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硼砂:讓食物變得 QQ 的月石

行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
・2017/12/14 ・5085字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

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/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

  1. Alberta Stwertka 2002, A Guide to the Elements, Second Edition. Oxford University Press, Inc. U.S.A.
  2. Akihiro Koike et al. (1995), Dynamic Light Scattering and Dynamic Viscoelasticity of Poly(vinyl alcohol) in Aqueous Borax Solutions. Macromolecules, Volume 28, Pages 2339-2344.
  3. Jaime Wisniak (2005), Borax, Boric acid, and Boron—From exotic to commodity. Indian Journal of Chemical Technology, Volume 12, Pages  488-500.
  4. Robert J Weir JR, Russell S Fisher 1972, Toxicologic Studies on Borax and Boric Acid. Toxicology and Applied Pharmacology, Volume 23, Issue 3, Pages 351-364.
  5. Valdes-Dapena, M. A. and Arey, J. B. 1962, Boric acid poisoning. The Journal of Pediatrics Volume 61, Issue 4, Pages 531-546.
  6. 許鴻源等人(1985),簡明藥材學。新醫藥出版社,臺北市。
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  11. 歐明、王寧生(2005)。中藥及其製劑不良反應大典。大展出版社有限公司,臺北市。
  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。
  13. 曹艇、劉夢溪(2003),食品中非法添加硼砂的危害。中國預防醫學雜誌,第3期,第237-238頁。
  14. 胡小玲、黃輝濤、肖學成(2008),ICP – AES法測定食品中硼砂。中國衛生檢驗雜誌,第18卷第10期,第 1994-1995頁。
  15. 鄭永銘(2016),為什麼鹼粽吃起來Q彈。跟著鄭大師玩科學
  16. 高憲明(2012),毒家報導──揭露新聞中與生活有關的化學常識。五南圖書出版股份有限公司,臺北市。
  17. 高鎖鋼、田學賓等人(2005),化學元素發現的故事。倚天文化事業有限公司,臺北縣。
  18. 曾道一、賈宜琛(2002),食品科學概論。新文京開發出版有限公司,臺北縣
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  20. 漢斯烏里希.格林著,劉于怡譯(2014),把化學吃下肚。麥田出版,臺北市
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  22. 邱一中、王清玲(2009),利用硼砂餌劑防治入侵紅火蟻(Solenopsis invicta Buren (膜翅目:蟻科)之效果評估。臺灣農業研究。58卷2期,第 84-92頁。
  23. 陳淑佩、 王清玲 、 翁振宇 、 林俊義(2004),防治紅火蟻入侵簡易餌劑之開發。農業試驗所技術服務季刊,第15卷第4期, 第23 – 25頁。
  24. 王振宇、羅怡珮(2011),螞蟻餌劑對黑頭慌蟻族群的防治效果評估。灣昆蟲期刊,第31卷第3期,第169-177頁。
  25. 黃基森(2005),入侵紅火蟻防治政策在環境保護上之意義研究。環境教育學刊,第4期,第79-107頁。

 

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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行政院環境保護署毒物及化學物質局_96
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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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今年夏天絕不能錯過——「搞笑諾貝爾獎世界展」首度登台!

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/05/17 ・1966字 ・閱讀時間約 4 分鐘

你一定知道諾貝爾獎,但你知道世界上竟然還有搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)嗎?搞笑諾貝爾獎是對諾貝爾獎的有趣模仿,甚至還會邀請真正的諾貝爾獎得主來參加!

搞笑諾貝爾獎由美國的科學雜誌《不可思議研究年報》的主編馬克·亞伯拉罕斯發起,每一屆都號稱「第一屆」,每次都會頒發十座獎盃給各領域中「無法被複製」或「荒唐到不應該再來一次」的研究者,頒獎要旨是希望讓大家能夠"先大笑,再思考"。臺灣也有多位學者共襄盛舉,並曾六度獲獎,臺灣立法院更曾拿下和平獎,其中原因竟然是因為他們以打架替代戰爭!典禮現場更是充滿歡笑,讓人佩服科學家怎麼一本搞笑做研究!

搞笑諾貝爾獎頒獎現場超搞怪!

  • 量身打造獎盃,每年都以當年獲獎的研究為靈感,製作不同主題的獎盃!
  • 不值錢獎金,得獎者會獲得比壁紙還不值錢的高額辛巴威幣作為獎金。
  • 甜便便小姐,得獎者只有 60 秒的時間能發表感言,只要一超時,年幼的「甜便便小姐」就會大叫:「請停下來吧!煩死人了!」直到得獎者下台。
  • 全場亂飛的紙飛機,頒獎典禮中會安排一名背著一個紅色靶心的人,讓台下觀眾將手中紙飛機射向台上的靶心。
2009 年的得獎者們。

今年夏天搞笑諾貝爾獎世界展將首次登台!廢到笑的研究與發人省思的成果,一次集結歷屆讓人目瞪口呆的得獎研究及五大互動體驗,讓你一本正經的捧腹大笑!展區內充滿更多腦洞無極限的幽默科學得獎,一定要揪朋友一起來漲知識。

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ㄎㄧㄤ到爆獎項搶先看

搞笑諾貝爾獎世界展將集結眾多搞笑諾貝爾獎的獲獎研究,其中有許多讓人會心一笑的內容,像是鴿子也懂藝術?日本學者就曾做過實驗,證明鴿子可以分得出畢卡索和莫內的畫;在野外遇到熊怎麼辦?只要穿上防熊裝就不用怕;指甲刮黑板的聲音經研究證實為世界上最讓人痛苦的聲音!

曾有科學家發明出可迅速變身防毒口罩的胸罩,並成功獲得搞笑諾貝爾獎的公共衛生獎,其發明聽起來很荒謬,但背後原因是胸罩是會隨身穿戴的物品,能夠在緊急時刻變成防毒口罩保護他人,符合了搞笑諾貝爾獎頒獎要旨「先大笑,再思考」,另外還曾有一年的「獸醫學獎」頒給發現幫乳牛取名字,就能夠增加產乳量的專家學者!以及最經典的貓貓是液體嗎?也都存在於搞笑諾貝爾獎的得獎研究裡!

  1. 鴿子也懂藝術?|連鴿子都分得出畢卡索和莫內的畫!
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 圖/歷屆得獎者授獎畫面
圖/日本展出現場照

展覽資訊

  • 展覽名稱:搞笑諾貝爾獎世界展
  • 展覽日期:2022 年 6 月 25 日(六)至 2022 年 9 月 11 日(日)
  • 展覽地點:國立臺灣科學教育館 七樓南側特展區(臺北市士林區士商路 189 號)
  • 展覽時間:平日9:00-17:00/週末、國定假日、暑假 9:00-18:00
    (閉展前 30 分鐘停止售票及入場)
  • 休展日:6/27(一)、9/5(一)
  • 主辦單位:寬宏藝術經紀股份有限公司、三貝多股份有限公司
  • 企劃單位:株式会社ドリームスタジオ(Dream Studio Company)
  • 授權單位:IMPROBABLE RESEARCH, INC.

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