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未熟的荔枝別吃

成熟的荔枝。圖片來源:Wiki
荔枝(Litchi chinensis)原產於中國南方,為無患子科(Sapindaceae)的常綠喬木。最早出現於漢朝的文學典籍,寫做「離支」或「離枝」,因為採摘時一定要把連著果實的枝條一起切下而得名。目前荔枝是中國南方重要的農作物,年產超過百萬噸,為世界第一;其次為印度。

在中國提到荔枝,絕對不能忘記楊貴妃。楊貴妃最愛吃荔枝,但由於荔枝保鮮困難,在沒有冷藏設備的唐代,唐玄宗為了要博得她的歡喜,在荔枝盛產時便以快馬不眠不休地將荔枝由嶺南(廣東)一路運到長安。所謂的「一騎紅塵妃子笑,無人知是荔枝來」就是在說這件事。在王禎的「農書」中就提到荔枝「一日色變,二日香變,三日味變,四日色香味盡去」,成熟的荔枝很容易因為發酵作用而發酸(味變),而發酵作用產生的酒精也曾讓網路上傳說「吃荔枝酒測不會過」,不過已經證實只要漱口就可以恢復正常了。

最近的一篇研究報告,又讓荔枝引起了大家的注意。從1995年開始,印度比哈爾邦的Muzaffarpur,每年從五月中一直到七月季風雨降臨前,常會有生病的小朋友被焦急的父母一早帶到醫院來。

讓醫生想不透的是,根據他們的父母的說法,這些小朋友們前晚都很正常,但一早就開始大哭大叫、抽搐,嚴重的甚至出現意識不清的症狀,臨床檢查出現腦水腫等病徵,致死率可達40%。

到底是不是傳染病呢?原先也以為是傳染病,但許多家庭常只有小朋友發病,尤其好發於一到五歲的小朋友。而且檢查死亡的兒童的腦部、以及患病的兒童的血液樣本,都沒有發現病原的存在,所以應該不是傳染病。

那麼會不會是殺蟲劑?由於這些小朋友的共同症狀是低血糖(低於70 mg/dL),於是研究團隊找尋與毒性低血糖症候群相關的文獻,看看是否有什麼農藥會導致低血糖。

次甘胺酸 A。圖片來源:Wiki

結果農藥沒找到,倒是找到了西印度群島的植物阿開木(ackee,Blighia sapida),未成熟的阿開果因為含有次甘胺酸A(Hypoglycin A),在食用後會產生低血糖的症狀,導致牙買加嘔吐病(Jamaican vomiting sickness)。由於阿開木與荔枝都是無患子科的植物,再加上過去在荔枝的種子中也發現了與次甘胺酸A結構相似的亞甲基環丙基甘胺酸(MCPG,methylenecyclopropylglycine),因此研究團隊決定去看看到底是不是荔枝害的。

首先,由於比哈爾邦是印度的荔枝產地,每年五月中開始荔枝逐漸成熟,六月到達高峰,七月開始就逐漸下降;這與這個神秘的腦病發作的時期與頻率剛好契合;接著,研究團隊在當地的兩個醫院調查了104個病例發現,許多小朋友在荔枝產期中,白天都在荔枝園裡面逛來逛去,到傍晚回家時,已經荔枝吃到飽,一點都不想吃晚餐了。而且,有相當多比例吃了尚未成熟的荔枝。

在這些病例中,研究團隊檢查他們的尿液,也發現了次甘胺酸A與MCPG的代謝物。真相到此可以說是幾乎揭曉了:就是荔枝。未成熟的荔枝含有次甘胺酸A與MCPG,它們會干擾脂肪酸的氧化作用,造成脂肪酸累積而產生酸中毒。

至於低血糖的部分呢?由於許多小朋友因為荔枝吃飽了就不吃晚餐,加上肝臟儲存的肝醣不足(在經濟弱勢家庭中很常見),於是產生夜間低血糖的現象;這時候身體當然就會啟動醣類新生作用(gluconeogenesis)來製造葡萄糖給那些一定要使用葡萄糖的組織(如腦)使用,同時也會啟動脂肪酸的氧化 --- 慢著!脂肪酸氧化在這些小朋友的體內,已經因為過量攝食荔枝被次甘胺酸A與MCPG給抑制了!於是便產生了急性低血糖、酸中毒,接著就是腦部急性水腫、抽搐、昏迷。

原來在果園裡隨處可遇、香甜可口的荔枝,竟然蘊藏著死亡的悲劇!但是荔枝很少人不愛,對經濟弱勢的兒童來說,與他們平凡而無味的餐點比起來,只有更誘人吧!要怎麼辦呢?只好透過當地的衛生組織宣導,要家長不要讓小孩子吃太多(未熟的)荔枝;而且還提醒家長一定要讓小朋友們吃晚餐。

除了牙買加嘔吐病以外,在中國南方也觀察到所謂的「荔枝急性中毒」。這部份倒不是因為次甘胺酸A與MCPG,而是因為荔枝含糖量約為16.6%,且大部份為果糖,會刺激胰島素分泌,但是果糖又不能讓組織自由運用,而必需送到肝臟去代謝;在這樣的狀況下,由於吃進去的(果)糖無法立即使用,而分泌的胰島素又會降血糖,於是就出現頭暈、心慌、昏厥等低血糖症狀。荔枝急性中毒可以先試著口服葡萄糖,如果症狀沒有改善還是要送醫院。

也就是說,未成熟的荔枝千萬別吃,而成熟的荔枝雖然香甜可口,但也別吃太多,才不會生病喔!從小長輩都說荔枝吃多了會「上火」,不知道這部份是不是跟果糖含量有關呢?

本文版權為台大科教中心所有,其他單位需經同意始可轉載)

參考連結:

陳冠竹。2016/6/8。每年夏天網友瘋傳「吃荔枝酒測不會過」 營養師還它清白!ETtoday 東森新聞雲。

Aakash Shrivastava et. al., Association of acute toxic encephalopathy with litchi consumption in an outbreak in Muzaffarpur, India, 2014: a case-control study. The Lancent Global Health. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/S2214-109X(17)30035-9

ELLEN BARRYJAN. 31, 2017, Dangerous Fruit: Mystery of Deadly Outbreaks in India Is Solved. New York Times.

2015/6/17. 空肚吃斤半荔枝兩女童血糖低暈倒。蘋果日報。

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為什麼「種豆南山下,草盛豆苗稀」?

陶淵明在「歸園田居」詩中,曾經提到「種豆南山下,草盛豆苗稀」。這首詩大家都很熟了,也是很受歡迎的國文教材,但是,有多少人認真去想為什麼「草盛豆苗稀」呢?難道只是因為陶淵明不會種田嗎?

雖然根據歷史的記載,「歸園田居」可能真的就是在他剛隱居的時候寫的(1);而在那時候,可能他的耕種技術也的確是還有待提升;不過筆者卻認為,從生物學的角度來看,「草盛豆苗稀」也不全是耕種技術的問題。

首先,我們來看一下氣候。陶淵明隱居的地點在潯陽柴桑,也就是現在的江西省九江市星子縣。當地是北緯29.44度,在北回歸線以北,屬於濕潤型亞熱帶氣候(2),1971-2000的年平均溫度為攝氏17.03度,每年四月就不再有攝氏零度以下的低溫(3)。雖然還是比臺灣偏北(台北市是北緯25.02度),大致上還是屬於溫和的氣候,植物的種類應該也不會相差太多。即使考慮近年來全球暖化的問題,應該也不會超過攝氏一度(4)。

在亞熱帶的台灣,夏天通常並不是植物茂盛生長的時期。為什麼呢?因為世界上90%的陸生植物是C3植物,這些植物在氣溫超過攝氏30度時,會因為光呼吸作用(photorespiration)造成水分的消耗大量上昇。C3植物(如大豆)在攝氏30度時,每抓一個二氧化碳分子就要消耗833個水(5),於是植物的生長速度就開始變慢。

不過,並不是所有的植物在夏天時生長速度都會變慢唷!有些植物,如玉米、甘蔗等,反而在夏天時長得特別好。為什麼呢?

原來玉米與甘蔗是所謂的C4植物,它們既耐熱又耐旱,跟C3植物比較起來,在攝氏30度時C4植物每抓一個二氧化碳的分子只消耗277個水(5),所以夏天的時候,它們的生長速度ㄧ點都不受影響呢!
說到這裡,讀者可能會想:什麼是C4植物?為什麼它們能夠既耐熱又耐旱呢?
所謂的C3、C4植物,指得是它們在光合作用上的不同。C3植物進行光合作用時,是由卡爾文循環(Calvin cycle)的酵素(RuBisCo,如圖二)直接抓取溶解在細胞中的二氧化碳,與核酮糖1,5-二磷酸(ribulose 1,5-bisphosphate,RuBP)進行反應;


而C4植物則在卡爾文循環上面,又增加了幾個步驟,而且這幾個步驟還跟卡爾文循環在不同的組織中進行呢(如圖三)!為什麼會這樣呢?


原來,C4植物多半都生活在亞熱帶或熱帶,在這些氣候區,植物進行光合作用時,會遇到一個大問題。

這個問題來自於卡爾文循環的第…

孔雀秋海棠的光合作用魔術

原產於馬來西亞雨林的孔雀秋海棠(Begonia pavonina),只有在光線極弱的狀況下葉片會出現藍色。當光線夠強的時候,葉片上的藍色就不會出現了。

因為這藍色是如此的美麗,使它得到了「孔雀秋海棠」(peacock begonia)的美名。大家搶著種它,想要看到那美麗的孔雀藍;但到底為什麼要出現這美麗的孔雀藍呢?

通常我們都認為,在葉片裡面除了葉綠素以外的光合色素,都是輔助色素:在光線不夠時,幫忙吸收更多光能;在光線太強時,把多餘的能量發散。所以孔雀秋海棠的孔雀藍,是否也是一種輔助色素呢?

之前的研究已經發現,這些孔雀藍,應該是來自於被稱為虹彩體(iridoplast)的一種色素體(plastid)。虹彩體位於葉片上表皮的細胞中,為葉綠體的變體。在最近的研究發現,這些虹彩體的類囊體(thylakoids)以一種不尋常的方式排列:每疊葉綠餅(grana)由三到四個類囊體組成,厚度約為40奈米;而一疊一疊的葉綠餅之間的距離約為100奈米。


一般的葉綠體,通常葉綠餅的排列是散亂的(如圖);孔雀秋海棠的虹彩體的葉綠餅卻排得如此整齊,有什麼作用呢?

研究團隊測量了20個虹彩體,發現它們的特殊構造賦予它們反射435~500奈米的光波的能力。這個波長正好就是藍光波段的最右邊,與綠光交界的位置。這就是為什麼孔雀秋海棠是藍色的原因吧!

不過,這些虹彩體不只是會反射藍光而已。研究團隊還發現,虹彩體讓孔雀秋海棠吸收較長波的綠光與紅光的能力提升了!這對孔雀秋海棠是非常重要的,因為它們通常在熱帶雨林的地面上生長。

在熱帶雨林裡,光線都被大樹給遮住了,使得地表的光線極弱。弱到怎樣的地步呢?大約是樹冠光線強度的百萬到千萬分之一喔!而且還不只是光線變弱而已,因為雨林中的大樹們把進行光合作用所需的兩個主要波段的光(460奈米與680奈米)都吸收得差不多了,在這樣的環境下,孔雀秋海棠如果不發展出吸收一點綠光的本事,還真的會混不下去。

事實上,因為這些特殊的構造,虹彩體比一般的葉綠體進行光合作用的效率更高。研究團隊藉著測量葉綠體的螢光(葉綠體進行光合作用時,一部份的葉綠素會把吸收的光以暗紅色的螢光發射出去;所以可以藉著測量螢光了解植物進行光合作用的效率)發現,虹彩體進行光合作用的效率,比一般的葉綠體都好。不過,當光線變強的時候,虹彩體的效率就沒有那麼好了;這或許就是為何,當我們把孔雀秋海棠種在光線…

【原來作物有故事】鳳梨 漂洋過海在臺灣發揚光大

作者:葉綠舒、王奕盛、梁丞志

在台灣提到鳳梨,一定會想到鳳梨酥這代表台灣的伴手禮。但是鳳梨其實不是台灣原產的水果喔!鳳梨原產於熱帶南美洲,在哥倫布1493年的第二次航行時於瓜德羅普的村莊中發現後引進歐洲,約於16世紀中葉傳入中國;台灣則是在1605年先由葡萄牙人引進澳門,再由閩粵傳入台灣,至今已有三百多年歷史。

在台灣,鳳梨因為台語諧音「旺來」很吉利而廣受大眾喜愛,但其實鳳梨的名字是根據它果實的型態來的,因為果實的前端有一叢綠色的葉片,讓以前的人覺得很像鳳尾,加上果肉的顏色像梨,所以就取名為「鳳梨」。至於英文的名稱也是因為果實的外型像毬果、而肉質香甜,所以就被取名為「松蘋果」(pineapple)啦!其實鳳梨果實的毬果狀的外觀主要是因為鳳梨是「聚合果」,每顆鳳梨是由200朵鳳梨花集合而成的!而它的學名Ananas則是來自於圖皮語,意思是很棒的水果。

在哥倫布把鳳梨引進歐洲以後,因為它的香甜好滋味讓它大受歡迎;但是身為熱帶水果的鳳梨,在溫帶的歐洲長得並不好!為了要讓王公貴族們吃到鳳梨,十六世紀的園丁們發明了「鳳梨暖爐」:把單顆鳳梨放在由馬糞堆肥做的暖床上的木製棚架,並升起爐火來保持溫暖,好讓鳳梨這熱帶植物可以在溫帶的歐洲開花結果;世界上第一個溫室就這樣誕生了,並由此開啟了歐洲建造溫室的熱潮!

鳳梨不只是改變了歐洲,在日本人到台灣後,嚐到了鳳梨的香甜滋味,便開始推動鳳梨產業。1903年,岡村庄太郎於鳳山設置岡村鳳梨工廠,生產鳳梨罐頭;後來逐漸形成中部以員林、南部以鳳山為中心的鳳梨生產體系。在1938年時,鳳梨罐頭工廠女工竟然佔了全台灣女性勞動人數三分之一以上呢!光復以後台灣的鳳梨產業也曾在1971年登上世界第一,讓台灣被稱為「鳳梨王國」。但是後來不敵其他國家的競爭,已經由外銷罐頭改為多以內銷鮮食鳳梨為主的型態了。

從清朝、日治時代直到現在,台灣的鳳梨品系一直都一樣嗎?當然不是囉!最早的鳳梨被稱為「在來種」,後來日治時代為了製作罐頭方便,從夏威夷引進了開英種;到了1980年以後,因為罐頭外銷敵不過競爭,台灣的鳳梨改為內銷且以鮮食為主,為了挽救鳳梨產業,農改場、農試所便培育出各種不同適合鮮食的鳳梨:包括不用削皮可以直接剝來吃的釋迦鳳梨(台農4號),最適合在秋冬生產的冬蜜鳳梨(台農13號),有特殊香氣的香水鳳梨(台農11號),以及因為果肉乳白色被稱為牛奶鳳梨的台農20號等…