軟硬兼施的記憶塑膠－形狀記憶高分子複合材料

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

2022 年 9 月 30 日，^[1]在巴黎時裝週 2023 春夏大秀上，近乎全裸的超模 Bella Hadid 緩步走上伸展台。她氣定神閒地，任由與法國時尚品牌 Coperni 合作的科學家們，用噴槍將液態布料覆蓋在她身上。^{[2, 3]}經剪刀裁去布邊，並劃出高衩，一件服貼簡約的雪白平口洋裝，當場完成，驚豔全場。^[4]

時裝秀的科技時刻

英國品牌 Alexander McQueen 也曾於 1999 春夏系列時裝秀中，讓超模 Shalom Harlow 在緊湊高亢的音樂襯托下，接受二支機械手臂的顏料洗禮，演繹出時尚史上經典的噴墨洋裝。^[5]不過，這兩次乍看雷同的科技嘗試，其實有根本上的差異：Alexander McQueen 的做法，是把洋裝當作畫布，透過機械手臂在上頭忘情揮灑。放蕩不羈的風格，使模特兒的皮膚上沾染不少墨水，帶著一縷淒美的頹喪。^[5]然而，這次巴黎時裝週的白色洋裝製作，則是宛如迪士尼動畫《睡美人》的情節。噴槍就是設計師的魔杖，妙手一揮便幻化出成品，整個過程乾淨俐落。做完馬上走秀，都不怕沿路滴水。^[4]

這款神奇的噴霧布料，是 Manel Torres 博士研發的 Fabrican。^[3]

Fabrican 噴霧的原理

來自西班牙的 Torres 博士，^[6] 2003 年於英國倫敦創立 Fabrican 有限公司。他希望用皮膚般貼身的媒材，來製作衣服，並加速生產的流程。^[7]一件 Fabrican 服飾的生成，從無到有約莫只要 9 到 15 分鐘，^{[1, 6]}而且材質和顏色都有多元的選擇。^{[8, 9]}無論是棉、毛、亞麻、尼龍或是奈米碳纖維等原料，^{[6, 9]}加入特製的揮發性溶劑後，噴在人體上便會快乾成形。 ^[6]這種液態布料能做出一年四季的服飾，差別主要在於塗層的厚度。成品噴好後，不僅可以重複穿著和洗滌，也能以溶劑即刻還原再利用，^[10]十分環保。

Fabrican 服飾的量產

Copern i 的二位品牌創辦人 Sébastien Meyer 與 Arnaud Vaillant ，在這次的巴黎時裝週開始前 6 個月，就已經緊鑼密鼓地和 Torres 博士，一起研究如何呈現這件白色洋裝。「我們不會因此賺錢」，回想秀場上的那一刻 Meyer 如是說：「但那是段美麗的時光 ── 一個創造情感的體驗。」^[3]

以人工一件一件地噴出衣服，並不符合經濟效益，所以除了上述量身訂做的方法，Torres 教授還開發出適合工業化量產的模式。這個概念有點類似 Alexander McQueen 1999 春夏系列服裝秀的演出，不過要把那位面目驚恐，非常入戲的模特兒，換成冰冷的人體模型。如此一來，裝有噴槍的機械手臂以及負責運算的可程式邏輯控制器（programmable logic controller，簡稱PLC），便能以每秒 9 公尺的速度噴出原料，不眠不休無休地將已經設計好的服飾，精準地製作出來。由於針對不同產品，只要依照個別需求，微調程式或液態布料的成份，Fabrican 官網宣稱，這比起仰賴為數龐大的傳統機器，更適合剛起步的事業和開發程度較低的國家。^[11]

Fabrican 的其他用途

此外，同樣的技術也能運用在汽車內裝，^[11]以及醫療器材上。比方說，口罩、繃帶、藥物貼片、創傷敷料，^[12]還有取代石膏的骨折固定器等。^[13]比較出乎意料的是，據說 Fabrican 也有清除海洋汙染，例如：原油外洩等的功能，可惜相關的資訊不多。^[14]看到如此萬用的布料科技，只能期望它無論如何都要打入一般市場，造福大眾。別像伸展台上的高級服飾，永遠那麼遙不可及。

延伸閱讀

蠶繭電池是綠能的未來？！

1. Testa J. (02 OCT 2022) ‘The Best Moment of Bella Hadid’s Life’. The New York Times.
2. Yang R, Chen L, Chiang R, Tseng R.（01 OCT 2022）〈巴黎時裝周2023春夏秀場盤點！Coperni現場噴墨製衣、Balmain邀請傳奇巨星Cher壓軸走秀〉Harpers Bazaar.
3. Maguire L. (01 OCT 2022) ‘A spray-on dress and a solid gold bag: Coperni goes after Gen Z with novelty and fun’. Vogue Business.
4. iDest. (01 OCT 2022) ‘Bella Hadid Closing Coperni Spring 2023 Collection’. YouTube.
5. Couture Daily. (13 JAN 2013) ‘Alexander McQueen spring/summer 1999’. YouTube.
6. Sample I. (17 SEP 2010) ‘Spray-on clothing becomes a reality’. The Guardian.
7. ‘Fabrican History’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022)
8. FannVideo Best. ‘New Spray-on Clothing Future Technology’. (28 MAY 2013) YouTube.
9. ‘Fabrican Technology’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022.)
10. New Scientist. ‘Spray-on clothing could be the future of fashion’. (17 SEP 2010) YouTube.
11. ‘Industrial – Industrial Application’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022.)
12. ‘Healthcare – Innovation, choice and flexibility in healthcare’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022.)
13. fabricanltd. (15 MAY 2012) ‘Spray-on arm cast. Fabrican Ltd’. YouTube.
14. ‘Environmental – Protecting our environment from seaborne spills’. Fabrican Spray-on fabric. (Accessed on 02 OCT 2022.)

豆腐、豆花都是餐桌上常見的食物，雖然它們登場的方式有時不太一樣，豆腐有時在火鍋裡出現，有時也會做成麻婆豆腐、涼拌豆腐、油豆腐⋯⋯（再列下去都餓了XD）。日常中豆腐的種類這麼多，到底豆腐是怎麼被發明的？製作的原理是什麼？各種豆腐的差異又在哪裡？

今天，就一起來揭開豆腐的「身世之謎」吧！

豆腐的歷史

豆腐是怎麼被發明的呢？相傳漢朝年間，淮南王劉安為侍奉病母，每天將黃豆磨成豆漿供母親飲用，劉安在八公山煉丹時，不小心將石膏倒入豆漿，使之凝結成為豆腐，從此中國淮南被稱作豆腐之鄉。然而豆腐的詳細做法直到李時珍的本草綱目⁶中才被首次記載。

「凡黑豆、黃豆及白豆、泥豆、豌豆、綠豆之類，皆可為之。水浸，磑碎。濾去渣，煎成。以鹽滷汁或山礬葉或酸漿醋淀，就釜收之。」——《本草綱目》卷二十五 谷部 豆腐

後來豆腐傳入日本，流傳於亞洲各國，因此豆腐在東亞算是歷史悠久的食品，目前豆腐的產品發展多元化，許多業者仍不斷改良豆腐，以供應市場需求，也因此我們能夠吃到各式各樣的豆腐。

從豆漿怎麼變出豆腐？

那豆腐是怎麼製成的呢？我們需要先從豆漿開始。將黃豆及水打碎後，濾去殘渣，接著煮沸而成為豆漿，但為什麼需要煮沸呢？

首先，我們人體腸道裡有胰臟分泌的「胰蛋白酶」，而黃豆裡含有「胰蛋白酶抑制劑 (trypsin inhibitor) 」，會抑制胰蛋白酶的作用，影響蛋白質分解，無法吸收，導致消化不良。因此，煮沸便是利用「蛋白質遇熱會變性」的原理，使胰蛋白酶抑制劑受熱變性、失去原本的作用。

有了豆漿之後，下一步驟稱為「點鹵」，也就是加入凝固劑，例如鹽滷或是石膏，將蛋白質凝聚起來。豆漿跟咖啡、牛奶一樣，都屬於「膠體溶液」。

所謂「膠體溶液」，跟其他溶液相比粒子比較大，並帶相同電荷而互相排斥，能夠克服本身的重量，懸浮在溶液中，不產生沈澱。加入電解質後，電性相異的離子將膠體粒子包覆，電性中和失去排斥力的粒子無法懸浮在溶液中，自然沈澱。

而鹽滷是製鹽過程中的副產物，成分主要是氯化鎂 MgCl₂。豆漿的蛋白質大多帶負電，鹽滷加入溶液後，氯化鎂解離為氯離子和鎂離子，鎂離子的正電中和蛋白質的負電，產生沈澱，將沈澱以外的液體濾出後，壓實晾乾製成的便為豆腐。而使用石膏 CaSO₄ 作為凝固劑也是相同的原理。

隨著現代食品工業的發展，含水量高、口感細膩的盒裝豆腐誕生，和傳統製程不同在於，添加葡萄糖酸內酯，利用的是蛋白質在達到等電點時會凝固，原因是隨溶液 pH 值不同，蛋白質帶的電荷會因失去或獲得 H⁺ 而改變，當電荷平衡時，斥力消失，溶液中的膠體粒子較容易凝集，此時溶液的 pH 值即為等電點¹⁰。

葡萄糖酸內酯經加熱後水解出葡萄糖酸，降低溶液 pH 值，達到大豆蛋白溶液等電點時，蛋白質分子不互相排斥而凝聚，達到凝固的效果。因製程中不會除去水分，因此較為滑嫩、入口即化。

這些豆腐你認識嗎？

在加工的過程中，使用不同濃度的豆漿或是凝固劑，或調整時間、溫度等，都能夠創造出更多樣的口感及品質，讓我們有在飲食上有更多選擇。譬如鹽滷製成的豆腐質地較脆，反之，以石膏作為凝固劑製成的豆腐，口感會比較細緻⁴。

在點鹵後，去除多餘的溶液，定型後便是我們常吃的點心豆花。傳統豆腐則是在定型前，倒入墊著紗布的木框模，加壓擠出水分後，至冷卻形成，放置時間越久、壓的重量越重，含水量便越低，則口感越扎實，例如「板豆腐」是用石膏點鹵，放置較長時間後製成的，吃起來就比較硬，含鈣量也較高。再來，若將硬豆腐冷凍，使豆腐內部分子結凍，解凍之後水分流失，就變成了充滿孔隙的凍豆腐。

而嫩豆腐則少了傳統豆腐的加壓過程，因此營養成分都保留在豆腐中，外觀沒有布紋且細緻，又稱營養豆腐或涓豆腐⁴。

另外，之前網路上流傳的一篇文章——「百頁豆腐不是豆腐？！」又是怎麼回事呢？

其實百頁豆腐的製作過程的確與傳統豆腐不同，是由大豆分離蛋白、沙拉油、澱粉、水為成分，以硫酸鈣為凝固劑，再經過蒸煮而成，也因此油脂含量較高。

最後，有趣的是，有些豆腐不一定含有大豆成份，卻也被稱為豆腐。例如芙蓉豆腐，是以雞蛋為主要原料，經過過濾及蒸煮，質地像豆腐一樣軟嫩，因此稱作芙蓉豆腐。還有，魚豆腐主要也是以魚漿做成，並非所有魚豆腐在加工過程中都會添加大豆，但由於外觀及口感跟豆腐相似，所以叫做魚豆腐²。

總之，豆腐除了在口感及風味上，帶給我們美食的饗宴外，其中豆類也是很重要的蛋白質來源，了解豆腐的前世今生後，在享受美味的同時，希望大家也能也注意到營養攝取的均衡，在餐桌上選擇最適合的豆腐。

1. 百頁豆腐不是豆腐？台大化工博士揭密「成分」
2. 嫩豆腐、板豆腐、芙蓉豆腐怎麼分？
3. 【圖解】豆腐種類多，嫩豆腐、魚豆腐…你分得清嗎？
4. 加工條件對豆漿蛋白質結構與豆腐品質的影響
5. 百變蛋白質
6. 【台灣綠食堂】一塊「乾淨」豆腐的想望 平民美食背後的成本學
7. 食物的科學魔法！如何把豆漿變成豆花呢？
8. 不直接吃黃豆的理由：關於豆類加工品的二三事
9. 豆腐 – 維基百科，自由的百科全書
10. 國家教育研究院雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網