地中海飲食能吃出超級腦力嗎？

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

魚住在水裡，卻不是隨便的水都能住。以居住環境來看，有些魚是淡水魚，也有些魚是海水魚，除了少數例外以外，多數魚類無法任意在淡水海水間切換。即使是經過較為長期的演化，順利由海水轉換為淡水魚也不是那麼容易。

魚類若是能由海洋前進陸地的淡水水域，擴大棲地，將相當有利，不過轉換環境往往不是那麼容易。一個原因是，比起海洋，淡水環境太沒有營養，例如海洋中豐富的 DHA，淡水水域通常比較缺乏。最近一項研究發現，營養不足的限制，有時候可以透過增加特定基因的數目來克服。^{1, 2, 3}

海水魚如果飲食缺乏DHA？母湯！

三刺魚（three-spined stickleback，學名 Gasterosteus aculeatus）是一種小魚，大部分住在海裡，卻也有些住在淡水的族群，分佈於亞洲、歐洲、美洲的陸地水域，是由海洋轉往淡水發展，適應成功的案例。

相比之下，三刺魚的近親，住在日本海的三刺魚（Gasterosteus nipponicus）卻只能住在海洋，不能住到淡水。日本的淡水水域也有三刺魚存在，不過遺傳分析發現牠們通通都是三刺魚，沒有日本海三刺魚。為求簡化，本文之後日本海三刺魚都簡稱為「日本魚」。

三刺魚可以適應淡水，近親日本魚卻不行。淡水和海洋環境相比，往往營養條件較差，尤其是多元不飽和脂肪酸含量較低，假如維持一樣的飲食方式，這類養分的攝取量或許會不足。DHA 是最常見的一種多元不飽和脂肪酸，研究團隊想要了解 DHA 對適應淡水環境的影響，於是以缺乏 DHA 的豐年蝦（Artemia）分別餵食人為養殖的兩種魚，結果差異非常明顯。

飲食缺乏 DHA 之下，日本魚的死亡率遠遠超過太平洋的三刺魚，特別是受精過後第 40 天時（差不多是自然狀態下迴游的時刻）。日本魚平常生活在多元不飽和脂肪酸充裕的海洋環境中，實驗結果指出，假如無法由飲食取得足夠的 DHA，牠們多半連活命都很難。

環境營養匱乏，那就自己生產！

生物在體內合成多元不飽和脂肪酸的生產線，有一系列基因參與，其中一個基因叫作 FADS2，其產物是脂肪酸去飽和酶（fatty acid desaturase）。假如人為將一個 FADS2 基因塞進日本魚的基因組，即使飲食仍然缺乏 DHA，日本魚的生還機率也大大的增加；可見此一基因對於適應淡水相當關鍵。

而各種魚的 FADS2 有何不同？在日本魚的基因組中，FADS2 位於 X染色體上（linkage group 19，簡稱 LG19），性染色體組合是 XX 的女生配備 2 個，XY 的男生只有一個。（其實三刺魚家族的性染色體演化非常複雜，不過只考慮性染色體上的 FADS2 基因的話，就是男生 1 個、女生 2 個，其他不用管那麼多）

三刺魚比日本魚又多出一個 FADS2 基因，而且位於體染色體上（LG12），因此女生一共有 4 個，男生有 3 個基因。比對不同魚類物種的 DNA 序列，可以得知 X染色體上是較為古老的 FADS2 基因，而體染色體那個是後來新複製誕生的基因。

體染色體上的 FADS2 基因周圍區域，存在許多跳躍子（transposable elements），由此推論，體染色體上的年輕基因，很可能是原本 X染色體的 FDAS2 複製以後，再跳過去新形成的。

透過基因複製，獲得入住淡水新環境的潛力

論文估計三刺魚較新的 FADS2 基因，或許已經誕生了 80 萬年。此一年代比三刺魚的太平洋、大西洋族群分家更早，而歐洲、美洲住在淡水的三刺魚，基因組上同一位置也有配備 FADS2，意謂此一基因誕生的年代，比三刺魚各族群分家，以及各自適應淡水環境還要更早。

由此研判，三刺魚多出參與合成多元不飽和脂肪酸的基因，或許一時沒有太明顯的影響，卻給了牠們適應淡水環境的遺傳潛力，讓牠們在不同機緣之下能順利登陸，拓展生存範圍。

論文提出一項有力的佐證：三刺魚 2 種只能住在海裡，缺乏淡水族群的親戚，日本魚和黑斑三刺魚（blackspotted stickleback，學名 Gasterosteus wheatlandi），牠們的體染色體都沒有另一個 FADS2 基因。因此擁有更多 FADS2 基因，非常可能是三刺魚從海洋順利轉進淡水的關鍵。

還有一點有趣的發現是，住在淡水的三刺魚與海洋的同類相比，許多個體還擁有更多個 FADS 基因；不過新增的基因卻與體染色體無關，而是 X染色體那個基因，又經歷更多次串聯複製所致。此一觀察更加突顯 FADS2 基因對適應淡水的重要性。

在三刺魚及其近親的案例中，參與合成多元不飽和脂肪酸的基因 FADS2，與其能否適應淡水環境息息相關，但是會是三刺魚與眾不同嗎？

論文也比較許多種輻鰭魚（ray finned fish）的基因組，大致趨勢顯示，住在淡水的魚，FADS2 基因的數目普遍比只住在海水的魚更多，似乎有趨同演化的現象。看來魚類由海洋轉換為淡水的適應中，FADS2 應該時常扮演著重要角色。

生物遺傳基因的改變，有時候有助於適應新的環境，拓展生存範圍。魚類由海洋移民淡水，是個藉由基因複製，增進適應能力的有趣案例。另外值得一提，近來研究也發現，脂肪酸去飽和酶基因除了魚類以外，在人類演化史上也有一席之地；鑽研演化適應的研究者，不可忽視這群影響脂肪酸組成的基因。

延伸閱讀

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• 可能有助美洲原住民 適應環境的去飽和酶FADS
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• 油脂人生（上）：不可或缺的去飽和酶
• 油脂人生（下）：千變萬化，屢受選汰的去飽和酶
• 果蠅基因兩性互相傷害？一個基因不夠，那就複製一個！

參考文獻

1. Ishikawa, A., Kabeya, N., Ikeya, K., Kakioka, R., Cech, J. N., Osada, N., … & Tezuka, A. (2019). A key metabolic gene for recurrent freshwater colonization and radiation in fishes. Science, 364(6443), 886-889.
2.  Jumping gene gave fish a freshwater start
3.  Freshwater find: Genetic advantage allows some marine fish to colonize freshwater habitats

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。

今年（2014）十月在柏林舉行的「歐洲神經精神藥理學」年會中，來自荷蘭的研究團隊發現，飲食中攝取較多魚類及海鮮的憂鬱症患者，在服用抗憂鬱藥物時，療效比不喜歡吃魚的患者來的好。為什麼多吃魚有利於憂鬱症的治療？我和中國醫藥大學「身心介面研究室」的同仁，致力於憂鬱症及抗鬱療法的研究，多次獲得國際知名研究獎項，我們的研究結果探索、了解飲食和情緒的神祕關係。

文/蘇冠賓｜中國醫藥大學精神醫學、神經及認知科學教授

最近美國知名影星及喜劇天才Robin Williams自殺身亡，媒體大多誇張地形容他多年來如何和內心的惡魔作戰，事實上，Robin Williams的苦痛和魔鬼一點關係都沒有，他很早就公開自己罹患憂鬱症的病情。憂鬱症是二十一世紀的「健康殺手」。根據世界衛生組織的報告，憂鬱症、癌症與愛滋病是本世紀戕害人類健康，造成人類失能的三大疾病。憂鬱症比糖尿病或高血壓來得更「流行」，但卻常常被忽略，也很少被早期發現。憂鬱症造成患者自尊的喪失、酒精及藥物濫用、身體健康的惡化及人際關係與生活品質的破壞。根據統計約有三分之二的憂鬱症患者曾經企圖自殺，而十分之一的憂鬱症患者不幸死於自殺。

儘管憂鬱症有如此高的盛行率和死亡率，而且對患者及家屬造成巨大的身心傷害，令人意外的是，接受適當治療的患者竟然少於十分之一。憂鬱症很少被合適地治療的原因很多，包括「精神疾病受到汙名化的嚴重影響」，使得缺乏正確觀念的民眾，誤以為到精神科就醫就變成所謂「嚴重不正常」的人。其次，憂鬱症是複雜的疾病，當前世界的趨勢已經朝向憂鬱症的整合性治療，然台灣目前在健保制度的限制下，大多集中在藥物治療，所以常常無法提供病患令人滿意的治療成果。

當代醫學對於一般的憂鬱症已經有許多相當有效的治療策略，其中包括藥物治療、認知行為治療、團體心理治療、個別心理治療、傳統醫藥和針灸療法、及經由頭顱的磁波刺激術……等等。以營養療法中的n-3不飽和脂肪酸為例，深海魚油內富含的EPA（eicosapentaenoic acid）和DHA（docosahexaenoic acid）是近來許多疾病治療中，令人注目的焦點。由於EPA和DHA在心臟病、高血壓、腸胃道腫癌、乾癬、風濕性關節炎、癌症……等等疾病上的預防及治療的正面效果，美國食物藥品管理局已經建議民眾應該攝取「足夠」的魚油。

深海魚油是否對於穩定憂鬱症有益呢？從流行病的調查中，可以發現一些魚耗量愈多的國家（例如日本、台灣），其憂鬱症的盛行率遠低於魚耗量較低的國家（例如美國、德國）。我們發表在著名「生物精神醫學」期刊的文章也証實，憂鬱症患者體內確實有n-3多不飽和脂肪酸缺乏的情形（Lin et al., 2010）。深海魚油內含n-3多不飽和脂肪酸，是組成大腦及神經細胞重要不可或缺的成份，這些不飽和脂肪酸無法從人體內自行合成，而需透過食物攝取來補充，我們發表在「神經訊息」期刊中也指出，從神經生理學的觀點來看，而當攝取不足時，腦內細胞膜的組成就會受到影響，進而改變調節情緒的神經傳導物質，包括色胺酸、正腎上腺素及多巴胺（Su, 2009）。更重要的是，我們率先發表「証實深海魚油抗鬱療效」的數個研究，分別發表在著名的《分子精神醫學》、《臨床精神醫學》、及《歐洲神經精神藥理學》期刊（Lin et al., 2012, Lin and Su, 2007, Su et al., 2003, Su et al., 2008），這些研究至今已經被引用超過一千次，並為歐美憂鬱症治療指引所引用，成為深海魚油在憂鬱症治療上的世界先驅之一。

台中中國醫藥大學的「身心介面研究室」，是國際間研究n-3脂肪酸（俗稱深海魚油）用做抗鬱療法的知名團隊，我們最重要的發現之一，就是n-3脂肪酸對深受憂鬱症所苦的「懷孕及產後」婦女的抗鬱療效（Su et al., 2008）。許多憂鬱的孕婦會擔心：「藥物會不會造成胎兒長期的影響」、「藥物會不會透過乳汁而影響到小baby」……。其實大部分抗憂鬱的藥物對孕婦或胎兒都沒有明確的危險性，如果病患曾經對藥物有不錯的療效，醫師可能仍會建議繼續服用藥物，並謹慎監測母親及胎兒的健康。然而，對於新生命充滿期待的準媽媽，有時候連咖啡、茶、刺激性的美食都忌口，更何況是藥物。所以如果強烈拒絕使用藥物，心理治療、針灸、光照療法、n-3脂肪酸等，也有足夠証據來做為替代療法。N-3脂肪酸的抗憂成分以 EPA為主，建議治療劑量在每天服用含 EPA 超過1克為原則，四週後效果不夠時可以加至2克。病患可以自行選購優良製藥 GMP的產品，只要使用成分穩定的深海魚油，療效應該不會受到製造廠商或原料來源的影響。

長年來美國食物藥品管理局（FDA）因為擔心魚類污染，一直不建議孕婦多吃魚類。但在愈來愈多的研究支持下，FDA終於改變政策，建議「孕婦多吃魚類」！這是很重要的里程，讀者可以參考FDA 網站也了解服用魚類的原則。基本上，良好的魚油濃縮和精鍊過程可以去除重金屬污染，所以如果服用的是魚油膠囊則更加安全。值得注意的是，台灣的衛生單位並沒有對n-3脂肪酸的販售做嚴格把關，因此選擇時要格外留意。

憂鬱症是隱形的殺手，即使生活在身邊的至親好友，都可能無法察覺嚴重的憂鬱狀態；憂鬱症是複雜的疾病，治療不能只靠藥物，一定要合併心理（壓力管理、認知重建）、社會（人際互動）及生活型態改變（光照療法、運動療法、營養療法）的多方位介入。最後，大眾教育要強調對憂鬱症的早期查覺、並努力去除「污名化」及就醫的障礙，才能全面改善憂鬱症的預防、診斷與治療。

參考資料：

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