紅茶冰裡的香豆素，是危險的好氣味？

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

大多數台灣人對東南亞、南亞風格的香料不陌生，甚至有些常見的香料，不特別查詢還不知道起源於東南亞。

一項 2023 年問世的研究，調查將近兩千年前，越南南部的遺址，見到多款香料植物的蹤跡。證實那個時候已經有多款香料，從南亞或東南亞外海的島嶼，傳播到東南亞大陸。

越南兩千年古早味咖哩？

讀者們對咖哩（curry）想必都很熟悉，不過還是要先解釋一下。現今咖哩的定義範疇很廣，南亞、東南亞等地存在風味各異的香料混合料理，都能算是「咖哩」。此一名詞的讀音轉化自印度南部的泰米爾語，源自大英帝國對南亞的殖民，不過混合使用香料的料理，歷史當然更加悠久。

由澳洲國立大學的洪曉純率領的考古調查，地點位於越南南部的喔㕭（Oc Eo）遺址。這兒在公元一到七世紀，是「扶南國」的重要城市。這個政權以湄公河三角洲為中心，統治東南亞大陸的南部；柬埔寨的吳哥波雷（Angkor Borei）與喔㕭，為扶南國最重要的兩處遺址。

• 延伸閱讀：扶南國，南亞向東南亞的遺傳流動

喔㕭地處湄公河三角洲的西南部，離海 25 公里。這兒一到八世紀有過不少人活動，四到六世紀最興盛。遺址中出土的 12 件工具，外型看來相當類似年代更早，南亞用於處理食物的工具。

進一步分析發現，工具上總共保存著 717 個澱粉顆粒，大部分年代可能介於距今 1600 到 1900 年左右的數百年間。不同植物產生的澱粉形狀有別，有時候可以用於識別物種，近年常用於考古學。

這批澱粉中有 604 個可以分辨物種，作為糧食的稻以外，還有八種常用於香料的植物，以薑科植物（Zingiberaceae）的存在感最高，包括五種：薑黃、薑、高良薑、凹唇薑、山奈；還有今日依然常見的丁香、肉豆蔻、肉桂。

解讀這些材料時必需注意，出土工具上能見到的澱粉，只是當年的一小部分，不能直接代表古代使用的比例，只能證明確實有過那些種類。

來自亞洲大陸：薑黃、薑、高良薑、凹唇姜、山奈

喔㕭遺址中出土數目最多的是薑黃（turmeric，學名 Curcuma longa）。薑黃的家鄉應該在南亞，早於四千年前的哈拉帕遺址中已經存在；後來薑黃向各地傳播，遠渡至地中海地區。這項發現則是東南亞大陸最早的紀錄。

• 延伸閱讀：從印度到以色列，薑黃，黃豆，香蕉，3000多年前的食慾流動

台灣人大概對薑（ginger，學名 Zingiber officinale）更熟悉，薑可能起源於東亞與南亞，一路向西傳到歐洲。台灣飲食習慣中，薑不只是特定用途的香料，從海鮮湯中的薑絲，到餃子肉餡的蔥薑水與薑末，可謂無所不在的添加物（對！薑默默躲在很多食物中）。

另外三種比較少見的薑科植物，如今東南亞都有種植，包括高良薑（galangal，學名 Alpinia galanga）、凹唇姜（fingerroot，學名 Boesenbergia rotunda）、山奈（sand ginger，學名 Kaempferia galanga，也叫沙薑）。

來自亞洲海島：丁香、肉豆蔻、肉桂

三種不屬於薑科的香料，如今台灣也都不陌生。肉豆蔻（nutmeg，學名 Myristica fragrans）原產於摩鹿加群島南部的班達群島。摩鹿加群島就是大航海時代歐洲人稱呼的「香料群島」，雖然算是東南亞外海的島嶼，不過靠近新幾內亞，和東南亞大陸有相當距離。

丁香（clove，學名 Syzygium aromaticum）也原產於摩鹿加群島，早在公元前便已經傳播到歐亞大陸。越南南部的丁香應該是進口產品，不過無法判斷原本種在哪兒，是摩鹿加群島或更西邊的爪哇。

肉桂（cinnamon，學名 Cinnamomum sp.）可能源自好幾個物種，這回光靠澱粉無法準確判斷。不過從其餘植物遺骸看，喔㕭人使用的肉桂，大概是原產於斯里蘭卡，印度外海島嶼上的錫蘭肉桂（Ceylon cinnamon，學名 Cinnamomum verum）。

• 延伸閱讀：短篇 海上絲路斯里蘭卡貿易港，香料，穀物，葡萄，沒有香蕉

跨越空間，貫穿時間，香料的食慾流動

喔㕭出土的研磨器具上，除了澱粉還有另一種植物遺骸：植物矽酸體（phytolith），根據型態差異，也能用於植物的分門別類。棕梠、香蕉屬（Musa）植物的矽酸體，見證當時利用的植物種類相當多樣。

儘管缺乏直接證據，不過以常理推敲，東南亞大陸南部的喔㕭人，使用源於南亞的道具，研磨多款外地引進到當地種植，或是直接進口的香料植物，可能的一項目的，就是製作混合香料的咖哩料理。

喔㕭遺址也保存許多稻米的碳化穀粒遺骸，稻米飯應該是當時菜單中的重要組成。我猜，當時的人會吃咖哩飯。

越南等地，香料搭配的魔法，顯然將近兩千年前已經存在惹。時至今日，和出土古物超過 87% 相似的研磨器具，依然有人使用。食慾流動的慾望，跨越空間，貫穿時間。

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參考資料

1. Wang, W., Nguyen, K. T. K., Zhao, C., & Hung, H. C. (2023). Earliest curry in Southeast Asia and the global spice trade 2000 years ago. Science Advances, 9(29), eadh5517.
2. Researchers find evidence of a 2,000-year-old curry, the oldest ever found in Southeast Asia
3. Curry may have landed in Southeast Asia 2000 years ago

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。

美國佛羅里達州布蘭登醫院（Brandon Hospital）的醫師，於 2023 年的《Cureus》期刊上，分享了這麼一則故事：有個 45 歲的男子，無痛血尿且牙齦流血 12 天，之中 4 天在別家醫院以維他命 K 治療。男子耐不住性子，未遵照醫囑就自行出院，然後跑來布蘭登醫院的急診室，徵詢不同的專業意見。^[1]

男子沒有血液相關的個人或家族病史。他表示自己過去一年來，每週吸食合成大麻素（synthetic cannabinoids），最後一次是在 14 天前。^[1]合成大麻素類別的化合物，比大麻的有效成份四氫大麻酚（tetrahydrocannabinol，縮寫THC）強效，會引發幻覺、躁動、癲癇、精神錯亂、心跳過速、呼吸抑制，甚至昏迷和死亡等嚴重副作用。^{[1, 2]}異常流血方面，則有顱內出血與免疫性血小板減少症等案例。^[3]男子要做檢查才會知道，吸毒是否直接導致他的症狀。（延伸閱讀：〈鑑識故事系列：吸食合成大麻，胡亂攻擊警察〉）

檢驗報告

他在布蘭登醫院的檢驗結果：血紅素、血小板、白血球的濃度以及肝、腎功能指數等，都在正常範圍內。^{[1, 4]}以下是異常的項目及其意義：^[註1]

• 尿液分析：他的尿液中有紅血球，^[1]可能是血液、膀胱或腎臟等出毛病的徵兆，^[5]要配合其他線索，才能鑑別。
• 尿液毒理學篩檢：驗到大麻的有效成份 THC。^[1]這代表除了上述的合成大麻素，男子平常應該也使用大麻。
• 部份凝血活酶時間（aPTT，又稱 PTT^[6]）：此指凝血所花的秒數，檢測涵蓋多數凝血因子。各檢驗中心的標準稍有差異，但通常在 25 至 35 秒上下。^[7]男子的數值為 61 秒，^[1]也就是不易止血的意思。
• 凝血酶原時間（PT）：此為摻入凝血激素（thromboplastin）的血漿，在凝血時所需的秒數，可偵測某些凝血因子的缺乏。各檢驗單位不一致的參考值，大多落在 10 到 13 秒左右。^[8]男子的 PT 無法測量，^[1]推論是數值超出一般設定的檢驗範圍。
• 國際標準化比值（INR）：由於 PT 的標準參差不齊，世界衛生組織推出以 PT 為基礎，所計算出來的INR，作為統一的參考。正常的 INR 應於 1.1 以下；服用某些抗凝血劑的病患，則得控制在 2 到 3 之間。^{[8, 9]}既然男子的 PT 測不出來，INR 當然也無從得知。^[1]

血小板跟凝血因子，為血液凝固不可或缺的要素。^[10]檢驗結果顯示男子遭到破壞的凝血功能，與血小板的數量無關，但凝血因子大概是關鍵。大麻雖然具備干擾凝血的特性，^[11]醫師卻不以為意。倒是其他INR不可測的住院病患，以及近年合成大麻素使用者的類似事件，都將男子的病因指向另一個更可疑的罪魁禍首。^[1]

超級華法林

2018 年的時候，美國伊利諾州曾發生 174 起，合成大麻素使用者凝血異常的事件，其中 5 人死亡。^[1]案發初期，當地的醫師和主管機關，注意到受害者的血漿中，有會阻止維他命 K 活化，進而影響凝血因子，稱作超級華法林（superwarfarins）的長效抗凝血殺鼠劑。^[3]這些香豆素衍生物（coumarin derivatives），例如：溴殺靈（bromethalin）、可滅鼠（brodifacoum）、撲滅鼠（bromadiolone）、雙滅鼠（difenacoum）或雙香豆素（dicoumarol）等，通常是用來對付具有抗凝血劑華法林（warfarin）抗藥性的鼠輩。^{[1, 3]}超級華法林比華法林持久，又以可滅鼠最毒。它能經由呼吸、食用和皮膚接觸，進入人體，而且生物半衰期約 90 天，^[1]效果更長達 2 個月至 1 年。^[3]

雖然缺乏有力證據支持，有些人相信超級華法林能減緩合成大麻素的代謝，而延長欣快的效果。^[1]警方從藥頭那裡沒收的毒品，也確實驗出可滅鼠。^[3]另外，學術期刊亦曾報導，有個案將可滅鼠混入合成大麻吸食，搞到流鼻血兼血尿。^[12]

維他命 K1 與 INR

在猜到可能為超級華法林中毒後，布蘭登醫院的醫師先聯絡毒物管制單位，依照後者的建議，經靜脈給男子 10 毫克的維他命 K1（phytonadione）。同時，針對性的血液檢測也一邊進行，後來結果出爐，證實肇因恰是可滅鼠。投藥 4 小時後，男子的 PT 為 40 秒，而 INR 則是 3.4。接著，藥量又提高到每日 150 毫克。就這樣過了 8 天，PT 和 INR 終於降到正常範圍內，他也不再流血。^[1]

維他命 K1 的價格

無論是否添加超級華法林，合成大麻素在美國基本上是違法的物質。^[13]不少廠商在包裝上印製「非供人類食用」等字樣，並且不斷改變成份的化學結構，以規避法律責任。^{[3, 13]}吸食者之所以選用，多半也是認為這些毒品，比較不會被一般藥檢所涵蓋。^{[3, 12]}然而，正因為合成大麻產品難以監管，附帶的健康和經濟代價，也格外高昂。^[13]

在 2018 年伊利諾州的那波中毒事件裡，病患的症狀包括：血尿、腹痛、昏迷、顱內出血等。以 3、4 月間當地某醫療機構的就診者為例，平均 INR 高達 15.8，中位數 20.0。治療的過程勞民傷財，單獨維他命 K1 的花費，每人每月就要 24,000 到 34,000 美元不等。部份病患面臨藥物短缺或負擔不起，中途放棄治療，直到逼不得已又二度住院。^[3]最扯的是有人這時還跑去捐血，不僅體內的超級華法林可能傷害輸血病患，更把自己弄得血流不止，返院治療。^{[3, 13][註2]}

回到布蘭登醫院的個案，醫師擔憂男子的帳單破表，便貼心地打算調降用量。根據文獻記載，以往治療超級華法林中毒的維他命 K1，劑量約為每日 50 到 200 毫克，至少要持續 109 天。於是，以 INR 1.3 為前提的出院目標，就訂在維他命 K1 減至 50 毫克以下。不過，這個調藥計劃開始 48 小時後，男子又違反醫囑，堅持要回家。醫師只得開立每日100毫克的維他命 K1，馬上放人。如果不含檢驗和回診追蹤等費用，預估未來每日藥費約在美金 1,500 到 3,000 元左右。醫院試圖為他向衛生單位，申請廉價的維他命 K1 供給，但不知結果如何。^[1]

備註

1. 各醫療檢驗中心的參考數值未必相同，每個人的身體狀況也不一樣。切勿拿本文的數據，對照個人檢測結果，自行診斷。如有疑問，請務必徵詢醫師意見。
2. 儘管超級華法林中毒者不得捐血；但若 INR 控制良好，並經醫師評估，仍有機會於搶救無效後捐贈器官。^[3]

參考資料

1. Haider M, Acevedo-Cajigas C, Ortiz D, et al. (2023) ‘Persistent Coagulopathy After Synthetic Cannabinoid Use’. Cureus, 15(3): e36156.
2. Gaunitz F., Andresen-Streichert H. (2022) ‘Analytical findings in a non-fatal intoxication with the synthetic cannabinoid 5F-ADB (5F-MDMB-PINACA): a case report’. International Journal of Legal Medicine, 136, 577–589.
3. Kelkar AH, Smith NA, Martial A. (2018) ‘An Outbreak of Synthetic Cannabinoid–Associated Coagulopathy in Illinois’. The New England Journal of Medicine, 379:1216-1223.
4. ‘Complete blood count (CBC)’. (14 JAN 2023) Mayo Clinic.
5. ‘Urinalysis’. (14 OCT 2021) Mayo Clinic.
6. ‘Partial Thromboplastin Time (PTT) Test’. (15 DEC 2022) MedlinePlus.
7. Rountree KM, Yaker Z, Lopez PP. (08 AUG 2022) ‘Partial Thromboplastin Time’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
8. Yang R, Moosavi L. (19 OCT 2022) ‘Prothrombin Time’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
9. Shikdar S, Vashisht R, Bhattacharya PT. (08 MAY 2022) ‘International Normalized Ratio (INR)’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
10. Moake JL. (SEP 2022) ‘Overview of Hemostasis’. MSD Manual.
11. Mamas MA, Lamelas P. (2021) ‘Marijuana Use: A New Risk Factor for Periprocedural Bleeding?’. Journal of American College of Cardiology: Cardiovascular Interventions, 14 (16): 1768–1770.
12. Shahid Z, Kalayanamitra R, Hanafi M, et al. (2019) ‘Sugar, Spice, and Bleeding’. Cureus, 11(4): e4437.
13. Gottlieb S. (19 JUL 2018) ‘Statement from FDA warning about significant health risks of contaminated illegal synthetic cannabinoid products that are being encountered by FDA’. U.S. Food & Drug Administration.