小當家的國士無雙麵真有這麼神奇？其實就是加了鹼水而已——《麵的科學》

本文由 高柏科技 合作，泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時，曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏，那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓，引來眾多師生抗議。

「從此以後，我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中，帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言：在理論模型中，氨是太空熱控系統的理想介質；但在現實的辦公大樓裡，它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯，但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險，以及必須為後果負責的工程師。

高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ，曾任職於美國 OAO 工程部熱流組，深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球，他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心：當晶片運算速度無止境攀升，那股伴隨而生的熱，究竟該往哪裡去？

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗，彷彿進步毫無邊界。然而，每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化，一旦設備過熱，系統便會降頻保護。在物理現實面前，再動聽的發表會敘事也必須低頭。

回顧個人電腦發展早期，晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後，鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級，其實更像是對空間的極限勒索：晶片功率翻倍，發熱源的面積卻沒變大，機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出，散熱設計的核心只有三要素：功率、熱源面積與空間限制。他舉例，在標準的 1U 機箱中，若發熱面積約為三十乘三十毫米，氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數，而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於，風扇轉速提升的背後，是噪音、電力損耗與空間占用。

因此，「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫，而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱，卻也將新的挑戰帶入機房：漏液風險、流道堵塞、材料相容性，以及維運時的難度。工程的進步，本質上鮮少是徹底消滅問題，更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的，不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人，是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中，沒有空氣能讓風扇製造對流；受光面溫度破百度，陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射，以及熱管與環路型熱管（LHP）來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱，冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力：在他設定的特定條件下，實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能；但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變，移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦（kW）。他強調「每秒」的觀念，因為散熱談的是動態流動速率，而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此，太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度，偏好無馬達幫浦的被動式設計；但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度，往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒：技術是否「先進」，與它是否「適合」當下的場景，始終是兩回事。

好論文，為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」，而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作，還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據，在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時，也曾遇過實驗數據無法複製，或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠，而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝，高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」，每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作，並指派專業人才在過程中持續微調、校正，確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測，但由於儀器預設以「水」校正，換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算，卻發現缺乏重複性，數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面，改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證，才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號，而在於那段不夠優雅的挫折：假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻，企業需要的不只是會算數的人才，而是能洞察研究何時「走鐘」，並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

林唯耕坦言，過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」，進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽，卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計，若無法穩定生產或贏得客戶信任，也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案，誰來負責出貨？

訪談尾聲，主持人國威提出了一個時代難題：假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計，企業該選擇全面擁抱 AI 的速度，還是保留緩慢但穩定的工程驗證，以規避潛在的失效風險？

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是：兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案；但工程師仍須實作原型，進行嚴苛的性能與可靠度測試，最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺，而是基於一項事實：AI 的資料庫裡，通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節，且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代，最稀缺的未必是熟練下指令（Prompt）的人，而是具備這種能力的人：能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來，並且願意為最終的量產品質負起責任。

大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中，雲端是由龐大的機房架構而成，裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張，都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值，就是不讓這筆物理帳單，被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

• 作者／山田昌治；譯者／吳佩俞

加點小蘇打，讓素麵更美味

在夏天的時候，素麵是一種能夠快速取得的碳水化合物來源，所以非常受到大家的歡迎。不過，素麵都只是拌上沾醬食用，久了就會感到膩了，所以偶爾也會想要試試看其他的料理方式吧！

這個時候大家不妨試試沖繩的家庭料理——雜炒素麵。這是先將苦瓜、胡蘿蔔、韭菜、豆芽菜、豬肉等食材炒過，然後再拌進素麵當中。

苦瓜的苦味對於在夏天疲倦不堪的胃來說，可是一道非常舒暢的料理。不過，遺憾的是這道料理的麵條太細，所以口感常會變得破碎又鬆軟。如果站在素麵的立場，先是被熱水煮過，接著用火炒過，歷經好幾道烹調手續後，變成這樣的口感也是會大嘆無奈吧！

不過，我們還是有對策的。首先，在水煮麵條的階段就要改用可讓麵體組織構造更加紮實的材料，好讓麵條口感更加彈牙有勁，而且還要能夠承受兩個烹調階段的壓力。因此，這裡登場的就是前面提到的「小蘇打」。

• 為了慎重起見，我們要特別說明不可以使用清潔用的小蘇打，大家務必要用食品專用的小蘇打。

每 1 公升的水加入 1 大匙小蘇打（大約 15 公克）後就開始煮素麵。至於煮麵時間可以參考標籤記載的標準時間即可。小蘇打粉放得太少是無法顯現出效果的，太多則是會有鹼性帶來的獨特滑溜感，所以分量要拿捏適當。

• 另外，請大家記得在溫度尚低時就放入小蘇打粉。

如果煮麵水已經沸騰，放入小蘇打可是會有引起劇烈碳酸氣體散發的危險性。在還是生水時就放入的話，氣體會一點一點地冒出來，就不會有什麼問題了。

模擬牙齒測試口感

像這樣使用小蘇打水煮好的素麵顏色會呈現淡淡黃色，而且也會有中華麵特有的香氣。這與使用鹼水的效果都是一樣的。

在這裡，我們將利用材料測試裝置來確認看看麵條的口感到底會有多少改變。

進行量測時，先將麵條置放在橢圓形的平台上，並讓模擬人類牙齒的鋁製刀片（厚度為 3 公釐，前端加工為圓形）緩慢下降。這個刀片的驅動軸上裝有荷重元（load cell，用來測試力量的感測器），所以下降至碰到麵條的一瞬間就能量測出到底有多少力量。

另外，刀片的移動量也會同時被記錄下來，所以也可以將力與移動距離的關係製作為資料，並以 1 組的方式取得。因為 1 條素麵是非常細的，實在很難測出強度，所以實驗時是以 4 條素麵的粗細進行量測。

將 4 條煮好的素麵麵條放在平坦基座上平行排好，然後使用刀片切斷麵條。這時產生的力與變形量的關係就會如下圖所顯示。縱軸標示的應力指的是每 1 單位面積的力，而橫軸變形量則是意味著刀片碰到基座時的變形量為 1 時的比例。

當刀片碰到麵條時，應力仍會持續增加，等到達峰值後就會先下降 1 次，然後最後會在刀片碰到基座時結束測試。大家可以把這個峰值當作是勁道口感的對應數字。在本書中，我們會將這個對應應力稱為降伏應力（yield stress）。

從實驗結果我們可以看到，使用小蘇打水煮出來的素麵其應力峰值會比一般水煮出來的麵條大上 1.5 倍左右。而且使用小蘇打水煮的麵條的變形量從零到峰值所畫出來的曲線傾斜度會比一般水煮的麵來得大一些。這也表示若要造成相同變形量，就必須要有較大的應力。

這個傾斜的曲線被稱為「彈性率」，就是一種用來顯示量測物質軟硬程度的尺度。換言之，當傾斜度較大時，就表示量測物質比較硬。如果將這個傾斜度與峰值合起來，就意味著小蘇打水煮出的素麵更硬、口感也更加彈牙有勁。

在麵的世界裡，經常可以看到「既彈牙又有嚼勁」、「強韌」等形容詞，但這種麵條較硬且勁道十足的狀態似乎還是用「既彈牙又有嚼勁」來形容比較適合。

小蘇打如何增加麵的口感、香氣與色澤？

在這裡，我們將針對小蘇打的運作機制稍加解說。所謂的小蘇打（NaHCO3，碳酸氫鈉），因為同時擁有酸性與鹽基性兩種性質，所以也被稱為兩性化合物 （amphoteric compound） 。

當小蘇打溶於室溫水時，氫離子濃度指數（pH值）大約是 8 左右。如果將溶有小蘇打的水加熱至 65℃ 左右，就會產生碳酸氣體而形成碳酸鈉（ Na2CO3）。碳酸鈉是氫氧化鈉（NaOH）這種強鹼與碳酸（H2CO2）這種弱酸的鹽，所以水溶液會呈現強鹼性。這次的條件是將 pH值設為 11。

接著，讓我們複習一下第一章的小麥麵粉蛋白質的相關內容。

在這種強鹼性的條件下，構成小麥麵粉蛋白質的麩醯胺酸與天門冬醯胺會與氨分離，並各自成為麩胺酸與天門冬胺酸。這個氨在低濃度時，會給人好的感覺，也是中華麵特有氣味的來源。另外，如果在鹽基性的條件下，則是會產生黃色物質（查耳酮），所以小蘇打水煮好的麵條也會變成淡黃色。

如果將鹽基性條件下產生的麩胺酸與天門冬胺酸與精胺酸、離胺酸、組胺酸等鹽基性胺基酸結合，麩質的組織構造就會更加強韌，而這部分在前面章節已經說明過了。最後，麵條也就變得更有彈性且嚼勁十足了。

那麼，讓我們把話題轉回雜炒素麵的烹調方式。如果只是加強口感，就會讓人覺得像是較細的中華麵，但是這種烹調方法的真正價值就在這裡。大家可以試看看使用小蘇打水煮過的麵條來製作這道雜炒素麵。

如果是一般水煮的素麵，常常炒完後麵條就會變得碎碎的，或是整個糊掉，但先用小蘇打水煮過，麵條不但會變硬，還可以製作出一道維持長條形狀的雜炒素麵，甚至連口感都非常良好。

筆者是注重健康的人，所以點綴了一些青花菜芽與紅椒粉，雖然照片看不太清楚，但的確完成了一道色彩豐富，麵條扎實細長的美味料理。

像這樣藉由小蘇打讓麵條更加美味的現象，就是因為小麥麵粉含有很多麩醯胺酸這種麩質蛋白質的構成胺基酸，而這也是小麥麵粉既有的特性。雖然速食麵原本就是中華麵，但如果使用小蘇打水來煮麵，麵條的嚼勁也會明顯提升，甚至能讓速食麵更加接近高級中華料理店的口味。

我們這裡介紹的是能夠承受煮過再炒的烹飪手法，而且口感更加彈牙有勁的雜炒素麵實驗，各位也請務必使用其他的麵條試試看！

——本文摘自《麵的科學：麵粉如何創造豐富的口感、香氣和美味》，2020 年 3 月，晨星出版

• 作者／山田昌治；譯者／吳佩俞

小麥蛋白質在麵粉的狀態下是堅硬且不易變形的，不過一旦加水搓揉就會產生變化，成為具有獨特彈性與黏性的物質。這種同時具備彈性與黏性的性質稱為「黏彈性（Viscoelasticity）」。如先前所提到的，因為室溫的水不會造成澱粉糊化，所以可以說這種黏彈性是因為小麥蛋白質才得以出現。

接下來，我們就針對小麥當中的蛋白質種類及性質加以解說。

小麥蛋白質的水合物稱為「麩質（ gluten）」。蛋白質是一種由許多胺基酸聚集構成的串珠狀天然高分子（macromolecule），構造相當複雜。在這裡，我們先省略蛋白質構造的相關說明，把重點放在麩質的物理特性解析，並試著以湯馬斯．奧斯本（Thomas Osborne）的分餾（fractionation）分析法來進行說明。

奧斯本的分餾法是將麩質加入極性（溶解蛋白質的性質）較弱的溶劑當中，接著對溶出的蛋白質性質進行測試檢查，而無法溶出的物質會再繼續浸入極性較弱的溶劑裡，然後再繼續檢查溶出蛋白質的性質，換言之，分餾是一種依序不斷重複進行的手法。使用這種方法可以得知構成小麥蛋白質的蛋白質。也就是表 1-1 的內容。

至於這份表格的閱讀方法，則是若為白蛋白（albumin），可溶在水中，不溶於水的球蛋白（globulin）則是溶入鹽水裡，然後這樣就能由上而下依序看出各種蛋白質能夠溶解和不能溶解的溶劑了。

• 白蛋白

白蛋白的主要成分為澱粉酶抑制劑，不過其特性是只會抑制動物性澱粉酶，並不會對植物性澱粉酶產生抑制。許多研究學者都認為這可能是小麥種子為了避免被動物和昆蟲吃掉，才會發展出此種防禦特性。這也是大家說生吃小麥麵粉會讓胃腸不適的原因之一。

• 球蛋白

所謂的「球蛋白」，就是無法溶入水中、但卻能以「食鹽水」萃取出的「餾分」。目前已經知道這是一種可溶於鹽水的蛋白質。雖然佔比極低，僅有 3 ％，不過球蛋白擁有 α-澱粉酶、β-澱粉酶、蛋白酶（protease）等許多對於植物維持生命活動極為重要的酵素。

• 麥膠蛋白

使用比食鹽水極性更強的「酒精溶液」萃取出的餾分，稱為麥膠蛋白（gliadin）。這種蛋白質具有黏性，置於斜面上會如泥流般滑動。麥膠蛋白與下面提到的麥穀蛋白（glutenin）都與小麥麵粉麵團展現的黏彈性有著密切的關聯。

• 麥穀蛋白

麥穀蛋白是一種無法溶解於酒精溶液的蛋白質，不過卻可以溶在比酒精溶液更強烈的「醋酸溶液」當中。這種蛋白質與極富彈力的性質有著密切的關聯。所謂的極富彈性，就是意味著施加力道後，只要不再使力就會恢復原狀的性質。

小麥麵團黏彈性的祕密

在小麥蛋白質中，佔有關鍵地位的就是極具彈性的麥穀蛋白和富有黏性的麥膠蛋白。那麼，麥穀蛋白又為何會富有彈性呢？

我們在前面曾提過，小麥是生長在沙漠高原地帶並持續進化的植物。在這樣的環境中，與水同為小麥所必須的氮應該會出現常態性缺乏的情況。不過，即使在如此嚴苛的環境，有時還是會因為降雨而以銨離子（ammonium ion）與硝酸鹽離子（nitrate ion）的形式來取得氮的供給。

雖然無法獲得大量的補充，但小麥還是會盡其所能地留下這些氮的養分並加以儲存。銨離子雖然會保持原狀，但硝酸鹽離子一旦轉換成銨離子，就會改以麩胺酸（glutamic acid）及麩醯胺酸（glutamine）這類胺基酸的形式儲存在種子當中。

小麥麩質的胺基酸組成

麩胺酸與麩醯胺酸都是蛋白質的原料，利用這些原料所合成的蛋白質即被稱為儲藏蛋白（storage protein）。因此，小麥種子當中的蛋白質就是由麩胺酸、麩醯胺酸，以及作為誘導體的脯胺酸（proline）以極高比率所構成的。

麥穀蛋白加水揉和，結構開始變化

如同圖① 所顯示的，麥穀蛋白的構造是兩條帶子於末端互相連結。因為麥殼蛋白也是一種蛋白質，所以這種「帶子」其實是由胺基酸連結成為一長串而形成的。

我們在前面提過，麥殼蛋白的構成胺基酸因含有較多麩醯胺酸，所以乾燥狀態下會因麩醯胺酸彼此結合而變成兩條軌道般的形狀。此時加水揉和的話，水分就會進入這兩條軌道之間，成為圖② 那樣的小圓圈。

如果再繼續加入大量水分，即會出現如同圖③ 的大圓圈。看到這張圖，大家應該就能夠感受到小麥麵粉具有的彈性了。

擁有泥土般黏性的小麥麵團

另一方面，若從分子等級來觀察，可以發現麥膠蛋白呈現微小球狀，直覺上就給人似彈珠滾來滾去那種滑動的感覺，所以在目視程度時，就會有如泥土般地溢流移動。這種泥土般流動的性質稱為「黏性」。

因此，麥穀蛋白的彈性與麥膠蛋白的黏性彼此混合在一起後，就形成了小麥麵粉麵團的性質。從這層意義來看，小麥麵粉麵團的物理性質也可以稱為黏彈性質。

麥殼蛋白、麥膠蛋白的每一個單位（domain，結構域）大小約僅有數奈米（奈米：10億分之1公尺），不過，這些結構域會因各種相互作用而連結起來，並且聚合（polymerization）成為目視程度尺寸的薄膜般構造。

上圖就是將小麥麵粉與水混合並充分搓揉後的麵團狀態。這點從麵團延展性極佳，且呈現為可透光至對側的薄膜就能看得出來。

掌控空間、溫度與時間，做出專屬口感

麵團之所以延展良好，其實是來自於結構域彼此結合的相互作用，但其中原因為何正是長年研究小麥學者們的課題。目前知道的是這與名為交聯（cross-link）的結合作用有著密切的關係。

因為交聯的形成屬於一種化學反應，所以也會依循化學反應的一般規則。換言之，只要充分混合拌勻，就能提高與反應相關部分的促發機率，進而開展交聯作用。這種情況就稱之為「空間效果」。

另外，我們也可以說溫度較高時亦較容易進行化學反應。這種情況被稱為溫度效果。還有，花費較多時間也能使化學反應持續進展。這個情況則稱之為時間效果。

空間效果、溫度效果，以及時間效果這三大原則，對於思考麩質的形成與控制是很有幫助的。

舉例來說，烤點心時，如果充分揉和麵團，就會做出脆硬口感的餅乾，但若只是稍加搓揉，就會成為鬆軟口感的點心。不同揉製方法帶來不同口感，應該就是交聯作用的空間效果。此外，製作烏龍麵時，也是有個充分揉和後放上一晚靜置醒麵的作業，這個程序的重點應該就是交聯作用的時間效果了。

——本文摘自《麵的科學：麵粉如何創造豐富的口感、香氣和美味》，2020 年 3 月，晨星出版