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丙烯醯胺是如何生成的?哪些食物含量最多?——丙烯醯胺大揭密(上)

社團法人台灣國際生命科學會_96
・2018/07/12 ・2818字 ・閱讀時間約 5 分鐘
  • 文/葉安義│台灣大學食品科技研究所特聘教授

食物加熱處理有很多優點,除了能降低有害的微生物,也能增添食物的色香味並改善質地。然而,高溫加熱的過程中也可能產生一些危害健康的物質,「丙烯醯胺」就是時下最熱門的例子之一。歐盟 2017 年 11 月已正式立法,強制要求降低食品中丙烯醯胺含量至最新基準值或更低,並於 2018 年 4 月開始執行。

本期 ILSI Taiwan 專欄邀請台灣大學食品科技研究所葉安義特聘教授撰文,從丙烯醯胺的毒性與其暴露風險談起,探討影響丙烯醯胺於食品中含量高低的三大因素與形成機制,並以國內調查資料為依據,整理出丙烯醯胺含量較高的食品類別,對於高丙烯醯胺含量的食品類別,消費者應如何看待?

丙烯醯胺──留校察看的 2A 級致癌物

歐盟自 2003-2007 年進行「加熱後食品毒性物質計畫(Heatox Project)」,針對丙烯醯胺等關注物質進行鑑定、評估風險,與探討降低風險的可行方法。除了本文欲探討的丙烯醯胺(Acrylamide)之外,還有呋喃、羥甲基糠醛、脂質氧化產生的自由基等約 52 種關注物質。

世界衛生組織國際癌症研究中心(IARC)1994 年將丙烯醯胺列為 2A 級致癌物,代表此類物質於動物實驗中被證實具致癌性,但流行病學上尚未被證實對人體有致癌性,只能說它對人體「可能」有致癌風險。丙烯醯胺的神經毒性是目前唯一比較明確且具有人類流行病學數據基礎的研究,但依現有數據看來,一般消費者的暴露量尚不足以致病。關於丙烯醯胺的代謝過程與毒性,國家衛生研究院國家環境毒物研究中心已摘錄丙烯醯胺毒性資料供大眾參閱。

來自聚合物「聚丙烯醯胺」的丙烯醯胺

丙烯醯胺在工業上的應用大部分是它的高分子聚合物「聚丙烯醯胺(Polyacrylamide)」,其黏稠的特性使它常被用於特定工業,包括水處理、鑽油、造紙與礦冶業,其他的應用還有水泥漿、染料、化妝品、塑膠(含食品包裝)、滲透膜、隱形眼鏡和紡織品等。雖然聚丙烯醯胺本身不具健康風險,但其所含非常微量的丙烯醯胺小分子會經由皮膚接觸或空氣吸入,可能對健康造成危害。因此,對於工廠人員與附近居民而言,丙烯醯胺成為上述工業與環境安全需要監測的指標之一。

由於聚丙烯醯胺會與水中固體物質結合,使飲水中不需要的物質容易被過濾或移除,也常被當作飲用水的水質處理藥劑使用,因此飲用水中也有微量的丙烯醯胺。世界衛生組織在飲用水水質準則中,對丙烯醯胺的標準值訂為 0.5 微克/公升,此濃度表示消費者終生飲用均可接受的風險。

歐盟則規定飲用水中的濃度為 0.1 微克/公升。我國行政院環境保護署則是採用與美國、日本相同的源頭管理,將聚丙烯醯胺列為飲用水可使用水質處理藥劑之一,其最高添加劑量為 1 毫克/公升,而所含丙烯醯胺的最高限量則規定為 500 ppm。

高溫、低水分、澱粉原料,丙烯醯胺在食物中生成的三大要素

2002 年瑞典科學家 Tareke 等人首次發現,澱粉類食品經高溫加熱後會產生丙烯醯胺,故呼籲國際間將其列為重要議題並進行追蹤與合作。經過許多國家不同科學家們的重複試驗發現,雖然在低溫或高水分的蔬果食品也曾檢測出丙烯醯胺,但目前公認 120℃ 以上的調理(包括油炸、烘焙、炙烤、煎炒、工廠加工)與低水分含量,是食品中產生丙烯醯胺的其中兩個重要因素。

一般認為食品中丙烯醯胺的生成機制主要是透過「梅納反應(Maillard reaction)」,簡單地說就是澱粉分解後產生糖類與胺基酸的化學反應,主要反應物為天門冬醯胺(Asparagine)這個特別的胺基酸與還原糖(如:葡萄糖、果糖、半乳糖)或其含有羰基的類似物。

研究顯示,常見的含澱粉類原料搭配上述易產生丙烯醯胺的兩個重要因素之下,馬鈴薯的丙烯醯胺生成量最多,而若將米、小麥、玉米三種穀類原料進行比較時,在相同的加熱環境下,米的丙烯醯胺生成量最低。因此,食品中產生丙烯醯胺的第三個重要因素就是食品中原料的組成。

高溫、低水分、澱粉原料,是食物中會出現丙烯醯胺的三大要素。圖/wow_pho@pixabay

高丙烯醯胺含量的食品有哪些?

目前國際間普遍認為,除了香菸煙霧外,食品是一般大眾暴露丙烯醯胺的最大來源。先進國家多年來已針對各類食品進行丙烯醯胺含量的監測,並依其國人的膳食攝取量進行風險評估,以供消費者改善飲食習慣降低暴露丙烯醯胺的參考。

我國於 2003 年起,以食物分類逐步調查市售產品的丙烯醯胺含量。調查結果顯示,禽肉、家畜與水產類等主成分為蛋白質的食品以及蔬果類食品,在偵測極限為 10 ppb 的條件下,幾乎都偵測不到丙烯醯胺;以清蒸、水煮等方式製備的食品,如:白米飯、白麵條(經過烘烤過程的麵條不在此類之中)與真空油炸的薯條也未偵測出丙烯醯胺。有檢測出丙烯醯胺的食品類別為:油炸或烘烤的澱粉類產品,如:五穀根莖類(馬鈴薯產品為最)、點心零食類及堅果類(杏仁果為最)。

將上述結果與西方國家的調查數據相比後發現,在西方國家中,洋芋片、薯條(無論是炸或烤的)、馬鈴薯可樂餅、咖啡與咖啡代用品(來自穀物或菊苣根)皆屬高含量丙烯醯胺食品(≧ 300 微克/公斤),在國內洋芋片與薯條亦屬於高含量的食品。

西方國家點心零食類中,以餅乾(biscuit)、脆餅(cracker)、脆麵包(crisp bread)與軟式麵包(soft bread)等丙烯醯胺的含量較高,國內除了軟式麵包丙烯醯胺含量較低以外,其他數據趨勢皆與之類似,推測軟式麵包的差異可能是烘焙溫度或配方的差異所造成。

另外國內特有的食品如:油條、麵茶、黑糖與其調味產品,以及紅糖、冬瓜糖等黑糖類似產品的丙烯醯胺含量皆屬於較高的類別。黑糖雖然不是澱粉類,但其原料通常含有醣類與游離胺基酸,在熬煮過程中,有機會增加還原糖的生成,這是黑糖製成後其丙烯醯胺含量也較高的原因。

對丙烯醯胺含量高的食品需留意 ,但不必過度恐慌

過去曾有國內媒體熱烈報導黑糖中丙烯醯胺含量較高的議題,部分偏頗內容引起軒然大波,造成國人的恐慌與相關產業莫大的損失。作為理性的消費者,對於高丙烯醯胺含量的食品類別固然需提高警覺,但若不是當作主食類,或非經常吃的食品,由於攝取量並不高,就無需擔心。

看待「食安問題」,誠如這篇文章中提到的,除了需取得食品中丙烯醯胺的含量(濃度或毒性)之外,還需知道該食品的攝取量(劑量),兩者相乘後才是丙烯醯胺的攝入總量(膳食暴露量),兩者缺一不可。

雖然食品類別與變化繁多,只要我們把握前段所敘述的三個重要因素,就是我們辨識高含量丙烯醯胺產品的最佳線索。此外,關於國內部分高丙烯醯胺含量的食品,近年來降低其丙烯醯胺含量的努力已收到效果,將為消費者帶來新的選擇,實是消費者的一大福音!

  • 未完待續,關於國人丙烯醯胺膳食暴露情形以及降低丙烯醯胺膳食暴露對策,將於下篇分曉!

本文轉載自 ILSI Taiwan 專欄 2018 年 1 月號,原標題為「你知道食品高溫加熱暗藏的危機嗎?認識丙烯醯胺(上)」。

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社團法人台灣國際生命科學會_96
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創會於2013年,這是一個同時能讓產業界、學術界和公領域積極交流合作及凝聚共識的平台。期望基於科學實證,探討營養、食品安全、毒理學、風險評估以及環境的議題,尋求最佳的科學解決方法,以共創全民安心的飲食環境。欲進一步了解,請至:ww.ilsitaiwan.org

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爸媽的話左耳進右耳出?其實都是噪音惹的禍!——如何找出最佳「訊噪比」?

雅文兒童聽語文教基金會_96
・2021/09/24 ・2843字 ・閱讀時間約 5 分鐘

作者 / 林堂智|雅文基金會聽語科學研究中心 研究助理

從生理結構來看,我們可以利用眼瞼作為視覺訊息接收的開關,閉上眼睛就能眼不見為淨。對於聽覺而言,這樣的按鈕也貌似存在,畢竟當一個人發呆、做白日夢時,即使別人喊破喉嚨,他沒有反應就是沒有反應,這不就是關閉聽覺的表現嗎?這種「你有說,但我沒聽到」的現象,究竟是怎麼發生的?讓我們繼續看下去!

常常把我的話當耳邊風!真是夠了!圖/pixabay

耳朵是無辜的!訊息的選擇大腦說了算

耳朵的主要工作僅止於訊息傳遞,而後續的訊息處理工作其實是由大腦完成的,也就是說,當這個全年無休的聲音接收器孜孜不倦地傳遞訊息,最終在眾多雜訊中,該聚焦處理哪些訊息是由大腦決定。在雜訊中聚焦處理訊息的能力稱作「聽覺注意力」。然而,聽覺注意力卻也容易受到認知負荷量噪音的影響。

在處理訊息的過程中,大腦需要提供燃料(認知資源)給聽覺注意力進行運作,然而資源有限[1],若是接收過多或太複雜的訊息,大腦便有可能因為運轉「過熱」而呈現放空或呆滯的狀態。就好比每台電腦都會有特定進行資料運算的空間,一旦超過負荷就會運轉緩慢或甚至當機。同理,當我們處在一個訊息繁雜的環境下,我們的聽覺注意力便有可能會無所適從,讓訊息接收和判斷更困難。

聽你想聽的,是人之常情

還好就如《人海中注意你的聲音、喧鬧中聽見我的名字:認識雞尾酒會效應[2]一文中,筆者透過雞尾酒會效應[3](Cherry,1953)討論聽覺注意力的展現與運轉機制。當訊息繁雜時,我們的注意力能選擇目標訊號來優先處理,並抑制非目標訊息的干擾。不過,若非目標訊息達到可被察覺的門檻(Threshold)時,我們仍會因此分心而被影響。

好比說,下課時正起勁地和同學聊最新的手遊,即使走廊吵雜,一聽到暗戀女孩的笑聲,耳朵還是會立刻豎起,心裡小鹿亂撞地慌張轉頭尋找她的蹤影。不過,當非目標訊息(aka噪音)太大聲時,還是會讓你「充耳,卻沒辦法聞」,想聽也聽不到。

充耳,卻沒辦法聞 ,想聽也聽不到。圖/Pexels

還是充耳不聞?也許就是噪音惹的禍!

噪音是一種人們不想(需)要(unwanted/undesired)的聲音,它不但會干擾思考、工作與日常,也會為身心理健康帶來負面影響。[4]日常生活中,噪音無處不在,不論是捷運站、學校教室、甚至是家中客廳的噪音皆可能影響語音察覺能力。過去研究顯示,70 dBA 以上的環境噪音(相當於使用吸塵器的音量)對於聽覺注意力有顯著的負面影響。[5] Zhang 等人的研究指出,在學校的環境噪音下(如:操場遊戲聲、電風扇運轉聲、窗外車流聲等),孩子於視覺追蹤作業的反應速度、任務準確性與注意力表現皆較差。[6]尤其在達 75dB SPL 的高強度噪音下,孩子需要耗費更多的認知資源才能維持注意力來接收與處理訊息。Fernandes 等人也發現高強度噪音會讓孩子的閱讀與理解作業表現較差。[7]

找出最好「訊噪比」,讓我們和噪音共處

然而,環境噪音的問題並非無法解決,現今許多科技產品,像是很多老師會佩帶的小蜜蜂麥克風,就能在教學現場克服環境噪音。這類科技產品可以讓目標訊息(老師說話的內容)更大聲,用來蓋過環境噪音,讓學童聽得更清楚。

訊息和噪音音量的比值又稱為訊噪比(Signal-to-Noise Ratio),可用於反映訊號清晰度。訊噪比值越高越有利於聆聽;當訊噪比越低或為負數時,則代表噪音比訊號的音量來得大,不利聆聽,就算想聽也是聽不清楚的。若要有效傳遞聲音訊息,較為理想的狀態是提高目標音量或是降低噪音音量,讓訊噪比維持在利於聆聽的值。

訊噪比值的高低,決定訊號內容的清晰度,也許試著將聲音訊號再放大聲一點或降低噪音的音量,打造利於聆聽的環境。圖/雅文基金會

別一竿子打翻一船人!你懂低訊噪的好嗎? 

雖然訊噪比和聆聽品質有關,但噪音真的只能夠扮演反派角色嗎?其實訊噪比的機制主要圍繞著「遮蔽」(Masking)的概念。當我們感知到噪音多於目標訊息時,則表示噪音已遮蔽目標訊號,可能因此發生訊息缺漏或難以察覺目標訊號的情況。

噪音遮蔽可分為能量遮蔽(energetic masking)與訊息遮蔽(informational masking)。[7] 能量遮蔽指噪音在時間和頻率上與目標音重疊,主要發生在聽覺外周(auditory periphery),例如隔壁鄰居的狗吠聲被豪大雨聲蓋過去了。訊息遮蔽則是噪音與目標音訊息由於其在認知層次上的相似性而在處理的過程中所造成的遮蔽。好比台語使用者聽到「脫口罩」時,因週遭環境語音的干擾,而聽成「脫褲走」的訊息判斷錯誤。[8,9] 

我們也能善用噪音遮蔽的特性改善生活品質。比如說,在日本或誠品書店洗手間常見的「音姬(OTOHIME)」機台會在有人如廁時,自動發出涓涓流水聲,用來遮蔽解放的尷尬聲響。聽覺系統作為全年無休的勞工,即使我們在睡覺,他仍在運作;因此只要有突然的聲音(狗叫聲、汽車引擎聲、打鼾聲等),皆可讓大腦警覺而使你驚醒。此時,頻率平穩一致的白噪音(吹風機、電風扇)和粉紅噪音(下雨聲、營火聲)就十分好用,可以遮蔽影響睡眠的外界聲音變化,達到噪音消除的作用,讓你一夜好眠。

噪音用得恰,如廁不尷尬。圖/tohoint.co.jp

不論處在哪種生活情境,噪音無處不在,且難以殲滅,不過我們可以使用一些策略來改善生活品質。例如:尋找適當的位置(背對噪音源或移駕到安靜角落)讓聆聽更輕鬆,或使用科技產品來降低噪音或提升目標音量,以凸顯目標訊息內容。最後,善用遮蔽效應即可抵銷噪音,提升學習、工作,甚至是休息時的效率與品質[10]

參考資料

  1. Kahneman D. (1973). Attention and Effort. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
  2. 雅文兒童聽語文教基金會(2021)。人海中注意你的聲音、喧鬧中聽見我的名字:認識雞尾酒會效應。泛科學
  3. Cherry, E. C. (1953). Some experiments on the recognition of speech, with one and with two ears. The Journal of the Acoustical Society of America25(5), 975–979.
  4. Fink, D. (2019, December). A new definition of noise: noise is unwanted and/or harmful sound. Noise is the new ‘secondhand smoke’. In Proceedings of Meetings on Acoustics 178ASA (Vol. 39, No. 1, p. 050002). Acoustical Society of America.
  5. Schlittmeier, S. J., Feil, A., Liebl, A., & Hellbrück, J. (2015). The impact of road traffic noise on cognitive performance in attention-based tasks depends on noise level even within moderate-level ranges. Noise & Health, 17(76), 148-157.
  6. Zhang, Z., Zhang, Y., & Kang, J. (2018). An Experimental Study on the Influence of Environmental Noise on Students’ Attention. In The 11th EuroNoise Conference, Crete.
  7. Fernandes, R. A., Vidor, D. C. G. M., & Oliveira, A. A. D. (2019). The effect of noise on attention and performance in reading and writing tasks. In CoDAS 31(4). Sociedade Brasileira de Fonoaudiologia.
  8. Yang, Z.-G., Song, Y.-W., Zhang T.-T., Li, L. (2014). The subcomponents of informational masking: Evidence from behavioral and neural imaging studies. Advances in Psychological Science, 22(3), 400-408.
  9. 徐灿、杨小虎、汪玉霞、张辉、丁红卫、刘畅(2018)。 语音型噪音对二语者汉语元音声调感知的影响。心理與行為研究16(1):22-30。
  10. Lu, S. Y., Huang, Y. H., & Lin, K. Y. (2020). Spectral content (colour) of noise exposure affects work efficiency. Noise & Health22(104), 19-27.

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雅文兒童聽語文教基金會_96
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雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。
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