不比商業品系差！重新發現家傳品系菜豆的價值——2016 國際豆類年

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 家樂福食物轉型計畫 委託，泛科學企劃執行。

• 文／陳彥諺

你喜歡吃香蕉嗎？香蕉是台灣人從小到大非常熟悉的水果，不僅方便攜帶、營養價值豐富，更符合現代的養生概念，很適合健身者、節食者。不過，你是從哪裡買到香蕉的呢？
你知道現在已經有專屬香蕉的「驗證」了嗎？

從以前到現在的台灣「蕉傲」

為什麼香蕉也有驗證？在談到驗證之前，首先讓我們聊聊過去。

作為常見的、隨手可得的水果，香蕉不只是台灣重要的水果產業之一，也是全球重要的經濟果樹及糧食作物。在巔峰時候，香蕉曾經是全球產量最多的水果，經濟價值非常高，僅次於蘋果、柑橘及葡萄，而糧食重要性也僅次於小麥、稻米和玉米。

而我們的台灣，曾經有「香蕉王國」美名，當時因爲產量大，加上風土及氣候適合栽種，台灣種植出來的香蕉特別好吃，價格和出口銷量的成績都非常亮眼。在香蕉的黃金年代中，台灣東西南北都有種植。

只是，雖然台灣是香蕉王國，外銷成績乍看亮眼，但蕉農的辛苦卻很少人知道。行話裡有種說法是「種蕉如賭」，因為種植香蕉必須靠天吃飯，將蕉苗種下之後，接著蕉農便得對賭著天氣、氣候環境、市場狀況——如果自然條件不佳，會導致收成慘澹，不過，若整體銷量過剩，也將造成價格大跌。又如果非常好運，成功撐過上述的局面，最終在進入市場銷售前，還將面臨到中盤、行口（台語）的層層轉手。作為一個蕉農，有太多變數不能掌控，收入也因此起伏不定。

吃好蕉！守護蕉農大行動！

台灣香蕉，從過去的出口黃金年代，邁入今天的另一個美好時代。如今，香甜軟糯的台灣香蕉，仍然是我們生活中的重要存在。

今天的台灣，因為經歷了多次爆發的食安問題，消費者越來越注重食品安全。與此同時，農民們仍然有收入穩定的需求。要如何平衡這兩點呢？

家樂福認為，比起讓蕉農單打獨鬥，有另一個能兼顧農民與消費者雙方利益的方法，那就是以賣場的力量，支持小農。家樂福賣場內，只販售通過驗證的香蕉，藉由驗證，不僅可以做到產地溯源、驗證履歷，鼓勵且支持小農轉型，讓蕉農可以專注栽種，不需擔心後端銷售問題，同時，顧客也能藉由驗證得知透明資訊，進而安心選購。

四大金蕉：履歷蕉、有機蕉、金蕉伯、石虎香蕉

家樂福的香蕉驗證共有四大種。家樂福的「履歷蕉」，是從雲林到屏東產區中挑選出來當季的、品質最優良的香蕉，並且全產品都需具備「產銷履歷（TAP）標章」，也需要遵循「家樂福農藥規範」，履歷蕉的每一根香蕉，都有其栽種來源、用藥是否符合歐盟標準的紀錄，且只有在經過政府委託的第三方驗證機構定期抽檢合格後才能販售。

「家樂福 BIO 有機香蕉」則是來自全台最大的「有機驗證（Organic）」香蕉農園，位於屏東。「有機」的標章並不好取得，蕉農必須以全天然農法栽種，不施化肥、不催生催熟，以人工除草代替除草劑，讓土壤是自然健康的狀態，健康的土壤所種植出來的香蕉，除了來源健康，口感香氣也特別好。

「金蕉伯履歷香蕉」不是一個人，而是一群人！10 多年前，家樂福已開始在全台各地找尋志同道合的農友，終於在雲林遇到願意為食品安全及環境永續共同努力的蕉農，後來更成為長期契作的對象。他們以友善農法耕種，呵護土地，種出好蕉。

「石虎山蕉」則是南投中寮的一群農友。他們為了保育瀕臨絕種的台灣保育類動物石虎，不擴大農地面積、不使用化學肥料及除草劑，保留給石虎一塊乾淨、安全、友善的棲息地。

家樂福的 Act For Food 食物轉型計畫

家樂福與民生息息相關，通路可以單純只是販售點，也可以帶來改變、產生力量。因此，家樂福推動食物轉型計畫，希望建立起與農民、農民團體相互信賴的合作連結，藉由大量計畫性種植、保證收購降低平均成本，一來讓農民能獲得合理的農務所得，二來讓消費者能以合理價格買到安全的食物，三來，通路能成為穩定供貨的角色。

買香蕉選擇家樂福香蕉驗證，不僅食得安心，更是以行動支持在地農民。家樂福相信每個人都值得最好的，以家樂福 AFF 食物轉型作為領航，一同創造友善農民、土地、消費者的共好模式。

家樂福以行動，開創對所有人與土地共生共好的食物轉型模式，也邀請大家一同參與支持。

• 深入瞭解四大金蕉：https://bit.ly/392kTrP

本文由 中興大學有機農業推動中心 委託，泛科學企劃執行

近年來，氣候變遷成為人類面臨的最大挑戰之一，當氣候異常的狀況層出不窮，嚴重影響經濟、生態等層面，各類型產業皆遭受不同程度的損失。

氣候變遷已然成為現在進行式，備受自然條件限制的有機農業可以怎麼做呢？

根據美國有機貿易協會（Organic Trade Association, OTA）報告（ Knuth et al., 2020），有機農業可以透過栽培管理，減少溫室氣體排放、儲存大量的碳，幫助緩解及應對氣候變遷所造成的影響。而有機栽培管理的調適策略到底是什麼？

利用大數據找出「天時地利人和」的作物

首先，在資訊日漸發達的時代，有機栽培管理也須仰賴新技術支持，其中 Big Data 便是一大重點，隨著氣候快速變遷，靠天吃飯的農業與氣象的關係也越來越密切。利用中央及各地區的農業資料，例如可耕地面積、主要作物及產量等，結合氣象、水資源等數據，相互整合後便能夠建立預測模型，提供監測及預警機制，應變未來可能發生的氣象災害，降低生產風險。此外，也可以藉由了解當地的土壤狀況、水資源灌溉情形，與過去累積的農業氣象數據相輔相成，並考慮市場供需及農民技術，找出「天時、地利、人和」的最適栽種作物。

把草留下來，就能把水留下來？

今年（2021）前半年，臺灣遭遇號稱百年最大乾旱，中南部連續好幾天不下雨，其實從去年開始，2020 年夏秋兩季便沒有颱風登陸，水庫進帳甚少，而看老天爺臉色吃飯的農業更是直接受到強烈衝擊。據之前中央研究院環境變遷中心的乾旱研究指出，在氣候變遷之下，直到本世紀中，未來臺灣北部河川供水能力降低，甚至，北部地區的農業用水缺水率可能超過 40%。

在面臨乾旱逆境時，作物生理機制會因應環境產生改變，產量跟生長速度也會下降，而各種作物的需水量也不盡相同，因此「如何將有限的水使用地更有效率」成了氣候調適策略的一大課題。除了運用前述的 Big Data，以科學數據為基底精算作物需水量外，田間操作也有把水分留在土壤裡的絕招，例如以稻稈、玉米桿等覆蓋土表，減少水分散失；或者採用「不整地栽培」，因為不整地可保有土壤中的有機質，而有機質的保水能力比土壤強；而對於長期作物，把草留下來，也就是所謂的「草生栽培」，根據實驗結果，草生栽培有助於減少地面水分蒸發，草長大後將其割下留著，也可以拿來覆蓋土表，增加土壤有機質含量，當然，還是要依據作物選擇適合的草種並適度管理，對於土壤保水力以及增進地力都有相當的效益。

「減肥」還能減緩溫室氣體排放？

農業生產所釋放的溫室氣體，大多來自土壤施肥所釋出的 CH₄、N₂O，總量比其他產業還多，因此我們若能夠減少施肥，便能減緩溫室氣體排放對氣候變遷造成的影響。而重視環境友善的有機農業，在使用有機農業允用的肥料前提下，要如何施肥才不會過量呢？

想要減少施肥，我們需要先思考如何讓土壤「保肥」，當土壤能夠有效率地將養分留住，當然就能夠「減肥」。其中，增加土壤膠體（soil colloids）便是一個方法，土壤膠體可分為無機和有機，無機膠體為黏土礦物，除非刻意換土或施加，否則不容易改變，而有機膠體是「土壤有機質」，概略來說，就是土壤中含碳的、從生物來的物質，則是可以人為添加的。土壤有機質不僅能夠提供植物養分，也讓許多土壤裡的生物能夠賴以維生，在田間建立活絡的食物網，同時這些生物也能夠間接將農夫施加的氮素固定在生物體，不會流失得太快，藉由這些消費者的參與，產生固氮、固碳的正向循環，而這些生物死後的殘骸也繼續為土壤提供有機質，讓土壤中的養分生生不息，進而降低用肥量。

地球上的所有生物，都是「互相」的

以上這些的有機農業調適策略，其實在臺灣就有成功的例子，就是獲選為聯合國里山社會生產地景案例的——臺中市「公老坪社區」。社區的農業以果樹栽植為主，果園主要種植柑橘、柿子，最需要水的季節便是冬季，但果園前的溪一到冬天就乾涸，水資源不足的情況下，在過去只好不斷抽取地下水，但地下水屬於公共財，這也造成了水分配不均的問題。後來，透過中興大學、農試所等各機構與地區合作，運用生態工法及里山的自然資本經營模式，共同創造經濟及社會價值。

他們建立生態農塘，提供水生昆蟲、蝴蝶等物種棲息，並以太陽能作為抽水站的動力來源，社區建立了一套機制決定水資源的分配。而在水質檢測方面，除了監測導電度、溶氧量和 BOD 值外，而在河川裡也有一些指標物種，例如臺灣特有種的臺灣石「𩼧」(Acrossocheilus paradoxus），只要水裡的 BOD 值過高，或者有農藥、肥料等便無法存活。

另外，他們也運用平腹小蜂作為害蟲荔枝椿象的生物防治方法，並推廣草生栽培，以種植紫花藿香薊防治蟲害，目前草生栽培的面積占已達總體的 90%，增加土地自然涵養水源能力。後來社區更是開發出自己的有機產品，除了原本的水果外，因為使用有機農法，他們可以將柿子的葉製成「柿葉茶」，將有瑕疵的柑橘果類，加工作成果乾以及柑橘軟糖，為有機農業的成果加值。除了提高生物多樣性以及產業價值外，社區也開始發展觀光及舉辦工作坊，希望將友善環境的主張和他們的經驗傳遞給更多人。

在氣候環境日漸嚴峻的今天，隨著各產業技術越來越發達，善用這項優勢並學會與環境共榮共存，是這個時代重要的趨勢，畢竟地球上沒有任何一個物種能夠獨立於其他生物生存，在生態系統為我們服務的同時，人類也應該作出改變，為生態服務，而倡導友善環境的有機農業便實踐了這個概念。

【2021有機農業促進論壇8／18日登場】

主題：就是韌性－有機農業對水逆境的調適力

活動詳情：https://lihi1.cc/mEgDT

報名連結：https://reurl.cc/MA59yL

* 將於活動前寄發線上直播連結
* 主辦單位保留活動內容調整之權利
* 本活動為免費參加
* 若有其他疑問，請電04-22840145#22洽詢，或寄信至 info@oapc.org.tw

參考資料

1. 臺灣未來的乾旱問題與因應。「臺灣乾旱研究：變遷、水資源衝擊、風險認知與溝通計畫」，中研院永續科學研究計畫（2016-2018）。
2. Knuth, B., DeBates, M., Mirenda, J, & Shade, J. (2020). Advancing Organic to Mitigate Climate Change. Washington, DC: Organic Trade Association.
3. 56年來最大乾旱03》不犁田更保水！如何把有限的水，送到最需要的作物？│ 上下游
4. 大旱來襲農業氣象的big data在那裡？
5. 未來氣候情境模擬，考驗農業韌性- 農業知識入口網
6. 科學家種田實驗給你看 王巧萍：土壤要大減肥 讓生物幫你固氮才是王道│上下游
7. 過了這次乾旱還有下次！臺灣不容樂觀的水資源困境──專訪許晃雄
8. 郭雅紋. (2014). 草生栽培對粘板岩沖積土壤碳匯和葡萄調適極端天氣之影響. 臺中區農業改良場特刊, 135-139.
9. 臺中市公老坪 獲選為聯合國里山地景社區