苯甲酸：乾貨們擺脫不了的防腐劑？

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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本文由衛生福利部食品藥物管理署委託，泛科學企劃執行

文／李秋容
夏日颱風的好發時節，家裡絕對不能少的除了堅固的窗戶外，就是泡麵了吧？在風雨交加的夜晚，只需要一點熱水就能換來一碗方便又美味的麵，對許多人來說，這樣的情景已經是標準的「颱風夜組合」。

「方便又美味，一晚吃不夠、為何不每晚吃呢？」想必許多人腦海裡浮現的就是木乃伊故事，防腐劑的詛咒讓許多人對泡麵敬而遠之，但許多泡麵包裝上都標示「不含防腐劑」，難道是我的眼睛業障重？

別讓泡麵站上受害者的位置

撕開泡麵包裝，首先會看到麵體，而包裝上所寫的「油炸」和「非油炸」其實就是指麵體的製造方式。油炸麵體，顧名思義就是將新鮮麵條藉由油炸去除水分；而非油炸則是利用烘乾方式去除水分。一般而言，食品腐敗的常見原因是有害微生物繁殖生長，而微生物需要營養物質、水分和適當溫度與酸鹼度等條件，當其中一項因子「水分」含量降低，就能抑制微生物生長。

再往下翻，有些泡麵會附上密閉容器包裝的調理包。不同於麵體，調理包中的食品先經調理、密封於密閉容器後，再施行商業滅菌。

除了泡麵，另一名「防腐劑絕緣體」大概就是罐頭食品了。

不可不知的罐頭食品長存秘辛

「怎樣才算是罐頭食品？」凡是食品封裝於密閉容器內，於封裝前或封裝後，施行商業滅菌而可於室溫下長期保存者，即為罐頭食品。例如我們最為熟悉的馬口鐵罐、鋁罐、玻璃瓶式等「硬罐頭」，及容器包裝為耐高溫塑膠或金屬積層材料殺菌軟袋的「軟罐頭」；另外如採用無菌加工及包裝系統產製的飲料製品，亦可算是罐頭食品。

常見傳統金屬或玻璃罐裝的罐頭加工方式，是將食品原料充填於容器內，經脫氣、密封、加熱殺菌等過程，其各步驟目的如下：

 1. 脫氣：為防止後續加熱殺菌時罐內氣體、內容物膨脹，使罐頭變形損壞，會將罐頭內所含的氣體排除，使容器內保持低壓狀態。

 2. 密封：可以阻隔罐內外空氣、水等流通，防止罐外微生物滲入罐內，以確保內容物不會因外界微生物侵入而造成腐敗變質。

 3. 加熱殺菌：殺滅有害活性微生物及其孢子，確保罐頭食品在正常商業貯運及無冷藏條件下，不會生長對人體健康無害的微生物。

 4. 除了傳統罐頭加工方式外，尚有採用「無菌加工及包裝系統」製成之罐頭食品。傳統罐頭加工方式是內容物充填於包材後，再一同進行商業滅菌，常見的類型有紙盒包及冷充填寶特瓶。無菌加工及包裝系統則是分別將產品與包材分開進行商業滅菌後，在於無菌環境下進行填充包裝。

一次殺菌，多種表述

或許有人會疑惑：真空難道不是無菌嗎？事實上，在整個食品保存過程中，真空包裝只是輔助，殺菌方式才是重點。如果罐頭殺菌條件沒有確實，殘留的肉毒桿菌孢子在真空或缺氧環境下會生長更活躍，產生微量的肉毒桿菌毒素即可致病。

食品加熱殺菌的方式，除了罐頭食品所使用的商業滅菌（commercial sterilization）外，還分為巴斯德低溫殺菌（pasteurization，又稱低溫殺菌）、絕對殺菌（absolute sterilization），而差異主要在於殺菌的時間和溫度。

「絕對殺菌」顧名思義就是達到完全無菌，高溫經過長時間處理才能達到無菌，因此犧牲了食物營養價值；「巴斯德低溫殺菌」則是在溫度 61~65 ℃ 之間保持 30 分鐘下殺死病原菌和無芽孢細菌，雖然能保留營養物質，但無法滅絕所有微生物，產品保存日期較短；而「商業滅菌」注重在將病原菌、毒素產生菌及可能造成食品腐敗的微生物殺滅，雖然可能殘留耐熱性孢子，但常溫無冷藏的商業運送過程中不得有微生物繁殖。

防腐劑的好與壞，取決於你怎麼吃

簡單解析完泡麵麵體和罐頭食品的秘密，不知道大家有沒有發現，「防腐劑」遲遲沒有出現呢？原來，罐頭食品之所以可於室溫下長期保存，是因為罐頭食品有嚴謹的滅菌處理，使有害微生物不再繁殖，並且使用密閉容器包裝，使外界微生物無法入侵，因此充分滅菌並保持密封的罐頭食品無須添加防腐劑。另一方面，泡麵的麵體也不需要使用防腐劑，法規（食品添加物使用範圍及限量暨規格標準）也不准許麵體添加防腐劑。

但可別害怕防腐劑，只要依照法規規定合法添加，除防止食品腐爛變質外，還能夠防止食物中毒發生、提升食品的品質與安全，不會造成消費者健康之危害。

那要怎樣才能吃的安全呢？不購買來路不明的食品，且在第一眼看到食品之後，首先確認產品包裝是否完整（已膨脹的罐頭千萬不要購買），再來查看食品標示、有效日期和內容物。最後，食品開封後盡速食用完畢，或是用適當的保存溫度保存。

不用對防腐劑有過多的恐慌，只要對我們眼前所吃的食物多一分留意跟認識，就少一分擔心和疑慮。

參考資料：

1. 食物不壞一定是防腐劑的功勞嗎？
2. 常吃泡麵會禿頭？揭開泡麵8大迷思
3. 顛覆!你對罐頭與真空包裝食物的錯誤迷思
4. 圖解食品加工學與實務
5. 食物安全實用手冊
6. 食品中防腐劑的毒
7. 罐頭食品
8. 認識罐頭食品

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「食品添加物」是什麼？加了有比較好嗎？

不少人聞「食品添加物」就為之色變，現代人流行追求「天然」、「無毒」，為什麼還需要食品添加物？是不是完全沒有添加物的食物就會更健康安全？要討論此問題，我們必須先知道什麼是「食品添加物」。食品添加物的定義，根據食品安全衛生管理法第三條，指的是「為食品著色、調味、防腐、漂白、乳化、增加香味、安定品質、促進發酵、增加稠度、強化營養、防止氧化或其他必要目的，加入、接觸於食品之單方或複方物質。」從字面上來看，使用食品添加物，是為了要讓食品在製造、運送或儲存過程中，能夠更好吃、更安全、且不易變質的方法。主要功能包含以下幾種：

●食品製程中的必要元素，像是製作拉麵、油麵使用的鹼水、豆腐使用的硫酸鈣。

●提升食物的保存性，未經處理的食物久放會導致細菌滋生，腐壞變質。

●降低製作成本與加工時間，像使用膨脹劑製作麵包，可減少製作上的時間。

●提高營養價值或減低熱量，像是添加鐵質的飲品，或是零熱量飲料中的阿斯巴甜。

●增添風味、外觀或香氣，一般常見的色素和味精，都可以讓食物看起來更誘人好吃。

食品添加物有哪些種類與功用？

從人類歷史來看，食品添加物並非現代才有。最初的食品添加物，像是香料、鹽巴等，就是用添加物以達到調味、幫助保存的功用。隨著現代科技進步，人們利用化學合成的方法，得以取得許多天然食物中不存在的化學物質作為添加物，來達到一些在食品製程上的特定目的。現行的食品添加物共有十八大類，分類和功能如下表所示：

常見的食品添加物小介紹

防腐劑

防腐劑的功能在於防止食品腐爛變質，可間接預防食品中毒的發生。適當劑量的防腐劑可以抑制微生物、細菌的生長，延長保存期限，讓食物更容易儲存久放，但罐頭類食品依法規定不可添加防腐劑。常見的防腐劑類型有：用於魚肉煉製品、醬菜、果醬的「己二烯酸（山梨酸）」、「苯甲酸（安息香酸）」；用於乾酪、乳酪、奶 油及人造奶油等產品的「去水醋酸類」；香腸、臘肉中用來預防肉毒桿菌滋生的「硝酸鹽、亞硝酸鹽」。不過，「長期過量」攝取防腐劑可能會對身體造成傷害，如：腸胃道疾病。

抗氧化劑

食品在存放或加工過程中，容易被氧化而造成變質，例如油脂，一旦氧化就會變質出現臭油味，因此抗氧化劑是用於阻止氧化，與防腐劑目的不同。抗氧化劑可分為天然或化學合成，「維生素E（生育醇）」及「維生素 C（L–抗壞血酸）」就是常見的天然抗氧化劑，多存在於蔬果中。化學抗氧化劑包含「二丁基羥基甲苯（BHT）」、「丁基羥基甲氧苯（BHA）」，主要用來避免食物中的油脂氧化酸敗，常見於洋芋片、植物油、香腸、穀片或餅乾、泡麵等。有些研究顯示抗氧化劑可能具有致癌性，對人體健康有疑慮，但目前仍是眾說紛紜。

著色劑

著色劑就是一般俗稱的「色素」，可以讓食物變得鮮豔，改善加工過程中食物褪色的狀況，讓食品更鮮豔可口，但著色劑不可添加於生鮮蔬果或魚蝦貝類、肉類、豆類、海 苔、醬油等食品中。著色劑的來源可分為天然或化學，天然的例如：「類胡蘿蔔素、葉綠素、薑黃、胭脂紅」等。化學合成人工合成色素多以煤焦油或石油為主要原料，包含：「紅色 6、7、40 號」及「黃色 4、5 號」及「綠色 3 號」及「藍色 1、2 號」。常添加著色劑的食品像是人造奶油、果凍、甜點和飲料等，但有研究指出，食用黃色 4 號可能與氣喘、過敏及幼童過動有關，但相關性仍有待更多研究證實。

調味劑

調味劑是日常生活中常見且必備的添加物，像是味精等，用來增加或調整食物的味道。其中又可分為鮮味劑、酸味劑等不同種類。鮮味劑例如俗稱的「味精（麩胺酸鈉）」，可以增強食品的鮮味，讓口味更好吃。酸味劑則可增添食物中的酸味，產生清爽的口感，並具有抑制微生物生長的作用，像是「檸檬酸」、「醋酸」等，常被使用於飲料、果汁、御飯糰等食物。不過，如果是高血壓、心臟病、腎臟等疾病的限鈉患者，應遵從醫師指示減少食鹽與味精的攝取，避免食用過量的鈉。

甜味劑

甜味劑可以讓食物產生甜味，可分為天然甜味劑和人工甜味劑。天然甜味劑來源取自動、植物，例如甘草素、甜菊、山梨糖醇…等。其中，「山梨醇（D-Sorbitol）」是從藍莓提煉而得，甜度為蔗糖的一半，常被在口香糖、果醬中。而人工甜味劑，常見的像是糖精、阿斯巴甜。其中「阿斯巴甜（Aspartame）」是被廣泛使用的人工甜味劑，甜度是蔗糖的200倍，只要使用少量即可產生需要的甜度，許多低熱量的無糖的飲料都是使用阿斯巴甜，例如可口可樂Zero。

膨脹劑

膨脹劑可以增加食物的空隙，讓食物蓬鬆柔軟、酥脆。常用在包子、麵包、蛋糕等食物上。常見的膨脹劑主要可分為兩大類，生物膨脹劑和化學膨脹劑。生物膨脹劑依靠能產生二氧化碳的微生物發酵而是麵團膨脹，主成分是酵母。而化學膨脹劑則屬食品添加物，可分為兩類，鹼性膨脹劑和複合膨脹劑。鹼性膨脹劑如「碳酸氫鈉」、「碳酸氫銨」、「碳酸鈉」等。複合膨脹劑主要由碳酸鹽、酸性鹽、澱粉和脂肪酸等組成。膨脹劑中多含有硫酸鋁鉀、硫酸鋁鈉成分，若長期過量使用可能會導致鋁含量超標。

學會看食品標示，幫助判斷吃下了哪些添加物！

身為消費者該如何簡易判別食品的組成？學會看食品標示是一個最簡單的方法。食品標示是食品生產者與消費者溝通的一種管道，生產者將食品品質及內容物經由正確的標示方式顯示在包裝外觀上，不僅代表對其產品的負責態度，也是食品本質的呈現方式。但過去，食品標示經常出現一些難以理解的化學名詞，像「L–麩酸鈉」其實是俗稱的味精，「碳酸氫鈉（NaHCO₃）」則是餅乾經常使用的小蘇打粉，但若非相關領域，一般民眾很難了解。為了改善這種狀況，衛福部食藥署在 105 年度制定了二十六種常見的食品添加物學名俗名對照表，以後這些讓人看了霧煞煞的添加物名稱，將合法使用於食品標示中，讓消費者更容易了解食品的成份。此新制可見公告於 105 年 3 月 4 月發布之「食品添加物之通用名稱」公告。在購買食品時，也要注意避免購買標示不清，或資訊過少的食品。