這種昆蟲分泌物,人類吃了3000多年,已經停不下來了

樹枝上的紫膠 圖片來源:Jeffrey W. Lotz/維基百科
《環球科學》雜誌迎來了自己的播客節目👏
歡迎訂閱《環球科學》播客,每月更新一次,聽科學家與我們編輯一同探討形形色色的科學問題。在最新一期節目中,我們有幸邀請到了《環球科學》多次合作的譯者、兩位專業的心理諮詢師,跟我們聊了聊青春期的孤單感和青少年面對的困境。
撰文|clefable
審校|王怡博
逼仄的空間中,一個頗有氣勢的黑衣人向你攤開雙手,他問你:選擇紅色藥丸還是藍色藥丸,接受殘酷的真相,還是保持無知?在這樣大的選擇面前時,你可能或許會忽略掉兩種藥丸中的藍色色素和紅色色素,哪一種更有害?
日常生活中,我們目之所及、有顏色的人造物,包括食物、藥品和日用品等物品的色彩,其中大部分都來自人工色素。例如,紅色可能來自偶氮玉紅(E122,國際食品新增劑編號)或誘惑紅(E129)等,它們裝點了美味的紅絲絨蛋糕、馬卡龍等,而藍色則可能來自亮藍(E133),它讓一些運動飲料或冰淇淋擁有了如海洋一般的漂亮藍色。
被打敗的人工色素
偶氮玉紅、誘惑紅來自於一類被廣泛使用的人工色素,也就是偶氮染料。第一批偶氮染料由德國化學家C. A. Martius和Hermann Caro在1875年合成之後,這類染料很快得到廣泛應用,在食品和各種日用品行業崛起,使用佔比一度高達70%
偶氮玉紅和亮藍 圖片來源於論文
不過20世紀80年代,它們開始跌落“神壇”:一類偶氮染料被證實會在人體降解後,釋放出致癌化合物——聯苯胺,而被停用。之後,還有一些偶氮染料被證實致癌和導致基因突變而遭停用。大概20年前,一些研究者發現,一些偶氮染料在人體內經過代謝,或者經過皮膚微生物的作用後,產生一些具有致癌性的芳香胺,隨後也被禁止。
目前,類似偶氮玉紅、誘惑紅和亮藍(屬於三芳基甲烷染料)的人工色素經過研究後,顯示可能有一些潛在的危害。不過,只要每日攝入量不超過最高可攝入量就不會有明顯的危害——每日每千克體重攝入偶氮玉紅、亮藍和誘惑紅的量分別最高不超過4毫克、6毫克和7毫克。
人們對偶氮染料的擔憂,促使一些已使用數千年的天然色素重新登上了舞臺,其中有兩種來自昆蟲的色素都曾對人類社會產生了重大的影響。一種是胭脂蟲(Dactylopius coccus)體內的胭脂紅酸。這種色素從16世紀開始一直沿用至今,其出現當時美麗的油畫,象徵權力的服飾,到如今較為高階的食品、化妝品等中。胭脂紅酸是一種天然的蒽醌類化合物,沒有潛在致癌性,不過可能有輕微毒性並導致過敏。另一種色素名為紫膠紅酸,這也是一種紅色色素,且屬於蒽醌類化合物。它提取自一種名為紫膠蚧Kerria lacca)的昆蟲的分泌物。
4、5和6為雌性紫膠蚧,8和9為雄性紫膠蚧 圖片來源於:《印度昆蟲的生活:聯合國昆蟲手冊》/作者 Harold Maxwell-Lefroy/維基百科
紫膠蚧可以從菩提樹、無花果樹等400多種植物上獲得,它們原產於印度、緬甸等東南亞其他地區。紫膠蚧中的雌蟲是紫膠的主要生產者,它們寄生在這些植物的樹枝上,吸取汁液。這些汁液除了為它們提供能量,還會在它們體內發生化學反應。隨後,紫膠蚧的毛孔就會排出分泌物。
這種分泌物一旦接觸空氣,就會硬化,形成一層堅硬的殼狀覆蓋物——這就是紫膠,保護紫膠蚧雌性及其孵化的整個蟲群。對於紫膠蚧來說,這個覆蓋物類似於它們的保護繭或者盾牌。在6個月的生命週期中,它們除了攝食和繁殖,就是製造紫膠。雌蟲在死亡前還會產下約一千枚卵,推動紫膠事業繼續繁榮。據悉,生產1磅(大約0.45千克)的紫膠大概需要17 000到90 000只蟲子人類對紫膠的使用已有3200年的歷史,在一些地區的民間醫學中,紫膠被當作保肝和抗肥胖的藥物。
在距離中國約數百公里的孟加拉國庫爾納市,隨著一些人工色素退出市場,一些居民因為收集紫膠,生活開始有了起色。一些人甚至可以完全以採集紫膠為生。他們會收集有紫膠的枝條後,稍作處理後高價賣給商人,隨後這種產品就會被出口到多個國家等。
當人們處理紫膠時,其中的紫膠蟲也無法倖免。他們從中提取的紫膠色素(主要是紫膠紅酸等,主要來源於昆蟲的血淋巴,類似於人的血液)可染出從深紅色、勃艮第紅色,再到深紫色等各種顏色。其染出的一些顏色與胭脂紅酸相似,不過看上去會更溫暖、柔和。用紫膠紅色素染出的絲綢和羊毛,也具有較好的耐光和耐洗性,在較長時間的光照和洗滌後能較好保留住顏色。
圖片來源:Unsplash
無法打敗的印度小蟲子
不過真正體現紫膠價值的並不是紫膠色素,而是提取出色素,摒棄掉昆蟲碎片和蟲蠟之後剩餘的蟲膠樹脂。在本世紀初,科學家曾多次嘗試透過人工的方式,複製出蟲膠樹脂,但最終發現這種來自印度和緬甸等的小蟲子(指的是紫膠蚧)仍然是最佳的選擇。
全球多個行業都在利用蟲膠樹脂粉的獨特效能,包括成膜性、防水性和黏合性。此外,蟲膠樹脂無毒且可生物降解,已獲得了美國食品與藥品管理局 (FDA) “公認安全”(GRAS)的認證,允許作為食品新增劑使用。這都支援了其在多個行業的大規模應用。
各種顏色的蟲膠 圖片來源:維基百科
例如,在食品行業,蟲膠樹脂可以作為糖果、水果和堅果的上光劑蟲膠樹脂可以作為糖果、堅果保護塗層,既美觀又能延長保質期。我們十分熟悉的巧克力豆的生產此前就使用過蟲膠樹脂。其防水效能使其可以用於果汁、碳酸飲料、葡萄酒和果醬等的包裝生產中。
與此同時,漆器等木材行業也對蟲膠樹脂的上光劑有很大的需求,例如清漆、印刷油墨和木材塗飾。蟲膠和蟲膠蠟(蟲膠生產中的一種副產品)可用作化妝品的高光澤拋光劑,以及口紅等的稠度劑。
值得一提的是,蟲膠樹脂可以應用於藥物行業。蟲膠通常不溶於水,但在較高pH下能溶解,即pH值在8~10,而且由於蟲膠具有較強的成膜能力,因此它很適合製作腸溶包衣、糖包衣,用於針對結腸的藥物遞送。研究者在設計藥物時,也會在其中加入一些促進藥物釋放的新增劑,進而控制藥物的釋放,使其發揮更好的療效。
根據透明市場研究(Transparency Market Research)的一項調查,由於消費者對天然成分的偏好增長,食品飲料行業對精製塗料日益的需求,以及製藥和工業領域的需求,預計在2024年至2034年,蟲膠樹脂粉市場將大幅增長。到2034年底時,蟲膠樹脂粉市場規模預計將達到約15.8億美元。
圖片來源:Unsplash
隨著越來越多的行業尋求合成化學品的環保替代品,蟲膠樹脂的可持續性和多功能性正在使其日益獲得青睞。實際上,目前全球蟲膠樹脂粉的市場競爭十分激烈,一些公司採用一些物理和化學手段,來獲得純度更高(脫蠟脫色)的蟲膠樹脂,以及探索蟲膠樹脂更多的創新用途。
很難想象紫膠蚧會如何看待人類如此對待它和它的分泌物,不過從人類歷史的視角來看,人類根據自己的需求讓這些昆蟲得以繁榮,並在人類社會中留下了足夠深的痕跡。不過,也有一部分人反對這樣大規模殺死昆蟲來獲得色素和蟲膠樹脂。目前看來,解決這個問題的最佳方法,或許仍然要落在化學分析和合成技術的進展上。
參考連結:
https://naturaldyes.ca/lac  
https://www.smithsonianmag.com/innovation/from-silk-moths-to-fruit-flies-these-five-insects-have-changed-the-world-180985252/ https://www.thedailystar.net/environment/news/tree-resin-unexpected-boon-locals-3790301    
https://iht.edu.in/lac-culture-cultivating-natural-resin/   
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S027869152300337X#sec1
https://foreverest.net/news-list/fate-of-kerria-lacca-the-lac-insect
https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/kerria-lacca
https://www.globenewswire.com/news-release/2025/01/29/3017305/32656/en/Shellac-Powder-Market-Poised-for-Strong-Growth-Projected-to-Reach-US-1-6-Billion-by-2034-Transparency-Market-Research.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Kerria_lacca#cite_note-14
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