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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。

硼砂(左)與洗滌鹼(右)。圖/lailajuliana @Pixabay, CC0

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。

加州死亡谷的採礦遺跡。該地自1875年發現大量硼砂後,成為當時最大的礦場。圖/Brigitte Werner @Pixabay, CC0

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。

醫生以飽和硼酸溶液沖洗嬰兒的耳朵。圖/Charles Hunter Dunn, Thomas Morgan Rotch @Flickr, No known copyright restrictions

硼砂與食品添加物的淵源

鹼粽。圖/Benjwong @Wikipedia, CC0

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。

紅火蟻可能會對當地農業經濟與生態帶來巨大影響。圖/skeeze @pixabay, CC0.

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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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

  1. 誰是毒澱粉專家?(2)再談順丁烯二酸事件
  2. 驗明殺蟑產品,才能除好除滿!──《當蟑螂不再是敵人》

 

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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。

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