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為什麼有些東西聞起來很香，有些東西卻很臭？在我們的鼻子裡有很多叫做「受體」（receptor）的機關，能接收空氣中的許多氣味分子。像是香水散發出的分子，在和鼻子裡的受體互動時，會讓我們產生愉悅的感覺，而在大腦接收到此訊息後，我們就會把這個經驗認定為「香」；至於臭味的分子，也是透過同樣的機制，讓我們產生「臭」的經驗。

嗅覺的生理機制，主要是被美國醫學科學家艾克謝爾（Richard Axel）和美國生物學家巴克（Linda Buck）所研究出，而他們也因為這項發現獲得了2004年諾貝爾生理醫學獎。嗅覺機制非常的複雜也很多面向，其中之一就是一個東西是香或臭，和它所散發出的分子有很大的關係。那又有什麼方式可以解決惱人的臭味呢？這篇文章想帶大家來看看臭味與除臭的科學，我們一起看下去吧！

造成地下室黴味的元兇──細菌的VOCs

在潮濕又不通風的地下室或房間裡，往往會散發著一種「黴味」。而造成這個味道的原因之一，就是黴菌本身會釋出的揮發性有機化合物（volatile organic compounds, VOCs），也就是它們新陳代謝的產物。VOCs 泛指在我們一般熟悉的常溫、常壓環境下，就很容易揮發進入氣態的有機化合物。此處的「有機」不是指我們常聽到的有機食物，而是指以「碳」這個元素為基礎所形成的化合物。有機化學是化學的分支之一，也是生物化學中的基礎。

黴菌的VOCs 是它們進行新陳代謝的產物之一，其中一項功用是可以做為對環境生態中其他生物釋放出的訊號；不過當它們進到我們鼻子時，往往會讓我們產生不愉快的經驗。這些VOCs 的分子架構到底長怎樣子呢？其實黴菌所釋放出的VOCs 有千百種，真的沒辦法在短短一篇文章裡好好地介紹完，因此我們就挑3 個比較常見的出來介紹（圖一）。

圖一：3 種常見的黴菌 VOCs。蘑菇醇會產生蘑菇的味道，2 －庚酮會產生起司的味道，異戊醇則是類似松露的味道。

這三個常見的黴菌VOCs分別為:
1. 蘑菇醇（1-octen-3-ol）
2. 2 －庚酮（2-heptanone）
3. 異戊醇（3-methylbutanol，又稱 isoamyl alcohol）

蘑菇醇顧名思義就是會產生蘑菇的味道，而許多不同種類的黴菌都會產生蘑菇醇這個VOC；2 －庚酮會產生起司的味道；異戊醇聞起來則是松露的味道。你可能會覺得奇怪，剛剛提到的這些VOCs不都是食物的味道嗎？這和我們所了解的「黴味」又有什麼關係？

其實黴菌產生的VOCs會有這些味道一點都不怪，因為蘑菇和松露都是黴菌的一種，而許多聞起來很臭的起司裡也有黴菌，只是那些類型的黴菌對人類來說可食用。雖然我們並不會吃房間裡的黴菌，但因為同樣身為黴菌，所以能製造出那些VOCs 一點都不奇怪！至於我們每個人所熟悉的「黴味」，應該多少都是來自於以上幾種VOCs，加上許多其他種VOCs 全部混在一起，再搭配潮濕的感覺而成。

VOCs 分子因為很容易就會進入氣態在空氣中飄來飄去，所以在有VOCs 的環境裡，我們就有可能會將VOCs 吸入體內。若是長期待在有黴味的空間裡，除了會吸入也許難聞又難以忍受的味道，或許還會產生許多讓身體不舒服的症狀。如果要避免這些狀況，懂得怎麼除臭就變得很重要了，不過我們要如何透過減少黴菌的VOCs 來除臭呢？

要用什麼方法才能消除討厭的黴味？

要透過減少黴菌VOCs 來除臭的方法其實有好幾種，而除掉黴菌就是其中之一，畢竟那些VOCs 就是黴菌所製造的。可是如果沒能改善先前造成黴菌孳生的環境，黴菌遲早又會再回來。如果我們能讓空氣流通，不只能降低黴菌孳生的機會，還可以降低空氣中VOCs 的含量，進而達到除臭的效果。但是若沒辦法做到通風時，該怎麼辦？或許可以試著噴香水或芳香劑，用增加空氣中香氣分子的辦法，進而掩蓋掉黴菌VOCs 的臭味，但是這並不能解決問題——空氣中的VOCs 還是在，我們難免會吸入一些，久了可能仍會對身體有風險。

還有沒有其他方法呢？這時你可能已經想到使用空氣清淨機了， 但並不是隨便一種空氣清淨機都能去除VOCs。市面上許多空氣清淨機，都是靠著濾網捕捉空氣中的懸浮粒子（particulate matter），當中就包括你我都很常聽到的PM2.5。不過使用濾網的空氣清淨機沒辦法捕捉到空氣中的VOCs，因為那些濾網通常是針對微米（um）大小等級的粒子，這也包含常見的高效濾網（high-efficiency particulate absorbing, HEPA）。

但是VOCs 的大小，大概都在0.5 ～ 1.5 奈米（nm）左右，比一般空氣中的懸浮粒子還要小1000 倍，因此專門捕捉空氣粒子的濾網根本就沒辦法擋住VOCs ！這時，空氣清淨機裡的濾網，就必須用到一種稱為「活性碳」的材料（圖二）。活性碳可以透過「分子吸附」的原理（圖三）捕捉VOCs。簡單來說，就是活性碳表面與黴菌的VOCs 分子會起一些反應，讓那些VOCs 分子一個一個「黏」到活性碳上，達到把VOCs 從空氣中移除的效果。所以如果家裡要買空氣清淨機除黴味，記得要購買有活性碳的機種才能過濾掉空氣中任何的黴菌VOCs。不過，能維持環境通風與乾靜整潔，還是預防黴味最重要的一步！

圖二：活性碳。活性碳表面能與黴菌的VOCs 分子產生「分子吸附」反應，讓那些VOCs 分子「黏」到活性碳上，因此可以移除空氣中的VOCs。（123RF）

影響著化學分子功能的「結構屬性關係」

雖然味道與除臭科學的完整運作機制非常複雜，不過從黴味這個例子來看，我們可以了解味道是來自於空氣中有什麼分子。而除臭的方法之一，則可以針對臭味分子與特定材料的互動，補捉臭味分子進而達到除臭的效果。此外，其實一個分子能產生的味道，和它的結構也有很大的關係。不知道你有沒有發現，圖一的分子也不過是由碳、氫、氧這3 個元素之間不同的排列組合而已，分子間的原子數量也沒有差別非常大，但是三者之間的味道竟然可以從蘑菇變成起司到松露！這到底是怎麼一回事呢？一部分的答案在鼻子裡受體的運作機制，不過也有很大一部分是因為化學裡所謂的「結構屬性關係」（structure-property relationship)。

（123RF）

結構屬性關係指的是分子的結構，會影響它可能帶來的屬性或功能。味道與分子結構的關係是例子之一，但只是冰山一角。這也是化學有趣好玩的地方，如果我們夠了解分子中元素的成分，以及原子的排列組合怎麼影響它帶來的功能，那就能把簡單的原子透過拼湊的方式，創造出更繁複或實用的分子及材料，彷彿像在玩一個奈米境界的超級樂高遊戲。結構屬性關係的知識，也可以讓我們透過分析許多現象，比如說臭味的原因以及怎麼除臭，來發展新的科技或了解大自然中我們還不知道的祕密。想想看，除了味道以外，分子的結構還能影響什麼呢？

延伸閱讀
1. Shannon U. Morath, Richard Hung and Joan W. Bennett, Fungal volatile organic compounds: A review with emphasis on their biotechnological potential, Fungal Biology Reviews , Vol.26(2–3):73-83, 2012.
2. Pamela Dalton, Anna-Sara Claeson and Steve Horenziak, The Impact of Indoor Malodor: Historical Perspective, Modern Challenges, Negative Effects, and Approaches for Mitigation, Atmosphere , Vol.11(2):126, 2020.