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。
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。
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。」
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。
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」。
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。
- 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。
- 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。
- 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?
另外,陳政雄老師也列出會影響「轉移程度」的相關因素:
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
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:使用方法與劑量。
「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。 Our partner: http://whatismyip.name/ – find your IP address.
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。」
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。」