人類祖先在一千萬年前就開始飲酒了？！

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

本文由 財政部國庫署 委託，泛科學企劃執行。

你注意到了嗎？在品酒時，品酒師不會一口乾，而是充分觀察、品嚐後才會下肚。這些動作可不是單純裝模作樣，而是有科學根據的。品酒有五個基本動作：觀察、搖晃、聞、啜飲與漱口、吞嚥，究竟我們的感官跟大腦是怎麼接收酒的訊號呢？

從最簡單的「嗅覺」開始，酒杯湊近口鼻、進入口腔，我們可以聞到「外部」和「內部」的香氣。外部指的就是用鼻子聞到的香氣，是先穿越鼻孔到達嗅上皮組織，形成我們所熟悉的正鼻嗅覺。而內部呢？那些已經在我們嘴巴裡的酒液，會走鼻咽和後鼻孔這條路，最終到達嗅覺粘膜。即使這口酒已經被喝下去，只要輕輕呼口氣，也依然能「聞」到酒味。

另外，口鼻之間的通道，也就是鼻咽，在吞嚥的過程中會關閉，所以在吞嚥時會有一種「味道好像弱掉了」的錯覺，但其實只是你暫時無法靠鼻間的任何通道呼吸而已。這也是為什麼品酒師會要把酒液含在嘴巴裡漱口，甚至還會打開嘴巴吸一口氣。

緊接在嗅覺之後的「味覺」，則是重頭戲！食物進到嘴巴，溶解在唾液中，啟動了味覺受器。人類可以透過味蕾的受器感受到「鹹、酸、苦、甜、鮮」五種味道。不過，也有部分的人不喜歡酒的原因，正是因為味覺。美國賓州大學農學院過去研究發現，人體中的苦味受體來自基因 TAS2R13 和 TAS2R38，辣椒素受體則來自基因 TRPV1。因此不同的基因表現，影響著人們對這兩種味道的感受，也決定了他們的攝取喜好。

講完了嗅覺和味覺，別忘了品酒前的「觀察」。事實上，人們對風味的知覺基礎，來自多重感官的整合。當我們在觀看一杯酒的色澤和濁度時，大腦已經在默默「品嚐」它了。就像是望梅止渴、看到好吃的大餐肚子就先餓了起來。

除上述提到的「身體」感官，其實喝酒的時段、溫度、聲音、順序也會影響我們「心裡」的感受。但話說回來，在品酒前，最重要的應是選擇安全以及衛生的酒品來源，就是要慎選合法的販售業者，並挑選標示內容清晰、完整的酒品。

財政部自 2003 年起委託專業執行機構共同推動「優質酒類認證」制度，從原料、製程、品管、後續追蹤等層層把關，最後通過優質酒類認證技術委員會審查的酒品，才能被授予使用 Ｗ 字型認證標誌。因此，選購有 W 認證標誌的優質酒品，可以讓我們在品飲時更加安心！

 資料來源：財政部國庫署 廣告

廷貝亨是在某個意外情況下偶然發現「超常刺激」概念的。

當時，他在荷蘭實驗室研究有著亮紅色腹部的公刺魚：即使養在水族缸裡，公刺魚依然保有領域行為，會攻擊其他侵入領域的公刺魚。

顏色鮮豔的「超常刺激」實驗

為了研究這種行為，廷貝亨和他的學生利用鐵絲操作死魚，接近守護領域的公刺魚；為方便操作，他們改用木假魚，結果沒多久就發現原來是公魚腹部的紅顏色會誘發攻擊行為——就算假魚再怎麼逼真，只要它的腹部不是紅色的，公刺魚似乎便完全不在意，但牠們會攻擊所有底部為紅色的物體，即使長得再不像魚也照樣攻擊不誤；養在窗邊的公刺魚就連看見路上駛過的紅色廂型車也會起反應。最重要的是，廷貝亨注意到：如果假魚身上的紅色比真魚更耀眼，公刺魚會無視真魚、攻擊假魚。

顏色鮮豔的假魚即為「超常刺激」，也就是比所有自然刺激更能強烈激發動物反應的人為刺激。廷貝亨發現，要製造這類刺激其實不難：譬如，習慣撿「流浪蛋」回家的鵝媽媽會為了把體積碩大的排球滾回家，而對自己生的一窩蛋置之不理。

如果綁在木棍上的假鳥嘴有著比親鳥嘴喙更鮮明的記號，剛孵化的雛鳥也會無視自己的爸媽，轉而向假鳥嘴索討食物。廷貝亨發現，放諸整個動物界，任何一個為了增強吸引力而刻意設計的人為刺激，似乎都能改變並控制動物的本能行為——這也是加工食品製造商、香菸產業、違禁藥藥頭們、還有那些供應類鴉片藥物的大藥廠對「顧客」所做的勾當。

透過加工讓使用者更容易成癮

最易成癮的物質或行為活動都屬於超常刺激。正如同超常刺激對刺魚世界的影響，它們也會擾亂人類世界的自然平衡。比方說，最容易使人上癮的藥物其實都源自植物，只是它們被精煉成高濃度，意即透過加工製成更強效、使主成份能更快被吸收並進入血液循環的產品。^[1]

各位不妨再想想古柯葉（coca leaf）：若是放在口中嚼嚼或煮成茶汁，它只會產生輕微刺激，成癮性也不強；若是精煉成古柯鹼或「快克」，不只吸收速度變快，成癮性也會大幅提高。同樣的，如果罌粟花是人類取得類鴉片物質的唯一途徑，大概也就不會有嗎啡濫用的問題了。

香菸的情況也差不多。由於人類將採集來的菸草加工製成能以「菸氣」的形式抽吸，又加入數百種能增添香氣與風味、且令其能更快進入肺部的添加物，結果做出「香菸」這種明顯比未加工菸草葉更容易使人上癮的菸草產品。

酒也是加工品。如果我們在店裡買不到伏特加，只能靠馬鈴薯自然腐爛發酵的方式取得，或許也就不會有這麼多酒鬼了。

現今的肥胖問題也屬於超常刺激

現代社會的肥胖問題同樣源自超常刺激，食品科學界稱這類食品為「超可口食品」（hyperpalatable food）。為了避免營養不良，演化讓大腦偏好熱量密度高、像是漿果或肉類這種含糖量高或高油脂的食物；不過這種食物在自然界相對不易取得，故肥胖在古代並不常見。

工業時代以前，人類主要以榖類和富含蛋白質的未加工食物維生，再加上這類食物鹽分不高，因此肥胖問題依舊罕見。

然而，近數十年來，加工食品製造商學會利用類似藥頭製造成癮性藥物的手法，改變食物風味——他們一發現人類酬賞系統會對哪些物質起反應，就馬上把這些物質變成非自然、能更快進入血液循環的高濃度型態。於是，含有這類物質的食品就像違禁藥一樣，憑藉其高濃度和快速吸收的特性，增強酬賞系統反應。

今天，食品公司每年投入數百萬美元研究如何開發超可口食品——業界稱為「食品最適化研究」（food optimization）。

某位哈佛出身、從事食品研發的實驗心理學家表示：

「我做過披薩最適化，也改良過沙拉調料和椒鹽餅乾風味。我可以說是改變這個領域遊戲規則的人。」^[2]

這群食品改良員之所以能改變遊戲規則，理由是超可口食品會干擾人類的自然傾向，就像排球對母鵝母性直覺、或假鳥嘴對雛鳥餵食的超常影響。於是乎，人類對這類最適化食品的渴望程度會遠大於愉悅感激發的需要程度。

成為良好的消費者，做出對的選擇

光是在美國，每年大約有三十萬人死於肥胖問題。^[3]由於這種情況就像溫水煮青蛙一樣，並非突然發生，而是漸進使然，導致我們意識到問題時多半已經來不及了——容易取得並導致濫用的藥物和突飛猛進的商業食品加工技術，雙雙愚弄了人類的情緒酬賞系統。

儘管科學能闡釋食品使人上癮的機制，但留心警訊、避免被操縱導致肥胖，仍需仰賴消費者本身的自覺，方能達成。

喜歡和欲求系統的設計與機制、還有發現這些機制的故事，無一不教人驚歎。一旦明白酬賞系統在分子層次的運作方式，有些人便學會以之牟利，譬如利用生化機制操縱人類行為的菸草、食品及藥品製造商（違禁藥頭和某些大藥廠皆然）。

你我都是教育良好的消費者，既然已知他們的所作所為，我們更應該運用知識，做出更好、更健康的選擇，見招拆招。

參考資料

1. Gearhardt et al., “Addiction Potential of Hyperpalatable Foods.”
2. Moss, “Extraordinary Science of Addictive Junk Food.”
3. K. M. Flegal et al., “Estimating Deaths Attributable to Obesity in the United States,” American Journal of Public Health 94 (2004): 1486–89.

——本文摘自《情緒的三把鑰匙：情緒的面貌、情緒的力量、情緒的管理－情緒如何影響思考決策？》，2022 年 8 月，網路與書出版，未經同意請勿轉載。