0

5
2

文字

分享

0
5
2

為何台灣石斑魚會驗出「孔雀石綠」和「結晶紫」?出口驗出禁藥的事件層出不窮,到底可用的水產動物用藥有哪些?

Evelyn 食品技師_96
・2022/07/27 ・3685字 ・閱讀時間約 7 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

2022 年 6 月 10 日,中國大陸以檢出禁用藥物隱性結晶紫為由,全面禁止臺灣石斑魚輸入,引起我國一陣軒然大波。後來陸方聲稱,因過去多次從臺灣石斑魚中驗出土黴素超標,還有檢出孔雀石綠和結晶紫等兩種禁藥,故禁止臺灣石斑魚銷陸。

而我方行政院農業委員會 (以下簡稱農委會)漁業署回應,近年已加強正確用藥宣導,及未上市水產品產地監測措施,市場上石斑魚已鮮少檢出用藥不合格情事[1]。同時也公告 11 家石斑魚養殖場之禁藥抽驗結果,包括孔雀綠/還原型孔雀綠、結晶紫/還原型結晶紫等均未檢出[2]

你也喜歡吃石斑嗎?

台鐵便當特別推出期間限定的龍膽石斑魚便當,支持台灣漁民。

對此我國養殖業者表示,政府稽核抽查的對象多針對合法業者,但更多的是業者未納管、未被抽查。再者,漁貨在出口前,若數量不足,可能會有養殖業者併貨,向其他養殖業者買貨集貨,增加禁藥感染的風險。因此一出事就拖垮整個產業,使合法業者跟著倒楣[3, 4]

為何水產養殖業會如此需要用藥呢?上述提到那麼多種用藥,是否已經令你眼花撩亂?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

用藥雖可防止養殖水產動物生病,但使用不當會造成藥物殘留

臺灣地處亞熱帶,「水產養殖業」為我國重要的經濟活動之一,國人食用養殖水產比例比遠洋水產多,主要的養殖物種有吳郭魚、石斑魚、鰻魚、虱目魚、 牡蠣、文蛤、蜆及白蝦等。

但由於地狹人稠,可利用的土地空間有限,故養殖水產業者多採取高密度養殖的經營方式,極易造成養殖動物緊迫及疾病發生,因此需使用動物用藥品以控制疾病。

然而,不當的使用藥物,不僅容易對養殖動物造成嚴重的傷害,更容易對環境造成長久的藥物殘留,危害人類健康,甚至直接影響各國的進口貿易。

如 2003 年進口英國的魚隻約有 3% 被驗出有孔雀綠殘留[5];2005 年屏東養殖石斑也被驗出孔雀綠,嚴重影響國內養殖業者及外銷市場。還有 2012 年來自中國湖南的進口大閘蟹、2015 年銷日的鰻魚,皆與孔雀綠的殘留有關[6]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

相信「孔雀綠」大家已經在新聞上有所耳聞,只是不太清楚為何它會被禁用。

孔雀綠晶體。圖/ W. Oelen @Wikepedia CC BY 3.0
孔雀綠晶體,為亮綠色、帶金屬光澤的晶體。圖/wikipedia

早期大家愛用的孔雀綠,因風險太大被禁用

孔雀綠(malachite green),亦稱孔雀石綠,是一種人造的三苯甲烷類染料,呈綠色結晶固狀,顏色鮮豔,常用於紡織品及紙類的染色。

其具有絕佳的抗菌能力,在水產養殖生產過程中,廣泛使用於預防魚卵感染病菌或治療魚體的寄生蟲、真菌及原蟲等疾病,加上價格低廉、容易取得,故自 1930 年代就廣泛運用於水產養殖。

而孔雀綠可快速被魚體吸收,並代謝成穩定的代謝物還原型孔雀綠(leucomalachite green),為脂溶性化合物,可在環境中或魚體內殘留很久(半衰期長達 40 天),不易代謝及排除。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但是,孔雀綠對魚類也有劇毒之影響,因在用藥的過程中,有時中毒濃度和治療濃度十分相近,導致魚類孔雀綠中毒。

動物實驗也證明,孔雀綠會傷害肝臟功能,導致貧血、甲狀腺與腫瘤、影響胎兒生長,具有致癌、致突變和致畸形等風險。

因此許多國家都已明令禁止在供給人食用的動物及水產品中使用該物質,而我國行政院衛生署(現衛生福利部)早就於 97 年訂定,水產品中孔雀綠/還原型孔雀綠為不得檢出[5]

左為孔雀綠之化學結構,右為還原型孔雀綠之化學結構,穩定的還原型孔雀綠是孔雀綠之代謝物。圖 / 參考資料 5

孔雀綠、結晶紫都被禁,那合法的水產養殖用藥有哪些?

除了上述的孔雀綠,這次被大陸檢出的禁藥「隱性結晶紫」,亦是屬於三苯甲烷類的染劑,具有殺菌或殺寄生蟲作用。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

結晶紫(crystal violet)進入生物體內經轉化後,同樣也會被還原成脂溶性、無色的還原型結晶紫(leucocrystal violet),又稱隱性結晶紫。具有致癌性、基因突變、致畸胎性等風險,故很早也被法規列為不得檢出的禁藥[4]

Black lumps in a glass beakerPurple liquid in a test tube
左為結晶紫晶體,右為結晶紫水溶液。圖 / wikipedia

所以現在水產養殖業常見的合法用藥有哪些呢?

依農委員今年最新修正的《動物用藥品使用準則》[7] [註 1]中,第三條附件一「水產動物用藥品使用規範」,清楚明訂了水產動物用藥品之品目、 使用對象、用途、用法、用量、停藥期及使用上應注意事項等。

規範中指定之藥品品目計有 17 項,其對象水產動物計有吳郭魚等 50 種以上。且應依照獸醫師(佐)處方藥品販賣及使用管理辦法之相關規定,加強藥品之使用管理,防範其被濫用。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

就本文事件主角石斑魚來說,比較常見的合法用藥如安默西林(Amoxicillin)、脫氧羥四環黴素(Doxycycline)、紅黴素(Erythromycin)、氟滅菌(Flumequine)、歐索林酸(Oxolinic acid)與羥四環黴素(Oxytetracycline)等,依各養殖戶的用藥習慣而有所不同。

其中,羥四環黴素便是陸方聲稱過去多次從臺灣石斑魚中驗出超標的「土黴素」。

表為「水產動物用藥品使用規範」第十一項藥品「羥四環黴素」,明確規範羥四環黴素的使用對象、用途、用法、用量和停藥期等。圖 / 參考資料 7

水產動物用藥品是抗生素,過量使用最終仍危害人類健康

羥四環黴素,被稱為地靈黴素土黴素,是養殖業中使用最為廣泛的抗生素之一,其具有廣效性、良好的體液和組織滲透性,以及低成本和低毒性風險,在中國、日本、美國及歐盟都將其列為允用藥之一。

在國內常用於治療親水性產氣單胞菌及弧菌等,雖能治療疾病,但若過量用藥,易引起魚類的緊迫以及不良的後果。如有研究證實,其可導致虹鱒 DNA 損傷、增加氧化壓力及脂質過氧化;也會引起大西洋鮭魚的肝臟損害[7]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
適當的抗生素可以使魚生長的環境更好,但若是使用過量,很可能也會影響到食用的人。圖 / envato

所以要注意,水產動物用藥品主要為抗生素或合成抗菌劑。若過量使用,除了會引起魚類的不良的後果之外,藥品殘留於環境亦會對生態有所影響,直接或間接影響到水生生物,甚至可能經由食物鏈而轉移至消費者,危害人類的健康。

故水產動物用藥品在使用上,應遵守中央主管機關訂定之使用準則,如能適當使用,不但能治療水產動物疾病保持其健康,提高生產力、降低生產成本,更可促進水產事業的發展,對水產事業有很大貢獻。

註解:

1. 2005 年第一次公告,法源為《動物用藥品管理法》第三十二條,明訂「動物用藥品之使用對象、用途、用法、用量、停藥期及使用上應注意事項等,應遵守中央主管機關訂定之使用準則」。

參考資料

  1. 漁業署,2022。因應中國大陸片面暫停我國石斑魚輸入 農委會採取相關措施保障漁民權益。行政院農業委員會。
  2. 漁業署,2022。11場養殖場檢測報告出爐皆未檢出 具體落實內外銷措施 以維護漁民權益。行政院農業委員會。
  3. 彭宣雅、侯俐安,2022。石斑檢驗羅生門 採樣巧門太多。聯合新聞網。
  4. 張語屏,2022。石斑魚檢出禁藥遭中國祭出禁令!到底「孔雀石綠」是什麼?。食力 foodNEXT。
  5. 趙詩敏,2014。三種幾丁質類物質對水中孔雀綠去除之研究。國立臺灣海洋大學水產養殖學系碩士學位論文。基隆。
  6. 行政院環境保護署毒物及化學物質局,2017。孔雀綠是什麼?又為何會出現在水產品裡?。PanSci 泛科學。
  7. 行政院農業委員會,2022。動物用藥品使用準則 – 農業委員會主管法規查詢系統
  8. 莊昭緣,2019。飼料中添加葡聚多醣體及羥四環黴素對龍虎斑非特異性免疫反應及抵抗溶藻弧菌能力之影響。國立臺灣海洋大學水產養殖學系碩士學位論文。基隆。
文章難易度
Evelyn 食品技師_96
23 篇文章 ・ 28 位粉絲
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

0

3
3

文字

分享

0
3
3
圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
文章難易度

討論功能關閉中。

賴昭正_96
43 篇文章 ・ 56 位粉絲
成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

1

3
0

文字

分享

1
3
0
影響臺灣石斑魚外銷日本的關鍵:「西卡毒」──《科學月刊》
科學月刊_96
・2022/08/06 ・2260字 ・閱讀時間約 4 分鐘

  • 文/莊健隆 美國羅德島大學(University of Rhode Island)博士,曾任職農復會至農委會及美國飼料營養劑公司,著有《鱻故事魚文化》等書。

臺灣社群新聞媒體 ETtoday 新聞雲在今(2022)6 月 19 日的一篇新聞標題,寫著〈台灣石斑魚在日本沒有市場   農委會曝他們怕吃進「西卡毒」〉。

報導內容中描述:「農委會副主委陳添壽說明,臺灣石斑魚最大宗就是龍虎斑[註],而這樣的配種讓日本人很怕有『西卡毒』,擔心龍虎斑在岩礁成長時會吃下藻類,造成石斑體內有藻毒。而陳添壽稱將透過日台交流協會,讓日方了解臺灣石斑都是養殖而不會吃到藻類,若能解除日方疑慮,之後石斑銷日就有可能會再成長。」

註:由雄鞍帶石斑魚(Epinephelus lanceolatus,俗稱龍膽石斑)與雌褐點石斑魚(E. fuscoguttatus,俗稱老虎斑)雜交所產生的子代。

西卡毒素(又稱「雪卡毒素」)的結構,看起來像不像是很多雪花構成的呢?圖/Wikipedia

筆者曾請教臺大退休教授、藻類專家周宏農有關藻毒的問題,他說明曾有香港人食用來自吉里巴斯、加勒比海的十公斤以上野生龍膽石斑而中毒,毒源則來自會產生西卡毒素(ciguatoxins)的渦鞭毛藻(Gambierdiscus),且臺灣的遠洋漁船也曾發生過中毒事件。

不過他也補充,其實過去從未在養殖石斑魚發現西卡毒。由於日本人對石斑魚相對生疏、對石斑魚活魚的食用量更少,上述中毒事件也說明日本人的顧慮有所根據,更對比出過去臺灣鳯梨被中國禁止進口後積極開拓日本市場,但這次石斑魚卻不見喊出賣給日本的原因。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

比河豚毒素強 100 倍的西卡毒,究竟是什麼?

「西卡」(cigua)是指稱食用珊瑚礁魚類而中毒,而過往學者就曾指出,造成此種中毒的毒素稱為西卡毒素,是一種透過食物鏈由草食性魚種採食珊瑚礁藻類,草食性魚種又被較大的肉食性魚吞食而累積的毒素。換言之,毒素產生的源頭來自於珊瑚礁附近的多種底棲微藻,其中最主要的是一種名為崗比甲藻(Gambierdiscus toxicus)的雙鞭毛藻(dinoflagellate)。

別看它小小的,石斑魚賣不出去就是因為這個小東西。圖/Wikipedia

西卡毒素為脂溶性物質,毒性甚至比河豚毒素(tetrodotoxin)強 100 倍。全球平均每年發生西卡毒素中毒達五萬人之多,而過去的中毒事件多半侷限於加勒比海水域和北緯 35 度與南緯 35 度之間的太平洋海域。然而,隨著魚產品的貿易市場擴大,該毒素影響區域也擴大至印度洋沿岸、中國南海諸島,以及香港附近的海域。

若不小心食入西卡毒素,初期會有腹痛、噁心、下痢、嘔吐等症狀,其次會感到疲勞、無力,四肢及口喉刺痛與麻痺、運動失調,嚴重者可能因呼吸困難而致死。

然而我們目前對於西卡毒仍缺乏檢測標準,雖然美國公司 Oceanit 曾生產過商品化試劑西卡毒素檢測套組(Cigua-Check® test kit),但它的使用者多為釣客、消費者、研究單位,並沒有被食安官方單位列入經常性追蹤。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

即使有毒,大家還是吃得很開心

日本在明治維新時期開始進行西化式行政管理制度、現代化教育政策、吸取科學化精神,但也保留自身的傳統文化。以吃河豚文化的傳承為例,日本早在西元前 4 世紀就開始烹調、食用極富魅力的河豚,雖然在 17 世紀前後國內戰事頻繁,許多士兵飽受河豚毒之害,使得幕府政權曾一度頒布法令、禁食河豚;然而受到 19 世紀末西化的影響,在當時的首相伊藤博文推動下,山口縣取消了河豚禁食令,進而全國也逐漸取消禁令。

而在河豚解禁的同時,他們也設立了相關配套措施:由政府運營一套河豚處理師的培訓系統,有法律規定各餐廳內需有具備資格的河豚處理師才能提供河豚料理,而這些領有官方認證執照的師傅會把河豚有毒的部位包括內臟、卵巢等,在不汙染到魚肉的狀態下移除,並以大量水洗去河豚肉上的血液。這些處理過的河豚肉,常切成很薄的刺身、排列精美,且限定每人的食用分量。

最受歡迎的河豚生魚片,需要有證照的師傅才能處理。大家是不是看得都想吃了呢?圖/Wikipedia

香港人、廣東人有歷史悠久的食用生猛海鮮的飲食文化背景,而臺灣人過往並沒有食用活石斑魚的習慣,但為了供應香港巿場需求,澎湖地區在 1972 年開始捕撈野生魚苗、蓄養石斑魚。1979 年澎湖水試所嘗試以賀爾蒙催熟、並成功孵化人工苗,接著在 1995~1997 年由澎湖水試所與屏東枋寮龍佃養殖場合作,確立了開發龍膽石斑魚苗及成魚的量產技術。到了 1990 年末期,全臺的養殖石斑魚年產量達 3000 公噸,時至今日更可達到每年 2 萬公噸上下。

將龍虎斑外銷日本固然值得努力,但是日本人對龍虎斑的接受度絕對遠低於鳯梨,這是因為後者早在 1920~1930 年的日治時代,日本企業家就曾來臺灣設廠生產鳳梨罐頭銷往日本,具有近百年歷史。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

而石斑魚則是嶄新產品,甚至就連在臺灣本土市場,石斑魚對一般消費者,尤其是家庭主婦而言也並不熟悉,總是認為那是餐廳、辦桌用的「場面魚」。有關單位部門若要推廣石斑魚,除了指導民眾「石斑魚家常菜」的烹調方式,似乎也可以講講石斑魚變色、變性(先雌後雄),以及臺灣漁人在石斑魚養殖、研發過程中努力而動人的故事。

  • 〈本文選自《科學月刊》2022 年 8 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
所有討論 1
科學月刊_96
249 篇文章 ・ 3644 位粉絲
非營利性質的《科學月刊》創刊於1970年,自創刊以來始終致力於科學普及工作;我們相信,提供一份正確而完整的科學知識,就是回饋給讀者最好的品質保證。

2

4
0

文字

分享

2
4
0
「西卡毒」是什麼?同樣都是石斑,為什麼日本願意進口龍膽石斑,卻拒絕龍虎斑?
Evelyn 食品技師_96
・2022/07/24 ・3381字 ・閱讀時間約 7 分鐘

龍膽石斑。圖/wikipedia

上個月中國海關總署無提供相關科學證據,以檢出禁用藥物隱性結晶紫為由,全面禁止臺灣石斑魚輸往中國,引起我國一陣軒然大波。

幸好日本有養殖業者願意伸出援手,收購我國的龍膽石斑。然而,同樣是出口大宗的「龍虎斑」卻遭到拒絕,原因是日本擔心其體內含有「西卡毒[1]

難道石斑魚除了可能含有禁用藥物的風險之外,還存在著含「西卡毒」的風險嗎?到底龍膽石斑與龍虎斑又是什麼關係?為什麼日本只敢進口我國的龍膽石斑呢?

鞍帶石斑魚 Epinephelus lanceolatus,俗稱龍膽石斑,為石斑魚類中體型最大者。圖/農委會水試所

熱帶性海魚毒「西卡毒」的分布

海洋生物毒廣泛分佈在許多海洋生物中,其中西卡毒,就是屬於因攝食熱帶或亞熱帶珊瑚礁魚類,所引起的熱帶性海魚毒中毒(ciguatera)。

熱帶性海魚毒的毒成分相當複雜,包括為西卡毒(ciguatoxin)、鸚哥魚毒(scaritoxin)、甘畢爾藻毒(gambierol)、刺尾魚毒(maitotoxins)、菟葵毒(palytoxin)及西卡胜肽毒(ciguaterin),其中「西卡毒」為最主要的毒素,約佔 90% 以上[2]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

延伸閱讀:勸你別碰!認識可愛又致命的「菟葵」

含有熱帶性海魚毒的珊瑚礁魚種約有數百種,臺灣可能含該毒素的珊瑚礁魚種達 29 種以上,常見的有笛鯛、鱠魚、鯙鰻(錢鰻)、臭肚魚(象魚)、鸚哥魚及石斑魚等[3]

其分布海域介於北回歸線和南回歸線之間,主要為太平洋、西印度洋及加勒比海等沿海地區,每年預估受此類毒素影響的人數約為 20,000 至 60,000 人[2]

熱帶性海魚毒的來源——渦鞭毛藻

熱帶性海魚毒的毒素源自於有毒的渦鞭毛藻(Gambierdiscus toxicus),此藻類通常以附生的方式生長在紅藻和綠藻等大型藻類,或是熱帶、亞熱帶的珊瑚礁岩表面。

也有文獻指出,某些特定的細菌具有合成熱帶性海魚毒的能力,合成的毒素再被藻類攝入成為毒藻,故細菌可能也是產生熱帶性海魚毒之原因[2]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

所以當草食性魚類攝食到有毒藻類後,毒素便會蓄積在魚體中,肉食性魚類接著攝食含毒的草食性魚類,毒素就接著蓄積到其體內,通常以肝臟及內臟的含量較高[3]

雖然魚類因本身消化及保護機制的作用並不會中毒,但毒素經過多種食物鏈的生物轉換(biotransformation)的作用後,會代謝成毒性更強的魚毒,最後人類攝食到有毒的魚類,就會導致中毒[2]

棕點石斑魚 Epinephelus fuscoguttatus,俗稱老虎斑,野生老虎斑的體內可能含有西卡毒。圖/wikipedia

脂溶性毒素「西卡毒」較難代謝、中毒症狀持續時間較長

那麼熱帶性海魚毒的主角「西卡毒」是怎麼樣的毒呢?

西卡毒(ciguatoxin; CTX),也譯作雪卡毒,無色且無味,為非結晶聚醚環狀化合物,具有耐熱、耐酸之特性。穩定性高,縱使經高溫烹煮、冷凍、乾燥或人體胃酸,均不會被破壞。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

西卡毒分子式為 C60H86NO19,分子量約 1,110 Da,對小鼠之腹腔注射 LD50 為 0.25 μg/kg[4][註 1],毒性略低於菟葵毒。 

毒素主要作用於神經末梢和中樞神經節,影響神經、肌肉及心肌細胞的離子通道,造成神經傳導受阻而引起運動失調等症狀[2]

而該毒素與筆者先前介紹過的麻痺性貝毒、河魨毒及菟葵毒最大的不同之處,在於它是脂溶性的,代謝時間不如水溶性海洋生物毒快,故西卡毒在人體需要較長的時間代謝,中毒症狀持續的時間亦較長。

西卡毒 (ciguatoxin; CTX) 的分子結構。圖 / 參考資料 3

延伸閱讀:

在海產店吃盤「塔香西施舌」然後就死掉了?——來認識致命的「麻痺性貝毒」

推理系動畫毒殺利器!——認識致命的「河魨毒」

有哪些中毒症狀?如何預防中毒?

熱帶性海魚毒的中毒症狀通常在攝食 1-24 小時後出現,其中毒的臨床症狀,可分為腸胃性、神經性、心血管性的症狀:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • 腸胃發生症狀
    噁心、嘔吐、腹瀉及腹絞痛等,嚴重可能導致脫水,持續時間約 1-3 天。
  • 神經發生症狀
    主要為感覺遲鈍、異常,冷熱感覺顛倒;其次為四肢及口、喉的刺痛與麻痺感、肌肉疼痛、頭痛、局部皮膚搔癢與出汗、流口水、流眼淚及運動失調等,還有無力感和疲勞,這些症狀可能持續數個星期甚至數年。
  • 心血管發生症狀
    可能出現低血壓、心搏變慢及心律不整等,嚴重者可因呼吸困難而死亡。

目前最有效預防熱帶性海魚毒中毒的方法,是盡可能避免食用這些珊瑚礁魚類的肝臟和內臟,也應避免食用體重超過 3 公斤的大型珊瑚礁魚類[2]

龍虎斑、龍虎石斑與龍膽石斑的差異

瞭解了西卡毒之後,回過頭來看,為何日本只敢進口我國的龍膽石斑呢?牠和龍虎斑有什麼差異?

其實龍虎石斑(Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus)是由鞍帶石斑魚(Epinephelus lanceolatus,又名龍膽石斑)及棕點石斑魚(Epinephelus fuscoguttatus,又名老虎斑)雜交而培育出來的,其結合龍膽石斑具有較快的成長速率,與老虎斑的肉質細嫩 Q 彈,及對病毒性疾病有較強抗性之優點,近年成為新興的養殖石斑魚種之一[2, 5]

龍虎石斑 Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus,為龍膽石斑與老虎斑雜交而培育出來的。圖 / 農委會水試所

因日本過去曾發現野生的老虎斑,會食用含西卡毒的浮游生物或珊瑚礁魚類等,民眾若吃下肚恐怕有中毒的風險,故擔心由老虎斑配種出來的龍虎斑有類似情形,而不敢進口。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

不過我國養殖業者澄清,西卡毒是野生石斑才會有的問題,臺灣養殖龍虎斑主要是吃魚粉,不太會有西卡毒累積,所以養殖石斑應無含此毒素的疑慮[1]

沒落的石斑王國

石斑魚是亞洲重要的經濟產物,聯合國糧食及農業組織(The Food and Agriculture Organization of the Onited Nations; FAO)報告中指出,2014 年臺灣石斑魚養殖產量為 25,682 噸,佔全球總產量的 42.5%,故臺灣素有「石斑王國」之美譽[2, 5]

如今因新冠肺炎疫情影響我國的外銷作業,2018 年銷往中國的石斑魚從 14,057 公噸減少為 2021 年的 6,681 公噸。目前 2022 年 1 至 5 月,臺灣已出口到中國及香港達 3,059 公噸,若中國強制禁止輸入,外銷總量將剩餘 3,600 公噸[6]

所以現在政府全力拓展日本、美國等冰鮮石斑或冷凍加工品外銷市場,並且鼓勵國人一起用行動力挺,多買多吃石斑魚。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

註解

1. 毒理學中,半數致死劑量(lethal dosage 50%; LD50)是描述有毒物質的常用指標之一,意為動物實驗中,能使實驗動物產生百分之五十比例之死亡所需要化學物質之劑量。通常毒素給予實驗動物的方式,分為口服、靜脈注射和腹腔注射,不同的給予方式,毒性亦略有差異。

參考資料

1. 陳奐宇、許政俊,2022。台灣石斑受中方禁運影響大 日養殖業者伸援手收購龍膽石斑。公視新聞網。

2. 鄭凱育,2020。探討養殖龍虎石斑 Epinephelus fuscoguttatus × E. lanceolatus 之一般成分和風味成分,及養殖龍虎石斑和熱帶性海魚毒中毒檢體之毒性檢測。國立臺灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。

3. 食品藥物管理署,2021。熱帶性海魚毒 (Ciguateric toxins)。衛生福利部。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

4. Caillaud, A., De la Iglesia, P., Darius, H. T., Pauillac, S., Aligizaki, K., Fraga, S., Chinain, M. and Diogène, J. 2010. Update on methodologies available for ciguatoxin determination: Perspectives to confront the onset of ciguatera fish poisoning in Europe. Marine Drugs 8: 1838-1907.

5. 何佩蒨,2020。龍虎石斑之基因魚種鑑定及龍虎石斑和龍膽石斑肝臟中熱帶性海魚毒、維生素 A 和脂肪酸含量之探討。國立臺灣海洋大學食品科學所碩士學位論文。基隆。

6. 張語屏,2022。石斑魚9成外銷量遭中國禁止輸入!農委會:將拓展海外多邊市場且不排除向WTO申訴。食力 foodNEXT。

所有討論 2
Evelyn 食品技師_96
23 篇文章 ・ 28 位粉絲
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