本文轉載自顯微觀點

火山灰掩蓋的龐貝古城中，科學家再度發掘價值非凡的考古地點：一座翻修重建中的民宅，其珍貴之處在於工地現場的工具與建材原料完好封存於西元79年，維蘇威火山爆發的時刻。現代科學家得以利用顯微鏡、能量散射X光譜（Energy-dispersive X-ray spectroscopy, EDS）、立體X光等科技深入分析原料成分，探究古羅馬建築工藝細節。

古羅馬建築物能夠長久矗立，建材韌性是不可或缺的關鍵。散布於帝國領土、綿長堅固的引水道（aqueduct）就是文明遞嬗中備受讚嘆的例子。其中數座引水道經歷修繕，迄今持續運作，西元前19年建立的少女水道（Acqua Vergine）今天依然為羅馬城內的噴泉供應來自20公里外的活水。

現代混凝土（concrete）具備抗壓、廉價、靈活等優點的同時，也有容易龜裂與腐蝕、難以修復等問題。現代高樓大廈需要以混凝土包裹鋼筋，才能達到維持近百年的高強度。尚未掌握鋼筋強化技術的古羅馬建築師，卻能以混凝土建造出核心架構長存超過2000年的大型公共建設，這種差異是材料科學家無法忽視的。

偽裝成雜質的秘方：石灰塊

近數十年間，材料科學界普遍認為古羅馬混凝土（Roman concrete）原料中的火山灰（pozzolan）是其堅強韌性來源，因為加入水與熟石灰後，火山灰中豐富的二氧化矽（SiO₂）與氧化鋁（Al₂O₃）可以形成水合矽鋁酸鈣（C-A-S-H. Hydrated Calcium Aluminosilicate）或水合矽酸鈣（C-S-H. Hydrated Calcium Silicate）膠體，提升羅馬混凝土的強度與耐腐蝕性。

但是，水合矽酸鈣並非羅馬混凝土所特有，今日最常見的混凝土原料「波特蘭水泥（Portland Cement）」就飽含矽酸鹽，與水混合後也能形成強化結構的C-S-H膠體。且現代混凝土也能展現水泥帶來的微弱自癒能力，但波特蘭水泥建成的現代建築，預估壽命大多不到百年，遠不如以穩固穹頂籠罩信徒千年的羅馬萬神殿。

2023年，麻省理工大學（MIT）材料科學家馬西奇（Admir Masic）研究團隊發表對古羅馬建材的成份分析，指出羅馬混凝土中特殊的「石灰塊（lime clasts）」提供了材料自癒能力，可能是古羅馬公共建築屹立不搖的關鍵。

石灰塊在顯微鏡下看來是數毫米大小的白色石塊，過往被材料科學家認為是羅馬混凝土品質控管不嚴的產物，但是馬西奇團隊的目光停留在這些未曾被科學界細究的「雜質」上。

馬西奇團隊指出，在古羅馬學者維特魯威（Vitruvius）和老普林尼（Pliny the Elder）的記載中，當時對混凝土原料之一的石灰石（limestone, CaCo₃ . 碳酸鈣）純化標準相當嚴格，成品必須要呈現純白粉狀。因此他們認為，混凝土中普遍存在的石灰塊不是古羅馬建材商品管鬆散所致，而是刻意加入的材料。

馬西奇團隊前往義大利中部普里維諾（Privernum）的古羅馬遺跡進行採樣，遺跡牆壁使用的砂漿（motar, 水泥混合水與砂礫等材料，比混凝土少了碎石等骨材，其他成分相近）中散佈著比水泥基質顆粒更大的亮白石灰塊。

科學分析 確認熱混合法

透過以能量散射X光譜（EDS）、X光散射、共軛焦拉曼光譜、掃描式電子顯微鏡分析這些構成牆壁近2000年的砂漿，研究團隊發現其中的石灰塊主要以鈣質構成，而且是來自生石灰（CaO, quicklime），現代建築工法已不再將這種材料加入混凝土中。

馬西奇論及，基於史料與現代技術，多數人相信古羅馬建築工使用熟石灰（Ca(OH)₂, slacked lime. 氫氧化鈣，來自生石灰加水）混合火山灰、水以及其他骨材形成混凝土，類似現代工法。但透過精密儀器分析樣本成份，他推論古羅馬帝國曾採用熱混合（hot mixing）技術，以生石灰取代/混入熟石灰，與其他材料、水混合製成混凝土。

在熱混合過程中，生石灰不會全數與水反應產生熟石灰與熱能，部分會形成不均勻分布的細小石灰塊。而這些石灰塊在混凝土乾燥的同時，會經歷表層的水化、擴張，最終碳酸化成為較為穩定的碳酸鈣外層。而石灰塊內層則保持著生石灰（CaO）的狀態與活性。

水流引發雙重自癒機制

構成建築物的羅馬混凝土若受到強大拉力，產生裂隙，諸多石灰塊的穩定外層很可能隨之裂開，並暴露出飽含生石灰（CaO）的核心。在自然降雨之下，經過石灰塊核心的水流會獲得鈣離子，並使鈣離子與周遭的基質反應，在裂縫中形成碳酸鈣，使裂縫在延伸擴大之前就被填補。

裂縫中飽含鈣離子的水流，也能在混凝土中的火山灰顆粒旁引發火山灰反應（pozzolanic reaction），生成穩固的水化矽鋁酸鈣或水化矽酸鈣，對裂縫產生「癒合」效果，讓整體結構更加強韌。馬西奇稱這種定型後發生的火山灰反應為「後期火山灰反應（post-pozzolanic reaction）」，與製作混凝土的反應作出區別。

馬西奇團隊更採用實驗觀察熱混合技術對古羅馬混凝土和現代混凝土強韌度的影響。他們將不同工法製成的混凝土柱從中分裂，造成5公厘的裂縫，再讓水流持續流經裂縫30天。

未使用生石灰進行熱混合的混凝土柱，僅出現一般水泥具有的小幅自癒能力，稍稍縮小裂縫。而具有石灰塊的古羅馬混凝土柱，則持續癒合，在水流第20天左右完成自我修復，水流幾乎完全無法通過。

多方驗證 重譯權威史料

古羅馬混凝土驚人的自癒能力引發熱議，並非所有材料科學專家都認同以生石灰為核心的熱混合理論。

更啟人疑竇的是，熱混合法並不符合維特魯威記錄的熟石灰建築工法。他在公元前30年左右著作的《建築十書》（De architectura）是唯一流傳後世的古歐洲建築著作，從文藝復興以來，就缺少足以挑戰其權威的建築史料，遑論馬西奇團隊基於成分分析的理論。

馬西奇團隊為了奠定更強的論證基礎，在2024年前往龐貝古城尋找證據。他們在民宅工地遺跡發現的建材原料，正包含熱混合工法的原料：生石灰與火山灰的乾燥混合物。這些原料與建築工具一起堆放在尚未完成的牆體旁邊，被公元79年噴發的火山灰封存至今。

馬西奇團隊透過偏振光顯微鏡、電子顯微鏡等分析方法比對乾燥材料堆、未完成的牆體、已完成的牆體，確認了這些預拌的熱混合材料與牆體的混凝土、砂漿成分相符，支持他們的假說：古羅馬帝國龐貝城在公元前79年以熱混合工法製作混凝土。

這項材料科學考古發現不僅補充了古代建築史料的缺漏，也創立了新的建築材料理論，為未來的建築材料提供自癒功能的靈感。或許在數年之內，具備自癒能力、壽命長達上百年的大型建築就會動工。而人們也能期待更加環保、安全、需要遠見的都市規劃。

馬西奇團隊透過多樣方法及跨領域探索，穿越時空檢驗了古羅馬熱混合法工藝的假說。他們在遺跡搜索考古證據，以科學分析技術交替分析樣本，更研讀古羅馬史料，發現維特魯威與老普林尼雖然以 ’macerata’ 敘述以水消化生石灰，製作出熟石灰的過程。但維特魯威提及建築結構用的石灰消化過程，會轉而採用 ’extincta’ 一詞。

儘管在文獻中的古代拉丁文 macerata 和 extincta 都被用來指稱「生石灰加水消化為熟石灰」，並未在考古學界與材料學界引起太多注意。但馬西奇團隊懷疑，這種字眼的轉換可能暗示了古羅馬建築結構中的石灰並非來自「先製成熟石灰，再混入水與其他原料」，而是「生石灰直接混入水與其他原料」的熱混合工法。

就如馬西奇團隊最新論文提及的，即使是古代文獻，也無法盡錄古羅馬從共和時期到帝國時期的建築文化變遷。透過顯微鏡與X光譜等現代科技，搭配古遺跡的妥善保存與發掘，我們今日依然有機會理解千年前的人類，如何利用更有限的科技，達成宏偉巧妙的文明成就。

參考資料

• Linda M. Seymour et al. ,Hot mixing: Mechanistic insights into the durability of ancient Roman concrete.Sci. Adv.9,eadd1602(2023).DOI:10.1126/sciadv.add1602
• Vaserman, E., Weaver, J.C., Hayhow, C. et al. An unfinished Pompeian construction site reveals ancient Roman building technology. Nat Commun 16, 10847 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-66634-7

本文轉載自顯微觀點

七月颱風丹娜絲來襲加上近一個月的豪雨，重創南台灣也帶來類鼻疽疫情；根據衛福部疾管署統計，截至七月底國內累計35例類鼻疽本土病例，其中2例死亡。

類鼻疽的病原菌是類鼻疽伯克氏菌（Burkholderia pseudomallei），在土壤、水池及積水環境中存在。主要傳染途徑是皮膚傷口接觸到受病原菌污染的土壤或水引起，也可能經由吸入、吃到受污染的土壤或水，或吸入受污染的塵土而受感染，人傳人的情況很少發生。

「類」鼻疽又被稱為「偽」鼻疽，這是因為它與由鼻疽伯克氏菌（Burkholderia mallei）引起的鼻疽（glanders）在臨床症狀上相似，都可能導致肺炎、皮膚潰瘍與全身性感染。事實上，類鼻疽在首次被觀察到時，確實一度被誤認為鼻疽；直到經過一連串的培養實驗、動物試驗與顯微鏡觀察，研究者才確認它其實是全新的病原菌。

意外發現的偽裝者

故事要回到 1911 年的英屬緬甸仰光。當時的皇家總醫院（RGH）仍是木造建築，病房昏暗潮濕、護理人手短缺。英國病理學家阿弗雷德‧惠特莫爾（Alfred Whitmore）被派駐於此，負責法醫檢驗與末期病患的照護。

在這個資源匱乏的環境，惠特莫爾卻堅持醫院必須有實驗室，因為「診所與實驗室的密切合作，才是高品質醫學的基石」，顯微鏡也成了他探尋病因的武器。

某天，惠特莫爾與助手克里希納斯瓦米（C.S. Krishnaswami）在一次尋常屍檢的病理解剖時，發現一位 40 歲緬甸男子的肺部出現奇特的乾酪狀病變。這位病患因發燒7天入院，住院3天後死亡；顯微鏡下的病灶抹片則意外發現了形似鼻疽伯克氏的桿狀菌。但這位男子沒有馬匹的接觸史，且剛從監獄被放出來，研判感染鼻疽的可能性極低。

經過進一步培養、觀察，惠特莫爾發現這些細菌雖然形似鼻疽桿菌，卻具有運動性、能在普通培養基上快速生長；這些表現都與鼻疽桿菌不同。1912 年，他們在《印度醫學公報》發表38例病例的系統描述，並將此病命名為「類鼻疽」（melioidosis）。

成為「定時炸彈」再入公眾視野的致病菌

第一次世界大戰後，惠特莫爾被調至英屬印度，克里希納斯瓦米也離開原崗位，類鼻疽逐漸被視為仰光特定人群（例如嗎啡成癮者）的地方性疾病，未引起國際公衛重視，往後的數十年間鮮少再被深入研究。直到20 世紀中期，類鼻疽才因越戰再度受到關注。

因類鼻疽伯克氏菌廣泛存在於東南亞的土壤與淡水中，當直升機將部隊運送到各個角落作戰時，揚起的泥土、士兵涉水行軍時的皮膚破損，都可能成為感染途徑。

部分士兵在感染後長期無症狀，病菌可潛伏多年，待免疫力下降時才引發重症。這種延遲發作特性，使得類鼻疽又被稱為「越南定時炸彈」（Vietnamese Time Bomb）。

雖然類鼻疽主要在東南亞和澳洲北部盛行，但類鼻疽感染在世界各地均有發生。2021年，美國更曾經發生在香薰噴霧中發現類鼻疽伯克氏菌，並導致了跨洲的感染，顯示類鼻疽不再是熱帶限定的健康威脅。

而與類鼻疽相似的鼻疽桿菌，曾在美國內戰、第一次和第二次世界大戰被用作生物戰武器，加上類鼻疽難以快速診斷，且若不使用特效抗生素快速治療，患者可能會死亡，也有可能被應用為生物武器。因此美國疾病管制與預防中心 (CDC) 以及其他聯邦、州政府正針對類鼻疽的診斷、藥品整備製定計劃，以應對此類攻擊。

而在台灣，類鼻疽則多因颱風的強風暴雨，使污水及土壤中的類鼻疽桿菌暴露地面，造成傳播與吸入性感染，尤其風災後一個月內確診個案可能增加。因此清理家園時需特別注意避免接觸汙泥、汙水，出現發燒、胸痛、咳嗽等症狀應儘速就醫，即早診斷與治療。

參考資料：

• Whitmore, A. and Krishnaswami, C.S. (1912) An Account of the Discovery of a Hitherto Undescribed Infective Disease Occurring among the Population of Rangoon. Indian Medical Gazette, 47, 262-267.
• Brightman, C. and Locum, (2020), Melioidosis: the Vietnamese time bomb. Trends Urology & Men Health, 11: 30-32. https://doi.org/10.1002/tre.753
• Diseases: Viet Nam’s Time Bomb（TIME）
• CDC Lab Testing Confirms Cause of Melioidosis Outbreak
• Melioidosis and Bioterrorism

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古老技術？ 登革熱研究仍靠顯微鏡

香蕉 BANANE

香蕉富含澱粉與纖維且相當滋補，比起當成配菜來烹調，更常被做成儲備食物、早餐或單作甜點。我們來解讀一下它的芳香特徵，看看在烹飪和烘焙時能有什麼新方法吧！

熟香蕉與辛辣食物是絕配？香蕉與熱料理的完美結合

乙酸異戊酯是產生香蕉氣味的主要酯類，很容易就能合成（這甚至是高中實驗課的主題），而且每個人都能立刻認出香蕉糖的氣味。如果把香蕉煮熟，青綠氣息就會消失，反觀甜甜的香氣和幾乎熟過頭的果香就會增強。你可以將整條香蕉連皮一起煮，比方在上頭戳幾個孔，用一些香料調味，或用鋁箔紙／烘焙紙把整根香蕉包起來做烹飪，如此所有的滋味都能被保留起來。但是不要吃香蕉皮喔，食用之前一定要去皮。

煮熟的香蕉，一方面能和甜甜的焦糖化食物完美搭配，又與辛辣、烘烤及發酵食物是絕配。如果把香蕉煎過或烤過，梅納反應所產生的氣味效果更佳，並能與肉類和魚做搭配。品嘗時要注意，溫度是產生烘焙香氣的關鍵。另外，香蕉所含的澱粉，在熱熱的時候尤其能延長口中餘韻。

香蕉生吃有綠質草本香？生香蕉的奇妙組合

還記得薄酒萊新酒著名的香蕉風味嗎？香蕉和這種酒確實有一些共同分子^*。為了讓這些綠質香氣綻放，香蕉必須是生的，可切成條或磨成細緻果肉。如果選擇生吃，請在要吃的時候再切開調味。揮發性化合物非常脆弱，香蕉這種水果氧化得非常快（青蘋果跟香草植物也是如此），所以要最後一刻再做準備！

*：即乙酸異戊酯（acétate d’isoamyle），以及十六酸乙酯（hexadecanoate d’éthyle）、己酸 2- 庚酯（hexanoate de 2-heptyle）等花香和果香分子。

馬上就來試試看！香蕉創新食譜：花生粉裹雞排佐嫩煎香蕉

• 準備花生：將花生搗碎，放入平底鍋中（乾）煎，微微烘烤。
• 煮雞肉：將雞腿肉去骨（最好是雞大腿部位，但如果不行的話，可以只用雞里肌）。將雞肉放入花生粉裡滾一下，煎過後放進溫熱的烤箱中完成烹飪。
• 準備香蕉：在煎鍋裡，用少許花生油煎的香蕉（不要過熟）。完成時，加點士麥那葡萄乾（Smyrne）。
• 擺盤：將雞肉、煎好的香蕉和濃縮肉汁擺在一起享用。

不同變化：煙燻風味的香蕉 BBQ

將整根香蕉連皮一起做成 BBQ。讓香蕉皮焦掉（就像燒烤茄子一樣），靜置放涼後再取出略帶煙燻味的果肉。

——本文摘自 拉斐爾．歐蒙（Raphaël Haumont）、提耶里．馬克思（Thierry
Marx），《料理滋味創意地圖：法國材料物理化學專家聯手米其林主廚，15種香調、80種常見蔬果食材的氣味因子，探索 1,500 種創新風味搭配！》，2024 年 8 月，積木文化，未經同意請勿轉載。