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斯德哥爾摩公約:污染才不管哪邊哪國呢

行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
・2017/12/10 ・2883字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 531 ・七年級

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/陳亭瑋│自由寫手

要出去打仗了嗎?先噴點滴滴涕(DDT)再出門吧!(設計對白) 圖/CDC@wikimedia CC0 Public Domain

美麗新世界的靈藥?誤會大了

歷史上人類對於化學物質的應用,由後人的眼光來看,常常充滿各種不可思議的莽撞。二次大戰結束前的 1941 年,滴滴涕(DDT)進入商業市場,由於此物質對人類的「急性毒性」相當低、對昆蟲的毒性高,只要一點點就可以將生活環境中的瘧蚊、跳蚤消除得清潔溜溜,因而成為炙手可熱的殺蟲劑,當時眾人都覺得:能解決各種昆蟲困擾的靈丹妙藥終於橫空出現了!

在那個受苦於瘧疾與傷寒的年代,DDT 的問世的確避免了許多傳染病;但 DDT 在上市後將近 20 年的時間中近乎被濫用,出現各種不在乎劑量、四處噴灑的現象。化學物質的系列文章看到現在,客官們應該都很清楚,在化學物質的使用上,「有病治病,沒病強身」、「多噴多保庇」百分之百是錯誤的觀念。

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於是隨著時間過去,壞消息逐漸冒出來:跟 DDT 同世代的許多化學殺蟲劑,在後世被我們稱之為「持久性有機污染物」(POPs),這類化學物質被發現會導致生物體內分泌紊亂、生殖及免疫機能失調、神經及發育紊亂。2001 年在瑞典簽訂的《斯德哥爾摩公約》,就是希望集合全世界的力量減少甚至消除這類化學物質的影響。

化學農藥的「蚱蜢效應」

究竟這類化學物質有多恐怖,需要勞師動眾各國簽訂一個公約管制其使用呢?

斯德哥爾摩公約關注的 POPs 化學物質主要為早期的強效殺蟲劑(如 DDT),少數為工業副產物(如戴奧辛)[1]。POPs,持久性有機污染物有幾個共同的特性,讓它們對生物體的影響特別大,包括毒性很強、「持久性」在環境可以存留很久、「半揮發性」能跟著水與空氣傳播,「生物累積性」可以食物鏈高階消費者的脂肪層中累積。

毒性強無須解釋(不然幹嘛要禁止它呢),另外兩個特性組合成了 POPs 惡名昭彰的的「蚱蜢效應」; POPs 的「持久性」會讓它即使受風吹日曬雨淋也能維持原狀與毒性,而「半揮發性」使得它能蒸發或附著在大氣顆粒上隨著大氣移動。POPs 往往由溫暖的地方蒸散移動,抵達寒冷的地方才又隨大氣沉降。這種「隨大氣移動」的特性讓它的污染影響全球化:受污染地可以離排放地非常遙遠,就像蚱蜢隨處亂跳。

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於是時至今日,即使連南北極這樣偏遠的所在也曾驗出 DDT 的污染。(Chen & Blume, 1997; Lia & Macdonald, 2005)加上大家很熟悉的「生物累積」作用以及 POPs 可以在脂肪層中累積的特性 ── 而高緯度地區的生物往往是靠脂肪層禦寒 ── 於是胖胖的、又位於食物塔頂層的肉食動物因此飽受威脅。(北極熊淚目:活下來好難)

美國滅蚊撒了太多殺蟲劑,結果五年後極圈的北極熊中毒,是不是感覺有哪裡不太公平?簡單來說,已經痛定思痛、決心全部禁用 POPs 的某國,卻因周遭國家繼續使用、經過大氣傳播仍受到了污染,這筆帳該如何算起?

由於 POPs 化學物質具有持久性、半揮發性與生物累積性,在遙遠的南北極也曾測出它們的身影。圖/Alan Wilson@wikimedia CC BY SA 3.0

除了禁用,還得提出替代方案

2001 年 5 月 22 日,《斯德哥爾摩公約》在瑞典簽立,2004 年 5 月 14 日,此公約正式生效。公約的主要目標相信大家都很清楚了:讓地球未來不再受到持久性有機污染物的危害。但要做到這一點,需要先訂出首要的處置名單。首批列管名單包括 12 種 POPs,後續隨著證據增加,截至 2017 年 5 月 5 日,受到管制的化學物質已達 28 種。

不過,公約除了列出危險的化合物名單,更重要的是支持各地區尋找安全的替代品。有些化學物質可能在已開發國家停用已久(如第一批列管的 POPs 在臺灣多已禁用超過 20 年);但對某些發展中國家來說,替代品可能太難製造、太過昂貴或是不夠好用。舉例來說,在室內少量噴撒 DDT 殺死瘧蚊,目前仍是將近 20 個國家用以控制瘧疾傳播最便宜、有效的辦法。

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不用 DDT,許多國家立即迎來瘧疾肆虐;用了 DDT,全世界就要繼續承受長期的污染。用?不用?這是個好問題。

1955年為防治蟲害於森林中使用飛機大量噴灑 DTT 的畫面。
By R6, State & Private Forestry, Forest Health Protection – 1955. Public Domain

要真正解決持久性有機污染物,「不准用」之後還有很多問題要面對。好比說已經製造出來的庫存農藥或是正在使用的設備應該如何處置?另外,有些國家本身可能缺乏相關技術,長期放置或遠距離搬移都會提高物質洩漏風險,這時就得借助國際力量。舉例來說,過去有許多電力系統的零件含有多氯聯苯,如果希望將環境中所有多氯聯苯消除,就需要相當龐大預算更換整套電力系統,這在許多開發中國家中並不切實際;同樣需要國際協助提出具體的改善方案。

而除了各國正在進行中的禁用、尋找替代方案、淘汰舊器材之外,那些已經擴散到大自然中的污染又該怎麼辦呢?

坦白說,現代科學對於已經進入環境的 POPs 目前並沒有太有效率的處置方法,只能像對待失戀一樣:讓時間治療一切。所幸 POPs 的半衰期並沒有想像中漫長,第一批 POPs 在田間環境中的半衰期 [2],最長的是滅蟻樂 8.2 年,最短為毒殺芬少於半年(詳細資訊見下表)。面臨持久性有機污染物的問題,只要能不再生產這些化學物質,積極處置現有的庫存,經過足夠的時間,就像處理氟氯碳化物的問題一樣 [3],人類終能有宣布勝利的一日。

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註解

  1. 目前列管的化學品主要可分為:殺蟲劑(如阿特靈、可氯丹、地特靈、安特靈、飛佈達、六氯苯、滅蟻樂、毒殺芬等)、工業材料(如五溴二苯醚做為電子材料的阻燃劑)、無意產生的化學物質(如戴奧辛、呋喃等)
  2. 半衰期
  3. 蒙特婁議定書係迄今最成功之環境公約,成功減少全球95%之氟氯碳化物(CFCs),終止對臭氧層的破壞。
  4. 欲知更多可見斯德哥爾摩公約相關說帖《清除污染物指南

參考資料

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行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
52 篇文章 ・ 10 位粉絲
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/

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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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聞到殺蟲劑就狂流淚、喘不過氣?當心「有機磷」神經毒作祟!急救保命3大關鍵
careonline_96
・2026/04/21 ・2200字 ・閱讀時間約 4 分鐘

什麼是有機磷?中毒會怎樣?緊急處置不能等(圖文懶人包)

誤吸殺蟲劑後突然喘不過氣、眼淚狂流?當心是「有機磷」神經毒引發急性中毒!有機磷常見於農藥中,嚴重恐致死。本文帶您快速了解中毒症狀與分秒必爭的急救保命原則。

電梯抵達地下二樓後門一打開,徹清踏出步伐準備取車,卻突然吸到一股怪味,瞬間變得很不舒服,像是被鎖喉般難以呼吸,瞬間整個顏面部都好不舒服,似乎充滿了眼淚、鼻涕、和口水。徹清用最快的速度跑到車上關上車門,忍不住大咳了好幾下,快喘不過氣來,拚著將車子開出地下室,停在路邊,才趕緊放下車窗,大口大口的呼氣著正常空氣。

傍晚回家時,徹清走到管理室抱怨:「下午我去地下室開車時,聞到一股味道後就喘不過氣又眼淚鼻涕直流。究竟是發生什麼事?」

「抱歉抱歉,烏先生,」管理員解釋:「下午有人來噴藥,是減少蚊蟲的殺蟲劑,我們忘了貼公告了。」

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有機磷毒性藏在哪?

為什麼徹清聞到殺蟲劑後會有喘不過氣,眼淚口水直流的這些反應呢?原來這就是有機磷的毒性。你可能聽過一些有機磷的品項:

  • 殺蟲劑和除草劑:像是巴拉松、馬拉松、敵敵畏、毒死蜱
  • 神經毒氣:像是東京地下鐵事件的「沙林毒氣」與在電影絕地任務中出現的「VX毒氣」

因此,一些需要使用農業化學藥物的農業工作者們,大概是最常暴露到有機磷的族群。然而,像徹清這樣誤闖噴藥現場的患者也是有的。

有機磷中毒的常見來源

有機磷中毒的症狀

有機磷造成的中毒症狀與暴露的型態與程度有關,嚴重者可能致死,例如在東京地鐵沙林毒氣事件中,就導致了13人死亡與6300人受傷。最常見的急性有機磷中毒症狀包括了:

  • 分泌許多眼淚和口水,患者開始流口水、流眼淚
  • 噁心,嘔吐,和腹瀉
  • 尿失禁
  • 視力模糊,瞳孔縮小
  • 流汗增加
  • 氣管痙攣及呼吸困難,甚至呼吸衰竭
  • 心跳變慢,血壓降低
  • 意識變化、焦躁、嗜睡
有機磷中毒的症狀

有機磷的毒性

為什麼有機磷會導致這麼多症狀,又被稱為「神經毒」呢?我們要先認識「乙醯膽鹼(acetylcholine)」,乙醯膽鹼是中樞神經與周邊神經的神經傳導物質。而另一個酵素—乙醯膽鹼酯酶(acetylcholinesterase,簡稱AChE)—則是用來分解乙醯膽鹼的。

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有機磷可以經由呼吸道吸入,皮膚、眼睛接觸,以及由口攝入進消化道等途徑進到人體內,接著會抑制乙醯膽鹼酯酶的產生。於是,乙醯膽鹼這個神經傳導物質無法被酵素分解掉,產量過多,自律神經和中樞神經都會被過度刺激而干擾,於是影響了唾液腺、汗腺、平滑肌等的作用,導致氣管收縮,瞳孔變小,眼淚口水流不停。

有機磷中毒的緊急處置

當患者出現上述症狀,並有暴露農藥或神經毒氣的可能時,要盡快急救,減少有機磷破壞神經系統功能的程度。主要目標有三個:

  • 確保患者可以順利呼吸
  • 避免繼續暴露在有機磷下
  • 恢復神經功能

患者的呼吸狀況絕對是救治重點。有機磷會讓患者氣管攣縮,呼吸肌肉變弱,並在肺泡中蓄積許多液體,在在影響呼吸。因此當患者有呼吸抑制的症狀,血氧濃度不佳時,務必給予氧氣、靜脈輸液、與注射阿托平。阿托品(Atropine)可以減少平滑肌痙攣、抑制腺體分泌,是治療有機磷中毒的首選,在患者症狀改善前可能需要每三到五分鐘就施打一次。萬一患者呼吸狀況真的太差,要考慮插管並從氣管給藥,緩解氣管痙攣。

為什麼會說要減少暴露於有機磷之中呢?要記得,即使患者已經被帶離了事發現場,他身上的衣物、隱形眼鏡、包包等也都會沾著有機磷。由於有機磷可以從皮膚、嘴巴、和呼吸道進入體內,因此醫護人員需要穿戴好防護衣物,並移除患者身上已經沾滿有機磷的衣物,並盡快用清水與肥皂清洗患者身體,並移除隱形眼鏡與快速沖洗眼睛,減少有機磷的暴露。

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有機磷中毒的緊急處置

之後,可以緩慢輸注乙醯膽鹼酯酶活化劑pralidoxime,以期恢復乙醯膽鹼酯酶的功能。目前建議在48小時內輸注這個藥物,但不宜用高劑量。

也可能是慢性有機磷中毒

從事農業工作的人,可能會在長期暴露除蟲劑除草劑之後,而有慢性有機磷中毒,表現出延遲性神經病變,包含執行力變差,講話和動作變慢,難以專注,失去協調性,無法處理接收到的資訊。因此,無論進行多平常的農業工作,最好還是要有完整的防護,減少有機磷的暴露,才能避免慢性中毒。

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careonline_96
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GODIVA 冰淇淋為何會殘留「環氧乙烷」?吃下肚會怎樣嗎?
Evelyn 食品技師_96
・2021/12/30 ・3813字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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才剛踏入聖誕節慶的季節,知名高級巧克力品牌 GODIVA 日前卻爆發冰淇淋含致癌物的食安危機!衛生福利部食品藥物管理署(以下簡稱食藥署)於 2021 年 12 月 10 日公告,因接獲歐盟食品及飼料快速預警系統(RASFF)通報,GODIVA 有 6 款自法國輸入的冰淇淋產品中,所使用到的「刺槐豆膠」檢出農藥環氧乙烷(ethylene oxide)殘留不符合歐盟標準,我國標準為不得檢出,故全數下架回收。

相信身為巧克力控或冰淇淋控的讀者們,得知這個消息時一定非常震驚又難以接受,因為這批環氧乙烷超標的冰淇淋產品從 2020 年開始輸入販售至今,大多數有問題的產品消費者早已吃下肚了。

但話說回來,究竟「環氧乙烷」是什麼可怕的化學物質呢?吃下去對人體健康有什麼影響?又為什麼會出現在冰淇淋產品裡呢?就讓我們繼續往下看吧。

環氧乙烷有多毒?對人體有什麼影響?

環氧乙烷是一種易燃氣體,化學式為 C2H4O,主要用作製造抗凍劑、聚酯或其他工業用的化學物質,它也用於醫療設備及相關用品的消毒。

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環氧乙烷化學結構。圖/Wikipedia

在一些國家如印度、加拿大和美國,環氧乙烷被允許在農業上用作燻蒸劑來殺死害蟲、細菌(包含內孢子)、黴菌及真菌,因具高揮發的特性,環氧乙烷會自行分解到空氣中,殘留在食物是很微量的。然而由於環氧乙烷具有致突變性和致癌性的科學證據,歐盟是禁止將其用作殺蟲劑,在臺灣也是禁用的農藥。

依據環保署毒物及化學物質局提供的「環氧乙烷災害防救手冊」,工人間歇性暴露高於 700 ppm 的環氧乙烷 2 個月後,會出現味覺和嗅覺暫時性遲鈍、頭痛、噁心、嘔吐、昏睡、記憶及思維紊亂、口齒不清、吞嚥困難、面肌和四肢無力等。

而在勞動部職業安全衛生署的「環氧乙烷中毒之認定參考指引」提到,人若短時間內暴露在空氣中高濃度(呼吸或皮膚接觸)的環氧乙烷,會對呼吸道、眼睛黏膜產生刺激,或產生腸道相關症狀。相關研究也指出,長期接觸環氧乙烷的女性工作者,易造成自發性流產。此外,長期暴露環氧乙烷的工作人員易罹患血液與淋巴癌。因此國際癌症研究中心(International Agency for Research on Cancer , IARC)將環氧乙烷列為第一級致癌物[註1]

請先別太慌張,通常最容易暴露到環氧乙烷的機會,是在製造或使用環氧乙烷的地方(例如工廠、醫院或農場)工作的工人(呼吸或皮膚接觸)。一般地區的空氣中就算能測出微量的環氧乙烷,也都是低於會造成健康問題的濃度。

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另外,臺灣勞工作業環境空氣中有害物容許濃度標準規定,環氧乙烷的工作場所中 8 小時日時量平均容許濃度為 1 ppm,1.8 mg/m3,這部份勞動部是有在為民眾職業安全衛生做把關喔!

環氧乙烷的食安問題,早在去年歐洲就先爆發

去年 2020 年 9 月,歐洲就先發現印度產芝麻中環氧乙烷殘留量超標,而緊急發出通報,使歐盟展開大規模的監測,導致許多不同類型的產品被回收下架,如麵包、醬汁或其他含有芝麻的食物等,整個歐洲包括奧地利、芬蘭、法國、德國、愛爾蘭、義大利等近 20 個國家皆受到波及,造成很大的經濟損失。

而歐盟也對刺槐豆膠(屬於食品添加物的安定劑)相關製品進行檢查,發現許多冰淇淋皆有使用到環氧乙烷殘留量超標的刺槐豆膠,故也面臨全面下架的慘況。像今年 8 月,雀巢的 Milkybar 和 Nuii 雪糕就有數批就是因此而下架回收[7]

Ceratonia silqua 的豆仁及豆莢;刺槐豆膠是由 Ceratonia silqua 抽取製成的水溶性植物膠 。圖/維基百科

根據歐盟的報告推測,是農場端將刺槐豆仁或刺槐豆莢進行殺菌燻蒸時,施作的環氧乙烷劑量過高,來不及揮發到空氣中導致殘留量過高,大大影響了所有的下游端。

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那環氧乙烷到冰淇淋的殘留量到底高不高呢?

淺談冰淇淋的製造流程及食品添加物作用原理

在換算環氧乙烷到冰淇淋殘留量有多少前,可以先簡單認識冰淇淋的加工流程。首先將原料乳與各種配料,包括醣類、乳化劑、安定劑、香料或色素等混合,接著過濾、均質及殺菌後,再將混合完成的霜料置於冷藏環境下陳化[註2],最後進行攪凍。

攪凍即是在攝氏-2~-8 度的凍結庫攪拌,同時將空氣打入霜料中,霜料的體積就會逐漸膨脹。攪凍完成後,立刻降低溫度至攝氏-18 度以下以硬化組織,就可以拿去販售囉!而霜淇淋與冰淇淋最大的差異,就是它省略了「硬化」這個步驟,所以質地相對比較柔軟。

此外製作冰淇淋最重要的是,要避免形成「大冰晶」生成,因為它是造成沙沙不良口感的主要來源。而牛乳是冰淇淋最重要的原料之一,其富含的乳脂肪可提供乳香味,使冰淇淋保有滑順的口感,也能夠干擾小冰晶結合形成大冰晶。

安定劑就是指膠體,一般常用植物膠(如刺槐豆膠)或羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose;CMC),可防止大冰晶形成,增加冰淇淋黏度、硬度並保持形狀;乳化劑如脂肪酸甘油酯(Mono-and Diglycerides;MDG),則有安定脂肪小球,使氣泡穩定的作用。

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或是直接使用乳化安定劑(或稱穩定劑),就是膠體和乳化劑按冰淇淋適用的比例配製好的複方食品添加物。這些食品添加物可避免製作時出現油水分離的情況發生,使終產品的狀態更穩定,在室溫下也不會那麼快融化。

故從微觀的角度來看,冰淇淋是個很複雜的系統,有氣泡、冰晶、蛋白、膠體、乳化劑和脂肪球等,相輔相成結合在一起。 

冰淇淋攪凍前後的微觀結構示意圖。
左圖為尚未攪凍的冰淇淋,乳清蛋白、酪蛋白膠束和乳化安定劑皆會競爭吸附在結冰晶的脂肪球上,且脂肪球大小不一。右方為經過攪凍打入空氣的冰淇淋,除了出現分佈均勻的氣泡外,冰晶與脂肪球已分開,且皆變細小、大小均一。部分聚集的脂肪球、蛋白質和乳化劑皆吸附在氣泡的表面,氣泡透過它們而連接在一起,以產生滑順、蓬鬆的口感。

殘留在刺槐豆膠的環氧乙烷,製作到冰淇淋的時候還剩多少?

回過頭來看,冰淇淋之所以要加安定劑刺槐豆膠(locust bean gum),就是避免冰淇淋在冷凍的期間產生冰晶或乳糖結晶,維持冰淇淋形狀,還能提供蓬鬆、綿密的口感,添加量多在 0.1~0.5%。

刺槐豆膠是由 Ceratonia silqua 種子的胚乳抽取精製而成的水溶性植物膠,在食品業中常作為一種天然的增稠劑使用,還很常用在糖果、巧克力、加工肉品(熱狗、香腸)、調味奶、果凍或蛋糕等。

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根據歐盟法規規定,刺槐豆膠的環氧乙烷殘留量標準是訂「最大殘留容許量」 (maximal residue level; MRL) 0.1 mg/kg,是指人在吃這個劑量下,該食品即使吃一輩子也都不會造成健康問題。

而這次歐盟在刺槐豆膠中檢測到的環氧乙烷殘留量大多落在 0.4~1.1 mg/kg,換算至最終的冰淇淋產品,環氧乙烷頂多只有 0.005 mg/kg,也就是十億分之五,以一杯 GODIVA 冰淇淋有 80 g 重換算,一杯冰最多含 0.0004 mg 的環氧乙烷,且這還沒有把加工過程中的耗損算進去。

雖然環氧乙烷是第 1 級致癌物,但如此趨近於零的劑量,對我們人體產生危害的機率微乎其微,所以即使你今天是不小心吃到有問題的冰淇淋消費者,也不需要擔憂會致癌喔!

註解

註 1:IARC 將致癌物分為四個等級,分別為第 1 級、2 級(又細分為 2A 及 2B 級)、3 級和 4 級致癌物,其中第 1 級代表確認為人類致癌物。

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註 2:陳化(aging),在低於攝氏 5 度環境下放置 4~28 小時,使脂肪固化,安定劑充分吸收水分,增加霜料的黏性及平順感,讓口感更細緻。

參考資料

  1. 衛生福利部食品藥物管理署,2021。有關歐盟食品和飼料快速預警系統(RASFF)通報,自法國輸入「黑巧克力碎牛奶巧克力冰淇淋」、「比利時黑巧克力冰淇淋」、「黑巧克力草莓冰淇淋」、「香草味可可冰淇淋」、「黑巧克力碎焦糖咖啡冰淇淋」及「巧克力起司蛋糕冰淇淋」六項產品,使用之穩定劑(刺槐豆膠)檢出含環氧乙烷(ethylene oxide)殘留不符合歐盟標準。食品藥物消費者專區。
  2. 香港商歌帝梵亞洲有限公司台灣分公司,2021。關於 GODIVA 杯裝冰淇淋進一步聲明。 GODIVA Chocolatier(Asia) Facebook 粉絲專頁。
  3. 徐如欣,2021。環氧乙烷。國家環境毒物研究中心。
  4. 行政院環境保護署毒物及化學物質局,2021。環氧乙烷。毒災防救管理資訊系統。
  5. 食力 foodNEXT,2021。Godiva 六品項冰淇淋因含「環氧乙烷 」而下架回收!推測可能因用於滅菌導致殘留
  6. Bessaire, T., Stroheker, T., Eriksen, B., Mujahid, C., Hammel, Y. A., Varela, J., Delatour, T., Panchaud, A., Mottier, P. and Stadler, R. H. 2021. Analysis of ethylene oxide in ice creams manufactured with contaminated carob bean gum (E410). Food Additives & Contaminants: Part A, 38: 2116-2127.
  7. Hayley, Halpin. 2021. Batches of Nestlé Milkybar and Nuii ice creams recalled over presence of unauthorised pesticide.
  8. Goff, H. D. 2016. Milk proteins in ice cream. Advanced Dairy Chemistry. New York: Springer.
  9. 陳建元,2018。食用食物添加物 (五版)。臺中市:華格那出版有限公司。
  10. 黃國青,2012。「殘留容許量」(MRL)與「安全攝取量」(ADI)指標不同結果方向一致。行政院農業委員會動植物防疫檢疫局。
  11. 陳永煌,2016。環氧乙烷(Ethylene Oxide)中毒之認定基準。勞動部職業安全衛生署。
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Evelyn 食品技師_96
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一名食品技師兼食品生技研發工程師,個性鬼靈精怪,對嗅覺與味覺特別敏銳,經訓練後居然成為專業品評員(專業吃貨)?!因為對食品科學充滿熱忱,希望能貢獻微薄之力寫些文章,傳達食品科學的正確知識給大家!商業合作請洽:10632015@email.ntou.edu.tw