乾杯之後，酒精在身體裡面做了什麼事？—《酒的科學》

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

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《肥胖問題多，減重顧健康！胃鏡無痕胃拉提步驟與成效詳解，專科醫師圖文懶人包》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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「醫師，我最近做健檢，發現肝指數很高。」體態肥胖的年輕人拿出一疊報告，報告顯示有嚴重脂肪肝。

「根據各種檢查，你的肝指數超標應該與體重過重、脂肪肝有關。」醫師說。

「脂肪肝會怎樣嗎？」年輕人問。

「千萬別小看肥胖對健康的危害！脂肪肝也會造成肝炎，甚至肝癌喔。」

會考慮減重手術的患者大多是考量到健康問題，馬偕紀念醫院減重暨代謝手術管理中心主任何恭誠醫師指出，因為肥胖會造成許多併發症，包括高血壓、高血脂、糖尿病、脂肪肝、高尿酸、心血管疾病、睡眠呼吸中止症、性功能障礙等，也會增加罹患多種癌症的風險。

根據衛生福利部公布之體位定義，18 歲以上成人的 BMI（身體質量指數）達 24 kg/m² 以上為「過重」，BMI 達 27 kg/m² 以上為「輕度肥胖」，BMI 達 30 kg/m² 以上為「中度肥胖」，BMI 達 35 kg/m² 以上為「重度肥胖」。

而醫師會根據患者的狀況進行評估，擬定個人化的減重計畫，包括飲食控制、藥物治療，或減重手術，例如：無痕胃拉提、胃內水球植入、胃繞道手術、胃袖狀切除術等。何恭誠醫師說，如果因為過度肥胖，手術風險較高時，建議採採用階段性進行治療，先採用無痕胃拉提，或胃內水球，幫助降低部分體重，後續再進行傳統減重手術。

根據健保的規定，如果 BMI 達 37.5kg/m² 以上，或 BMI 達 32.5 kg/m² 以上且合併有高危險併發症，例如高血壓、睡眠呼吸中止症、第二型糖尿病（糖化血色素經內科治療後仍大於 7.5%）等，皆是建議考慮接受減重手術的族群。

無痕胃拉提Step by step

「無痕胃拉提」即「內視鏡袖狀胃成形術（ESG）」，俗稱「胃鏡縫胃術」，是一種幫助減重的胃鏡技術。馬偕紀念醫院消化科系賴建翰醫師解釋，在患者麻醉的狀態下，醫師利用胃鏡把特殊器械從嘴巴帶入胃裡面，然後用縫線進行縫合，類似縫束口袋，把線拉緊後，就能大幅縮小胃的容量。

接受無痕胃拉提後，患者就會吃得比較少，也不會很快就感到飢餓，平均可以減少體重達15%，如果合併使用減重藥物，可以達到更好的效果。

因內視鏡袖狀胃縫合術不會在肚皮上留下傷口，所以被稱為「無痕」。賴建翰醫師說，無痕胃拉提主要是針對 BMI 介於 27 到 32.5 kg/m² 之間的患者，尤其是還不需要接受外科減重手術但又想有效控制體重的人。不過如果本身有自體免疫或胃部疾病，可能就不適合採用這種方式，需要和醫師評估與討論。」

傳統減重手術（例如胃繞道手術或袖狀胃切除手術）的減重效果較好，但是在面對外科手術時，有不少人會猶豫不決。賴建翰醫師說，相較於傳統減重手術，無痕胃拉提具有幾項優勢。無痕胃拉提不需要切除任何胃部組織，不會改變腸胃的結構，手術風險相對比較低。因為是使用胃鏡操作，體表沒有傷口，恢復期較短，可迅速恢復生活與工作。無痕胃拉提術後也較少出現胃食道逆流、營養不良的狀況。

「跟所有的減重手術一樣，無痕胃拉提術後的照顧相當重要。」賴建翰醫師提醒，「做完無痕胃拉提後的前幾天，可能會有腹痛、噁心，絕大多數在服用藥物後就能改善，僅少數較嚴重的狀況才需要住院治療。另外，術後必須搭配運動及飲食習慣的調整，請依照減重中心團隊的建議進行，才能達到更好的效果。」

積極減重對健康有許多好處，能夠幫助控制糖尿病、高血脂、脂肪肝、高血壓等慢性病，在醫師的指示下，有機會減少藥物的使用。賴建翰醫師說，體重減少後，膝蓋的壓力減輕，活動能力提升，爬樓梯、散步或跑步這些過去覺得困難的活動都會變得輕鬆許多，有助於建立規律運動的習慣。隨著活力與體態的改善，很多患者的自信心明顯提升，還會發現自己更願意參加社交活動或聚會，這些都是心理上的正面改變。

接受無痕胃拉提後，患者會發現吃東西的習慣改變，食量減少也不會很快就感到餓。何恭誠醫師說，只要能與醫師密切配合，大約半年的時間便有機會達到目標體重，也可感覺到整體健康狀況顯著改善！

筆記重點整理

• 肥胖會造成許多併發症，包括高血壓、高血脂、糖尿病、脂肪肝、高尿酸、心血管疾病、睡眠呼吸中止症、性功能障礙等，也會增加罹患多種癌症的風險。
• 醫師會根據患者的狀況進行評估，擬定個人化的減重計畫，包括飲食控制、藥物治療、無痕胃拉提、胃內水球植入、胃繞道手術、胃袖狀切除術等。
• 「無痕胃拉提」即「內視鏡袖狀胃縫合術（ESG）」，俗稱「胃鏡縫胃術」，是一種幫助減重的胃鏡技術。在患者麻醉的狀態下，醫師利用胃鏡把特殊器械從嘴巴帶入胃裡面，用縫線進行縫合，類似縫束口袋，把線拉緊後，就能大幅縮小胃的容量。
• 相較於傳統減重手術，無痕胃拉提具有的優勢為無痕胃拉提不需要切除任何胃部組織，不會改變腸胃的結構，手術風險相對比較低。因為是使用胃鏡操作，體表沒有傷口，恢復期較短，可迅速恢復生活與工作。無痕胃拉提術後也較少出現胃食道逆流、營養不良的狀況。
• 接受無痕胃拉提後，患者就食量減少，也不會很快就感到飢餓，平均可以減少體重達 15%，如果併用減重藥物，可以達到更好的效果。

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酒精與酶的化學反應

酒量不好的人，一喝酒馬上就會醉（順帶一提，筆者就是如此），這是因為酒裡含有酒精的緣故。化學上，將酒所含的酒精成分稱為「乙醇」，化學式為 C₂H₅OH。乙醇進入人體後，會跟肝臟中某種稱為「酶」的分子發生化學反應。酶是一種巨大的分子，可以促進化學反應。C₂H₅OH 與酶反應的過程可由以下的化學式表示（式 1）。

乙醇失去兩個氫原子變成乙醛後，再得到一個氧原子而變成醋酸分子。接下來看看下面的化學式（式 2）。

式 2 中分子的名稱雖然和式 1 相同，但化學式看起來有些不同。乙醇原本是 C₂H₅OH，但寫成了 CH₃CH₂OH。C 和 H 分開表示，其他兩個分子也是如此，這麼做是盡可能以接近分子真實的排列方式來表示。這些分子的結構圖如下所示（式 3）。

標示 C 的圓圈圖案代表碳原子，H 代表氫原子，O 則代表氧原子。乙醇左邊的碳原子連接三個氫原子，相當於式 2 中的 CH₃ ；右邊的碳原子則連接兩個氫原子，相當於式 2 中的 CH₂。另外，右邊的碳原子還連接一個氧原子，氧原子再連接一個氫原子，就形成了 OH。搭配這個結構圖，應該就能理解式 2 中化學式的寫法。化學中很多情況是以分子的結構圖來表達，可讓人更容易理解。

為什麼會宿醉呢？

現在，讓我們再多思考一下這個反應吧（式 4）！首先，乙醇受到酶的作用，失去兩個氫原子而變成乙醛；然後，再次藉由酶的作用，使乙醛獲得一個氧原子，形成醋酸分子。當知道分中增加或減少了哪些原子，你也開始了解化學囉。

另外，人體內產生的醋酸會被進一步分解並排出體外，這也是攝取乙醇後發生的化學反應。但是，如果喝了過量的酒，超過體內的酶所能反應的量，乙醇和乙醛就會殘留在體內。乙醛會引起頭痛和噁心想吐的感覺，這就是宿醉的原因。

再多說一點關於「酶」

這裡，我們來更詳細的介紹酶。酶是一種能促進化學反應的分子，也稱為酵素。在前面所介紹乙醇和酶的反應中，第一階段和第二階段是不同的酶在引發作用。將乙醇轉化成乙醛的酶，稱為「醇脫氫酶」（Alcohol Dehydrogenase , ADH），而將乙醛轉化成醋酸的酶，則稱為「醛脫氫酶」（Aldehyde Dehydrogenase , ALDH）。接受過酒精代謝能力檢測的人，可能有聽過 ADH 與 ALDH。

構成酶的主要原子包括 C、H、O、N 及 S（硫），與目前介紹過的原子種類差異不大，但與那些分子相比，酶是非常巨大的物質。例如 ADH 和 ALDH 的質量，是乙醇和乙醛的 1000 倍以上！你可以想像它有多大了吧！

酶有各種不同的種類，各有其不同的作用，我們體內也有許多不同類型的酶（本書中還會出現其他酶）。另外，即使是同種類的酶，組成酶的部分原子會因人而異，所以作用的強度也不同。ADH 和 ALDH 作用的強度也是因人而異，因此有的人酒量好，有的人酒量差。順帶一提，在第二章裡介紹的呼吸作用與光合作用，也需有體內酶的作用，才可順利進行。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》，2021 年 11 月，快樂文化。