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苯甲酸:乾貨們擺脫不了的防腐劑?

2018/02/13 | | 標籤:

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

文/林宇軒

年關將近,年貨含過量防腐劑常上新聞。圖片為示意圖,非苯甲酸過量的食品。圖/Chanzj @pixabay

年關將近,當爸爸媽媽爺爺奶奶又開始採買各種年貨、準備吃好菜過好年時,卻看到了像是「乾貨檢出防腐劑苯甲酸過量」、「年菜好朋友梅乾菜苯甲酸超量多吃恐傷身」等與年節食品檢驗不合格相關的新聞,讓年節歡愉的氣氛蒙上了一絲絲的不安啊……到底「苯甲酸」是什麼?它真的很傷身嗎?已經很「乾」的乾貨又為什麼會需要添加防腐劑呢?

乾貨為什麼要添加防腐劑呢?苯甲酸又為什麼可以防腐?

乾貨之所以被製作成乾貨的原因,除了能增進食品本身的風味以外、還能降低食物中的微生物可利用的水分、以抑制微生物生長。但只有減少水活性這招是不夠的!乾貨再怎麼「乾」,都還是會含有些許的水分,再加上儲存在臺灣如此潮濕的環境,這都讓微生物有了可趁之機。

所以還需要有其他的招式,於是苯甲酸就出現了!但它又為什麼能被用作為防腐劑呢?

苯甲酸分子,有一個氫可以釋出讓所在的環境變酸。圖/Sigma Aldrich

說到苯甲酸的防腐機制,就要從它本身的分子特性說起了。因為苯甲酸在偏酸性的環境下(pH 約低於 4)會偏向以未解離的形式存在;而未解離的電中性狀態較不易被細胞膜攔截,因此容易進入細胞中。苯甲酸進入細胞後,在細胞內中性的環境會解離、並酸化細胞質,進而影響微生物的代謝功能,也藉此抑制了細菌或真菌的代謝與生長(Warth, 1991; Hazan, Reut etal., 2004; Krebs et al., 1983;  Lambert & Stratford, 1999)。

因為一般的細菌喜歡在 pH值 4.0~9.0 的區間中生長,所以在酸性環境下的苯甲酸就能夠用來抑制微生物的生長。不過苯甲酸本身不太容易溶解在水中,因此為了讓溶解度更高,實務上通常會使用苯甲酸鹽類,例如鉀鹽、鈉鹽、鈣鹽等。當這些鹽類溶於水中後,解離出來的苯甲酸根,有同樣抑制微生物生長的效果(Wibbertmann et al., 2000)。因此我們會在一些果醬、含果汁飲料等偏酸性的加工食物中,看到苯甲酸鹽類的蹤影。

藍莓、干貝與果醬,生活中的苯甲酸

天然的藍莓也含有微量苯甲酸。圖/PhreddieH3 via Wikimedia

事實上,苯甲酸並非只作為食品添加物出現,某些動植物體內也會有自然產生微量的苯甲酸,像是多數的莓果類如藍莓、蔓越莓、越橘等都含有大約 0.05% 的苯甲酸,而北半球極地地區的岩雷鳥Rock ptarmigan, Lagopus muta)(Wibbertmann, 2000),他們的肌肉中就含有微量苯甲酸,又例如:麝牛Muskox, Ovibos moschatus)散發強烈氣味的費洛蒙分泌物中就含有微量的苯甲酸(Flood, 1989)。

苯甲酸作為添加物不一定都是壞事,重點是有沒有超量添加。衛生福利部訂定苯甲酸能添加在一些海鮮及肉類醃製與煉製品、調味料、果醬、飲料、豆皮豆乾及醃製蔬菜等。不同類別的食品能添加的量也不盡相同(詳情請見衛福部公告)。

WHO 建議苯甲酸的每日耐受量為 5 mg/kg(也就是一位體重 60 公斤的成人,每天吃 0.3 g 以內是可以接受的量),如果是用各種食物的添加上限做計算的話,要達到 0.3 g 的量,吃半公斤乾貨、或是吃超過 300 g 的果醬,才有可能超過建議標準,而飲料由於添加上限為 0.6 g/kg,所以每天 500 ml 就有可能達到每日耐受量了。但只要看清楚食品添加物標示、慎選安心來源的食品,其實也不用太過恐慌。

那苯甲酸究竟會不會傷身呢?

回到大家最關心的問題,那麼可以防止細菌生長的苯甲酸,人體吃下去真的沒有問題嗎?事實上,1940 年即有研究指出,人體攝取苯甲酸後,會在肝臟中與甘胺酸反應,而被轉化成馬尿酸(Pero, 2010),而隨著尿液排出體外。而且這個流程在 9-15 小時內就會代謝完畢,代謝的速度相當快。因此只要在合法、合理的劑量範圍內使用,目前的動物實驗都顯示苯甲酸的確沒有慢性毒性的疑慮。而成人急性中毒的劑量高達 1~1.5 g/kg/day,也就是差不多每天吞下小半杯(60-90 g)的量,會產生胃痛、噁心和嘔吐的現象。(國家毒物研究中心資料1, 2

不過可能也有眼尖的朋友已經注意到,苯甲酸結構中有個「惡名昭彰」、已經證實有致癌性的「苯」,這究竟會不會有影響呢?事實上,各種含苯環的有機分子也能夠被肝臟代謝成為馬尿酸,因此科學家和醫生時常藉由偵測尿液中馬尿酸的含量,來判斷患者的生活中是否有暴露於過量的苯類有機分子。

不過目前有少數的例子,能使苯甲酸被轉化為致癌的「苯」。液體環境下如果同時含有苯甲酸和維生素C,在鐵離子或二價銅離子的催化下,苯甲酸有機會被維生素C 還原成苯(Gardner & Lawrence, 1993)。這在國際上也曾引起軒然大波,2017 年 3 月奈及利亞法院認為可口可樂公司在該國生產的芬達,因為同時含有苯甲酸與維生素 C,而判定未來該國生產的芬達飲料都必須要在包裝上標示「可能致癌」的警語(Gardner & Lawrence, 1993; CNN新聞)。不過臺灣的這類飲料如芬達並不是使用苯甲酸,而是使用己二烯酸做為防腐劑,也就不用擔心這個問題了。

加工食品無法躲避的防腐需求

逢年過節我們一定會注意到的當然就是年貨的抽查報告了,每年的縣市政府衛生局都會進行加工食品的抽查,盤點出違法超標的品項。提醒大家,加工食品要選用有商譽的廠商所生產的食品,不要購買標示不清的年貨,就可以安心享用美食。

現代的生活中受惠於食品保存技術的發達,我們的飲食不太受限於季節因素,只要想要就可以品嘗各式山珍海味。而時常使用苯甲酸做為防腐劑的乾貨、醬料正是跨越季節,點綴年節的餐桌好夥伴。適當使用防腐劑如苯甲酸,可以大量減少錯誤保存、細菌孳生帶來的風險,讓大家在感受年味的同時沒有後顧之憂啦!

延伸閱讀:

  1. 微生物的奇幻旅程:食物為何變得好壞壞?  – PanSci 泛科學
  2. 泡麵和罐頭其實是防腐劑絕緣體!你誤會很久的食物保存二三事 – PanSci 泛科學
  3. 食物不壞一定是防腐劑的功勞嗎? – PanSci 泛科學

參考資料:

  1. Warth, ALAN D. “Mechanism of action of benzoic acid on Zygosaccharomyces bailii: effects on glycolytic metabolite levels, energy production, and intracellular pH." Applied and environmental microbiology 57.12 (1991): 3410-3414.
  2. Krebs, Hans A., et al. “Studies on the mechanism of the antifungal action of benzoate." Biochemical Journal 214.3 (1983): 657-663.
  3. Hazan, Reut, Alexandra Levine, and Hagai Abeliovich. “Benzoic acid, a weak organic acid food preservative, exerts specific effects on intracellular membrane trafficking pathways in Saccharomyces cerevisiae." Applied and environmental microbiology 70.8 (2004): 4449-4457.
  4. Lambert, R. J., and M. Stratford. “Weak‐acid preservatives: modelling microbial inhibition and response." Journal of applied microbiology 86.1 (1999): 157-164.
  5. Wibbertmann, A., et al. “Concise International Chemical Assessment Document 26. Benzoic acid and sodium benzoate." World Health Organisation Geneva> 26 (2000): 1-48. http://www.inchem.org/documents/cicads/cicads/cicad26.htm
  6. Flood, Peter F., et al. “Odor of the muskox." Journal of chemical ecology 15.8 (1989): 2207-2217. doi:10.1007/bf01014110
  7. Pero, Ronald W. “Health consequences of catabolic synthesis of hippuric acid in humans." Current clinical pharmacology 5.1 (2010): 67-73.
  8. Gardner, Lalita K., and Glen D. Lawrence. “Benzene production from decarboxylation of benzoic acid in the presence of ascorbic acid and a transition-metal catalyst." Journal of Agricultural and Food Chemistry 41.5 (1993): 693-695.
  9. Nigerians boycott Coca-Cola drinks after court rules them ‘poisonous’ – CNN, 2017 Mar. 28
  10. Coca-Cola’s products Sprite and Fanta may be ‘poisonous’, rules Nigeria Court – The Independent, 2017 Mar. 29
  11. 國家環境毒物研究中心 – [新聞解讀] 苯甲酸、己二烯酸
  12. 國家環境毒物研究中心公告 民國 102-103 年新聞整理(食品類)
  13. Benzoic acid – Wikipedia
  14. Benzene in soft drinks – Wikipedia
  15. Preservative- Wikipedia

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/