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用塑膠容器會吃到塑化劑?都是擴散作用搞的鬼! ──「PanSci TALK:餐具都會釋放間接添加物?」

本文由衛生福利部食品藥物管理署委託,泛科學企劃執行

撰文/李允誠 │ 自由寫手

編按:近一年來許多人重新討論起美耐皿、烤肉墊、塑膠湯匙碗盤等器具對食品安全的影響,這次,我們將「間接添加物」定義為非刻意添加之成分,而是食品製作過程、環境、餐具中產生或接觸的物質。除了本場講座活動紀實,此主題亦針對外食與自炊二種情境分別推出主題文章:外食篇自己煮篇

「塑膠包裝的食品放進微波爐加熱,會吃到塑化劑!」、「常用美耐皿餐具恐致癌!」大家對這類說法應該不陌生,有關餐具、廚具的食安新聞每隔一段時間就會重新出現。但是這些言論的依據究竟為何?可信度又有多高?食安系列講座的最後一場「PanSci TALK:餐具都會釋放間接添加物?如何避開這些潛在的食安風險?」邀請到了輔仁大學食品科學系的陳政雄老師,來跟大家一同解析食品包裝下的神秘面紗。

塑化劑是什麼?使材質軟化與可塑型

「食品包裝又稱為包材,主要有四種功用,可以盛裝、保護食物、增加方便性、提供食品成分資訊。」陳政雄老師在開場時介紹到。

除了少數選項 ── 如用來盛裝鹽酥雞的一次性紙袋 ── 其他食物盛裝容器大都為塑膠材質,而「塑化劑」也是大家最常聽聞的間接添加物之一。要解釋這個現象,陳政雄老師首先說明,這是因為大部分食品包裝的結構都是「高分子結構」。如下圖所示,高分子結構是從很小的單體透過「聚合化」所組成,「聚合化」的過程就像是磁鐵相吸一般,彼此南北極互相吸引,形成長條的線狀結構物件。假若這些分子的單位空間排列緊密,所形成的包裝材質會是相當堅硬、不易變形的;單位空間較鬆散的,材質便相對柔軟。

高分子結構由許多小單體「聚合化」組成。圖片來源:陳政雄老師簡報

而為了產生彈性、以便做為包材使用,製造者會在這些包裝中加入「塑化劑」,能夠讓材質變得柔軟、易變形,使用上更加方便。陳政雄老師指出,最常見的例子就是 PVC(聚氯乙烯),原始的 PVC 是相當堅硬的,多為製作硬式包裹水管、電線的原料;不過,只要在這類材質中加入塑化劑,便能夠將其形塑成如保鮮膜如此「柔軟」的產品,而一些需要密封包裝的產品便能充分利用保鮮膜可伸縮的特性,以達到包裝封口的目的,免於其受到空氣中水氣的影響,甚而產生微生物,破壞食品本質。同樣是 PVC,一下子有了完全不同的應用場域,關鍵就在於材質裡面的結構被修飾、改變了。

加入塑化劑可以讓塑膠變得柔軟且有可塑性。圖片來源:pixbay

轉移機制:擴散作用、脫附作用、吸附作用、分散作用

看到這裡你可能會想問:難道只要產品的製作過程裡添加了塑化劑,人們就一定會吃到嗎?陳政雄老師表示,這就要回到「擴散作用」與「轉移機制(migration)」的討論了。

所謂擴散作用,就是分子從高濃度區域往低濃度區域移動,並在長時間下達到平衡狀態;而轉移機制就是擴散作用的一種延伸,很多食品包裝上會有放入添加劑的特殊需求,以上述的塑化劑為例,一旦包材接觸到沒有塑化劑的食物,就產生了相對高濃度與低濃度的環境,產生濃度差。因此,內部的添加物慢慢從包材往介面移動,到了介面上,食品系統與添加物就會互相吸引,「這種添加物從包裝上脫離、往食品系統擴散的步驟,就稱之為脫附作用。」

物質從包材中轉移至所盛裝的食物上的現象,稱為轉移機制(migration)。圖片來源:陳政雄老師簡報

而從食物的角度來看,有物質從包材過來,若彼此之間吸引力很大,就會將該物質吸收,稱之為吸附作用;接著,食物內部所吸收的元素亦會從高濃度處往低濃度移動,稱為為分散作用。 影響整體轉移機制的因素主要有兩者:假若接觸面積夠大,轉移的量就會很多;另一種則是吸引力,如果所接觸的物質吸引力比包材更強,元素便會逐漸往該物質移動。

「大部分包材結構是由碳跟氫組成,又稱為脂肪族。脂肪族多不溶於水,因此包材內部材質大多不與水相溶(也所以才能防水),包材與水要互相吸引是相當困難的;但如果包材碰到油,由於彼此都具有脂肪族,就較容易互相吸引。」陳政雄老師解釋,「另外,也有許多其他因素會加速轉移作用,例如溫度,生活中多數的化學反應都和溫度上升成正相關。」

以寶特瓶為例,塑膠寶特瓶內部裝水,水與脂肪並不互溶,因此塑化劑轉移到水中的量並不會很多。但若寶特瓶內部裝的是油,這就有待商榷了,尤其是許多油品都會被儲放在家中廚房等較易產生高溫之處,可能更容易加速其內部作用。另外有趣的是,近年對於包材中塑化劑的研究發現,影響較大的是「瓶蓋」中的塑化劑,瓶子內部的塑化劑反而影響不大。

研究發現,影響較大的是「瓶蓋」中的塑化劑,瓶子內部的塑化劑反而影響不大。圖片來源:Pixbay

包材中的添加物有哪些?

「包材中會有些主動添加的物質,以便產生特定作用,稱之為有意添加物(Intentionally added substances)。」陳政雄老師舉例,像是有些包材會時常於太陽底下曝曬,造成溫度提高、加速內部的化學反應,因此這類包材會添加抗 UV 及抗氧化的物質,來減少太陽曝曬的影響。除此之外,先前所提過的塑化劑,或是能改變顏色的物質等都是包材中常見的有意添加物;其中值得一提的是,為了降低製造過程中結合反應所需的能量,「催化劑」也常會被用在包材的製造上,但後續清洗若不完善徹底,就可能會殘留在包材中。

陳政雄老師接著補充,除了以上人們刻意加入的添加物,其他比較特殊的則是反應過程不完全中所產生、裂解出的中間產物。「舉例來說,包材如果經過不適當的處理,像是把紙盒、紙袋拿去微波加熱,上面又含有不耐熱的染料,它們經過加熱後裂解產生的物質就不一定是安全的。」

簡而言之,即使原始物質並沒有食用疑慮,一旦經過不當使用,裂解後仍可能產生不可食用的新物質,這些物質如果和食品接觸久了,就會有食安疑慮,這種「不是我們想要的添加物,卻不幸跑進食品裡」的狀況就被稱之為「間接添加」。

輔仁大學食品科學系的陳政雄老師與大家分享餐具與間接添加物的相關知識。圖片來源:Pansci

 

轉移作用的三大要素

陳政雄老師指出,轉移作用是否發生,主要有三點要素需要考量:食品、條件以及包材。

  1. 食品本身
    食品本身有兩種類型,親水性或親油性。理論上食品親油性越高,包材添加物轉移的機會就越大。「目前生活中的食物多為油水混合,稱之為乳化系統,因此或多或少都有包材添加物轉移的可能。」陳政雄老師說明。
  1. 條件
    影響轉移作用的條件可分為三種:接觸方式、接觸時間、接觸溫度。接觸方式的不同,也會造成轉移作用的差異。最常被討論的便是直接接觸(包材直接接觸食物),其中又以「液體」的接觸面積最大,最容易增加轉移作用的效果。而有些包材內含裂解後可揮發的物質,可能會造成包裝內部產生異味。第二,接觸時間越長,也越可能發生轉移作用。最後,接觸溫度越高,越容易加速轉移作用的發生,所產生問題自然也越多。
  2. 包材性質
    包材本質會對轉移作用造成影響。陳政雄老師解釋,「例如保鮮膜等較軟的 PVC 材質,因為其成分較為鬆散,內含的塑化劑在合適條件下(溫度夠高、脂肪夠多)就會比較容易轉移出去。另外,轉移的物質,分子量越大,越不容易轉移;而放在包材裡的東西越多,轉移問題自然也就會越嚴重。」

哪些因素會影響轉移的程度?

影響「轉移程度」的五項因素。圖片來源:陳政雄老師簡報

另外,陳政雄老師也列出會影響「轉移程度」的相關因素:

  1. 溫度
    像是利用電鍋蒸食物,隔水利用水蒸汽加熱,最高溫度約 100℃ 上下,這類加熱對於大部分的包材(一號、二號、四號、五號、七號)都能夠承受,且加熱時間通常並非長時間持續,轉移問題通常不會太嚴重。但若把剛炸好的炸物放進微波用包材像是美耐皿等,油的沸騰溫度至少超過 190℃,就算放進包材前已經降溫,至多降溫 30、40℃ 而已,殘溫仍是遠遠超過美耐皿所能承受的。
  2. 接觸時間與面積
    很直觀的,接觸時間越長、接觸面積越大,添加物就有更多機會從包材跑到食物上,轉移程度就會越高,增加風險。
  3. 脂肪含量
    如同先前所說,包材內部的添加物大多屬於「脂肪族」,與高脂肪含量的食物本身具有相吸性,因此添加物轉移的程度就會更高。
  4. 材質完整性
    就像人體受傷一樣,受傷的部位有更高的機會受到感染。包材也是同樣道理,當包材有破損時,內部的添加物便更有可能轉移至食品上。

剛炸好的食物高溫且多油,不適合馬上放到不耐高溫的容器中。圖片來源:Free-Photos@Pixabay BY CC0 Creative Commons

面對這些潛在風險,我們該如何面對?

當然,一般民眾最在意仍是該如何避免這些風險,對此陳政雄老師指出,有兩個觀念可以由大家共同建立:使用方法劑量

「舉例來說,欲使用微波爐加熱食物,如果是單純由澱粉和水組成的米飯(澱粉),最高就是 100℃,對於能夠耐熱 100~110℃ 的美耐皿來說,並不是什麼問題。但如果放進去的是一塊排骨,骨頭中間有許多金屬離子會和微波產生反應,使該處溫度提高,甚至超過美耐皿所能夠承受之溫度,就有造成添加物轉移的風險。」因此某種餐具究竟安不安全,也取決於人們的使用方法與是否具備相關知識。

法規方面,以美耐皿為例,其規定的轉移量為 2.5ppm,每日允許的食用量(TDI)是每公斤 0.2 毫克美耐皿。且通常法規所制定的標準是以較保守與安全的前提做為參考,因此對於大部分人來說,只要在法規基準下,食用低於其所規定的量,原則上都還是安全的。(延伸閱讀:怎麼決定多少「劑量」對人體有害?

「重點在於不要輕易被網路上的謠言所影響、人云亦云。舉例來說,一般人可以先建立對『溫度』的概念,像是水沸騰溫度約 100℃,能夠就口的溫度大約 40℃,藉此簡單判斷有沒有在包材可承受的溫度範圍內正當使用。」

通常法規所制定的攝取量標準是以較保守與安全的前提做為參考。圖片來源:Dwight Burdette@wikipedia BY CC 3.0

注意大原則,就能減少轉移問題的發生

講座最後,陳政雄老師不忘再次提醒現場觀眾幾點重要觀念。在避免轉移問題上,主要有幾點大原則需要注意,「熱」絕對是第一優先考慮的面向;「脂肪」則是第二重要的,熱的脂肪更是需要想辦法避免;「包材本身性質」同樣也需要注意,像是塑膠類包材在洗滌時,假若長期使用菜瓜布等器材刷洗,久而久之材質也會受到破壞,增加轉移作用發生的機率。而「接觸時間」看似很重要,但多數人在使用這些包材的時間不會太長,因此並非優先考量的要素。

我會建議大家比起網路傳言,可以更相信法規!」陳政雄老師不忘強調,網路上許多傳言並沒有科學根據,而法規是透過許多相關專業學者所擬定而成,這些標準是相對可信的。

只要群眾關心,專家學者就會開始著手探討

會後問答時間,現場觀眾提到,近年受推崇的「矽膠類」餐具是否真正安全?對此,陳政雄老師老師簡單說明到,矽膠類餐具能夠耐熱到 200℃ 以上,而至目前為止,矽膠的添加物都還算單純,所以除非是直接將矽膠物質放入鍋中烹煮,否則添加物的轉移作用應該是不大。「另外,目前並沒有太多對於像是鍋鏟等含矽膠餐具的研究,但如果這類議題越來越受到關注,後續一定會有科學家去做研究。」

講座的中場休息時間,有許多參與者上前與陳政雄老師繼續討論。圖片來源:Pansci

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關於作者

衛生福利部食品藥物管理署

衛生福利部食品藥物管理署依衛生福利部組織法第五條第二款規定成立,職司範疇包含食品、西藥、管制藥品、醫療器材、化粧品管理、政策及法規研擬等。

網站:http://www.fda.gov.tw/TC/index.aspx