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是好幫手還是壞朋友?令人又愛又恨的「硼酸」

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託,泛科學企劃執行

撰文/李成泰 │ 自由寫手

驚!OO 鹼粽又驗出硼砂!」、「鹼粽檢出硼酸,醫:嚴重恐引發代謝性酸中毒」,每年的端午佳節總會看見這類食安新聞又重新登上版面。硼酸與硼砂並非合法的食品添加物,卻仍有不肖業者將兩者違法使用,拿來增加食品彈性、韌性,延長保存期限或是保持色澤美觀,甚至除了鹼粽外,其他如年糕、油麵、貢丸、魚板及蝦仁等追求「口感」的食物也時常遭殃。

究竟,硼砂與硼酸會對人類身體產生怎樣的影響呢?這系列化學物質文章中,我們曾經以〈硼砂的應用 ── 讓食物變得 QQ 的月石〉一文中介紹過能夠製造 Q 彈口感的「硼砂」,這次,就讓我們先簡單複習硼砂的結構與特性,以及它與「硼酸」間的關係。

鹼粽是節慶期間美味的食物,卻曾被驗出含硼砂、硼酸殘留。圖/Benjwong@wikimedia, CC0 Public Domain

硼砂與硼酸間的轉換

硼砂又稱四硼酸鈉,化學式為 Na2B4O7,是一種常見的含硼鹽類,外觀為無色晶體或白色粉末。它可以抑制酵母菌與黴菌的生長,曾用作防腐劑,也能抑制酪胺酸酵素(tyrosinase)作用,防止酪胺酸 (tyrosine)氧化成黑色素,近年來常被濫用於防止蝦類食品黑變,保持其色澤美觀。

硼砂易溶於水,其中 B4O72- 陰離子可與水分子形成本篇的主角 ── 硼酸(H3BO3),以及氫氧根離子(OH),因而帶有鹼性。水溶液中的硼酸分子會進一步與氫氧根離子結合,產生硼酸根離子(B(OH)4),其兩邊的「-OH 基團」可以和食物中的長鏈狀分子中的 -OH 基團反應形成鍵結,擔任長鏈間橋樑的角色,使長鏈分子們可形成 3D 網狀結構,這便是硼砂可使食物更為 Q 彈的關鍵。

同樣地,硼砂在酸性溶液中,例如硫酸或鹽酸,會被酸化為硼酸,但因氫氧根離子濃度低,不會進而生成硼酸根離子。簡言之,硼酸是硼砂溶於水、或與酸結合而成的產物,所以當食品與硼砂溶液產生反應後,往往硼砂與硼酸皆會殘留其中,而吃下肚後,由於胃液是酸性的,硼砂在體內便會被轉化成硼酸。

左圖為硼砂的結構式,在水溶液中解離成兩個鈉離子(Na+)與中間的 B4O72- 陰離子,進而與水形成硼酸分子與氫氧根離子。/Sigma-Aldrich。右圖為硼砂礦石。/Aram Dulyan @Wikepedia, CC0 Pubic Domain

自然界中常見的硼酸

硼酸是一種含硼的無機弱酸,外觀為白色粉末或是透明晶體,摸起來有油膩感,微溶於冷水中,但溶解度會隨溫度增高而增大,在攝氏 20℃ 下,1 公升的水約可溶 47.2 公克的硼酸。硼酸在自然界中其實相當常見:海水本身就含有硼酸與其它鹽類;在某些特火山區,例如義大利的托斯卡納(Tuscany)及利帕里群島(Lipari Islands)與美國的內華達州(Nevada),也可以發現它的蹤跡。而有時候,硼酸也會與含硼礦物(例如硼砂礦)共存,穿插在礦物結構裡。

左圖為硼酸的結構式。/ Benjah-bmm27@Wikimedia CC0 Public Domain。右圖為利帕里群島的火山,其煙霧含有硼酸分子。/Raymond M. Coveney@wikimedia CC-BY-SA 3.0

另外,硼元素對植物的生長也是不可或缺的存在,它可以促進木質素生成以及根莖的生長;若缺乏硼,植物便會發黃或發黑,甚至葉子形狀發育不良。而這些硼元素常以「硼酸」的形式儲存在植物中,尤其是果樹與水果。所以攝入微量的硼酸並不是什麼驚天動地的事,人體也可以自然代謝掉,並不會對健康產生危害。

硼酸的其他應用:消毒、除蟲、緩衝液

除了自然幫助植物生長,硼酸在醫療上也有所應用,它具有消毒作用,可以治療輕微割傷與燒傷,也能抑制黴菌的感染(如念珠菌或是足癬),常用作敷藥或是藥膏來使用。稀釋過後的硼酸水溶液(最高允許濃度為 3%)則能用作眼藥水或是洗眼液,舒緩眼睛的不適感,也是目前唯一以知道對眼睛有益的酸。

另外,硼酸具有殺死常見害蟲的功用(硼砂也有相同效果),主要機制是腐蝕昆蟲的外骨骼,並藉由餌食攝入的方式影響其新陳代謝。1948 年,美國國家環境保護署(United States Environmental Protection Agency, USEPA)就曾以硼酸控制蟑螂、白蟻、紅火蟻、蠹魚及跳蚤的數量;而這樣同時具備消毒與殺蟲作用的特性,也讓它被用作木材的防腐劑。硼酸的其他用途還包含:控制核電廠的核分裂反應速度、製造耐熱玻璃(硼矽酸鹽類)、硼酸與其硼酸根配成的水溶液可用做游泳池的酸鹼緩衝液等。

硼酸具除蟲效果,曾被 EPA 用來控制紅火蟻、蠹魚及跳蚤的數量。圖/Agricultural Research Service, CC0 Public Domain

注意!硼酸不可添加入食品中

讀到這裡大家可能會覺得:硼酸還不錯啊!除了本身就存在自然界中外,還是人類生活的好幫手呢。然而,接著我們也要說明使用時需要注意的一面 ── 硼酸的毒性。

硼酸雖然本身毒性不強,但是在體內有「累積作用」,儘管每次攝取量不多,連續攝取後在體內累積,仍可能破壞中樞與消化系統,妨礙消化酵素作用,引起食慾減退、抑制營養吸收以及促進脂肪分解,導致體重減輕等症狀。此外,在大、小鼠與狗的硼酸餵食研究中,也觀察到長期或短期內攝入大量硼酸或硼砂,雄性生殖系統會受到影響,例如睪丸萎縮。不過,硼酸現階段並未觀察到明顯致癌或是產生基因突變的結果,國際癌症研究中心(IARC)也未將其列為致癌物質。

以劑量來說,成人攝取 1~3 克的硼酸便會產生「硼酸中毒」症狀,包含嘔吐、腹瀉、皮膚產生紅斑、更甚者有休克或昏迷之虞;口服致死劑量則分別是成人 15~20 克,幼兒 5~6 克,以及嬰兒 2~3 克。

因此,國際糧農組織與世界衛生組織之食品添加物專家委員會(簡稱 FAO、WHO JECFA)認為硼砂與硼酸對人體健康具有潛在危害,故不應做為食品添加劑,世界衛生組織(WHO)則建議硼酸的「每日攝取容許量(TDI)」為 0.16 mg/kg bw/day,亦即每日、體重每公斤可容許 0.16 毫克的攝入量。目前世界各國,大多命令禁止將硼砂或硼酸作為食品添加劑(不過歐盟允許硼砂或硼酸做為魚子醬的防腐劑),臺灣也已經明令禁止 ── 我們的食品添加物採正面表列,硼砂並不在許可清單之中喔。

除了仰賴相關單位的檢驗抽查之外,下次再購買相關食品的時候,我們也可以儘量挑選包裝完整且有標示食品成分資訊的產品,多一分用心,就少一分風險囉。

新聞來源

 

參考資料

 

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關於作者

行政院環境保護署毒物及化學物質局

行政院環境保護署毒物及化學物質局,落實毒物及化學物質之源頭管理及勾稽查核,從源頭預防管控食安風險,追蹤有害化學物質,維護國民健康。

網站:https://www.tcsb.gov.tw/