把一整頭豬包進宇宙大燒賣？！不論好吃，先搞懂裡面包了什麼

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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聖誕市集是德國自 14 世紀以來的傳統：寒冬裡，露天攤販聚集，銷售應景美食、裝飾和手工藝品，周遭或許還歌舞喧騰。^[1]有個去享受年節氣氛的 16 歲少女，坐在市集的金屬圍籬上。附近 3 名年輕人正把玩著從酒吧偷來，尖端有塑膠鏢頭的飛鏢。他們原想閃避旁人，以策安全，直接往泥土裡扔；但不知怎地飛鏢竟朝少女而去……。^[2]

眼睛創傷

根據統計，平均每 10 萬人，就有 810 人眼睛創傷需要治療。兒童與青少年是眼睛最容易受傷的年齡層，約佔該器官穿刺傷患者總數的 25%。不過有別於此案，傷患以男性居多。過去的文獻討論過魚鉤、榴槤及飛鏢等，各種物品導致眼球部份穿刺傷的案例。飛鏢的結構，分為 4 個部位：鏢頭、鏢身、鏢桿和鏢翼。大多數的傷害，都是由鏢頭或鏢翼所致。^[2]

眼睛的構造

眼睛的外層結構，包括眼睫毛、眼瞼、肌肉、腺體、淚膜（tear film）和結膜（conjunctiva）等，功能是保護內層；內層由外而內，則可大略分為3個部份：^[3]

1. 鞏膜（sclera）與角膜（cornea）：兩者都由膠原蛋白所構成，排列方向不規則處呈白色，所以鞏膜亦稱眼白；相對地，角膜是透明無色，負責2/3的光線折射。^[3]
2. 葡萄膜（uvea）：又細分成以顏色擋光，確保光線只進入中央瞳孔的虹膜（iris）；控制水晶體形狀的睫狀體（ciliary body）；以及佈滿血管，為水晶體供給養分的脈絡膜（choroid）。^[3]
3. 水晶體（lens）、玻璃體（vitreous body）和視網膜（retina）：除了上述的角膜，另外 1/3 的光線折射，是由水晶體擔當。穿透它們的光，會通過黏稠的玻璃體，聚集於視網膜，再透過神經把訊號送去腦部。^[3]

眼科證詞

少女的眼球 12 至 4 點鐘方向範圍內，鞏膜穿孔，虹膜脫垂。治療前，沒有拍照存證。手術出院後，視力只剩 1%。法庭上，2 位該醫院的眼科醫師表示，這種傷害應該與飛鏢的鏢頭無關，時機不可能那麼湊巧。他們還說，除非少女被東西以 100 公里的時速打到，不然就是自己跌撞桌邊。可是後面這個假設若屬實，受到衝擊的大概不只眼球，更何況少女堅稱沒有摔倒。^[2]

飛鏢射豬眼

輪到美茵茲大學（Johannes Gutenberg-Universität Mainz）的法醫提供專業意見時，他們決定實測。首先，要準備飛鏢和眼珠。同為射擊類的「玩具」，軟氣槍（softair gun）產生的動能介於 0.5 至 7.5 焦耳之間，≥ 0.5 焦耳在德國就會被當作武器管制。相對地，飛鏢雖能超過此門檻，卻完全不受限制，所以購買與持有均無問題。^[2]至於眼珠的部份，基於倫理、成本、相似程度和取得的難易度，鑑識科學時常用豬作為人體替代品。^[4]

材料備齊後，法醫在 10 公尺高的落管（drop tube）底部，放置屠宰場廢棄的豬眼，讓飛鏢從中墜落。他們發現用金屬鏢頭的話，會穿破眼球；塑膠鏢頭則輕微傷害角膜。再來，他們手持鋼鐵鏢頭、塑膠鏢頭，以及塑膠鏢頭磨損的飛鏢，朝豬眼射去。大概是經驗不足，嘗試了超過 50 次，非常漏氣地僅有少數幾次擊中。最後總算有一次，在射擲塑膠標頭磨損的飛鏢時，造成與少女眼珠雷同的傷害。整體而言，從 5 公尺外射擊，鏢頭的動能可以達到 0.84 焦耳，具有軟氣槍的殺傷力；而鏢翼不會穿刺豬眼，頂多劃壞角膜表面。^[2]

指控駁回

法醫大費周章的實驗，證明亂擲飛鏢的確有釀禍的機會；然而眼科醫師與少女的說辭大相逕庭，警方當時在聖誕市集又沒找到證物。因此，少女的指控終究遭法院駁回。結案之後，法醫團隊在期刊上發表個案報告，比較飛鏢和軟氣槍的動能，並以英國強制使用安全帶後，眼部創傷數減少 11.1% 為例，強調預防性法規的重要性。^[2]

參考資料

1. Wilson A. (30 NOV 2018) ‘A brief history of Christmas markets’. The Guardian, Australia.
2. Germerott T, Mann N, Axmann S. (2021) ‘Penetrating eye injury by dart’. International Journal of Legal Medicine, 135, 573–576.
3. Pradeep T, Mehra D, Le PH. (01 MAY 2023) ‘Histology, Eye’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
4. Matuszewski S, Hall MJR, Moreau G, et al. (2020) ‘Pigs vs people: the use of pigs as analogues for humans in forensic entomology and taphonomy research’. International Journal of Legal Medicine, 134, 793–810.

上篇提到，在這波嚴峻的缺蛋危機中異軍突起的無蛋「旦糕」，就是有業者利用南瓜泥、豆漿、豆腐、腰果或果醬等食材取代蛋，研發出各式各樣的「旦糕」，包括布朗尼或杯子旦糕等，做出來就和一般的蛋糕非常相似。

其標榜以蔬果取代雞蛋做出的甜品更低脂，含有豐富營養素及植化素，獲得許多年輕女性、運動員客群青睞。加上自西方風行的「Vegan」（純植物）的概念日漸盛行，該業者在這場缺蛋潮中成為最大贏家^[1]。

烘焙需求轉變，使雞蛋替代物的市場增長

確實近年來，因消費者健康意識提升或受食安問題等影響，在烘焙需求上有所轉變，包括健康問題如苯酮尿症、雞蛋過敏；公共衛生問題如禽流感；飲食偏好如全素者；以及生產者是否能持續供應雞蛋等因素。

根據 Egg Replacers Market 報告，2020 年雞蛋替代物市場價值約為 14 億美元，預計到 2025 年將達到 16 億美元（2019 年預測），顯然雞蛋替代物的市場日益增長。

沒有雞蛋的「旦糕」逐漸受到重視，食品科學家在積極尋找各式各樣的雞蛋替代物製作旦糕，並且希望利用這些替代物所製作出的旦糕質地，能夠接近真的蛋糕^[2]。

製作旦糕的材料——雞蛋替代物

在雞蛋對蛋糕有多重要？缺蛋可以做無蛋「旦糕」——上篇有提到，雞蛋在蛋糕中所提供的功能，所以雞蛋的替代物，也需要有這些相似的特性才行，目前常見的雞蛋替代物主要分為三大類：

一、蛋白質類

又區分成動物來源或植物來源的蛋白質：

• 動物來源：如乳清蛋白，乳清蛋白可提供吸水、黏著或彈性、乳化和起泡等功能特性，可作為蛋糕中的蛋之完全或部分取代物。
• 植物來源：如鷹嘴豆蛋白或大豆蛋白等，這些植物蛋白皆具有乳化性，能幫助起泡安定、凝膠、風味結合及黏度增加。

二、食品添加物

通常使用親水性的膠體或乳化劑兩種食品添加物：

• 親水膠體：通常被歸類於增稠劑，可改善產品之親水性、保水性、黏稠度等，以增加產品的安定性，延長保存期限，如玉米糖膠（xanthan gum）及關華豆膠（guar gum）等。
• 乳化劑：屬於界面活性劑，具有乳化、 起泡、消泡、分散及潤滑等作用。可提高產品品質、延長保存期限、防止食品變質及改善食品風味等，如脂肪酸蔗糖酯（sucrose fatty acid ester）和乳酸硬脂酸鈉（sodium stearoyl lactylate）等^{[2, 3]}。

三、其它食品原料

大多數為含有豐富多醣類的膠質，以奇亞籽和亞麻籽為例：

• 奇亞籽：在水溶液中可形成黏液或膠體，是由木糖、葡萄糖和葡萄醣醛酸所組成的支鏈多醣，具有強大的增稠效果，已被用於代替蛋糕中的蛋和油。
• 亞麻籽：亞麻籽殼中含有亞麻籽膠，膠主要成分為多醣類和蛋白質，具有良好的親水與親油性，以及高保水性及高乳化性，已廣泛應用於食品及化工製藥業^{[4, 5]}。

戚風旦糕的製作流程

然而上述的那些替代物，很少會單一使用，常會多種搭配一起使用，效果更佳，至於製作方式就以常見的戚風蛋糕為例。

戚風蛋糕一開始製作時會將蛋白與蛋黃分開攪拌，形成蛋白霜和麵糊兩部分，戚風旦糕也是，其流程為：

1. 蛋白霜：將乳清蛋白粉（或植物來源的蛋白）和水混合均勻後打至濕性發泡，再分次加入白砂糖，並繼續打至硬性發泡（可在前一分鐘加入 SP 拌至均勻）。
2. 麵糊：將所有粉料（含膠體或乳化劑）過篩，加入已拌均之卵磷脂、油、水、糖中。
3. 將蛋白霜和麵糊兩部分拌均成蛋糕麵糊，倒入鋁製活動烤模中，以特定時間和溫度烤焙，最後取出倒扣於架上冷卻即完成。

上述的做法中出現做烘焙常會聽到的 SP（surfactant powder），其實就是一種乳化劑，通稱為「蛋糕乳化劑」或「蛋糕起泡劑」，在大陸被稱作「蛋糕油」^[3]。

與雞蛋蛋白性質相似的全素食材 aquafaba

沒有蛋，就需要使用多種食品添加物來幫助旦糕膨大及穩定，然而許多人為了製作天然無負擔的旦糕，還是會拒絕使用食品添加物。

通常他們所使用的食材，大多是亞麻籽粉、香蕉泥、蘋果泥或花生醬等，但是這些食材的味道本身就很有個性，做出來的成品也很難百分百像真蛋糕，使用上會有所限制。

不過近年來出現了一個神奇的食材稱作 aquafaba，名字是由拉丁文的水（aqua）和豆（faba）所組成，是一種具黏性液體，這個食材就是煮過的鷹嘴豆水。

2014 年，法國廚師 Joël Roessel 發現，鷹嘴豆罐頭的水（含蛋白質）與雞蛋蛋白頗為相似，具有乳化、起泡、黏合、凝膠和增稠等功能特性，甚至可打成全素的蛋白霜。

如此，aquafaba 從食品廢棄物變成有價值的材料，而且成本不高，也許未來會成為全素、無麩質的新興烘焙材料也說不定^{[2, 6]}。

想看 aquafaba 怎麼打成豆蛋白霜嗎？可以點此連結觀看影片 ：
BEGINNER’S GUIDE to Aquafaba! | Minimalist Baker Recipes

健康美味的植物基產品已成趨勢

近年植物基飲食、減碳風潮席捲全球，根據市調機構 Innova Market Insights 的全球食品市場調查，植物基產品以每年近 20% 的速度成長，市場潛力大。

植物基產品除了要求口感擬真與美味之外，營養價值也受到重視^[7]。這次的缺蛋危機雖然還不知道會持續多久，但也意外讓美味的植物基旦糕被更多重視健康的消費者所關注。

參考資料：

1. 嚴雅芳，2023。不怕缺蛋！無蛋奶甜點「綠帶」在民生社區異軍突起。經濟日報。
2. Yazici, G. N. and Ozer, M. S. 2021. A review of egg replacement in cake production: Effects on batter and cake properties. Trends in Food Science and Technology 111: 346-359.
3. 梁麗卿，2003。無蛋蛋糕製作技術之研究。國立屏東科技大學食品科學系碩士學位論文。屏東。
4. 邱恩亭，2018。添加奇亞籽對無麩質蛋糕品質之影響。國立臺灣海洋大學食品科學系碩士學位論文。基隆。
5. 蔡佩珊，2017。探討添加亞麻籽粉對無麩質蛋糕營養價值與品質之影響。國立臺灣海洋大學食品科學系碩士學位論文。基隆。
6. 尹嘉蔚，2017。【素食替身】鷹嘴豆水變蛋白霜　Aquafaba做蛋糕唔用雞蛋白一樣得。香港01。
7. 劉家瑜，2023。低碳飲食！工研院打造全台首顆植物荷包蛋 口味、營養兼顧。民眾日報。