硼砂：讓食物變得 QQ 的月石

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。

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。

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。

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。

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

• 〈鹼粽檢出硼酸 醫：嚴重恐引發代謝性酸中毒〉－－聯合新聞網
• 驚！彰縣抽驗端午食材 鹼粽竟驗出硼砂

參考資料

• EPAB—Boric acid
• Scientific Opinion on the re-evaluation of boric acid and sodium tetraborate （borax） as food additives. EFSA. J. 11, 3407 （2013）
• 國家衛生研究院國家環境毒物研究中心—硼
• 國家衛生研究院國家環境毒物研究中心—澎湖縣政府衛生局呼籲鹼粽勿再使用硼砂
• 科技大觀園—硼的自述
• 勞動部職業全衛生署：硼及其化合物引起之中毒及其續發症認定參考指引

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／李忠勳│ 自由寫手

2017 年五月，校園傳出一起惡作劇事件：因被好友欺騙是糖粉，學童誤食了硼砂，回家後發高燒、吐血送醫，引起不少討論。在其他食安新聞中，也會不時聽聞貢丸、油條等食品驗出硼砂，究竟硼砂有沒有毒？有多毒？會出現在生活中哪些地方？以下，且聽我們娓娓道來。

在正式進入硼砂之前，讓我們先從元素「硼」說起。硼（Boron）在元素表排序第五，屬於含量較稀少的元素，總量在地殼之中約佔 0.003%。元素硼外表色黑，是硬度相當高的物質，僅次於金剛石，但質地相當脆。單質硼可應用於冶金工業，在鋼中參入少量的硼，即可大幅改善不鏽鋼強度；此外，硼也是維持人跟植物生理機能必須的元素之一。

而我們俗稱的「硼砂」並非元素態的硼，而是硼與氧、水、鈉的化合物：四硼酸鈉（Na2B4O7.10H2O）。

硼砂（Borax）的外表是無色晶體與白色粉末，比起純元素的硼，硼砂是早期在自然界中較容易找到硼的型態 ── 另外一個常見的型態為硼酸，可在火山與溫泉中發現；元素硼則是至 1808 年才被化學家給呂薩克、泰納德與戴維分離出來。在硼元素被發現之前，硼酸甚至一度被列入元素表呢。

煉金術士的法寶－－硼砂的歷史應用

硼砂的用途相當廣泛，約西元前 200 年時，巴比倫人就已經將硼砂用於黃金鑄造的過程。之後，古埃及與羅馬人也會使用硼砂製作玻璃器皿，他們發現玻璃製作過程中加入硼砂，除了能幫助融熔，也可以控制玻璃的膨脹率，提高耐火度。中國則在西元前 300 年將硼砂用於陶瓷釉料，主要功能同樣是促進融熔、降低溫度，並做為琺瑯的原料之一。

到了西元 8 世紀，開始有文字記載波斯、阿拉伯煉金術士將硼砂用做金屬工業上的助焊劑與助熔劑。這是由於硼砂在焊接金屬的過程中，會分解成水、偏硼酸鈉（NaBO2）、氧化硼（B2O3），其中氧化硼能夠與金屬表面的氧化物反應、將之去除，故能夠幫助被焊金屬結合。

硼砂的中西醫藥發展

除了冶金、玻璃與陶瓷工業上的應用，硼砂也具有藥用價值。在中國古代，硼砂又稱月石，被用作礦物藥的一種，《本草備要》中便有記載：「硼砂潤，生津，去痰熱。甘，微咸，涼，色白質輕。」硼砂在傳統藥效上，外用可解毒防腐、消腫，為主要用途；內服可治療喉嚨腫痛、咳嗽止痰、反胃等症狀，例如許多人嘴破時會用的西瓜霜，配方即含有少量硼砂。講到這邊，應該有人會想問：西瓜霜在臺灣不是被列為禁藥了嗎？事實上，這是由於大家所熟悉的桂林西瓜霜為中國藥廠製，目前在臺灣並未經過查驗核准發給藥品許可證，因此該藥品屬於不可販售的禁藥，罪魁禍首並非硼砂。

而在西方，硼砂的醫療研究常與硼酸相提並論。約公元 10 世紀左右，科普特人使用含有硼砂的成分來治療眼疾。1702 年，荷裔醫師 William Homberg首先將硫酸鐵與硼砂共熱，製備出硼酸。但 William 醫師還不知道他製造出來的物質就是硼酸，而將其命名為「鎮靜鹽（sedative salt of Homberg）」，聲稱其具有鎮靜、止痛、解痙攣的效果。

19 世紀至 20 世紀，硼酸與硼砂的醫療研究開始蓬勃發展。硼砂與硼酸被認為具有抑制細菌與真菌的性質，普遍被製成各式軟膏、敷藥、溶液藥，用途包含結腸和直腸灌洗、洗胃，也用於燒傷、手術傷口、膿腫時的外用藥；此外治療鼻子、喉嚨，甚至嘴巴內的鵝口瘡等，都可用上含硼酸的藥品。1875 年，英國醫師 Joseph Lister 則是第一個將硼酸用於「食品防腐」的人，開啟了日後硼砂與食品防腐的因緣。

硼砂與食品添加物的淵源

回到臺灣，我們習慣將硼砂稱作「冰西」，早期常添加在食品中，增加韌性口感與保水度，如蝦仁、黃油麵、鹼粽、貢丸、魚丸、年糕、燒餅等等。那麼，硼砂為什麼能讓食品變 Q 呢？其奧妙在於將硼砂溶於水時，會產生硼酸，並進一步與水中的氫氧根結合成硼酸根離子，與多醣中的官能基進行縮合反應（一種將兩個分子的官能基結合並脫去其他分子的反應）。換句話說，硼砂是澱粉分子間的關鍵連結，負責將各個分子交聯（cross-link）在一起，從而產生「QQ 的」口感。

除了提升口感，硼砂也會在生鮮蝦蟹的保存中，用來防止「黑變」發生。在保存過程中，蝦頭、尾表面容易形成黑色斑點，這是由於蝦蟹捕撈離水後與氧氣接觸，體內的多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase）會催化酪胺酸（Tyrosine）代謝產生黑色素沉積，讓外殼看起來黑黑的，與蘋果發生的褐變相似。有些不肖商人為了賣相，會在冰存的鮮蝦、螃蟹等甲殼類中，加入硼砂作為多酚氧化酶的抑制劑，防止黑變。

不過，基於硼砂對人體的危害，世界上許多國家包括臺灣都已禁止硼砂在食品保存與防腐中使用。

硼砂的毒性作用

說了這麼多，硼砂究竟會對人體產生什麼影響？如果硼砂能夠入藥，為何新聞媒體還會稱硼砂是「高毒性」呢？

其實，硼砂對人體的危害，主要來自吃下硼砂後與胃酸反應的產物：硼酸（H3BO3）。硼酸對人體屬於中等毒性，會被腸胃道或是受損的皮膚迅速吸收，但不易排出的「蓄積性毒物」。只有微量攝取時，可由泌尿系統排出，對身體幾乎沒有影響；可是若暴露量太大或累積量過多時，便會引起中毒。

這是由於硼酸在人體中會抑制消化酶作用，可能引起食欲衰退、阻礙營養素吸收、影響骨骼發育，中毒現象包括皮膚紅疹、脫屑；噁心、嘔吐、腹瀉、休克、昏迷等，嚴重者可能對胃、肝、腎、肺，甚至對腦造成危害。

成人若攝入用 1~3 公克硼砂即可能中毒，15~20 公克有致命危險；孩童則因為代謝效率較慢，食用 5 公克可能造成死亡[1]。新聞中的孩童僅沾食了一口硼砂就出現中毒症狀，幸好最後送醫沒有大礙。

蟑螂、螞蟻都聞之色變

既然食品中已經不能添加，我們還會在哪裡遇到硼砂呢？
答案是 ── 殺蟲劑！

硼砂取得簡單、成本低廉，是坊間常見的防治蟻蟑配方，一般會將硼砂與麵粉、砂糖或其他易吸引昆蟲的餌食混合，製成簡單的餌劑。硼砂餌劑的滅蟲機制是利用螞蟻、蟑螂群居於巢穴、會食用同類屍體的習性，將硼砂的毒性傳播出去。2003 年紅火蟻入侵臺灣的危機中，硼砂也被正式用作有效的餌劑之一，可以說是立了大功。

再次綜觀人類的發展，硼砂的使用已十分長久，曾經作為煉金術發展的重要原料之一、到一度成為防腐劑的班底。如今在工業上，硼砂不只是製備其他硼化合物的基礎原料，也有許多不同的用途；在農業上，硼砂是硼肥中的重要成分之一。除此之外，只要正確的使用，硼砂也能成為生活防蟲的好幫手。

希望大家在閱讀完這篇文章後，能夠對硼砂有所認識，當然硼砂的應用千變萬化，說不定在生活某處，你也能發現硼砂默默參了一腳喔！（編按：例如自製軟軟和史萊姆的時候XD）

參考資料

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12. 菲利普．費爾南德斯．阿莫斯圖著，何舒平譯（2005）。食物的歷史。中信出版社，北京市。
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15. 鄭永銘（2016），為什麼鹼粽吃起來Q彈。跟著鄭大師玩科學。
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註解

[1]在歐盟，硼砂被允許以極少的用量添加於真正的魚子醬中，每公斤魚子醬僅能添加 5 公克。

延伸閱讀

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2. 驗明殺蟑產品，才能除好除滿！──《當蟑螂不再是敵人》