肥美蚵仔加「磷酸鹽」有什麼問題？

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」。

進一步了解商品：https://shop.amway.com.tw/products/2071?navigationType=brand&

每隔一段時間，就會在新聞上傳出有「黑心海鮮」如蝦仁、蚵仔添加了磷酸鹽「增肥」的新聞。為什麼磷酸鹽會有這樣的效果？

事實上，磷酸鹽除了屬於合法的「食品添加物」，可以在規定範圍內添加於肉製品及魚肉煉製品（像是貢丸、魚丸），它也是生物體中原本就常見並且不可或缺的化學物質，具有重要的生理功能。

磷酸鹽類在自然中很常見，存在於溪流、河川、海洋中。我們日常使用的肥料、洗碗精中，也多含有磷酸鹽。由於磷也是藻類重要的營養來源，因此要特別注意人類污水的排放，以免過量的磷酸鹽導致水體優養化（Eutrophication）。

讓酸鹼平衡、保護細胞的功臣——緩衝劑

細胞的生理反應，都需要在穩定酸鹼值環境下才能順利進行，而磷酸鹽在生物體中的最重要的功能，就與磷酸能夠平衡穩定「酸鹼」的性質，有很大的關聯。

歷史上，科學家為了搞清楚酸和鹼到底是什麽，做了不少努力。1884 年，阿瑞尼士（Arrhenius）提出在水溶液中解離出氫離子（H⁺）的是酸，解離出氫氧根離子（OH⁻ ）的則是鹼，這也是最為人所知的定義。

不過同樣是解離出氫離子與氫氧根離子，也是有分強弱的。解離效率很好的酸如硫酸、鹽酸，就是我們一般所說的強酸；而相對應解離氫氧根離子效率很好的鹼如氫氧化鈉、氫氧化鈣，就是強鹼了。和實驗室常見的强酸如鹽酸、硝酸不同，磷酸是可以解離出三個氫離子、形成三種不同酸根的三元弱酸。

但布倫斯惕（Brønsted）和勞里（Lowry）認為阿瑞尼士的酸鹼定義還不夠，他們進一步擴充：凡是能給出質子（H⁺）的物質都是酸，凡能接受質子（H⁺）的物質都是鹼。在這「一個願給，一個願收」的關係中，反應物與產物被稱為「共軛酸鹼對」：反應物是酸的話，產物就是共軛鹼；反應物是鹼的話，產物即為共軛酸。（後來路易斯（Lewis）將酸鹼定義擴大至電子的給予和獲得角度，詳細可參閲 路易斯酸與鹼）

所謂的緩衝溶液（buffer solution），就是由弱酸及其共軛鹼（或弱鹼及其共軛酸）所組成的緩衝對配製的。有打電動的人應該知道，「加 buff」就是用各種道具增强玩家的能力，「buff」英文原意為「增强」，加上 -er 變成「buffer」，即有引伸為「保護以抵禦傷害」的意思。因為緩衝溶液具有緩衝對，在加入酸或鹼時，都能跟對方反應進行酸鹼中和，可以減緩 pH 值改變，對細胞能在穩定酸鹼平衡下正常工作，可説是功不可沒。

而不管在酸性、中性、或是鹼性環境中，磷酸都能解離出維持酸鹼平衡的緩衝對。作為理想的緩衝劑，磷酸的緩衝對不止存在於血液中，磷酸鹽更被廣泛地利用在食品的添加物中。

磷酸鹽毒性低又多功能？切勿亂用！

磷酸鹽家族成員衆多，具有不同的形態包含正磷酸 （ortho）、焦磷酸（pyro）、三聚磷酸 （tripoly）、及多聚合磷酸 （poly/meta）。介於 pH 4（中等酸性）到 pH 12 強鹼性的各類磷酸鹽，以不同比例調配的話，就可以得到 pH 值穩定在 pH 4.5 ~ 11.7 之間的緩衝劑，可適用於大多數落於 pH 3.5 ~ 7.5 的食品中 。

食物如生鮮肉品在屠宰後，會因為細胞繼續進行無氧（anaerobic）代謝作用而累積乳酸（lactic acid），改變原本酸鹼值和脫水。而磷酸鹽緩衝劑的特性，可以調整食物的 pH 值，使食物能維持原本的色彩。除了作為 pH 調節劑和穩定劑，磷酸鹽也具有很好的保水作用。磷酸鹽也能和肉組織中的鈣鎂離子結合，讓其中的肌肉蛋白鬆弛，使水分可以被維持在組織中，增加肉的口感和顔色。同時和鈣鎂離子的結合，也能減慢氧化腐敗的作用。

加入磷酸鹽，對改善食物風味的特質有諸多好處，加上毒性低，因此成為被廣泛應用的食品添加劑。儘管磷酸鹽包辦了各種功能，是合法的食品添加物，但使用上仍有法規限制。根據《食品添加物使用範圍及限量暨規格標準》規定，水產方面只限用於貢丸和魚丸等加工食品，用在生鮮水產品如蚵仔或蝦仁可是違法的！

吃太多磷酸鹽也是母湯

磷酸鹽存在於日常所吃的各種食物中，已是不爭的事實，為什麽媒體報導和 line群組訊息中，總是大肆渲染食物中添加磷酸鹽的問題呢？

儘管磷酸鹽自然存在於生物體内，但如前面提到的，由於磷酸根會傾向與鈣離子結合，若攝入體内的磷酸鹽過量，便會影響人體鈣離子的吸收，造成骨質疏鬆、血管鈣化等健康問題。此外，過多的磷酸鹽，也會對腎臟造成很大的負擔，長久大量攝取，容易引起腎臟功能。

那麽，一個人正常合理的磷酸鹽攝取量又是多少呢？

根據現行「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」，食品中磷酸鹽的用量不可超過 3g / kg 。目前歐盟訂定的每日容許攝取量（Acceptable daily intake, ADI），則是 40 mg / kg。對於一個體重 70 kg 的成年人而言，大約是每天 2.8 g 的磷。而「國人膳食營養素參考攝取量」的每日營養素建議攝取量中，13 至 18 歲的青少年建議每日攝取 1000 mg 的磷，成人則為 800 mg。假設一根 50 g 的市售香腸磷含量為 1.50 g/kg，那麽一個青少年一天大約吃 13 根香腸會超過建議攝取量。13 根香腸聽起來有點多，但天然食物中也含有磷，別忘了將其他食物也納入每日磷攝取量的考量中。

總而言之，對於食物中加入磷酸鹽一事，我們不必過度憂慮，只要注意日常攝取量不要超標即可。但在生鮮水產中加入磷酸鹽仍屬違法行為，作為消費者，看見水噹噹、肥美得過分的蝦仁蚵仔，還是需要小心警惕！

參考資料：

1. 緩衝溶液
2. 認識食物中的磷與磷酸鹽
3. 磷酸鹽在食(肉)品加工中的應用
4. 食品添加物使用範圍及限量暨規格標準
5. EFSA issues new advice on phosphates
6. 國人膳食營養素參考攝取量

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

Line 的長輩群組總是傳來令人恐懼的「溫馨提醒」嗎？對於這些「食安內幕」，你是感到恍然大悟，還是更加百思不得其解呢？2016 年 10 月 13 日 PanSci TALK：食品充滿致癌物？食安新聞讓你心驚驚？邀請到台灣大學食品科技研究所葉安義教授，他將以最近傳出含有丙烯醯胺的「食安苦主」——黑糖為例，說明到底丙烯醯胺是什麼？真的會讓人致癌嗎？

有沒有毒，誰說了算？

想知道為什麼食物會致癌，就要先來了解致癌的定義。致癌，簡單來說就是具有毒性，而食物有沒有毒，其實要從「質」和「量」雙管齊下。質，其實就是物質的本質，以常見的「巧克力」為例，人類或許可以天天吃，但對犬類來說，巧克力所含的可可鹼可能會使這些毛小孩致命；而量則意指攝食量，即使是生存必需的「氧氣」，純氧吸食過量也可能會造成中毒。

但該怎麼吃才能同時顧及兩者呢？葉安義建議，可以將「分散風險」的概念套用在飲食上，盡量避免大量的吃單一食品，任何營養過量了都可能變成傷害，而我們最常聽到的傷害就是「致癌」。

可能致癌的物質我們稱為致癌因子，致癌因子聽起來似乎遙不可及，但其實它可能以你不知道的方式潛藏在日常生活中，以被列為 1 級的苯為例，食物攝取量其實只佔每日攝取量的一小部分，大部分還是從空氣中攝取（220 微克），而吸菸者的攝取量則可能高達 7900 微克。但「致癌因子」並不是「癌症」的代名詞，許多你我熟悉的物質都含有這些所謂的「致癌因子」，如 2A 級分類中有丙烯醯胺和紅肉等物質，單氯丙二醇和咖啡被列為 2B 級，許多人每日常吃的膽固醇和茶則是 3 級。

這些分類是什麼意思呢？其實它代表了致癌因子的致癌程度。依據國際癌症研究署（International Agency for Research on Cancer，簡稱  IARC）發表的「人類致癌因子分類表」，致癌物質共分為五大類，分別為 1 級（確定為人類致癌因子）、2A 級（極有可能為人類致癌因子）、2B 級（可能為致癌因子）、3 級（無法判定為人類致癌因子），以及 4 級（極有可能為非致癌因子）。在這所有分類中，只有 1 級致癌因子已有充分的流行病學證據證實可致癌，其他分類則停留在動物試驗階段或是證據不足。

「所以我說，那個丙烯醯胺呢？」

對於致癌物有了更精確的認識後，讓我們的目光回到苦主－黑糖的身上。去年《康健雜誌》在「市售黑糖抽檢，全部測出致癌物質丙烯醯胺」一文中，指出食用黑糖可能不是在吃補，而是在服毒，為食安界投下了一顆震撼彈，但這是顆核彈還是空包彈呢？

丙烯醯胺（Acrylamide，簡稱 AA）是一種水溶性、無色無味的片狀結晶，常被合成為聚丙烯醯胺，可作為清淨飲用水用的凝絮劑，以及實驗用凝膠電泳。但似乎是「食物絕緣體」的丙烯醯胺，卻在 2002 年來自瑞典的研究中被發現，油炸物和烘焙食品都可能含有丙烯醯胺。就連台灣的國家環境毒物中心研究也證實，經過高溫處理的食物如烘焙咖啡豆、洋芋片、黑糖和油條等，甚至是抽煙，都可能產生丙烯醯胺。

「到底丙烯醯胺是怎麼產生的？」答案就在「梅納反應」裡！或許你沒聽過它，但你絕對聞過它。無論是每天早上濃郁的烘焙咖啡香，還是煎牛排恰到好處的焦香，梅納反應（Maillard reaction）其實就是醣類（還原醣）和蛋白質（胺基酸）在高熱狀態（攝氏 140 度以上）下產生的反應，而丙烯醯胺就是這兩位的「愛的結晶」。 lustinfo.ch

冷靜下來想一想，「醣類、蛋白質、加熱」這不就是每天廚房都會發生的事情嗎！？（再度無法冷靜）先別恐慌，依據瑞典的研究指出，人類經由食物攝食的每日丙烯醯胺量約為 1.7 μg / kg，這個量遠低於（< 100 倍）可造成動物神經系統及生殖系統受損的劑量。但想要離這個標準越遠越好的話，葉安義建議可以選擇低溫油炸來避免高溫狀態，而咖啡愛好者也可以放心，因為台灣大部分的咖啡濃度較淡、較偏酸性，因此丙烯醯胺含量相當低（丙烯醯胺在酸性情況下不易產生）。

令人「安心」的食安危機？

如此看來，食物中含有化學物質，甚至是致癌物質並不可怕，葉安義認為不需要因此害怕加工食品，開始對「手工」兩個字產生迷信。「手工製作和工廠製作，你認為哪個好？」標榜純手工製造的食物儼然在食品鏈中自成一派，甚至間接成為「健康」的代名詞，但看在葉安義眼裡，他認為在法規以外的食物才是真正的食安問題，尤其是標示不清、甚至是不明來源的網購食品，「而且手工不一定好，加工廠的成品起碼有規定的檢驗程序和製程。」

面對傳說中的「食安內幕」，葉安義提醒大家絕對要「停、看、聽」，最重要的就是停下來別被媒體聳動的標題、一時的討論氣氛帶著跑，並學習當個「流言終結者」，針對不合理的解釋勇於尋找專業背景提供的解答，不讓真正的食安危機在混戰中失了焦。