成果發佈展覽

快速跳至指定展版的延伸閱讀

1. 營養密度與營養成份下降

2020年,菇菌圓獲創科生活基金資助,展開研發一款便攜、低成本及快速量度蔬果抗氧化物及葉綠素的工具 —— 蔬果營養掃。

菇菌圓希望大眾除比較蔬果產地、外表或價錢等,也可藉此工具理解蔬果抗氧化物及葉綠素含量,挑選有營養的食物。

本計劃亦透過收集數據,建立第一個本地蔬果營養數據庫,以了解本地蔬果市場的營養概況,探究影響蔬果營養的因素。


明明是同款蔬果,營養有差別嗎?

近年國際間有人提出營養密度概念即同品種及重量的蔬果,會蘊含不同種類及濃度的營養。這不單指碳水化合物、脂肪、蛋白質等主要營養,也包括礦物質、維他命、抗氧化物等微量營養。

圖中兩個大小不一的蘋果,大的含有較多碳水化合物,假設它們含有同量鐵質,即代表小的蘋果有較高微量營養密度。

不同蔬果的抗氧化物種類和含量也有不同,而不同種植方法、生長條件、品種選取、儲存及運輸方法等亦會影響蔬果的營養含量。

延伸閱讀:

[1]Rodale Institute. (2021). Nutrient Density. Retrieved from https://rodaleinstitute.org/why-organic/issues-and-priorities/nutrient-density/

[2] Greg, F., & Vita, L. (2021). 3 Major Factors Affecting Access to Nutrient Dense Foods: Where Have All the Nutrients Gone?. Retrieved from https://farmersfootprint.us/nutrient-density/

[3] Kasote, D. M., Katyare, S. S., Hegde, M. V., & Bae, H. (2015). Significance of antioxidant potential of plants and its relevance to therapeutic applications. International journal of biological sciences, 11(8), 982.

[4] Davis, D. R., Epp, M. D., & Riordan, H. D. (2004). Changes in USDA Food Composition Data for 43 Garden Crops, 1950 to 1999. Journal of the American College of Nutrition, 23(6), 669–682. https://doi.org/10.1080/07315724.2004.10719409

[5]Davis, D. R. (2009). Declining Fruit and Vegetable Nutrient Composition: What Is the Evidence?, HortScience, 44(1), 15-19. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.44.1.15

[6] Peskett, M. (2017). It Seems Modern Fruits and Vegetables are Bigger, But No More Nutritious. Retrieved from https://www.growlikegrandad.co.uk/allotment/seems-modern-fruits-vegetables-bigger-no-nutritious.html

返回目錄

2. 植物抗氧化物

由於植物經常面對不同威脅,因此需透過產生不同作用的抗氧化物以適應環境。

當中包括抵禦病害的防禦物質、吸引授粉者的香味分子、回應環境壓力的信號分子、警示掠食者或減低紫外線傷害的植物色素等。

植物生產抗氧化物,除反映植物面對壓力,亦代表植物有能力面對環境挑戰。

當植物達至健康的條件被滿足,如充足的光合作用、土壤營養等,植物便有足夠能量、胺基酸、礦物質去製造充足及多種的抗氧化物,因此抗氧化物能反映植物的健康程度。

防禦物質例子:當植物被蟲咬傷,會被刺激製造更多綠原酸,抑制害蟲。綠原酸亦有抑制真菌病原的作用。

植物色素例子: 強烈紫外光會傷害植物,因此植物會製造抗氧化色素如花青素,避免吸收過多的紫外光。

為何蔬果會有豐富的香氣、顏色和味道? 原來植物產生的抗氧化物有不同的化學特性,能刺激我們的感官。據說植物能產生數千至一萬種抗氧化物,它們可以細分為不同家族。除了較為人認識的維他命C、維他命E、類胡蘿蔔素,多酚亦是其中一個抗氧化大家族。例如酸性的酚酸、帶苦味的單寧及擁有很多天然色素成員的類黃酮都是多酚的子家族。

延伸閱讀:

[1] Kundu, A., & Vadassery, J. (2019). Chlorogenic acid‐mediated chemical defence of plants against insect herbivores. Plant Biology, 21(2), 185-189.

[2] Martínez, G., Regente, M., Jacobi, S., Del Rio, M., Pinedo, M., & de la Canal, L. (2017). Chlorogenic acid is a fungicide active against phytopathogenic fungi. Pesticide Biochemistry and Physiology, 140, 30-35.

[3] Steyn, W. J., Wand, S. J. E., Holcroft, D. M., & Jacobs, G. J. N. P. (2002). Anthocyanins in vegetative tissues: a proposed unified function in photoprotection. New Phytologist, 155(3), 349-361.

[4] Stiller, A., Garrison, K., Gurdyumov, K., Kenner, J., Yasmin, F., Yates, P., & Song, B. H. (2021). From fighting critters to saving lives: polyphenols in plant defense and human health. International journal of molecular sciences, 22(16), 8995.

[5] Sprouse, S. (2021). Phytonutrients 101: A Crash Course in Plant Compounds. Retrieved from https://askthescientists.com/phytonutrients/

[6] Liu, C. W., & Murray, J. D. (2016). The role of flavonoids in nodulation host-range specificity: an update. Plants, 5(3), 33.

返回目錄

3. 抗氧化物與健康

過高的活性氧水平會增加體內氧化壓力,對細胞結構和基因等造成破壞,形成累積損害,增加慢性疾病風險。

一般而言,身體代謝會自然產生活性氧類(如自由基),因此我們無法完全避免活性氧類的產生。另外,高糖食物、壓力、紫外線、病毒、年老等亦會增加身體活性氧水平。


抗氧化物能調節人體的氧化壓力,緩和對身體的損害,因此抗氧化物能預防心血管疾病、癌病、炎症等慢性疾病。

人體內有一組抗氧化網絡能夠平衡自由基,主要包括維他命E、維他命C、谷胱甘肽等。

它們環環相扣地運作,當維他命E清除自由基後,亦會進入氧化狀態,卻可藉維他命C給予電子,還原為抗氧化物。同樣,當維他命C被氧化後,則在其他抗氧化網絡成員及抗氧化酶的幫助下被還原。

當抗氧化網絡成員一起作用,彼此間的活動力會大增,並強化整個抗氧化系統。
另外,不少抗氧化物亦會跟抗氧化網絡互動。

例如常見於柑橘水果的檸檬黃素、常見於提子果皮的白藜蘆醇、常見於黃薑的薑黃素等等,其作用就像一個郵包。當體內的分子收到郵包後,會向細胞核一層一層傳遞信號。當細胞核內控制基因表達的轉錄因子收到信號,便會增強有利抗氧化網絡分子的表現,提升抗氧化網絡效率。抗氧化網絡幫助紓緩氧化壓力對血管、心肌、神經、氣管等的細胞造成的損害。

延伸閱讀:

[1] Mahmoud, A. M., Hernandez Bautista, R. J., Sandhu, M. A., & Hussein, O. E. (2019). Beneficial effects of citrus flavonoids on cardiovascular and metabolic health. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2019.

[2] Farkhondeh, T., Folgado, S. L., Pourbagher-Shahri, A. M., Ashrafizadeh, M., & Samarghandian, S. (2020). The therapeutic effect of resveratrol: Focusing on the Nrf2 signaling pathway. Biomedicine & Pharmacotherapy, 127, 110234.

[3] Khan, H., Tundis, R., Ullah, H., Aschner, M., Belwal, T., Mirzaei, H., & Akkol, E. K. (2020). Flavonoids targeting NRF2 in neurodegenerative disorders. Food and Chemical Toxicology, 146, 111817.

[4] 張景泓. (2021). 天然蔬果成分對於第 2 型糖尿病抗發炎之探討. 中華民國糖尿病衛教學會會訊17(4), 57-63.

[5] Wu, G. J., Chen, K. Y., Yang, J. D., Liu, S. H., & Chen, R. M. (2021). Naringin improves osteoblast mineralization and bone healing and strength through regulating estrogen receptor alpha-dependent alkaline phosphatase gene expressionJournal of Agricultural and Food Chemistry69(44), 13020-13033.

[6] Wang, S. C., Chen, Y., Wang, Y. C., Wang, W. J., Yang, C. S., Tsai, C. L., … & Hung, M. C. (2020). Tannic acid suppresses SARS-CoV-2 as a dual inhibitor of the viral main protease and the cellular TMPRSS2 proteaseAmerican journal of cancer research10(12), 4538.

[7] 洪耀欽. (2013). 補充大豆異黃酮 自在迎接更年期中國醫訊, 118, 33-35.

[8] Chew, E. Y., Clemons, T., SanGiovanni, J. P., Danis, R., Domalpally, A., McBee, W., … & AREDS2 Research Group. (2012). The Age-Related Eye Disease Study 2 (AREDS2): study design and baseline characteristics (AREDS2 report number 1)Ophthalmology119(11), 2282-2289.

返回目錄

4. 計劃時間表

項目時間表

研發階段

2020年9月 - 項目展開

2020年12月 - 開發光譜儀原型1號,用作蔬果掃瞄測試及設計評估

2021年3月 - 開發光譜儀原型2號,加入具電源管理、設備連接和數據傳輸功能的微處理器系統板 

2021年4月 - 落實光譜儀外殼設計 

2021年8月 - 建立營養數據庫,完成首三種蔬果的實驗室化驗及數據收集 

我們每次為光譜儀增加可掃瞄蔬果種類前,都會為該品種收集至少100個不同牌子、產地、認證的樣本,並於實驗室進行化驗測量。透過比較受公認的化學分析方法與光譜儀掃瞄的數據,我們便能證明兩組數據的總抗氧化物量和葉綠素含量呈正相關,以確保光譜儀的準確度。

2021年8月 - 12月 - 光譜儀原型2號進行生產,並舉辦社區工作坊獲取參加者反饋改良設計

2021年10月 - 手機應用程式和雲端數據庫正式上架,用家開始使用儀器掃瞄蔬果樣本及收集數據,項目由研發階段進入試驗階段

試驗階段

2021年12月至2022年6月 - 招募30名成員為第一期公民科學家,借用儀器協助收集數據 

2022年1月 - 第二批蔬果品種完成實驗室化驗,儀器可掃瞄蔬果擴展至16種

2022年3月至2023年5月 - 定期舉行展覽和社區工作坊,作項目推廣及公民科學家招募 

2022年6月至12月 - 招募50名成員為第二期公民科學家 

2022年7月 -  第三批蔬果品種完成實驗室化驗,儀器可掃瞄蔬果擴展至25種

2022年11月 - 共10種蔬果累計收集各超過300個數據,並進行數據分析重新定義營養等級 

當個別蔬果品種透過公民科學家計劃收集得一定數據量後,我們便可跟據已有數據更新該品種的總抗氧化物量或葉綠素含量的範圍和評級分佈。理論上,當數據庫經核實有效的數據越多,便越能反應出市面上實際的蔬果抗氧化物營養的現況

2022年12月 - 完成本項目所有蔬果品種的實驗室化驗,儀器最後可掃瞄蔬果共49種

2023年1月至6月 -  招募70名成員為第三期公民科學家

2023年7月 - 與蔬菜統營處合作收集蔬菜樣本數據 

2023年7月 - 蔬果營養數據庫累計共收集超過13,000個樣本,並且就數據進行分析

2023年8月 - 項目試驗階段結束,並舉辦成果發佈展覽

返回目錄

5. 本地營養數據

49 種蔬果的抗氧化物範圍

返回目錄