不只洗衣服！教你用小蘇打洗碗，從此碗盤亮晶晶！——《寫給懶人的神奇化學書》

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

超夯韓劇《魷魚遊戲》近期成為熱門討論話題，尤其椪糖關卡使南韓童年美食遊戲「戳椪糖」爆紅，劇情中玩家必須使用牙籤將椪糖上的圖案取下來，若失敗可是會直接被開槍爆頭，不過在臺灣其實也有很相似的古早味的零食椪糖喔！

臺南人的童年零食——古早味椪糖

椪糖，又名膨糖、發財糖、泡糖，是四、五年級生臺南人的童年零食。那個年代生活單純，還沒有太多的娛樂、精緻美食可供選擇，在廟口歌仔戲、布袋戲戲棚下煮椪糖的攤販，是當時孩童的娛樂及零食來源。

剛煮好的椪糖長得就像胖嘟嘟的核桃酥餅，吃起來焦香酥脆、入口即化，雖然只是純粹的甜味，在物質稀缺的當時，已經十分幸福了。

而椪糖的製作流程很簡單，將砂糖或二砂與水倒入大湯勺中，置於爐火上加熱並攪拌，至糖漿變成紅褐色時，加一點小蘇打粉至大湯勺中拌勻，糖漿便會迅速膨脹鼓起，待其冷卻定型後即完成。

而韓國的椪糖與臺灣的椪糖作法及原理大同小異，只是塑形的方式不太一樣，韓版的會壓扁再壓上圖案，弄成扁扁的薄餅狀；臺版的就讓他自然膨脹成球狀，表面帶點裂痕，模樣也是十分討喜可愛。

影響椪糖質地最關鍵的因素——溫度

若有做過椪糖就會知道，小蘇打粉加進去的時機點很重要，太早或太晚皆會導致成型失敗，這是為什麼呢？因為加熱溫度是影響糖的結晶、軟硬度和焦糖化的主要因素，不同的加熱溫度，糖的結晶狀態、質地和色澤都會不同。

糖液在加熱時，會有兩種情況發生：

• 一、水分不斷蒸發，使溶液濃度增加。
• 二、隨著溶解的糖增加，沸點會不斷上升，因此糖液的溫度要小心控制。

「糖液的濃度」與最後成品的「軟硬度」有直接關係，濃度不夠會過軟，椪糖表面無法形成保護殼而無法膨脹成型；濃度過高會過硬，椪糖膨脹不易，容易縮小或塌陷。

而當糖液加熱至攝氏 130 度左右時滴入冷水中，會形成能保持形狀且具可塑性的硬球，這時候糖液的質地是能讓椪糖膨發效果最佳的狀態，因此不會用肉眼判斷添加小蘇打粉至糖漿的好時機沒關係，可以在加熱的同時，使用專門測糖液的溫度計測量糖溫就可以了！

糖怎麼轉變成令人誘惑的焦糖色呢？

說到糖的加熱，就不得不提到焦糖化反應（caramelization）了，它是自催化的非酵素性褐變（non-enzymatic brownin）反應，指的是蔗糖這類的小分子醣類於高溫環境發生脫水、聚合的反應，顏色逐漸轉變成金黃、淺褐至深褐色的產物 （通稱為焦糖） 的過程。

這個過程非常複雜，反應溫度通常在攝氏 120 度以上，在酸性與鹼性環境下均會發生。在食品工業上可製造成焦糖色素，作為食品添加物使用，常添加於醬油、糖漿、可樂或酒類等食品中。

焦糖的色澤會隨加熱溫度及時間的增加，由金黃、琥珀、淺褐、褐、深褐色至焦黑碳化；味覺的變化則是先為甜味，隨著顏色加深逐漸轉至苦味，最後甚至可能出現辛辣味。 

攝氏 130 度的糖液大概是呈現淡淡的金黃色，不過這是單純以細砂糖製作來看，若使用二砂製作椪糖的話，那糖液一開始就會是呈現金黃色了。

椪糖膨脹的關鍵——碳酸氫鈉遇熱分解

在加熱攪拌過程中，糖液已經拌入許多空氣，隨著加熱空氣持續在膨脹，水氣也一直持續蒸發，直到糖液加熱到攝氏 130 度的糖漿時，須離開熱源並加入小蘇打粉。

小蘇打粉即是碳酸氫鈉（sodium bicarbonate），受到高溫直接分解產生大量二氧化碳氣體。最外層接觸到空氣的糖液最先冷卻，變硬形成保護殼，椪糖膨脹隆起，待膨脹停止後，內部的構造就形成具有許多小氣孔的蓬鬆質地。

椪糖會不會致癌？

就從焦糖化反應可製造出焦糖色素的標準來看，聯合國農糧醫藥食品添加物專家聯席委員會（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, JECFA）將焦糖色素分成四類：

第一類：普通焦糖 (plain caramel)

第二類：亞硫酸鹽焦糖 (sulfite caramel)

第三類：銨鹽焦糖 (ammonia caramel)

第四類：亞硫酸-銨鹽焦糖 (sulfite ammonia caramel)

不同類別的焦糖色素，具有不同的焦體電荷、安定性與色度，用途亦各不相同。我國針對這四類焦糖色素有明確訂定，規範細節可見衛福部食藥署公告的食品添加物使用範圍及限量暨規格標準^[8]。

數十年來眾多針對焦糖色素所進行的毒理學研究，特別是安全疑慮比較高的第三類及第四類焦糖色素，都發現焦糖色素不具基因毒性、遺傳毒性與致癌性，確認焦糖色素是安全的食品添加物。

加上椪糖才加熱到攝氏 130 度，焦糖化反應影響因素很少，所以吃椪糖其實不必太過擔心致癌風險。

跟致癌比起來，你比較需要擔心熱量

比起擔憂致癌疑慮，椪糖的熱量才是比較需要注意的地方，畢竟它幾乎都是由精製糖所製成。

我國衛福部國民健康署建議「精製糖建議攝取上限為 10% 以內，例如：總攝取熱量若為 2000 大卡，精製糖攝取量就不宜超過 200 大卡，每日精製糖攝取量最好能控制在 50 克以內。」最佳的情況，是每日不超過 25 克，其實就相當於一個椪糖 (20 克上下) 的重量了。

所以當你開心吃著好吃又好玩的椪糖時，還是要記得別吃太多，以避免攝取過多的精製糖及熱量，而賠上健康喔！

參考資料

1. 國立台中教育大學科學教育與應用學系 科學遊戲實驗室，膨糖：http://scigame.ntcu.edu.tw/chemistry/chemistry-005.html
2. 施明智 (2021)。食物學原理 (第三版)。新北市：藝軒圖書出版社。
3. Mcdowell, E. J. (2015) Everything You Need to Know to Make Caramel Candies at Home. Retrieved from https://food52.com/blog/12212-everything-you-need-to-know-to-make-caramel-candies-at-home (Oct 10, 2021)
4. 徐若瑄 (2017)。利用科學方法研究古早味椪糖。中華民國第 57 屆中小學科學展覽會。新北市。
5. 戴士傑，2006。焦糖化產物的特性及其與酚類物質交聯程度之探討。國立屏東科技大學食品科學系碩士學位論文。屏東。
6. 張月櫻，焦糖色素與 4-MEI (4-甲基咪唑) 說明稿 (2013)。檢自https://www.food.org.tw/TW/DisquisitionDetail.aspx?DisquisitionID=iZcsl/uRyXg= (Oct 10, 2021)
7. 衛生福利部食品藥物管理署，食品添加物使用範圍及限量暨規格標準 焦糖色素 (2013)。檢自https://consumer.fda.gov.tw/Law/FoodAdditivesListDetail.aspx?nodeID=521&id=854 (Oct 10, 2021)
8. 灃食公益飲食文化教育基金會，精製糖與非精製糖的差別為何？ (2019)。檢自https://www.foodnext.net/science/machining/paper/5470279180 (Oct 10, 2021)

• 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