙基甲基纖維素。這類麵包難度最高,品質最難符合消費者要求。2010年日本十大農業生技研究成果的無麵筋米麵包,就是以穀光甘肽取代麵筋,每280公克米穀粉加入0.75公克穀光甘肽,便能做出類似麵筋效果的麵包。這類無麵筋米麵包也是歐美地區極力開發的市場,具開發潛力。
隨著米食加工的多元化發展,從中式糕粿至西式米麵包、米蛋糕、米餅乾、米麵條、健康養生的糙米等產品應運而生。在烘焙業者、中華穀類研究所和臺南場開發量產下,已成為市場上成熟的商品。冀望可發展出糧食生產及消費的種種價值,以有效增進米食消費。
民眾若能從小就培育正確的食米知識,享用好品質的米,實踐健全的米食生活,除可以維護我國飲食文化的傳承及發展外,也有利於國民健康。
2018年3月底,台灣65歲以上的老年人口已達14.1%,正式邁入「高齡社會」。如何落實長照2.0政策,維護老年人健康生活品質與尊嚴,以減輕青壯年照顧及扶養的負擔,是需要產官學共同努力達成的目標。
內政部的統計資料顯示,台灣在1993年進入高齡化社會(老年人口超過7%)。由於少子女化、醫療保健進步,自2011年起老年人口加速成長,並於2017年2月首度超過幼年人口,老化指數((老年人口數∕幼年人口數)× 100)達100.18。2018年3月底,台灣65歲以上的老年人口已達14.1%,正式邁入「高齡社會」。如何落實長照2.0政策,維護老年人健康生活品質與尊嚴,以減輕青壯年照顧及扶養的負擔,是需要產官學共同努力達成的目標。
最近10年來,國民平均壽命延長為80歲,人口自然增加率降到歷年第二低的0.096%,老年人口占比由10.3%上升到14.1%,老化指數由58.9驟升到107.5。2018年3月底,台灣人口23,571,990人,其中老年人口3,312,024人,失能老人415,038人。
2015年5月,「長期照顧服務法」在立法院通過後,正式進入長照2.0時代。長照服務資源分為居家式(居家服務、居家喘息、居家護理、居家復健)、社區式(日間照顧服務、家庭托顧服務、失智症老人團體家屋)、機構住宿式(養護型機構、長期照護型機構、一般護理之家、榮民之家、精神護理之家)及其他資源(安養服務、長照ABC)。此外,維護其餘約290萬高齡者保持樂活健康狀態,以減輕長照體系的負擔,也是不容忽視的課題。
國家發展委員會預估再過8年可能轉為「超高齡社會」(老年人口超過20%),比日本的11年、美國的14年、法國29年及英國51年更快。這是個嚴肅的社會問題,不但是政府行政上的大挑戰,年輕人也會面臨沉重的負擔。如果能注重高齡者樂活養生的規畫執行,減輕醫療資源需求,何懼超高齡社會的來臨?
這期專題報導邀請產官學各界專家就長照機構、智慧長照、長照人力需求、智慧健康、休閒活動、營養保健及藥事服務撰文介紹,期望老中青讀者有所認識,有備無患面對超高齡社會的來臨。
微生物的運動方式非常多樣,利用的物理原理也與大型動物相去甚遠。一群在二維表面滑行的桿菌,不靠鞭毛或纖毛的擺動,牠們的滑行利用了很像拔河的機制。
拔河是最能展現團隊精神的運動之一。繩子兩邊的人使勁想把對方拉過來,這看似簡單的運動在進行時卻是驚心動魄。最後勝利的一方靠的究竟是哪種優勢,其實是個相當複雜的問題。我們可以很容易舉出許多勝負的關鍵,例如是否有一邊地面比較滑?或哪一邊選手的體重較重?又或哪一邊的選手較有默契,施力較整齊?
前述幾種理由看似各不相同,其實都有一個共同點,就是參賽的兩方一定有什麼不一樣。用比較科學的語言來說,這個系統的左右是不對稱的,因此繩子會向左走或向右走,而不是停在原處不動。只要找出左右兩側的差異,拔河比賽的結果並不那麼難理解。
左右的對稱
如果在拔河比賽裡,兩隊的每一位選手都長的一模一樣(如機器人),兩邊地面的材料也完全相同,要分析哪一隊會獲得勝利就很難了。有兩種可能的說法,一是認定兩方條件完全相同時應該不分勝負,不管比多久兩方都一動也不動。另一則是認為「由機運來決定」,一定有什麼微小的因素可以讓幸運的一方獲勝。哪一種說法較對呢?這個問題好像沒有解決的理論,不做個實驗恐怕得不到答案吧。
從科學的角度來看,現在這個系統的各種條件都是左右對稱的,但拔河比賽一旦分出勝負,不管哪一隊獲勝,結果都是由於左右不對稱造成的。不分勝負者的看法就是堅持左右完全對稱的系統不會有左右不對稱的實驗結果;另一個看法則認為最後的結果應像擲銅板一樣,是由一些分析時沒有考慮到,也無法預測的因素所決定的。這兩種觀點,如果只是紙上談兵,將分不出高下。當然任何人都可以說:「這個問題只是理論遊戲,沒有任何實際上的意義。真實的拔河比賽不會有這麼湊巧的情形。」
但在大自然裡,類似的問題並不少見。最近筆者與兩位日本科學家和田浩史(立命館大學)和中根大介(學習院大學)共同研究桿菌在二維表面的滑行現象時,就遇到了一個與拔河相似的例子。
滑行的細菌與拔河
微生物的運動方式非常多樣,利用的物理原理也與大型動物相去甚遠。舉例來說,魚類或人類在游泳時,充分利用了慣性:池塘裡靜止的鯉魚,忽然擺了一下身體,隨後便恢復原先放鬆的姿態。靠這一擺,鯉魚前進了好長一段距離。
但是在顯微鏡下游泳的細菌,身上的鞭毛或纖毛總是以高速擺動,全無鯉魚的優雅。這是因為細菌的質量比鯉魚小了許多,所以慣性也很小,一旦鞭毛或纖毛停止擺動,則只能前進不到一個水分子的長度,因此不得不可笑地忙碌著。這不是因為沒有聰明的大腦,而是沒有足夠的質量。
另外一群在二維表面滑行的桿菌,不靠鞭毛或纖毛的擺動,牠們的滑行利用了很像拔河的機制,要了解牠們是向左、向右,還是不走,可以看成是一個有趣的物理問題來探討。
有一類滑行得特別快的桿菌有個不討喜的名字:Flavobacterium johnsoniae。名字並不重要,就稱牠們為Fj菌好了。Fj菌的表面上有一種黏著蛋白,細細長長的,會附著在許多物體表面上。把這些蛋白染上螢光分子以後,生物學家發現它們沿著一條軌道繞著Fj菌表面走。這軌道在Fj菌表面上就像一條繞著(不是套著)筆桿的橡皮筋,所有的黏著蛋白都以相同的速度在軌道上朝同一個方向前進。除了Fj菌以外,有一些其他桿菌也以類似的構造滑行。
Fj菌滑行與拔河比賽頗為相似。對於在平面上行進的Fj菌而言,在軌道上行進的黏著分子只有一小部分有機會與平面接觸。其次,如果把接觸平面的軌道區段依序編號,會發現第一段與第二段的黏著蛋白相對於地面的運動速度正好反向,第二段與第三段上的黏著蛋白相對於地面的運動速度也是相反……整體來說,向左走的黏著蛋白與向右走的黏著蛋白數目大約相同,這和拔河的確相當類似。更有趣的是,每個黏著蛋白都長得一模一樣,因此這更像是一個左右對稱的拔河問題。
對稱的破壞
實驗上Fj菌是向左走、向右走,或不走呢?在適合生長,營養充分的環境下,三種行為都可能觀察到,而且向左走與向右走的機率大致相等。也會有一些Fj菌像是猶豫不決,一下往左、一下又往右,快速地轉變方向,哪裡也沒去。
因此,在Fj菌的例子裡,說左右對稱的拔河問題不分勝負,或是說左右對稱的拔河勝負由機運決定好像都不完整。從單一Fj菌的行為來看,向左走、向右走,或不走(包括左右搖擺不定的行為)都可能發生。但如果從一群Fj菌行為的統計來看,Fj菌爬行方向的機率分布其實仍然具有左右對稱性。這種統計上有左右對稱,單一實驗則無的現象在自然界很常見,物理學家把這現象稱為「自發的對稱破壞」。
說「自發」是因為單一實驗可以在沒有外力影響下自己決定向左或向右。說「對稱破壞」是因為一旦向左或向右走了,一個Fj菌的行為就不再具有左右對稱的性質了。
不管我們喜不喜歡用「自發的對稱破壞」來形容Fj菌的滑行,細心的讀者可以很容易指出原先的問題還是存在:Fj菌如何決定走或不走?Fj菌如何決定往左或往右走?這個問題要從黏著蛋白(也就是拔河隊的隊員們)的行為來思考,而不能只是用一個新的物理學名詞來搪塞。
面臨擾動的對稱
黏著分子可以附著在環境的表面,代表它與環境會互相吸引然後黏接。但就像任何的接著劑一樣,只要用足夠大的外力拉扯黏著分子,仍然可以使它失去與物體表面形成的黏接。因此這些黏著分子與物體表面的吸引力並不特別強,可以忽略因拉扯致使黏著分子結構遭到破壞,而無法重新與表面黏著的可能性,分子被拉開以後還是可以與表面重新黏接。
讓我們來想想Fj菌是如何靠許多在軌道上前進的黏著分子來往左或往右移動。一般而言,不必擔心黏著分子軌道的形狀,只要注意有一半的分子在Fj菌表面往左拉,另一半的分子向右拉就好。由於黏著分子在軌道上行進,因此不斷有黏著分子進入與表面接觸的區域,也不斷有黏著分子離開這些區域。如果這些黏著分子都用同樣的速度前進(這樣才有左右對稱),則在黏著分子與物體表面接觸的區域中黏著分子的總數是不會隨時間改變的。
首先根據這個系統左右對稱的特性,假設在黏著分子與物體表面接觸的區域中,與表面形成黏接的向右走的黏著分子與向左走的黏著分子一樣多。因為這些分子必須沿著軌道前進,所以常常有一些形成黏接的分子會被拉離表面。被拉離環境表面的黏著分子在離開與表面的接觸區域前,仍可以重新黏住表面,而且尚未形成黏接的分子也可以與物體表面形成新的黏接。因此這個左右對稱的情形其實是一個動態平衡。
移動的黏著分子不斷與表面形成或失去黏接,黏接在表面上的黏著分子一面前進又一面被物體表面拉扯著。於是在任何一瞬間想把Fj菌往左拉的黏著分子,總是與想把Fj菌往右拉的黏著分子一樣多。這樣的左右對稱使得Fj菌不會往任何方向走。
這樣完美的對稱是可以想像得到的,問題是這個對稱是穩定的嗎?一點點外界的小改變是否就可以讓Fj菌的行為完全不同呢?
無可避免地在Fj菌周遭的各個分子總是從各個方向與牠推擠。這樣的推擠使得懸浮在液體裡面的小粒子看起來總是在做不規則的運動,為了紀念最早對這一現象進行重要研究的植物學家布朗,我們把這種運動稱為布朗運動。由於這些分子數目實在太多了,沒有任何方法可以精確地計算它們施在黏著分子上的力,但是可以描述任何時刻這些不規則的力的大小與方向的機率分布。
總而言之,我們發現黏著分子受到的撞擊,有時候的確可以把它與物體表面的黏接拉掉。尤其黏著分子因為沿著軌道前進而拉伸時,拉伸量越多的分子與物體表面的黏接越容易被周遭的分子撞掉。這個由黏著分子的布朗運動所造成的黏接破壞因素,就是完美的左右對稱Fj菌的靜止狀態所面臨的小擾動。
走或不走
假設在布朗運動的影響下,使得Fj菌往右拉的黏著分子有些失去了與表面的黏接。這會使Fj菌受到向右的力變小而開始往左移動,接下來剩下的每一個把Fj菌往右拉的黏著分子會分到更多來自物體表面的拉力,而使得它們與表面的黏接更容易斷開,這樣Fj菌就更可能繼續往左移動。這樣看來,靜止的Fj菌最終一定要往左走了。
但事實並非如此簡單,因為實驗中真的會看到不動的Fj菌。
拿拔河來類比可能有助於了解Fj菌左右對稱的情形到底是否穩定。沒有與表面形成黏接的黏著分子就像滑倒的選手一樣無法施力,拔河時如果有些向右拉的選手滑倒,繩子會立刻向左移動,的確使得向右拉的選手們更容易跟著滑倒。可是若剛才滑倒的選手很快地站起來又往右拉,繩子便停止往左移動。因此如果兩邊的選手都能在滑倒後很快站起來,繩子只會不時向左或向右偏移些許。這樣在真的拔河比賽雖然可以分出勝負,但繩子並不會一面倒地直往任何一方移動。
另一個極端的情形是,一旦有幾位向右施力的選手滑倒了,其他的友軍選手也很快就跟著滑倒,於是繩子就一路往左去,不再回頭,滑倒的選手也大多無法再站起來施力了,勝負就這樣底定。
上述繩子沒有什麼移動的例子,在Fj菌的故事裡代表的是沒有與表面形成黏接的黏著分子,可以在更多向右施力的黏著分子失去黏接前又形成黏接,那Fj菌受到兩方黏著分子的拉力是可以抵銷的。這樣的情形使Fj菌不是幾乎不動,就是快速不規則地左右轉變運動方向,沒有明確向左或向右走的傾向。
實驗上,黏著分子與表面形成黏接的機率,以及黏接斷開的機率,主要由黏著分子在軌道上行進的速率來決定。當行進速率小的時候,黏接不易斷開,因此Fj菌的靜止狀態不受布朗運動的影響。但當行進速率大於某一臨界速率時,則可能有一些向右施力的黏著分子隨機地失去黏接,接著造成更多向右施力的黏著分子跟著失去黏接,使得Fj菌向左移動。
同理,當這行進速率大於臨界速率時,也可能有一些向左施力的黏著分子隨機地失去黏接,接著造成更多向左施力的黏著分子跟著失去黏接,使得Fj菌向右移動。
因此Fj菌上的黏著分子在軌道上走的較慢時,Fj菌不是不走就是左右搖擺不定。但當黏著分子在軌道上走的較快時,Fj菌會向左或向右走則由機運決定。
左右對稱是一個很簡單的概念,細菌的滑行則包含了許多複雜的細胞生物學問題,例如滑行速率的調控、細菌覓食與避險的策略等,這些問題需要更多的分子生物學知識才能回答。很幸運的是,細菌向左還是向右走,可以用簡單的物理觀念來理解,而且這個觀念與拔河比賽有點關係。如果其他細菌滑行的現象也可以找到簡單的概念來理解,這些生命現象就更容易欣賞了。
食品包裝上的營養標示就像機場或道路上的交通標誌。我們到國外旅遊時會發現,各國的交通標誌系統都有類似的格式和用法,可以達成在地性與國際性的溝通目的,也讓旅客可以順利地達到各自的目的地。
食品包裝上的營養標示就像機場或道路上的交通標誌。我們到國外旅遊時會發現,各國的交通標誌系統都有類似的格式和用法,可以達成在地性與國際性的溝通目的,也讓旅客可以順利地達到各自的目的地。
營養標示的功能亦如是,其最重要的用處是與民眾溝通營養素含量的資訊,以方便個人自主設計符合其健康的飲食搭配。所以一個好的標示設計應該要方便民眾了解與利用。也因此,各國的營養標示內容和格式都是由政府規範,一方面是配合國民的飲食健康需求,另方面也要與國際規範調和。
我國衛福部於104年公布了新式的營養標示格式,從往昔的五種簡化為兩種,其中最實用的應是並列了每份含量與每日參考值百分比的格式。
民眾應如何利用這個營養標示呢?台灣健康營養教育推廣協會理事長林雅恩營養師說明了三個重點:
男性攝護腺, 陽痿怎麼辦, 藥品專欄, 早洩怎麼辦, 提高性能力, 男女性心理
這兩個數值最為關鍵,也是最容易造成消費者「高值低報」的陷阱。「份量」的完整定義本是指「一人一次的食用量」,但這並沒有客觀的標準,而是由廠商自主設定。故那些沒有單份包裝的食品,例如飲料、零食、調味醬等,廠商會把份量訂得很小,使得該產品熱量或油脂數值看起來很低;但實際的食用量可能要乘上數倍。所以消費者對那些份量偏小,份數偏多的產品,都須聰明地存疑,並誠實地估算自己的食用量,來作食用的依據。
針對體重與慢性病的預防,務必選用比例低的產品,遠離偏高的比例。通常均以>20%為偏高的警訊。
最後,林營養師也叮嚀,零食點心常以油脂和糖或醣類為主要原料,因此,不要忽略標示中的蛋白質項目,故建議消費者在同類產品的各項比較中,應選用蛋白質含量較高的產品為佳。
責任編輯:陳信宏|長榮大學保健營養學系
審 校:趙強|馬偕紀念醫院營養醫學中心台北營養課
所謂健康素養,正意味著一個人具有能力去獲取及瞭解健康資訊,以做出更健康的決定。世界衛生組織認為透過健康素養的提升,能影響健康的社會決定因子,也能進而解決健康不平等的問題,目前國內外已有許多實證研究證明高健康素養者較能有效利用醫療服務,也會有較好的臨床表現
在人類健康行為形塑的長期過程中,青少年時期扮演重要的角色,如果在這段時期無法培養良好的健康習慣,通常會導致未來成年期的健康問題,甚至形成慢性疾病。由國民健康署的「國民營養健康狀況變遷調查」中亦可發現, 國中的過重及肥胖比率為26.3% ,高中則為30.8%,且皆隨著年級增加,身體質量指數有增高的情形。而造成此狀況的重要致因之一,就是青少年不良的飲食習慣,包括:過多的速食、含糖飲料、宵夜、高鈉零嘴、以及過少的蔬果攝取。
國際上已有許多國家以法令強制規定,食品的熱量及營養素必須透過「營養標示(Food label)」說明於食品包裝上,以供消費者合理的認識和選擇食品,包括:美國、加拿大、韓國、台灣、澳洲或紐西蘭等。近年來國外研究發現,當大學生具有閱讀營養標示行為時,通常會攝取較少的脂肪與膽固醇,也會攝取較多的蔬果;可見,營養標示是幫助青少年選擇更健康食品的重要方法之一。
然而這樣的方法,只有在人們確實能閱讀且瞭解營養標示時,才能發揮其在協助民眾選擇較健康食品上的效果。一般而言,一個標準的營養標示所提供的資訊,包括:每份的重量、卡路里、營養成份及其份量、以及以每日熱量2000卡所計算的熱量佔比等。也就是說,如果民眾想運用營養標示,來遵循飲食指南的建議,就必須要先能瞭解自己在考量性別、年齡、運動量等條件下,所應採用的飲食建議,再去計算每日飲食需求。因此,要讀懂營養標示,民眾必須要先具備足夠的算術能力及對營養成份的基本認識。
所謂健康素養,正意味著一個人具有能力去獲取及瞭解健康資訊,以做出更健康的決定。世界衛生組織認為透過健康素養的提升,能影響健康的社會決定因子,也能進而解決健康不平等的問題,目前國內外已有許多實證研究證明高健康素養者較能有效利用醫療服務,也會有較好的臨床表現。
2014年5月的一篇研究中,以常見的健康素養評估工具Newest Vital Sign Scale(該工具以冰淇淋外盒的營養標示為題目,測量個人對該營養標示的閱讀能力、計算能力、以及理解能力),測量身體質量指數BMI屬於過重或肥胖體位的大學生之健康素養,並探討健康素養與BMI及營養標示使用行為之間的關係。
結果指出,個人的閱讀營養標示行為,以及具備足夠的健康素養,都能有效預測其飲食品質(即符合飲食指南的程度愈高),此外,健康素養表現較差者,較不會去使用營養標示,在日常的飲食品質也相對較差(即符合飲食指南的程度愈低);而過度肥胖者 (BMI>35)者,在健康素養的表現上最差。
由這些發現中,值得我們去思考幾個重要的問題:
(1) 在國際上積極推動營養標示的同時,是否更應該去思考如何增加我國青少年的健康素養,讓他們具有能力去使用營養標示。
(2) 歐盟為了克服民眾健康素養不足的問題,在營養標示上已設計使用Choice的標誌(代表聰明的選擇)及紅綠燈標示,幫助民眾更容易選擇健康的食品;值得我們思考的是,一般的營養標示設計,是否有必要再修正或簡化,以期能幫助青少年選擇更健康的食品。
(3)目前所推動的營養教育,是否能夠增加青少年使用營養標示的動機,提升對營養標示重要性的覺察,當我們期待過重及肥胖青少年能選擇更健康的食品時,在營養教育的設計及執行上是否有必要重新思考未來方向。(本文由科技部補助「健康醫藥新媒體科普傳播實作計畫II 103-2515-S-214-002」執行團隊撰稿)
責任編輯:蔡夙穎
世界衛生組織與美國飲食指南對於各項飲食與健康的建議都具有紮實的科學證據,因為這些看法都是根據系統性文獻回顧(systematic review)報告的結果為基礎;由於臨床醫學研究繁多且研究者立場分歧,故這種文獻整理的方法係先採用資訊科技從眾多的研究資料庫中搜尋出相關的臨床研究和世代研究報告,其後依預設的嚴格實驗設計條件篩選出高品質的報告,再運用統計方法加以整合終而獲至結論,如此精煉粹取出的結論應是可信度較高且較客觀的。
世界衛生組織與美國飲食指南對於各項飲食與健康的建議都具有紮實的科學證據,因為這些看法都是根據系統性文獻回顧(systematic review)報告的結果為基礎;由於臨床醫學研究繁多且研究者立場分歧,故這種文獻整理的方法係先採用資訊科技從眾多的研究資料庫中搜尋出相關的臨床研究和世代研究報告,其後依預設的嚴格實驗設計條件篩選出高品質的報告,再運用統計方法加以整合終而獲至結論,如此精煉粹取出的結論應是可信度較高且較客觀的。
舉例來說,為了解添加糖攝取量的增減對成人和兒童的影響,研究人員從7895篇臨床實驗報告中,篩選出30篇;另從9445篇世代研究報告中,也只選得38篇。飲食議題看似平凡,但追求證據仍應遵循專業而嚴謹的步驟,不是一般媒體或個人意見所可左右。
美國飲食指南的綜合性科學證據計分為強烈(strong)、中度(moderate)、有限(limited)、無法評定(not assignable) 四個等級。強力的證據表示知識的一致性,可作為決策的依據,並形成應用性高的指引。
針對添加糖與慢性疾病的關係,專家提出的問題是:添加糖的攝取量與心血管疾病、體重或肥胖、第2型糖尿病以及齲齒之間的關係如何?經上述研究方法所得的證據為強烈等級的關聯共有兩項:
至於證據等級為中度的關聯也有兩項:
大家都了解肥胖的因子甚為複雜,科學研究則證實,無論成人或兒童,食品與飲料中添加糖的增減可以快速改變體重。因此,美國最新版的飲食指南就清楚宣示:應降低添加糖的攝取量,並且每天不可超過總熱量的10%。美國食藥署(US FDA)則配合於2016年5月公布了新版的營養標示強制必須列出「添加糖」項目。
添加糖是一種食品原料,最簡單的名稱用語就是「糖 (sugar)」,但更常見的是以各種名稱出現在食品的原料或成分標示中,諸如:
不管糖的名稱中是否暗示著有保健效果,其實任何添加糖都是空卡食品。雖然臺灣的營養標示法規尚未要求明列「添加糖」,但添加糖的問題已逐漸引起消費大眾的注意。營養師對民眾的衛教諮詢時常要求必須辨識添加糖的問題,其答案就在食品標示中。加糖的食品可以分為飲料和非飲料兩大類。含糖飲料中第一多的成分通常是水,但糖會排在第2或第3位。至於非飲料類甜品的主要成分則是麵粉/奶粉/雞蛋、糖和油。所以凡是把糖列在前三名的食品,消費者都要慎重考慮,絕對不宜天天食用,兒童與青少年尤其要採取遠離的態度。
責任編輯:劉奕方|輔仁大學營養科學系
審 校:陳信宏|長榮大學保健營養學系
董家堯|輔英科技大學保健營養系