因為煮熟比較好吃啊！就算是原始人也想用火煮出美食！——《舌尖上的演化》

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

讓人懷念的好氣味

關於第一個人們如何學會喜愛香料的問題，其實比較容易回答。打從胎兒還在母親子宮裡的時候， 就會開始學習享受某些香料的香氣﹙以及風味﹚，並在出生之後繼續強化這些他們學到的經驗。

在懷胎期間，母親所吃的食物的味覺和氣味，胎兒一樣會接觸並品嚐到。食物中的化學物質會進入羊膜液、跑進胎兒的鼻子裡：胎兒有辦法嗅聞自己身處的那片小小海洋。胎兒似乎先天就傾向認定，在自己悠游的環境中所聞到的母體香氣是令人愉悅、在出生之後也值得追求的好香氣。就算那香氣是來自植物的防禦性成分也一樣。

舉例來說，母綿羊食用大蒜後，牠們的羊膜液聞起來也會帶有大蒜中的防禦性物質的氣味。聞到這種氣味的綿羊胎兒，在出生之後便會因為有過接觸經驗，而較為偏好那種氣味。

若是在懷孕大鼠的羊膜液中注入大蒜萃取物，大鼠的小孩在出生後，只要聞到大蒜的氣味就會不由自主地開始噘起粉紅小嘴吸吮起來、並四處尋找母親。｢你在哪裡，我親愛的蒜味媽媽？」

母親懷孕期間的飲食會影響小嬰兒喜歡的氣味！

對人類進行的研究，實驗侵入性沒有那麼高，不過結果依然類似。法國國家科學研究中心﹙National Center for Scientific Research，CNRS﹚的貝諾瓦．夏爾﹙Benoist Schaal﹚及其同事們在一項研究中，比較了兩群來自法國阿爾薩斯地區﹙Alsace﹚的女性。

在其中一群女性懷孕的最後十天，研究人員提供了大茴香口味的薄荷糖、餅乾和糖漿任她們盡情享用。對於另外一群女性，研究人員則不提供任何大茴香口味的食物，也要求她們不要食用任何含大茴香的食物﹙她們顯然有遵照指示﹚。研究者藉此比較，這兩群女性所產下的新生兒，對於大茴香氣味來源的茴香腦的偏好程度是否有所不同。

懷孕期間沒有吃大茴香的母親，嬰兒出生後接觸到稀釋的茴香腦樣本時通常會露出不悅的表情。相反地，懷孕期間有吃大茴香的母親，生下的嬰兒則比較可能會將頭轉向茴香腦，伸出舌頭，並做出彷彿是在舔嘴唇的動作。

另一項對人類進行的研究顯示，母親在懷孕期間如果曾吃過大蒜，新生兒聞到大蒜的氣味時便會噘起雙唇吸吮。同樣地，在懷孕期間吃豌豆、四季豆以及如卡芒貝爾乳酪、蒙斯特﹙Munster﹚乳酪及埃普瓦斯乳酪﹙Époisses﹚等氣味濃郁的乳酪，也有研究發現會導致相似的效果。

母親在懷孕期間曾吃過豌豆、四季豆和其他綠色蔬菜的八個月大的嬰兒，會偏好綠色蔬菜帶有的氣味﹙2-異丁基-3-甲氧基吡嗪，2 – isobutyl -3 – methoxypyrazine﹚；若是母親在懷孕期間吃過氣味濃郁的乳酪，嬰兒則會偏好二甲硫醚﹙dimethyl sulfide，在氣味濃郁的乳酪以及大蒜中都存在的成分﹚。

在哺乳期間有吃魚的母親，養出的嬰兒也通常會喜歡魚味或起碼是喜歡魚中含有的三甲胺﹙trimethylamine﹚分子的氣味。在有吃魚的母親的羊膜液及母乳中，都可以找得到三甲胺的蹤跡。羊膜液及母乳中的氣味所造成的這些現象，似乎可以維持到童年時期或更久之後，雖然並不總是如此  。

信任的氣味＝媽媽的味道＝喜歡！

大自然告訴人類以及其他動物，要信任他們的母親和母親吃下肚的食物的氣味。在過往人類祖先規模較小的族群中，母親所吃的東西的氣味，通常就等同於族群中其他成員所吃的東西的氣味，少有例外。

人類身為哺乳動物的一員，透過在出生前及出生後的嗅覺學習，得以一代一代累積對自己有益或有害的食物知識，甚至不需要人教。回想一下黑猩猩的飲食傳統：對黑猩猩寶寶來說，出生前的學習，也許就已經足以讓牠們認識很多該吃的食物，特別是氣味強烈的食物。

人類與黑猩猩六百萬年的共同祖先大概也一樣。現代人類確實是如此，而且還有個額外的特徵：人類使用語言的能力，能幫我們為這套傳承偏好的古老系統再添加一層複雜度。

我們母親的身體教導了我們要喜愛什麼風味，而父母的話語也再三提醒此事。除了這兩方面的影響，整個社群中其他人的行為以及飲食習慣，也會助我們一臂之力，時時提醒我們人類喜愛什麼風味。因此，我們的老祖宗應該很容易就學會了如何喜愛香料，同時也忘記了自己並非自古以來總是喜愛香料。

——本文摘自《舌尖上的演化》，2022 年 12 月，商周出版出版，未經同意請勿轉載。

本喵不懂甜食啦！

貓即便有了甜味受器，也不會更容易存活或繁殖，如果牠們花更多時間吸花蜜，吃獵物的時間就會變少，如此一來還可能會影響生存。因此，即便貓的祖先的甜味受器失去功能，牠依舊可以存活。

時任蒙內爾化學感官中心研究員的李夏發現：這個演化對貓不僅有存活的意義，更是現代貓科動物的味覺濫觴，沒有任何一種現代貓科動物具有活化的甜味受器，充滿花蜜與甘甜果實的森林對貓沒有一絲口慾上的吸引力。

如果你給一隻貓一片糖霜餅乾，呃，牠也不會理你；就算牠吃了餅乾，也沒辦法感受到糖霜帶來的愉悅感，因為這個餅乾對牠來說沒有甜味。

除了貓以外，其他肉食動物如海狗、亞洲小爪水獺、斑鬣狗、馬島長尾狸貓以及瓶鼻海豚，牠們的甜味受器也沒有作用，只是這些甜味受器基因出現的破壞性突變都屬於獨立的演化事件，不過也共屬於一種基因功能缺失的趨同演化。

有人可能會想問，為什麼其他肉食性動物的甜味受器沒有失去功能？例如貓的鹹味味覺受器，就跟其他肉食性動物一樣依舊安在，但牠們獵物體內鹽分的含量就足以應付生理所需，所以牠們的鹹味味覺受器喪失功能可能只是時間早晚的問題。

海獅已經喪失了甜味跟鮮味的味覺，海豚也是，而且海豚的無味人生開始得更早，牠們根本無法嚐出甜味、鹹味或是鮮味。對海豚來說，存在的只有飢餓感與飽足感，餓了就去吃飽，而牠們相信海裡任何長得像魚而且會動的東西都可以餵飽自己。

有人可能也會好奇，到底海豚的獵物要有什麼特色才能為牠們帶來進食的愉悅感？我們不知道。海豚的愉悅感從哪來、是什麼，至少到目前為止都是科學謎團。

不吃肉改吃素的大貓熊

特定味覺受器失去功能的情況，並不單發生在肉食性動物身上，也發生在食物選擇非常專一的動物身上。大貓熊的祖先屬於熊科動物，也跟現代的熊一樣是雜食性動物，會狩獵，會吃酸酸的螞蟻，也會吃甜甜的莓果。但到了大貓熊身上，新的食物偏好出現了，就是愛吃竹子，牠們吃竹子就可以活。

其實，當牠們才剛開始喜歡吃竹子時，竹子跟肉都是牠們愛吃的食物，但久而久之，仍然愛吃肉的大貓熊就變得難以生存或難以交配繁殖，或另一個機率較小的可能是，牠們的食物偏好無法符合生理需求，所以在覓食時無法專心致志。一段時間後， 大貓熊的鮮味受器就失去功能了，就像貓兒的甜味受器。現在就算你把肉端到大貓熊面前，牠們也不會碰上一口。

即便在多年後的未來，貓、海獅或海豚的後代也不太可能會嚐到甜味，大貓熊也依然無法嚐到鮮味，雖然隨著竹林減少，大貓熊對吃竹子的執著也讓牠們的數量不斷減少。從這些日常生活中的演化故事中我們學到：當某些東西成為需求時，比起破壞，建設是更困難的。但從頭做起雖然很難，也並非完全不可能。

過了三億年，蜂鳥才嘗到了「甜」的滋味

以甜味受器為例， 它在某些動物身上曾經失去功能， 但後來又重新復活了。三億年前，現代鳥類、哺乳類與爬蟲類的祖先，應該可以嚐到食物中的鹹味、鮮味與甜味，然而現代鳥類的甜味味覺沒了，不知是什麼原因，牠們的甜味受器都失去了功能。因此鳥類無法嚐出甜味，至少大多數鳥類都無法。

蜂鳥是從古燕演化而來的，而古燕跟現代的燕子一樣專門吃昆蟲，喜歡品嚐蟲子體內會出現的鮮味，對於糖分則沒什麼興趣。但在大約四千萬年前，有一群燕子開始以花蜜與含糖物質為食，可能只是為了解渴。一般鳥類並無法嚐出花蜜的甜味，所以牠們吸食花蜜就像在喝水，但花蜜畢竟不是水，裡面可富含著糖分。

因此有一假說猜測，那些喝到比較多花蜜的鳥可能獲得更多能量，因此更有機會將牠們的基因傳給後代，而牠們的鮮味受器在演化過程中，變成不只辨識原本的鮮味成分﹙像麩氨酸或是某些核苷酸﹚，也可以同時偵測糖分。

出現這種特徵的古燕就是最早的蜂鳥。蜂鳥跟一般鳥類不同，不僅能嚐出胺基酸，也能嚐出糖分。不過牠們只靠同一種味覺受器，所以胺基酸跟糖分對牠們來說，應該是同一種味道，一樣是帶來愉悅感的｢鮮甜味」。

動物吃下新食物而產生美味感受的同時，也滿足了營養所需，這類美妙的演化故事，正是生物藉由愉悅感以精巧調控的生化機制滿足需求的例子。只要持續研究味覺受器的演化，我們就會發現更多類似的故事。

——本文摘自《舌尖上的演化》，2022 年 12 月，商周出版出版，未經同意請勿轉載。