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玉米吃多了會得糙皮病(pellagra)?

玉米。圖片來源:Wikipedia
最近聽到有這麼一個網路謠言:玉米吃多了會得糙皮病(pellagra)。

這個謠言讓我覺得相當驚訝,玉米的確與糙皮病有關,但中間沒有因果關係。

我們先來看糙皮病。典型的糙皮病是因為飲食中缺乏維生素B3(菸鹼酸,niacin)導致,但也可以因為飲食中缺乏色氨酸(tryptophan)或賴氨酸(lysine)、或吃太多含有亮氨酸(leucine)的食物(如高粱 sorghum)引起。

菸鹼酸。圖片來源:Wikipedia

典型的糙皮病的成因,主要是由於維生素B3是合成細胞內重要的輔酶 NAD+ 或 NADP+ 所需。因為細胞內許多重要的氧化還原反應,都要靠這兩個輔酶幫忙;而合成這兩個輔酶的重要原料就是菸鹼酸。因此,當維生素B3缺乏時,所產生的影響是非常嚴重的。怎麼說呢?細胞內產生能量的反應:細胞呼吸(cellular respiration),涵蓋了醣解作用(glycolysis)、檸檬酸循環(克氏循環 citric acid cycle)與電子傳遞鏈(electron transport chain),其中醣解作用與檸檬酸循環都是氧化的反應,而氧化後所產生的電子大多交給這兩個輔酶之一的NAD+,接著它再把電子交給電子傳遞鏈產生能量(ATP,腺嘌呤核苷三磷酸,如下圖)。

細胞呼吸作用。圖片來源:老葉

由於它是如此的重要,一旦維生素B3缺乏使它無法合成,所顯現出的症狀主要包括了三個「D」:腹瀉(diarrhea)、皮膚炎(dermatitis)與癡呆(dementia)。如果不及時提供維生素B3,患者最後會死亡。

說了這麼多維生素B3的重要性,到底玉米跟它有什麼關係呢?

原來,最早發現糙皮病就是出現在以玉米為主食的地區。在1735年,西班牙的卡薩爾醫師(Dr. Gaspar Casal)注意到,在以玉米為主食的地區出現了一種病:病人的鎖骨與頸部之間出現了皮膚炎。他將這個病徵稱為卡薩爾項圈(Casal Collar)。而「糙皮病」(pellagra)這個名字得自於義大利Francesco Frapolli醫師,他把 pelle(皮膚)與 agra(酸)兩個字組合起來。

由於當時糙皮病在歐洲盛行率很高,而且幾乎都出現在以玉米為主食的地區,使得有些醫生相信玉米有毒。當時還有醫師在法國推動不吃玉米,而也的確使得糙皮病的症狀改善。

但很奇妙的是,糙皮病在中美洲並沒有發生,使得有些醫師開始研究起中美洲人民到底是怎麼吃玉米的?畢竟他們已經吃玉米吃了上千年,如果玉米真的有毒,中美洲的人們應該早就死光了吧?

到了20世紀初期,由於糙皮病在美國南部變得非常嚴重,使得美國開始研究起這個病症來。有多嚴重呢?從1906年到1940年,在這三十五年之間有三百萬美國人得到糙皮病,導致十萬人死亡;光是1915年,南卡羅萊納州就有1,306人因糙皮病而死。

許多研究糙皮病的人裡面,有一位約瑟夫·戈德伯格醫師(Dr. Joseph Goldberger)。戈德伯格醫師發現,在孤兒院裡面的6至12歲之間的兒童,以及精神病院的病人似乎是最容易得糙皮病的人。戈德伯格的研究讓他得出一個假設:飲食中缺乏肉、奶、蛋和豆類食物的人群易患糙皮病。透過在這些機構的飲食中加入新鮮的肉、奶、蛋和豆類食物,戈德伯格證明了一件事:糙皮病是可以預防的。

戈德伯格醫師。圖片來源:wiki

在1926年,戈德伯格建立了一張「預防糙皮病」菜單,裡面除了肉、奶、蛋和豆類食物之外,還添加了少量的啤酒酵母。他以密西西比州的蘭金監獄農場(Rankin Prison Farm)的十一名囚犯做測試,只給他們由糖漿、玉米粥、餅乾、高麗菜、紅薯、米飯、羽衣甘藍和含糖的咖啡(無奶)的飲食。大約兩週後,囚犯開始抱怨頭痛、意識混亂、食慾不振,但典型的糙皮病症狀在實驗歷時近五個月後才在十一名囚犯的的其中六位出現。

雖然戈德伯格醫師做了這麼多研究,但他的結果一開始並沒有受到重視(不過他一生一直都在為了改善貧困人民的營養狀況而發聲)。直到1937年,Conrad Elvehjem博士發現狗的黑舌病是因為飲食中缺乏維生素B3;同年 Tom Spies,Marion Blankenhorn,以及 Clark Cooper 三位博士也證明了缺少維生素B3會導致人類的糙皮病。這三位還因此獲選為時代雜誌1938年的風雲人物。

玉米的鹼法烹製。圖片來源:Wikipedia

那麼,為什麼中美洲的人民吃玉米不會得糙皮病呢?原來,他們在收穫玉米後,會把玉米泡在由草木灰或石灰製成的鹼水裡面加熱,然後再去皮磨成粉製作食物。這個方法(稱為鹼法烹製 nixtamalization)可以讓玉米的適口性變好,而且這樣處理過的玉米比較容易磨碎。後來才發現,鹼法烹製還可以提升玉米的營養價值!原來玉米是含有維生素B3的,但由於它在玉米裡面是跟蛋白質結合在一起,如果直接吃玉米,因為我們的消化道裡面沒有酵素可以切開這個鍵結,所以都沒有吸收;加上玉米裡面的色氨酸含量不高,造成若以玉米為主食,又不懂得以鹼法烹製玉米,長久就會造成糙皮病了。

中美洲的人民用這個方法處理玉米以及其他穀物已有數千年,但等到歐洲人來到新大陸,他們對這個方法嗤之以鼻、拒絕使用,反而讓自己得了糙皮病,還枉送了許多人命!只能說,有時真的不要太自以為是啊!

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)

參考文獻:

Wikipedia. Pellagra, Nixtamalization, Joseph Goldberger.

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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?

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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?

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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…

老祖宗的偏方殺死多重抗藥菌

現代醫學常常對於某些偏方不屑一顧,不過最近諾丁漢大學(University of Nottingham)的微生物學家哈里森博士(Freya Harrison)決定要來試試看記載於九世紀書中的古方,發現竟然可以殺死多重抗藥菌。

這本書,Bald's Leechbook,裡面有個用來治療睫毛毛根感染的方子。這藥方是這麼製作的:

將等量的韭菜與大蒜混合後搗碎,加入公牛膽與酒在銅鍋中烹煮九天。(詳見本文最後的更正)

研究人員發現,要重現古方其實也不容易;雖然現在也有韭菜與大蒜,但是育種使得現代的韭菜與大蒜跟九世紀的品系有所不同;即使研究人員找到了所謂的「傳統」(heritage)品種,但他們仍擔心是否還是不一樣。

公牛膽倒是比較容易,很多化學藥劑公司都販售膽鹽;另一個問題是銅鍋。銅鍋非常貴,因此哈里森博士決定把整個配方在玻璃器品中烹煮九天,但在配方中加入一片銅同煮。

九天以後配方完成。哈里森博士說,烹煮的過程中整個實驗室充滿了大蒜的味道,讓附近的人都以為他們在實驗室裡煮東西吃;九天結束時,藥膏有個恐怖的味道。

但是味道恐怖歸恐怖,哈里森博士發現它可以殺死土壤中的細菌。更好的是,它可以治療被多重抗藥性金黃葡萄球菌感染的老鼠,效果與萬古黴素(Vancomycin)相當。

接下來的工作就是要了解為何這古方有效。2005年有另一個研究團隊嘗試過同樣的方子,但沒有任何效用。唯一的差別是他們沒有煮九天。而單獨使用任何一個成分也都沒有效果。

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)

2015/10/10 更正:由於當初只有參考文獻1中的文字可供參考,而New Scientist 使用了stewing這個詞,使筆者誤以為是「將等量的韭菜與大蒜混合後搗碎,加入公牛膽與酒在銅鍋中烹煮九天。」;本文中的研究於2015/8出版於mBio期刊(2),參考其中的方法發現,正確的製備過程是「將等量的韭菜與大蒜混合後搗碎,加入公牛膽與酒在銅鍋中置放九天。」。特此更正。

參考文獻:

1. Clare Wilson. 2015/3/30. Anglo Saxon remedy kills hospital superbug MRSA. New Scientist.

2.Harrison et al. (2015) A 1,000-year-old antimicrobial reme…

關於蕃薯,你知道你吃的是什麼品種嗎?

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上面這張照片裡的蕃薯,中間的TN57與TN66,就是台農57號與台農66號,是臺灣最受歡迎的兩種蕃薯喔!

台農57號在1955年由嘉義農試分所將日治時代培育出的台農27號與南瑞苕種(Nancy hall)雜交育成。它黃皮黃肉,目前還是全臺灣產量最大的蕃薯。口感鬆軟,適合烤、煮食或製作薯條。主要產地在雲林、台南、高雄。適合在四~十月間種植。台農57號還曾經隨著農技團飄洋過海到史瓦濟蘭去,協助他們解決糧食問題呢!

至於台農66號呢,就是所謂的紅心蕃薯啦!台農66號是1975年也是由嘉義農試分所選出,1982年正式命名。它是目前栽植最普遍的食用紅肉番薯。在臺灣,幾乎全年皆可栽種,秋冬作五個月可收穫,春夏作四個月就可以收穫囉!

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至於常吃的蕃薯葉,則是以桃園2號與台農71號為主,這兩種葉菜蕃薯都不用撕皮就可以直接煮來吃,而且莖葉不易倒伏,方便農民採收喔!

如果您愛吃的是蕃薯的加工食品,如蕃薯餅、蜜蕃薯、蕃薯酥,其實他們大多也是用台農57號與66號來加工的喔!

參考文獻:

蔡承豪、楊韻平。2004。臺灣蕃薯文化誌。貓頭鷹出版。
行政院農委會。甘藷主題館