脫光光的西瓜長啥樣？晚餐桌上聊科普

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

高 176 公分，重 57 公斤，身上多處刺青，雙臂有頻繁注射的疤痕。曾經是個毒蟲兼老菸槍的他，7 年前因持有並販賣毒品遭到判刑；如今，這名阿爾巴尼亞男子 30 歲了，依然被關在義大利米蘭的監獄裡。低安全等級的牢房，每間容得下兩個受刑人。最近前獄友刑期剛滿，床位尚且無人替補，所以過去二天他都獨自一人。長期低落的情緒缺乏出口，而他基於良好表現所獲得的特別待遇，也不過就是打掃飯廳的機會。^[1]

他勢必得用萬無一失的方法，脫離困境：用完餐後，穿著囚衣的他靜靜地躺下。當獄方打開房門，眼前竟是一具屍體。三天後，鑑識團隊奉命驗屍。^[1]

死者身上無明顯外傷，呼吸道也沒有阻塞。口腔與唇黏膜輕微充血（hyperaemia）；肺、肝以及腎臟鬱血（congestion）；^[註]而氣管與支氣管流著泛紅的黏液和血液。150 毫升的胃部內容物中，包含部份消化的帶皮植物性殘渣。此外，根據醫療紀錄，他生前患有氣喘，對花粉過敏，但平時沒有服用任何藥物。以上線索都不足以用來推論確切的死因。^[1]

該名阿爾巴尼亞受刑人的口袋裡，有一張手寫的字條提到「我受夠了」、「我過敏」，還有最重要的「我吃了已知能自殺的東西」。在與獄方既有的文件比對後，確認二者筆跡相符，確實為他親筆所寫。鑑識團隊做的血清分析，也證實他的 IgE 抗體濃度偏高。這就耐人尋味了：IgE 抗體是診斷過敏反應的指標。^[1]既然監獄中理論上沒有花粉，除非有人偷渡進來，不然就是死者還有不為人知的過敏原？

他生前最後一餐吃剩的桃子，擺在身旁。這一點和花粉過敏的病歷，給了鑑識團隊一個靈感，並決定朝此方向，縮小調查範圍：檢驗與桃子以及樺樹有關的特定 IgE 抗體。^[1]

花粉食物過敏症候群（pollen food allergy syndrome）是一種同時對特定花粉和食物過敏的毛病。^[2]其中樺樹果實症候群（birch-fruit syndrome）的意思，不是說吃了樺樹的翅果會出事，而是對樺樹花粉以及桃子、梨子、李子、蘋果、草莓、櫻桃、杏桃和杏仁等薔薇科（Rosaceae）的果實過敏。^[2-4]此症患者多半會在食用上述果實後的 5 至 15 分鐘內，出現發炎反應。^[3]不過，也不是每個對樺樹花粉過敏的人，都不能碰此類果實。樺樹果實症候群的盛行率，還有這兩種過敏原之間的關係，在各地差距甚大。比方說，美國有 75.9% 的樺樹花粉過敏者，吃蘋果也會產生症狀；丹麥 34%；而義大利只有 9%。^[4]為了預防發作，盡量避開這些果實是最簡單的作法。但有趣的是，其實果實只要被煮過了，例如：製成果醬，患者通常便可盡情享用，不會有事。^{[2, 3]}

話說回來，如果食用者是刻意藉此自殺，那存活率就看個人造化了。花粉食物過敏症候群所造成的症狀，一般侷限在食物觸碰到的範圍，例如：嘴巴、嘴唇、舌頭和喉嚨等部位，會腫脹或搔癢。^{[2, 5]}這些症狀大多不會維持太久，因此無需用藥治療。^[2]偏偏就有那麼倒楣的少數人，光是吃顆桃子，便會腹痛、腹瀉、嘔吐、氣喘、咳嗽，還有皮膚紅疹和眼皮浮腫；更誇張的話，甚至會血壓下降，並產生致命的休克現象。^[3]

最後，鑑識團隊從桃子和樺樹特定的 IgE 抗體濃度，確定這名阿爾巴尼亞囚犯應該是嚴重過敏患者。^[1]他在不會被及時搶救的狀況下，成功地吞桃自盡。

延伸閱讀

你知道你有可能對倉鼠或壁蝨過敏嗎？Alpha-gal 症候群會帶來什麼樣的過敏症狀呢？

備註

充血（hyperaemia）是發炎反應中，主動增加輸入的血液所致；而鬱血（congestion，又譯「被動充血」）則是減緩的回流，造成血液被動聚積。^[6]

參考資料

1. Tambuzzi S, Gentile G, Boracchi M, et al. (2021) ‘Postmortem diagnostics of assumed suicidal food anaphylaxis in prison: a unique case of anaphylactic death due to peach ingestion’. Forensic Science, Medicine, and Pathology, 17, pp. 449–455.
2. ‘Pollen Food Allergy Syndrome’. (21 MAR 2019) American College of Allergy, Asthma & Immunology.
3. Manchester Academic Health Science Centre. (18 OCT 2006) ‘Allergy information for: Peach (Prunus persica)’. The University of Manchester.
4. Wang J. (2013) ‘Chapter 12 Oral Allergy Syndrome’. In Metcalfe DD, Sampson HA, Simon RA, Lack G (Eds.), Food Allergy: Adverse Reactions to Foods and Food Additives. John Wiley & Sons.
5. Kim JH, Kim SH, Park HW, et al. (2018) ‘Oral Allergy Syndrome in Birch Pollen-Sensitized Patients from a Korean University Hospital’. Journal of Korean Medical Science, 33 (33): e218.
6. López A, Martinson SA. (2017) ‘Chapter 9 – Respiratory System, Mediastinum, and Pleurae’. Pathologic Basis of Veterinary Disease (Sixth Edition), pp. 471-560.e1.

• 作者／ 顏瑞泓

為了讓西瓜甜，會打針注入甜味劑？

專家說：

這則消息最初是盛傳於中國的網路上。內容是中國不肖商人為了讓西瓜賣相佳，用針注入色素和甜味劑，文章裡面還附上照片，清楚標出西瓜哪些地方有打針的痕跡，造成大多數民眾一吃到甜度較高的西瓜，就擔心自己嘴裡的西瓜是不是被打了針。

其實這是很誇張的誤導，我們從幾個層面來說明：

首先，在田裡的西瓜是要靠外皮來保護裡面充滿水分及甜分的果肉，如果用針將瓜皮刺穿，馬上就會被微生物入侵、引來蟲蟻等昆蟲侵襲，再加上田間的陽光曝晒，西瓜馬上就會腐爛。

其次西瓜果肉密實，如果要打入藥劑，無法以快速大量的注入方法進行，因為強行注入液體會從注入孔回溢出來，需要用像點滴的方式讓液滴進入。而有看過西瓜田的人就知道，瓜田都是一整片平原，根本沒有可以掛點滴的設施或位置。

我們再想想西瓜在品質極佳的盛產季節，產地批發價一顆不過兩百元，如果農民還要到田裡幫西瓜一顆一顆打針、用藥，只為了增加甜度，那成本都不知道要增加多少。所以消費者從一些情理上去判斷及了解，就可以知道這個謠言根本就不可信。

農民會在「鳳梨心」注射生長激素？

專家說：

鳳梨是可以合法使用植物生長調節劑的，主要應用在：

一、鳳梨生長調節：在鳳梨果實發育期中，會適當的施用「萘乙酸鈉（NAA-sodium）」，避免因乾旱所引起之果梗腰折、增加果重、延遲成熟期，並可以調節產期。使用此藥劑注意事項為：

1. 發育良好的鳳梨園不必施藥，以發育較差的鳳梨園為施藥對象；
2. 每個果實僅可施藥一次，絕不可連續施藥兩次以上；
3. 夏果或供外銷用鮮果，施用本劑後，不耐貯放，必須盡量避免施用，如為改善鮮果外觀，應將濃度減半再行施用；
4. 不按規定施藥，容易增加病果發生，以及抑制吸芽、裔芽發育等不良效果，同時也會影響果實品質。

二、鳳梨催熟：施以「益收生長素」可促進鳳梨成熟、縮短採收期間，並可減少採收次數。但是外銷用果實不宜施用。此外，如過早施用，可能會引起果實減輕。（※資料來源為植物保護資訊系統）

前述兩種生長調節劑之所以不建議施用於外銷用鮮果，是因為會使鳳梨不耐貯放，無法長途運輸。

三、抑制抽穗：鳳梨抽穗抑制劑是用於抑制鳳梨植株開花抽穗，因此施用時鳳梨尚未有果實。
所以，網路上鳳梨注射生長激素後可以迅速結果收成的說法，就如同西瓜打針一樣，也是不合常理的。

蓮霧添加人工色素，衛生紙一擦就染色？

專家說：

這不只是網路上在流傳，還上過新聞媒體的報導。各種顏色的水果，含有天然來源的花青素等植物色素，這也是水果重要的營養成分之一，尤其是一些漿果類，像是草莓、蓮霧、桑葚、葡萄等水果，表皮容易破損，滲出的有色汁液即帶有花青素成分。

除了這些漿果之外，在市場上常見到紫色高麗菜或是紫色花椰菜等，被學生拿去取出汁液，做為酸醶試驗的材料，也都是利用這些蔬菜水果中含有高量花青素，這些成分都是很重要的營養成分。

千萬不要被誤導，將營養成分當成人工色素的添加。也不要相信可用衛生紙擦拭來判斷水果是否有添加人工色素。

草莓長得漂亮是因為用了很多農藥？

專家說：

草莓香甜可口，色澤鮮麗，一般人都很喜歡，但也會擔心這麼鮮嫩香甜的草莓一定用了大量農藥才長得這麼好，不會生病或被蟲吃。

但其實草莓的栽培管理上，使用了相當多的措施，例如田畦覆蓋、網室設施等等，並不是完全依賴農藥，而且使用過多藥劑會加重農民栽培的成本，藥效也並不會更好，反而容易產生抗藥性，影響農民收益。所以草莓使用很多農藥是一種誤解。

還有人質疑草莓常有形狀特殊、大小不一、顏色不均或味道不同，也是農藥造成的。

其實大家要了解，草莓是一種連續採收的作物，其果實的成長過程並不一致，大小會隨著長出的草莓在植株上的位置而有不同；形狀則會受到授粉的影響；而且隨著光照的情形，顏色會有不同的呈現，有些品種特性也會有不同顏色的呈現；至於味道、甜度等，則與產期、栽培管理方式及品種較有相關，因此從外觀上判斷草莓是不是使用太多農藥也是不可靠的方法。

葡萄表面白色的粉末是因為農藥殘留？

專家說：

葡萄表皮呈現霧狀的白色粉末覆蓋，是葡萄自然產生的果粉，並不是農藥。即使有套袋的葡萄也是會有果粉產生，並不是外來加上去的。

許多水果表面都會有果粉，除了葡萄外，還有李子、藍莓等，而蔬菜的冬瓜表面也常有一層白色粉狀物，都是類似的東西。所以這些蔬果表面的白色粉末並不是農藥殘留，清洗葡萄並不是要將表皮的果粉洗掉。

——本文摘自《正確洗菜，擺脫農藥陰影【增訂版】：家庭必備！學會洗泡刷，減少蔬果農藥殘留，確保全家人健康》，2020 年 5 月，商周出版