如何預測來年楓糖漿的產量？

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

• 文／Carol Hsu｜生科系畢業，目前工作與臨床試驗相關。喜歡植物，想要小丑魚。

今早，我想來點麥當勞的美式煎餅配咖啡?

等等，你是不是忘記給我楓糖漿。

其實，楓糖漿( Maple Syrup )可不只是搭配美式煎餅的小角色。在加拿大，人們更加楓糖漿視為國寶，楓糖漿更有著「液體黃金」的響亮稱號。

楓糖漿不只擁有甜而不膩的好滋味，更是富含維生素以及胺基酸等養分，且具有高營養價值，有益於身體健康；此外，相較於其他糖類，楓糖漿的熱量也較低，因此食用時較不會為身體帶來過多的負擔。

那麼，楓糖漿究竟是如何製成的？又是從何而來的呢？

鑿開楓糖樹幹收集汁液，甜滋滋糖水就此攻佔餐桌

早在 17 世紀時，居住在北美大陸的印地安人，就已經開始食用楓糖漿。

在印第安語中，楓糖叫做「Sinzibuckwud」，意思是「汲取自樹木」 （Drawn from the wood )。在春天來臨時，他們會將糖楓樹（sugar maple）剖開或是鑿洞，藉此收集樹幹的汁液，並且將其加熱蒸煮，蒸發掉多餘的水分，熬製成我們所熟知的楓糖漿。

楓糖漿主要成分是蔗糖（sucrose），但是楓樹的汁液，是含有葡萄糖、有機鹽類、胺基酸、酵素等有機物質。楓糖漿嘗起來有著不同風味，除了因為來自不同樹種、地區之外，還有在於這些成分比例上的不同。

那麼，這甜甜的楓樹汁液又是如何形成的呢?

夜晚結凍、白天融化，溫差大讓楓樹汁液被擠出

有別於普遍認知中，植物輸導組織中的木質部（xylem）是負責運輸水分及礦物質，韌皮部（phloem）負責運送養分。這含有蔗糖的楓樹汁液，是源自於楓樹木質部的汁液（sap）。

在北美大陸，冬季與春季的交替之時早晚溫差很大，溫暖的白天與凍結的夜晚週期地更替，此時，楓樹中的水分正處於凍融循環之中，不斷地結冰、融化，然後再結冰。

當午夜來臨，環境溫度降低，此時楓樹中木質部的水氣遇冷結凍成冰；到了白天，溫度漸漸升高，夜晚形成的冰融化，進而導致樹幹中的氣體膨脹，對於外壁產生壓力，這壓力會將楓樹汁液從根部推向莖頂，然後從最近的出口離開樹幹。因此，在收集糖楓樹汁液時，若是對糖楓樹施加壓力，可是能獲得正常產量的三倍以上的楓樹汁液呢！

可不是所有的楓樹都能用來製作糖漿。在眾多種類的楓樹種中，糖楓、紅楓以及黑楓最常被拿來製作楓糖漿，其樹幹枝葉的含糖量平均有 2~3%；以糖楓樹為例，其汁液的含糖量大多落在 2 至 3 %，含糖量較高的樹汁液還可以達到 5 至 6%甚至 10%。

那影響楓糖漿的產量及甜度的因素是什麼呢？

天氣因素、種子產量，都會影響楓糖甜度與產量

影響楓糖汁液含糖量的因素，除了樹種間的差異，另一因素則是取決於楓樹冬季時儲存多少的糖。楓樹枝液的糖分，主要是來自於秋冬時儲存於根部的養分，楓樹在秋季時落葉及儲備養分，待春季時，再將養份分解，提供給初生的新芽。

像楓樹這種耐蔭樹種，會傾向在冬季貯藏較多的糖。只要照射到足夠的陽光及擁有充足的水分和養分，楓樹就可不斷地行光合作用，製造出更多的糖。這糖份的產量，是遠比自身生長所需的量來的更多，因此才能在樹蔭遮蔽的貧瘠時提，維持基本生命所需。

此外，楓樹汁液在樹幹中的流動也會受到夜晚結凍與白天溶融的溫度差所影響，對於楓糖漿生產者而言，出太陽的時候，是收集楓糖汁液的好日子，因此，3、4月時的最高溫與最低溫溫差，會影響楓樹汁液的產量。

不只有天氣因素會影響楓糖產量，近期研究指出，楓樹種子的散播量，在楓糖漿產量預測上扮演著重要的角色。

研究團隊收集了過去 17 年來佛蒙特州 28 個站點，楓糖漿的產量以及糖楓樹總種子含量，結果發現，當楓樹的種子產量爆發時，隔年的楓糖漿的產量都會下降，因此可知，楓糖漿的產量會隨著糖楓樹種子的產量增加而降低。

楓樹汁液所含的糖以及種子需要的養分，都是由楓樹中的碳水化合物合成，因此樹木生產大量種子的時候，其所能生產的楓糖的量就大幅降低。

雖然楓樹種子產量明顯影響楓糖漿的產量，天氣對於楓樹汁液的影響仍是不容小覷的。因此，如果把種子的產量、天氣以及溫度都一起列入考慮的話，或許就能更準確預測明年楓糖漿的產量囉！

對了，楓樹喜歡寒冷的環境，太過炙熱的環境，對於楓樹的生長以楓糖漿的產量都會造成衝擊。在享用楓糖漿帶來的美味同時，也別忘了好好愛護地球，一起減緩全球暖化的速度。

參考資料

1. Rapp, J. M., & Crone, E. E. (2015). Maple syrup production declines following masting. Forest Ecology and Management, 335, 249-254.
2. Duchesne, L., Houle, D., Côté, M. A., & Logan, T. (2009). Modelling the effect of climate on maple syrup production in Québec, Canada. Forest ecology and management, 258(12), 2683-2689.
3. Pallardy, S. (2008). Physiology of woody plants Third edition.
4. http://susan-plant-kingdom.blogspot.com/2014/11/maple-syrup.html
5. https://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141103102440.htm
6. https://botanistinthekitchen.blog/2013/03/18/maple-syrup-mechanics/

隨著台灣的飲食日漸西化，相信吃過美式鬆餅（pancake）的朋友一定不少。鬆餅可以配果醬、奶油、巧克力醬，但是筆者最愛加了楓糖漿的鬆餅。

美洲大陸食用楓糖漿的歷史已經數不清了，從北美的印地安人（North American Indians）的口述歷史中可以得知，他們很早就懂得在春天來時，在糖楓（sugar maple）樹上鑽孔，收集樹汁（篩管韌皮部[phloem的]汁液）再加熱蒸發製成楓糖漿。

一般來說都是在春天來時製作，此時糖楓把儲存在根部的養分分解成為蔗糖（sucrose），經由篩管運輸到地上部分，提供樹木本身長出新芽與新葉使用。由於葉片是植物主要進行光合作用的器官，如糖楓這類落葉喬木，在秋天的時候會把葉片裡面的養分分解後運輸到根部儲存，接著開始落葉；因此，等到春天來時，在新芽尚未長成新葉時，便需要根部提供養分。所以，這時候樹汁的量是最多的，裡面的糖份也相對較高。

雖然糖楓可以生產到百歲，但是，因為每棵樹每季大約只能產出一公升的楓糖漿，因此，楓糖農夫們最關心的就是：到底明年的楓糖產量如何？要製成上面這樣一瓶甜蜜蜜的楓糖漿可不容易。糖楓包括了三種品種的楓樹：糖楓（the sugar maple，Acer saccharum）, 黑楓樹（the black maple，A. nigrum）以及紅楓樹（the red maple，A. rubrum）。糖楓要長到三十到四十歲的才能開始採樹汁，每棵樹最多只能鑽三個孔。每棵樹每年春天只能產出35-50公升的樹汁，而這個樹汁還要加熱濃縮20-50倍，才成為我們看到的楓糖漿。真的是滴滴皆辛苦啊！

楓糖的產量要從兩個角度去看，一個是樹汁的多寡，另外一個是樹汁的品質。由於楓樹的樹汁裡面只有2-3%是糖份，再濃縮是必需的手段，但是樹汁裡糖份的百分比也很重要。雖然百分之二跟百分之三好像只相差百分之一，但是在濃縮的過程中，含有百分之三糖份的樹汁，當然可以少濃縮很多囉。

過去，楓糖農夫們經常試著用今年的天氣來預測來年楓糖漿的產量。但是，最近哈佛大學的研究團隊，在收集了十七年的資料，分析以後發現：真正對楓糖漿產量影響最大的，不是天氣，而是糖楓的種子產量。

研究團隊收集了十七年來Vermont地區的氣候、楓糖漿產量，以及當地糖楓的種子產量。他們發現，在2000年、 2006年、與2011年這三個年份，糖楓樹們產生了大量的種子，而2001年、2007年、2012年楓糖樹汁的質與量都下降了。

糖楓大約每二到五年就會來一次種子大爆發（mast seedling event），由於楓樹的種子是靠風傳播，因此當種子大爆發時，就會看到滿天的迷你竹蜻蜓在飛翔。而滿天的迷你竹蜻蜓起飛之後，接著就是糖楓樹汁產量下降。

不過，雖然種子的產量是主要影響糖楓樹汁的產量的因素，天氣還是有些影響的。主要影響糖楓樹汁的產量的天氣因素包括當年三月的最低溫與最高溫，以及四月的最高溫。當研究團隊把種子的產量、三月最低溫與最高溫，以及四月的最高溫一起列入考慮時，大約可以預測79%的糖楓產量上的變數了。其實仔細想想，種子的產量影響來年樹汁的質與量，並不意外。怎麼說呢？因為形成種子的時候，植物一定會把大部分的養分都灌注到種子上，這樣在種子離開親本以後才能有足夠的養分對抗可能的逆境。而每年植物也只有一樣多的日子可以吸取養分、進行光合作用，所以當種子大爆發的時候，也就意味著大部分的養分都拿去結子了，當然留在根部用來形成來年的樹汁的部分就減少囉！

最後，哈佛的團隊也告訴大家，今年Vermont的糖楓們種子產量並不多，因此只要天氣沒有太大的變化，明年對糖楓農夫們來說，應該會是個好年頭。

參考文獻：

• Wikipedia. Maple Syrup.
• 2014/11/3. Maple syrup production declines after big seed year. Science Direct.

原刊載於作者部落格 老葉的植物王國