新食物可能會導致過敏

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

丈夫用來蝕刻金屬的氯化鐵（FeCl₃）遺失。罹患妄想型思覺失調症（paranoid schizophrenia），時年 47 歲的妻子，於自家公寓倒下，地板、嘴邊和身上的衣服，都有橙黃的液體。她曾數度以多種方式自殺未遂，最近有安排住院的計劃。^[1]

自殺防治專線：
 衛生福利部安心專線 1925
 生命線協談專線 1995
 張老師輔導專線 1980

鐵中毒

19 世紀末起，基於毒物學的迅速發展，金屬中毒的意外與刑案，已經不似過往那麼頻繁。目前急性鐵中毒的情形，較常見於吞下過量（> 20 mg/kg）鐵劑的兒童；也有些案例是孕婦攝取太多含鐵的補品。輕微鐵中毒的症狀，包括：嘔吐、腹痛、拉肚子等；嚴重的話，則會出現脫水、低血壓、代謝性酸中毒、血糖濃度波動、凝血問題，以及肝臟、腎臟、心血管和中樞神經系統的損傷。^[1]另外，氯化鐵加水而分解，也就是經過水解（hydrolysis）後，^{[1, 2]}pH 值約在 1 到 2 之間，具有腐蝕性，會傷害消化道和附近的內臟，並經由血液擴大影響的範圍。^[1]

一般急性鐵中毒的情況下，醫師可能會考慮手術取出含鐵的藥錠；^[1]或者用水或生理食鹽水沖入胃部再抽出，即洗胃（gastric lavage）；^{[1, 3]}還可以經靜脈輸注除鐵能（deferoxamine），讓它跟鐵結合，再排出體外。^{[1, 4]}不過，此個案或許是被發現時就確定死亡，原論文沒有任何關於救治的描述，而是直接從驗屍講起。^[1]

解剖驗屍

女子死後幾天，波蘭博美醫學大學（Pomeranian Medical University）的法醫系解剖驗屍：口腔黏膜跟腸胃道血栓性壞死（thrombotic necrosis）。此二處乃至周邊的心、肺、橫膈膜與肝臟，都呈現黃色。胃部清空，食物大概在毒物腐蝕體內組織的過程中，被腸胃壁和其他臟器吸收殆盡。腦部、肝臟與腎臟等內臟中，氯及鐵離子濃度很高。血液檢測排除酒精及外源非揮發性有機化合物。^[1]

普魯士藍染劑

進行組織學分析的時候，照慣例得使用蘇木紫（haematoxylin）和伊紅（eosin）兩種染劑，讓細胞和組織的結構顯現出來；^[5]而驗屍團隊在此額外採用普魯士藍（Prussian blue）染劑，促使鐵現形。^[1]細胞中的鐵，分為可溶解跟不可溶解兩種。蘇木紫和伊紅無法令可溶解的鐵蛋白（ferritin）被看見；但普魯士藍染劑會使之呈現非常淺的水藍色。而不可溶解的血鐵質（hemosiderin），碰到蘇木紫與伊紅時是金棕色；如果用普魯士藍染劑，則為藍色。^[6]

普魯士藍染劑的成份，為亞鐵氰化鉀鹽酸（potassium ferrocyanide hydrochloric acid）溶液，跟帶正電的鐵離子作用，會產生藍色的亞鐵氰化鐵（ferric ferrocyanide）。^{[7, 8]}儘管人體本來就有鐵，正常的肝臟遇上該染劑，其實看不太出變化；即使因為生病而充斥血鐵質，頂多也只有部份細胞著色；不可能像中毒時，整片湛藍。女子的內臟組織一如預期的大面積變色，而且以腸子和肝臟的最為明顯。^[1]

死因

死亡與驗屍相隔幾天，屍體除了會出現一般死後常見的變化，無疑也給予氯化鐵蔓延並穿透的時間，惡化對內臟和組織的傷害。然而綜合所有證據，以及精神病史賦予的自殺動機，法醫仍可判斷女子死於口服氯化鐵中毒，引發的急性心肺衰竭。^[1]

參考資料

1. Majdanik S, Potocka-Banaś B, Glowinski S, et al. (2021) ‘Suicide by intoxication with iron (III) chloride’. Forensic Toxicology, 39, 513–517.
2. ‘5.4: Hydrolysis Reactions’. LibreTexts Chemistry, U.S.
3. ‘Stomach Pumping’. (10 JAN 2023) Cleveland Clinic, U.S.
4. Velasquez J, Wray AA. (22 MAY 2023) ‘Deferoxamine’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
5. Sampias C, Rolls G. ‘H&E Staining Overview: A Guide to Best Practices’. Leica Biosystems. (Accessed on 04 SEP 2023)
6. Guindi M. (2018) ‘11 – Liver Disease in Iron Overload’. In: Practical Hepatic Pathology: a Diagnostic Approach (Second Edition). Pattern Recognition. (pp.151-165)
7. ‘All About Iron: The Colloidal Iron Stain and Prussian Blue Reaction’. (04 JUN 2021) U.S. National Society for Histotechnology.
8. Suvarna KS, Layton C, Bancroft JD. (2018) ‘Techniques for the Demonstration of Carbohydrates’. In: Bancroft’s Theory and Practice of Histological Techniques E-Book. (pp. 187-188)

• 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