英國民間食安相關組織│食安簡史7：新手培訓中心

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

食品安全近年引發許多焦慮，臺灣的食安政策究竟該如何制訂，才能讓大家吃得安心放心呢？本系列以歐盟、英國、美國、加拿大、中國等國為例，整理歸納系列文章，邀請大家破關點技，點好點滿成為食安鬥士。

• 前一篇請見：擺脫官僚：加拿大食品檢驗局│食安簡史13：三轉培訓中心

多元食品，多元檢測：加國食安因應法則

僅管加拿大食品檢驗局 (Canadian Food Inspection Agency，CFIA) 仍隸屬加拿大的官僚組織之一，但營運則採接近民營公司的模式¹，從加拿大的消費者角度思考食安政策，並積極地培養未來的組織人才。旗下的實驗室和實體辦公室都是用專業來劃分職權，如位於安大略湖區渥太華的食安實驗室²，專精於食品、肥料和飼料；而位於大西洋區夏洛特敦的食安辦公室，則專才在於植物檢測的部份。在專業分工的原則之下，業務更加集中，能有效地累積經驗、提高檢驗技術的水準。

而檢查員、檢查站也是按照專業進行分工，設立專門針對乳品、肉品或植物等檢查站，絕不讓檢查員承擔全品項的檢測工作。加國以往也試圖培養綜合型的食安檢查員，但成效不彰只得放棄²。事實上食品的種類日漸繁多，加上基因改良、奈米科技等新技術不斷加入食品範疇，培養綜合型的食品檢查員並不符合實際潮流，不如培養專精於數個領域的檢驗人才，才能提高工作品質的一致性和效率。

有犯罪找警察！食安犯罪交給食安警察？

而在食安犯罪的現場調查裡，由於調查和採證皆需極專業的食品科學知識、刑事偵查技巧，以及豐富的現場經驗，但能同時具備三項技能的檢驗人員通常少之又少，因此歐洲的義大利、荷蘭皆有食安警察的制度，而英、德也在 2013 年的廉價馬肉偽裝牛肉的跨國食品詐欺案後，開始評估食安警察的設立^3-5。

雖然加拿大沒有食安警察制度，但加拿大食品檢驗局的現場調查員皆是熟捻法務工作、對食品犯罪熟悉的人才。在現場調查蒐證之中，能夠掌握食品犯罪的特性，檢查其蛛絲馬跡，更能夠以科學的方式取得足以上法庭的證據，因此能夠協助聯邦司法單位起訴、提出相關報告和證據，也避免了如同我國頂新越南油案時，彰化地檢署因不具備檢驗理化證據的知識，未考量油品原料在儲存時會有沉澱和分層的問題，僅在頂新屏東廠油槽的底層抽樣。此草率取樣反而導致證據在法庭上被認定不足採信，使得檢察體制和科學辦案在國人心中威信掃地^6,7。

而加拿大食品檢驗局和傳統政府機關相比，還有一個不同之處在於人才的培育。該組織積極地培育後備人才，每年聘僱至少 250 名全職學生，並且依其專長給適當的工作內容。此外也和各大學合作，讓學生利用學校的合作學程前往食品檢驗局內適合的單位實習¹。加拿大食品檢驗局此舉除了展現了和一般官僚機構的不同之處，更替自己未來在人才招募、科普宣導層面上種下了極佳的種子。

食品標籤給誰看？加拿大安全食品行動計劃

如前一章所述，食品產業是加拿大經濟重要的支柱，因此為了維持強勁的國際貿易優勢，加國在 2012 年推出了加拿大安全食品行動計劃 (Safe Food for Canadians Action Plan)，以食品安全為主軸，同時達到提高國際競爭力、維護國民食品安全的目的^1,8。以下將簡述行動計劃中改革的方向。

食品上的標籤誰會看？我個人的想法是：「消費者、麵店老闆和檢察官」。

食品標籤最早的目的是讓消費者了解食品的成份，藉此挑選適於自己的產品。但時至今日，食品標籤上已經有了太多的訊息，完全喪失了可讀性，多達數百字的說明再加上猶如天書般的化學名，已經無法讓消費者了解食品標籤存在的價值了。因此加拿大食品檢驗局在標籤現代化計劃裡，利用網路溝通平台蒐集消費者的意見¹，希望設計出能夠讓消費者簡單地獲得食品資訊的標籤。而這項行動的意義不僅在於能夠規劃出夠貼近民情的標籤，更重要的是呈現了政策的透明化，提高了民眾對政府的信賴感、鼓勵民眾關心科學發展，使國家政策和科技發展有堅實的民意基礎⁹，同時也改善了民眾在食品市場上長期處於資訊弱勢的困境，讓一向是「由上而下」的政令宣導，改成雙向式的良性溝通。

而「麵店老闆」指的是加拿大的國際貿易夥伴，對加拿大而言，食品標籤是加國食品通往全球貿易的門票之一。因此在標籤現代化計畫裡，加國的食品標籤將符合國際貿易組織等規範，增強加國的全球競爭力¹。

最後的「檢察官」指的是食品的溯源管理。理想中的食品標籤，猶如我們的身分證加健保卡加金融卡，要能夠查出食品的來龍去脈，以掌握「從農田到餐桌」的全食品鏈，如同歐洲各國在狂牛症之後，紛紛建立自己的畜產品追溯體制（如：英國肉品安心組織（ABM/Assured British Meat）所屬的小紅拖拉機標章¹⁰）。因此加拿大食品檢驗局在標籤現代化計劃裡，不僅徵求廣大消費者的意見，同時也參考了食品工業業者、地方政府等不同團體的實際看法¹，以期能夠完成一個滿足消費者、貿易商和政府的現代化食品標籤系統。

下一篇請見：加拿大食品安全法簡介│食安簡史15：三轉培訓中心

參考資料

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2. 何翔，张伟力，韩宏伟，杨华，郑贵森，康凤琴 (2008) 加拿大食品安全监管概况。中国卫生监督杂志，216-221
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6. 【0428頂新越南油案一審審理庭】缺乏科學辦案精神，檢察官查證有疏失。法操司想傳媒
7. 事實認定與法律程序為頂新劣油案爭議燃點。台大校訊
8. 徐遵慈、羅傑、葉蕙君、林芩妤 (2015) 《加拿大食品安全法－Safe Food For Canadians Act》之研析。中華經濟研究院（WTO 及 RTA 中心）
9. 林昱梅 (2015) 論食品安全管理法制中之預防原則：以歐盟與臺灣為中心。台大法學論叢。國立台灣大學法律學院。中華民國
10. 李欣；钱永中 (2006) 农业质量安全体系模式-英国的小红拖拉机体系简况。农业质量标准。第5期。54-56頁