2018年物种日历 篇二：从杏仁豆腐到凝胶电泳，石花菜到处都能插一脚

作者：史军

谨以此文，献给煮过琼脂糖的生物狗们

做一只生物狗是怎样一种体验？抓小白鼠不成反被咬了手，解剖一下午蛔虫发现晚饭吃豆芽，还是辛苦一年种的葡萄一夜之间被偷个精光？

这些“光辉事迹”可能够大家挂在嘴边说一辈子，然而却远非实验室工作的日常。对于生物狗来说，只有琼脂是永恒的。很难找到比琼脂更温柔的实验材料了，你让它顺滑它就可以顺滑，让它黏密它就可以黏密，丰满亦可苗条亦可，可方可圆，可长可短——全看你的配方和容器。

生物狗们，亲切不？图片：123rf.com.cn正版图片

不是生物专业出身？回想下你爱吃的布丁、果冻、杏仁豆腐，它们也少不了琼脂的存在。

海胆和人都爱啃的红海藻

要说琼脂，我们需要从今天的主角“石花菜”说起。石花菜并不是蔬菜（辜负了它的“菜”名），像海带、紫菜一样，它是一类海藻。

在中国海域分布的石花菜有十多种，但其中最常见的不过五种，分别是在黄渤海扎根的石花菜（Gelidium amansii）本尊，以及喜欢生活在亚热带海洋的中肋石花菜（G. japonicum）、广布于中国各海域的小石花菜（G. divaricatum）、主要产自浙江福建的大石花菜（G. pacificum）、主要产自福建台湾的细毛石花菜（G. crinale）。

你可能见（chī）过石花菜本尊。图片：David Fenwick / APHOTOMARINE

若要排资论辈的话，石花菜和紫菜的关系更近一些，毕竟它们都是红藻门的兄弟。但是问题来了，为啥我们看到的石花菜都是一副冰清玉洁的样子，根本就不红啊？

那是因为，餐桌上的石花菜并不是它原来的样子。石花菜的颜色来自藻红素，然而藻红素并不稳定，容易分解。在采收石花菜的时候，都有水里洗干净，除去附着物, 然后再晒干贮存的工序，甚至还有专门的漂白加工，这样一趟折腾下来，藻红素根本就剩不下来。就算是熬过了这些步骤，残存的藻红素入锅一煮也就啥都不剩了，煮熟的紫菜会由紫变绿，也是这个道理。

活着的时候，它们着实是红色的。图为南非的G. reptans。图片：Anderson RJ, et al. / Seaweeds of the South African South Coast（2016）

除了人类，很多海洋生物也将石花菜作为重要食物来源，毕竟作为一种大型海藻，不吃掉太可惜了。马粪海胆和紫海胆都非常中意石花菜，当然，场面有些奇怪，想象一下刺球抱着石花菜和裙带菜啃呀啃的场面吧！

紫海胆的腹面和口器，刺球球虽然没有胳膊，但管足可以把食物推进口里。图片：Jeff Rotman / naturepl.com

石花菜的主要成分是琼脂，是琼脂糖与琼脂胶组成的混合物；作为一种多糖，琼脂糖似乎应该作为能量来源。然而因为其特殊的结构，想要消化琼脂并不容易。海胆体内并没有完整消化琼脂糖的酶，想要消化吸收石花菜里的营养，还需要依赖共生的特定细菌——只有它们才能将琼脂糖降解成可以消化的糖类。这样的共生关系其实在陆地上也存在，白蚁也是通过消化道内的微生物来处理难以降解的木质素、纤维素的。

人类自然是没有办法消化琼脂的，但是这并不妨碍石花菜成为我们的美食。不单单是作为朝鲜小菜中的重要配角出现，石花菜以及它的提取物琼脂，早就是无数经典小吃的重要配料了。

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在开始讲美食之前，先教你用琼脂粉做果冻。来源：Just One Cookbook / YouTube

异军突起的“食品添加剂”

我曾经天真地以为杏仁豆腐是和豆腐一样，用杏仁磨成浆，然后用卤水来点，但是总觉得这样做得亏了血本才对。直到后来我才知道，只需要在稀稀的杏仁浆里加上1%的琼脂，就可以做出像豆腐一样弹滑爽口的清凉小吃了。

杏仁豆腐里是没有豆腐的。图片：123rf.com.cn正版图片

琼脂的发现纯属偶然。根据日本传说，琼脂发现于江户初期的1685年，发现者是山城国（现京都府南部）一家酒店的老板，美浓太郎左卫门。他发现扔在门口的石花菜汤在夜里凝结成了像果冻一样的东西，即使在白天也不会融化，直到晒干之后变成了坚硬的白色物质。自此，用石花菜煮琼脂这个技艺就开始流传开来。

经过烧水、下菜、和菜、闷锅、榨滤、凝结、割粉、漏粉、冻干等一系列工序，石花菜最终会变身成粉条一样的条状物——这就是琼脂或者“洋菜”、“燕菜”，日语里叫做“寒天”。

晒干的条状琼脂，易存放。图片：manjuskitchen.co.uk

琼脂不是第一种用来制作凝胶的材料。但是和使用历史更悠久的明胶相比，只需要更少量的琼脂就能使汤固化，对口味的改变更小；另外，琼脂凝胶至少需要加热到85℃以上才会熔化，让琼脂糕点不熔于手不熔于口，口感也与明胶冻完全不同。

实验室中大展身手

琼脂相当稳定，在温和的条件下很少与其他物质发生反应，因此，如果你需要让液体固化而基本不影响其生化特质的话，稍微加点琼脂，煮沸放凉就好了——这让它在生物学实验室里有着巨大的发挥空间。

LB液体培养基（左），加入琼脂之后凝固为固体培养平板（右），不影响培养条件。图片：Masur / wiki commons

1881年，德国著名科学家，细菌学创始人之一罗伯特·科赫的实验室里，一位技术员将琼脂加入了液体培养基里，琼脂平板培养基从此成为了医学、细菌学、微生物学的必需品。相比液体培养，琼脂平板培养基可以给细菌提供稳定的生长环境，为后续的观察、分离、研究提供了巨大的便利。

一块接种了沙门氏菌的琼脂平板。图片：denn / flickr

直到1966年，科学家们给琼脂安排了一份更重要的工作，那就是电泳。

电泳用到的其实是琼脂进一步精炼得到的琼脂糖——法国科学家早在1859年就从琼脂中分离得到了它，没想到百年之后它才在科研领域大放异彩。琼脂糖本身就足以结成凝胶，与之相伴的琼脂胶因为自身的结构会对电泳产生影响，所以必须被除去。

一台琼脂糖凝胶电泳仪。图片：Jeffrey M. Vinocur / wiki commons

电泳，顾名思义，就是在电的驱动下游泳，琼脂糖凝胶便是一块理想的泳池。从生物中提取到的核酸（包括DNA、RNA）是一种带有电荷的分子，在外加电压的驱动下，这些分子在琼脂糖凝胶的孔洞中艰难跋涉。分子大小不同受到的阻力不同，加上所带电荷的差别，让不同分子在泳池中行进速度各不相同；在凝胶中行进一段时间之后，化学性质并无二致，只是长短、结构不同的同类分子，就可以清晰地区分开——而不论是依赖离心机还是层析柱，都无法达到类似的效果。

跑过DNA之后的琼脂糖凝胶。图片：School of Natural Resources from Ann Arbor / wiki commons

如果你在生物学实验室里，看见一个满脸稚嫩的研究生正在专心致志地盯着微波炉里的什么东西——那一定不是中午的便当（这是当然，实验室里的微波炉可不准用来加热食物），而是一锥形瓶微微沸腾着的、凝聚着奋斗与希望的琼脂糖。

希望。图片：123rf.com.cn正版图片

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