2009-03-06

探測並控制分子的「振動」也許更能防腐

Probing and Controlling 'Molecular Rattling' May Mean Better Preservatives
http://www.physorg.com/news154769529.html

February 25th, 2009

(PhysOrg.com) -- 幾百年來,人們保存水果時得要將它與糖混合、製造厚實的罐子,那可以維持數個月而不會腐壞。現在 NIST 的科學家發現(註一),混合物所表現的一種基本特性也許能幫助許多事物擴展其壽命,包括疫苗、食物與圖書館的書籍 -- 而且能節省金錢。

除了罐子之外,糖也常用於保存藥物與類似的生物材料。這裡有些機制涉入其中,不過最近已確認防腐劑的局部性黏稠化(local stiffening)是增加貨架壽命的一項因素。

基本上,防腐劑黏稠化能減少水果分子的「振動(rattling)」並使產品穩定,想必是因為這些振動運動密切涉及腐壞(spoiling) -- 例如在蛋白質分解過程中,那導致生物性功能的喪失。數年前,NIST 團隊發現,高頻分子的振動對於蛋白質保存的實際重要性。(註二)

雖然糖以及其他防腐劑,例如鹽已使用了數世紀,但是在預測某一防腐劑對某一特定材料的功效有多好時,技術(art)仍多於科學。然而,NIST 團隊現在為防腐劑配方中局部振動運動之減緩(或增加)的精確定量,開發出一種相對易於使用的測量方法,並提出一套一般性的數學框架以描述這些變化。"在決定保存某一特定日用品的最佳方式上,這應當能移除許多猜測," NIST 聚合物部門的 Jack Douglas 表示。

在這篇新論文中(註一),該團隊揭露混合物中振動運動改變的一般行為模式,那顯然能應用到種種材料上;這些發現可望對防腐劑的未來發展相當有幫助。這篇論文亦聚焦在理解高頻振動效應的根本起源上,而且它著手強化了測量與分析,那應能讓使用者最佳化保存程序。

"在這些變化的發生上,這裡真的有某種規律性,而且我們發現一種簡單的數學模型,可容納這些改變," Douglas 說。"這種數學框架在這裡的價值是,允許你為許多不同的材料考慮這種問題。"

Douglas 推測,這項發現能協助顯著擴展疫苗的貨架壽命,而且也能夠應用保存其他生物材料,例如種子與調理食品(prepared foods)。這項洞見甚至能幫助保存圖書館藏書。"這些測量方法能幫助決定變化發生的真正速率,而且將幫助你預測使用較多或較少的保護劑如何影響東西,又某一物質如何與另一種相比," Douglas 說。"它能加速最理想添加劑的發現以達成目標。"

◎ 註釋:

註一:Quantifying changes in the high-frequency dynamics of mixtures by dielectric spectroscopy
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp8034314

T. Psurek, C.L. Soles, K.A. Page, M.T. Cicerone and
J.F. Douglas
Journal of Physical Chemistry B, 2008, 112, 15980-15990.
DOI: 10.1021/jp8034314

註二: M.T. Cicerone and C.L. Soles. Fast dynamics and stabilization of proteins: Binary glasses of trehalose and glycerol. Biophysical Journal 2004, 86, 3836-3845.

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使電子在高溫超導體中結合的束縛

1 則留言:

fsj 提到...

新天然防腐劑 便當一年後還能吃

【聯合報╱編譯組/綜合報導】2011.08.16

上班前來不及做便當?別擔心,科學家已發現食物的一種天然防腐劑,預計三年內問世,未來即使一年前做好的便當,也能讓人吃得津津有味。

英國「每日郵報」網站報導,這種天然防腐劑稱為Bisin,能夠破壞導致肉、魚、蛋和奶製品腐壞的細菌,可以延長食物的賞味期長達好幾年,已經開瓶的酒和沙拉醬,也都一樣有效。

可惜的是Bisin並不能防止蔬菜和水果腐壞,因為蔬果腐敗的方式不同。

新發現定會顛覆消費者的購物方式,丟掉的過期食物,也將大大減少。

Bisin在化學上與乳酸鏈球菌素有關,後者已用來讓加工乳酪保持無菌,保存數十年仍可食用。

Bisin自然存在於某些種類的無害細菌中,可抑制致命細菌的生長,像是大腸桿菌、沙門氏菌和李斯特菌。它可延長各種標示保存期限日常食物的賞味期,包括海鮮、乳酪和罐頭食品。

明尼蘇達大學研究人員指出,在某些情況下,食物甚至可以保存多年,且不必放進冰箱保鮮。

明尼蘇達大學愛爾蘭籍微生物學家歐蘇利文,是在檢查人類腸內細菌的培養液時,意外發現Bisin。

他說:「這似乎會比以前的方式還好得多。Bisin不會破壞營養價值,而且我們添加的不是化學藥劑,而是天然的物質。」

三明治、外帶食物與熟食已盛行於時下的飲食文化,但是大量生產同時提高食物中毒風險, 有了Bisin,風險將大幅降低。