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哪一年才是食安元年?

葉綠舒
・2014/01/26 ・7001字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 536 ・七年級

2008年8月,大陸爆發出三聚氰胺(melamine)事件 [1]。當時主要的影響層面在嬰幼兒,造成許多家長擔心、害怕;還記得當時筆者在課堂上問醫技系的學生:為什麼大陸會把三聚氰胺加在奶粉裡,臺灣卻不會?

當時有一位學生很有自信的說:因為臺灣人比較有良心!

當時我笑笑的說,我們今天是上生化,所以我不討論道德的問題。還記得當時那位同學立刻一臉不服氣的樣子。

去年(2013),當我問台下的學生同樣的問題時,學生立刻說:因為在台灣會被抓到!

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雖然兩個答案都不對(其實是因為臺灣驗牛奶品質不使用「定氮測量法」,而是驗比重、乳脂肪、蛋白等等 [2],所以加入三聚氰胺是沒有用的。),但是可以由這個簡單的問題,隨著時空不同得到不同的答案,瞭解到臺灣這幾年大家對食品安全的信心的改變。

B01

在2011年3月,因為一位熱心的公務員,在分析益生菌粉末時發現不正常波峰 [3],花了兩週時間分析後發現益生菌粉末含有塑化劑,在那一刻,大家對於台灣製食品的信心,開始崩壞了。當時,連一向被我們嘲笑充滿了黑心商品的大陸,也封殺了858項產品 [4]。我們的政府,也在那一年宣布2011年是「食安元年」,並且著手修改「食品衛生管理法」,將會提高罰則等等措施。

時間很快就過去了,我們從2011年來到2013年。大家都以為食管法早已經通過、立法生效,卻沒想到在2013年的5月,我們忽然發現,我們的粉圓、肉圓裡面有順丁烯二酸(maleic acid) [5];接著在6月,我們發現大黃豆干竟然是用皂黃(metanil yellow)染色的 [6]。

然後,就是10月16日,彰化地檢署會同彰化衛生局等政府機關,查到大統長基食品公司在橄欖油裡面混摻棉籽油、葵花油、銅葉綠素… [7,8]。接著發現許多知名的老牌子、食品大廠也紛紛中箭落馬,就如2011年的塑化劑事件一樣。

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事情發生後,筆者的許多友人們,都惶惶然地說,不知道什麼可以吃了。

是啊,飲料可以不喝、粉圓可以不吃,反正這些都不是必需品;但是每天做菜都會用到的食用油出了問題,真的讓人有種天塌了的感覺。

不過,2013年的這些食安主角們真的有這麼可怕嗎?

順丁烯二酸(maleic acid)

圖片來源:維基百科

順丁烯二酸又叫做馬來酸,化學式C4H4O4,在工業上通常由順丁烯二酸酐(maleic anhydride)製成;而順丁烯二酸酐是來自於苯(benzene)或丁烷(butane)氧化的產物 [9]。

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順丁烯二酸的毒性極低,在它的物質安全資料表(MSDS)上面 [10],提到它的半數致死劑量(LD50):在大鼠是每公斤708毫克,在兔子是每公斤1560毫克。不具有致癌性,可能對腎與肺有影響。參考這些資料就可以知道,順丁烯二酸的毒性其實相當低。對照DEHP的物質安全資料表 [11]可以發現,DEHP具有致癌性,長期暴露在3000, 6000或12,000ppm下的小鼠跟大鼠都出現了肝癌。

當然,因為長期暴露的效果未知,所以歐盟定了一個每日可耐受量(TDI)是0.5毫克 [5]。在泛科學新聞網上面的一篇文章 [12]提到,除非您吃到的肉圓其中順丁烯二酸的殘留量超過2300mg,對一個60公斤的成人來說,才會超過每日可耐受量。大部分當時查到的產品,裡面順丁烯二酸的殘留量都沒有這麼高。

不過,再怎麼說,加入順丁烯二酸的化製澱粉,並不為食藥署所允許;而當時媒體一面倒的用「毒澱粉」來形容有順丁烯二酸殘留的化製澱粉,甚至說,如果食用殘留量接近2300ppm的肉圓,就有如「服毒」 [13],更在當時製造了許多恐慌。

皂黃(metanil yellow)

跟順丁烯二酸一樣,皂黃也是不為食藥署所允許的添加物。在印度,皂黃也是不合法的食品添加物,在過去曾有不少研究發現皂黃具有肝毒性,長期暴露可導致肝癌 [14],對哺乳動物的神經系統發育也有害處 [15]。

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台灣過去幾年也曾經發現有食品(大黃豆干、金針)添加皂黃的情形,所以每年都會抽驗,而且也開發出了簡易試劑;台北市新北市衛生局都有提供民眾索取。

棉籽油(cottonseed oil)

棉籽油在2013年10月被發現添加在大統長基公司出產的橄欖油、花生油等油品中,後來在追蹤大統公司油品、以及進口棉籽油的流向時,發現有更多廠商涉及混油;當時因為棉花內含棉酚(gossypol),而棉酚在過去被發現可以導致男性不孕,因此在媒體強力報導之下造成極大的恐慌。

棉酚。圖片來源:維基百科

其實棉籽油在國外作為食用油,已經有超過150年的歷史 [16]。原先在軋完棉花以後,棉籽就被丟棄,在19世紀時甚至造成環境問題,當時各州政府曾經制訂罰則,要求棉花工廠不可以將棉籽丟棄在河川裡。直到由棉籽壓製棉籽油的技術被發明以後,棉籽才由無用的垃圾轉變為有用的原料。一開始棉籽油是點燈的油,但很快被石油取而代之;後來開始有人嘗試將棉籽油用來烹調,於是棉籽油正式躍上餐桌,甚至成為製造西點用的酥油(Crisco)的主要原料 [17]。

事實上棉籽油並不是壞的食用油,而且因為他的冒煙點相對較高 [18],且價格便宜,在許多加工食品如洋芋片、零嘴等的製作中,都採用了棉籽油。

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Cottonseedoil

而棉酚呢?其實早在1968年,就已經知道精煉的棉籽油不含棉酚 [19];事實上,未精煉的棉籽油,會有一股難聞的「臭青味」,不能也不適合食用,當然也無法摻雜在其他油品中不被發現。

但是,在媒體鋪天蓋地的宣傳之下,使得民眾認為棉籽油是壞的食用油,會導致男性不孕,因此許多民眾紛紛將摻雜了棉籽油的食用油拿到賣場要求退貨,而政府由一開始對棉籽油的中立立場,也在一面倒的輿論壓力之下,最後要求業者將所有摻雜棉籽油的產品全數銷毀不得上架。

洪水猛獸與否?先弄清楚TDI(tolerable daily intake)的定義

在順丁烯二酸事件中,有一個數值一再被提起,就是TDI。歐盟對順丁烯二酸的TDI是0.5mg/kg,因此有媒體對順丁烯二酸殘留量超過2000ppm(即每公斤的澱粉製品含有超過2000mg的順丁烯二酸)的澱粉製品,下了「猶如服毒」的標題 [13]。但是,究竟TDI的定義是什麼?

我們來看一下歐盟對TDI的定義

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A TDI is an estimate of the amount of a substance in air, food or drinking water that can be taken in daily over a lifetime without appreciable health risk. TDIs are calculated on the basis of laboratory toxicity data to which uncertainty factors are applied.

TDIs are used for substances that do not have a reason to be found in food (as opposed to substances that do, such as additives, pesticide residues or veterinary drugs in foods- see ADI).

就是說,TDI是針對通常應該不會出現在食物裡的物質所定的劑量。在這個劑量下,一個人可以吸收這個物質一輩子而不會有健康的危險。TDI是經由實驗室的毒性測試結果加上能考量到的未知因素所計算出來的。

因此,低於這個數值應該可以說是「絕對安全」的;而高於這個數值,應該也不能稱為「服毒」吧?

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皂黃就如DEHP一樣,具有致癌性;因此,在飲食中添加皂黃也是不能允許的。但是棉籽油,就像前面提到的,棉籽油其實在歐美有超過150年以上的食用歷史,而台灣的精煉技術也不會使棉籽油含有棉酚。

當然,這並不代表在食用油中加入棉籽油的廠商就是可以被原諒的,畢竟用低價的食油混入高價的食油中,並以高價賣出,這違背了誠信原則,還是應該要被譴責的;但是把可以吃的食用油當作有毒的油丟掉,這是一種資源的浪費。

銅葉綠素(chlorophyllin)

不過,在這部分,加入了銅葉綠素(chlorophyllin)的油品應該要另外討論。其實銅葉綠素是合法的食用色素 [20],在衛福部食藥署的資料中,總共有銅葉綠素、銅葉綠素鈉、鐵葉綠素三種可以使用,但是都不可以使用在食用油中。因為葉綠素在高溫下會分解,如果有烹飪經驗的讀者應該知道,綠葉菜類過度烹調時顏色會變得黃黃的不好看,那就是葉綠素在高溫下氧化分解的關係。

銅葉綠素。圖片來源:維基百科

銅葉綠素在高溫下會氧化分解,釋放出銅離子,長期食用有健康上的疑慮(但不見得就是「服毒」),因此不被核准加在要加熱的食品中;但是如果不加熱,銅葉綠素其實還有一些抗癌的效果 [21]。但是因為國人食用油品一定是加熱的(而且常常是高溫炒炸),所以加入銅葉綠素的油品其實不去食用是較為安全的,除非要直接淋在生菜沙拉上。

譴責之餘…忘了什麼?

今年這幾件食安事件爆發後,社會大眾紛紛譴責廠商,所用的字眼無非是「黑心」這類帶有道德譴責含意的語詞。當然罔顧社會大眾健康的確是值得被譴責,但是商人本來就是將本求利,如果一味地將道德的大帽子往商人的頭上扣,這似乎也太過沈重。

在2011以及2013這幾件食安事件中,其實塑化劑、皂黃的添加,其嚴重性可比擬多年前的千面人下毒事件;因為塑化劑,不論是DEHP、DINP其實都具有致癌性;而皂黃也已經被證實會導致癌症。這些都是已知具有致癌性質的物質,也從未被允許添加到任何食品中,業者卻為了牟取利益而將他們添加到食品之中。至於順丁烯二酸以及銅葉綠素兩個事件,雖然也從未被核准加入(某些特定的)食品,但是毒性輕微,對大眾的影響較小。至於棉籽油事件,由於精煉過的棉籽油不具棉酚,對健康並無危害,則純粹是誠信問題(在法律上應該可類比為詐欺)。

但是,在譴責廠商無良的同時,大家是否曾想過消費者在這些事件中的角色呢?

就如2011年的塑化劑事件,塑化劑出現在「起雲劑」裡面固然不該,但是為什麼飲料裡面會有「起雲劑」?「起雲劑」的成分又是什麼?

合法起雲劑的成份通常是乳化劑、精製食用棕櫚油、阿拉伯膠(天然植物膠)、變性澱粉等 [22],可以使溶液中的溶質均勻分散,調整液體的密度 [23]。會被加入到果汁裡面,其實一部份的原因是因為消費者希望在「合理」的價錢下,買到「夠濃」的果汁。

一杯果汁到底多少錢才合理?去年年底筆者在超級市場裡面看到來自日本青森縣、使用真空技術壓製的蘋果汁。

筆者攝自花蓮家樂福

一公升這樣的果汁在花蓮是245元,因為筆者對於它的味道實在是太好奇了,便買了一瓶回家嚐新。

喝起來的確有天然蘋果的味道,而不像由濃縮果汁還原的蘋果汁,只有淡淡的蘋果味(與很多的甜味)。但是我忍不住想到,我們在超市買到的蘋果,最便宜的每顆也要9-10元;就算在產地價格只有售價的三分之一到四分之一,那麼也有2-4元左右。而一公升的蘋果汁需要幾顆蘋果呢?我沒有實際上製作過,但我猜想,用最小顆的蘋果,20-30顆蘋果應該跑不了。就算每顆蘋果3元,光是蘋果的成本就要75元,還有玻璃瓶、採摘的人工、壓製與包裝蘋果汁的人工、空運的成本,其實245元實在只能說薄利多銷而已。但是由濃縮果汁還原的蘋果汁,通常一公升的價格是60-80元。

一瓶245元的蘋果汁,在花蓮因為乏人問津,到上週(2014年1月中旬)已經降價到199元;降價就可以看到開始有人購買(當天筆者就看到有人買了兩瓶),但是認真去想相關的成本,其實都是太便宜。但是因為消費者只看到價錢,沒有看到成本,所以「料好實在」的產品常因為價格無法壓低,當「價廉物」(?)的產品出現在市場上時,就會因為不敵(惡性)競爭而黯然退出市場。

就如在《美味陷阱:黑心食品三百年》一書中提到的,因為民眾希望能夠買到「價廉物美」的食品,最後就有廠商發明了似乎是「價廉物美」的食品–這些食品從十九世紀的人造奶油,到現在加了起雲劑的果汁,或是由濃縮果汁還原並加入糖的還原果汁。民眾在這中間從一開始的完全知情,到當廠商看到利用廉價的原料製造出的加工食品所產生的利益有多巨大之後,開始由食物製造者轉為食品發明者,而「人造食品」也由在困苦時期的替代食物,成為餐桌上的常客。到了二十一世紀,許多我們的孩子已經習於人造食物的味道,忘記了真正的食物的滋味了。

當我們失去了對真實食物的味覺

去年(2013)年在一場飲食安全的展演中,我跟我的助教將檸檬酸與豐年果糖(就是高果糖糖漿HFCS90)與水混和後,邀請一群小學生上來品嚐。我跟助教事先已經品嚐過它的味道,知道它很像某些飲料;展演的當天有許多小朋友上來「嘗鮮」,令我們驚訝的是,小朋友對它的評價是:喝起來像橘子汁、葡萄汁、或是檸檬汁。有些小朋友喝得意猶未盡,直說我們太小氣,只給那麼小一杯。

活動結束後,我開始思考這一切。什麼時候我們的孩子已經無法辨別食物的真味?什麼時候我們的孩子再也不願意吃味道看似平淡的白斬雞(我家兒子稱之為「冷雞肉」),寧願去吃可能只有三分之一是雞肉的炸雞塊?

筆者並非美食家,認識我的人都可以同意這件事。當我們失去了對真實食物的味覺,它的嚴重性並不只是在口欲這件事情上面而已;更嚴重的是,人造食物相比於天然食物,它在營養成分上的多樣性降低了,而以大量的人工調味來製造出美味的幻覺。於是我們的後代在(某些)營養過剩的同時也營養不良。

而誠如《美味陷阱:黑心食品三百年》一書中提到的,所有的這些食品添加物,它們的安全性都是「個別」測試的;從來沒有任何一個政府要求食品業者應該把「所有」他打算加在「草莓」蛋糕裡的食品添加物「一起」拿來測試。我們都知道不同的藥物合併使用時,有些會產生交互作用,因此不可混用;但是卻沒有人曾經想過,這些食品添加物–很多是化學物質–同時混用在一種食物裡,會有什麼樣的風險。

由於有巨大的利益作為誘因,廠商們「發明」食品的腳步永遠不會停下來。過去許多以為安全的食品添加物,如高果糖糖漿、食用色素,現在都已經知道長期食用會導致不良的副作用。長期大量食用單糖跟糖尿病、高血壓的關連沒有多少人能否認,而食用色素與兒童過動之間的關係也已經建立。

努力回到真實的味覺,別掉進「自然」一定最好的陷阱

在現代的社會,要完全不吃到任何食品添加物,可能除了「事必躬親」以外沒有良方。但是,有一些方法可以讓我們少吃些食品添加物。

就像前面提到的,人造食品後面含藏著巨大的利益,所以廠商是不可能不繼續「發明」人造食物的;但是聰明的消費者,如果有願意保護她的人民的政府作後盾,的確可以做到減少攝取。

當法令規範不含有某種天然原料的食物,僅能標示為具有某種天然原料風味時,消費者只要稍加留心,就可以避開這些「風味食品」。如即將提前在今年(2014)七月生效的「宣稱含果蔬汁之市售包裝飲料標示規定」,要求不含原汁的產品需標示「無果蔬汁」 [24],屆時消費者便可以經由仔細閱讀標示,來充分瞭解果蔬汁中是否完全不含原汁,從而決定是否購買。

不過,食品添加物也並非萬惡,要求百分之一百天然,有時不僅困難重重,非「事必躬親」不能完成;有時也不一定健康。如蕃茄醬為了不添加防腐劑而加入更多的糖來達成防腐效果 [25],就現代人的眼光來看,多吃糖與食用少量防腐劑對健康的傷害,似乎只是在兩個爛蘋果中間選一個罷了。

當然,政府在保護消費者上也需要擔負一定的責任。就如前面提到的,立法強制標示可以達成一定的保護消費者的效果,而消費者也需要善盡保護自己的責任。例如蔬果汁的標示,其實目前已經有規定需要標示,但是業者總是會把標示放在離開品名較遠的地方,字體也較小而不顯眼,不過,只要消費者稍微用心去找尋,總也可以找到標示的果汁含量;許多「風味食品」其實也並不難在標示上發現,只看我們去不去尋找而已。

當然,如果政府無法擔負這份責任,如「食品衛生管理法」竟然在這次的立院會期未排入議程(26),消息一出,在輿論的壓力下,終於勉強在下週(27、28日)排入臨時會議程 [27],這樣的消息,除了讓去年在食安風暴再度橫掃臺灣時,才知道2011年早該通過的法令竟然還躺在立法院的民眾再度滿地找眼鏡之外,身為消費大眾一員的筆者,也想問問自稱是我們的「父母」的政府:我們到底還要準備多少副眼鏡來掉?

參考資料:

  1. 行政院國家科技委員會 科技大觀園。 三聚氰胺知多少
  2. 台灣生牛乳品質及其監測 – 行政院農業委員會畜產試驗所
  3. 2011.6.17 時代臉譜/埋首檢驗室揪塑毒 楊明玉蒙面女英雄。時報週刊1739期。
  4. 2011.6.5 塑毒風暴 陸封殺我858項產品。旺報。
  5. 2013.5.13 呼籲食品業者應使用經核准之化製澱粉。衛生福利部食品藥物管理署 公告資訊。
  6. 2013.6.8 新莊百年豆干老店 涉用油漆染料製作。自由時報。
  7. 2013.10.16 橄欖油疑不純 檢搜大統長基。中央社。
  8. 2013.10.17 衛局:大統長基有產品沒橄欖油。中央社。
  9. 2013.12.22 Maleic acid. Wikipedia.
  10. 2013.5.21 MSDS for Maleic acid. Science Lab.
  11. MSDS for DEHP.
  12. 2013.5.27. 誰是毒澱粉專家?(1)談順丁烯二酸酐。泛科學新聞網。
  13. 2013.5.29 每一口都在服毒!台中肉圓驗出2159ppm順丁烯二酸。ETtoday東森新聞雲。
  14. 2014.1.22 美國國家圖書館網站搜尋metanil yellow toxicity. NCBI Pubmed.
  15. Nagaraja TN, Desiraju T.1993. Effects of chronic consumption of metanil yellow by developing and adult rats on brain regional levels of noradrenaline, dopamine and serotonin, on acetylcholine esterase activity and on operant conditioning. Food Chemistry Toxicology. 31(1): 41-4.
  16. Nixon HC. 2005. The Rise of the American Cottonseed Oil Industry. Journal of Political Economy 38(1):73-85
  17. 2014.1.2. Crisco. Wikipedia.
  18. 2014.1.14. Cottonseed oil. Wikipedia.
  19. 2013.11.5 周志輝。棉籽油不是劣質油。蘋果日報。
  20. 食品添加物使用範圍及限量暨規格標準。衛生福利部食品藥物管理署網站。
  21. 2013.10.20. Chlorophyllin. Wikipedia.
  22. 2011.6.1. 吞食市場!起雲劑同業賣250元 黑心昱伸賣100元 NOWnews.com 今日新聞網
  23. 2011.5.24. 起雲劑小檔案。自由時報。
  24. 2014.1.22 果蔬汁標示純度 7月實施。中央通訊社。
  25. 2012.2. 美味詐欺:黑心食品三百年。Bee Wilson著,周繼嵐譯。
  26. 2014.1. 「食管法」漂流54天 立院竟沒過。聯合新聞網。
  27. 2014.1.24. 「修食管法傷臺灣形象」政府對立院下指導棋。自立晚報。

 

原刊載於 Miscellaneous999

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葉綠舒
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做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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從奈米微塵到化學氣體, HEPA 與活性碳如何聯手打造純淨空氣?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/17 ・4433字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 Amway 委託,泛科學企劃執行。

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,而是一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網
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 / 圖片來源:envato

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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)」 / 圖片授權:Shutterstock

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。

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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)。

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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。
活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附? / 圖片來源:Amway

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。

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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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福島核污水是什麼?我們還能安心吃海鮮嗎?核污水全解析!
PanSci_96
・2023/10/01 ・4897字 ・閱讀時間約 10 分鐘

福島核污水正式排放入海了!食鹽要屯多少?海鮮還能吃嗎?哥吉拉要誕生了嗎?

核廢水是怎麼來的?

2011 年 3 月 11 日,一場海嘯衝擊了在福島海邊的第一核電廠,破壞了核電廠中做為緊急電源設備的發電機,在備用電池電力耗盡後,冷卻系統完全失效。然而反應爐內的連鎖反應還在持續,最後溫度不斷竄高,高溫水蒸氣與燃料護套中的鋯合金,發生鋯水反應並產生大量易燃的氫氣,最終與空氣中的氧氣作用導致爆炸。

在事故發生前後,日本政府灌入大量海水來為反應爐進行冷卻,而這些直接接觸熔融燃料棒的污水,就被稱為核污水,日文則稱為「汚染水」。至於當時的決策細節與失誤,大家可以看今年上映的日劇《核災日月》複習一下。而既然事件已經發生了,我們就重點討論核污水。

《核災日月》圖/IMDb

現在儲存在福島的核污水不只有冷卻水,其實還有受污染的降雨與地下水。事故發生後,東京電力公司在第一核電廠加裝擋水牆,阻擋因為降雨流經 1、2、3 號機組的污染水流入海洋。並且設置凍土牆隔絕地下水,同時挖水井抽出污染的地下水,讓廠區內的地下水水位下降,因此地下水只會從外部滲入,內部的污染水則不會滲到外面。不論是降雨還是抽出的地下水,都屬於污染水,平均每天都會增加 92 立方公尺的污染水。直至本集影片上架,當地已經存有 134 萬噸的汚染水,而且還會持續增加,你可以自己打開 Google Map,鳥瞰這密密麻麻的眾多大型儲槽,別忘了,核反應爐本體才是日本更迫切的問題,要是污水不先處理,要是下一個天災來襲,麻煩又會疊加。因此日本政府在 2016 年就展開討論,準備要處理掉這些污水。

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福島第一核電廠。圖/Google Map

為何決定排放入海?

為何核污水的最終處置決定是排放入海呢?其實 2016 年提出的方案有五種:稀釋入海、蒸發至大氣、電解水釋放氫氣、深層地質注水、以及水泥固化並地下處置。很快,電解水因為還需要相關技術研發而被否決,這個我們在氫能那集講過。深層地質注水和水泥固化並地下處置,則有選址與法規問題,無法立即實現。這部分則等同於核電使用國都面臨的核廢料處置問題,我們之前花過好幾集介紹過,歡迎前往複習。

最後僅剩稀釋入海和蒸發至大氣兩種方法,最後日本認為海洋的擴散行為更容易追蹤,最重要的是成本僅有蒸發的十分之一,因此選用了這個方法。至於有些人說,既然東電跟日本政府都保證安全,何不做成瓶裝水拿去賣?之類的建議在這我們不多討論,就請大家用理智來看待。

核廢水如何被處理?

根據日本政府的規劃,在這些污染水排放入海前,會先進行淨化處理成為處理水。首先,污染水會經過「銫吸附裝置」,除去銫(Cs)和鍶(Sr)。接著再經過淡水化裝置除去水中的鹽分後,成為「鍶處理水」。這種鍶處理水,可以作為 1, 2, 3, 4 號機組的冷卻水再次循環利用。

最後,大部分的鍶處理水,會被送到「ALPS多核種除去設備」,將 63 種放射性核種中的 62 種放射性核種去除。「ALPS多核種除去設備」唯一不能去除的放射性核種,就是氚(H-3)。但其實啊還有一個碳-14 無法被過濾,但濃度低到可以忽視。經過「ALPS多核種除去設備」處理過後的「鍶處理水」,就稱為「含氚處理水」。

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根據日本政府的規劃,在這些污染水排放入海前,會先進行淨化處理成為處理水。圖/PanSci YouTube

含氚處理水中的氚,指的是氫的同位素的一種,在自然界中就存在。半衰期為 12.43 年,衰變時會進行 β 衰變,放出一顆電子並成為氦-3。β 衰變對人體的穿透距離僅限於皮膚,不會對內臟器官產生傷害。
如要能危害人體,需要長期大量攝取由氚構成的重水。關於攝取過多重水對動植物的影響,我們網站上有文章詳細說明過。

簡單來說,綜合自然界中跟福島即將排放的氚,以及我們的生活型態來看,遠遠達不到可能產生危害的程度。知道劑量決定毒性,就像我們每天都吃下不少「有害」物質,例如殘留農藥、油炸致癌物、過多的精製糖等等,但攝取的多寡,對你的健康影響差異很大。那麼重點來了,福島排放的處理水,真的有合乎標準嗎?

處理水符合標準嗎?

這個問題,我們在今年六月的核廢料主題中有提到,國際原子能總署 (IAEA) 在五月底公布了第一階段的調查結果,針對「日本的核種監控能力」進行第三方驗證。結果認為,日本的檢測標準跟分析方法沒問題,調查結果是可信任的。報告中除了氚以外,其他放射性核種的活度也都遠低於排放限值。例如鍶-90 為每公升 0.4 貝克、銫-137 為每公升 0.5 貝克,以臺灣的「食品」標準,銫-137 為每公升 100 貝克以下,雖然鍶-90 還沒有定下標準,但是依國際食品法典委員會的標準,也是在每公升 100 貝克以下。目前的排放值都遠小於標準。

國際原子能總署(IAEA)公布第一階段的調查結果。圖/PanSci YouTube

除了各單一核種的活度以外,所有水中核種加起來的「告示濃度限度比」也低於日本國家標準的每年 1 毫西弗(mSv/year), 1 毫西弗大約是多少呢?大約是一般民眾一年會接收到的輻射劑量。

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至於無法被 ALPS 處理的氚,因為海洋中的水中就廣泛存在,日本將透過海水稀釋後排放入海。目前世界衛生組織對於飲用水的氚含量標準訂為每公升 1 萬貝克,台灣的標準嚴格了許多,是每公升 740 貝克。東電公司的處理水是每公升 14 萬貝克,在排放前會稀釋 740 倍,以每公升 190 貝克的氚濃度排放,低於台灣的飲用水標準。

那麼食鹽呢?我們需要搶購嗎?這就更不用擔心,因為食鹽中不含水,自然也不含氚。或是更進一步可以參考東海大學應用物理系的粉專,他們計算,根據國家標準,食鹽含水量若為 3% 以下,需要每天吃超過 400 公斤的食鹽才會攝取氚超標。真的,別吃那麼鹹啊。

每天吃超過 400 公斤的食鹽才會攝取氚超標。圖/pixabay

那麼,我們就真的兩手一攤,為這件事劃下結論,核輻射只是庸人自擾嗎?

我們該如何看待排放的處理水?

當然不是,就像許多人擔心的,就算科學上告訴你沒問題,但前提是,這些數據得是沒問題的。而且不用說周邊國家,連日本自家民眾也多次抗議處理水的排放。

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目前在 IAEA 架設的網站上,可以看到整個排水計畫的各種即時監測資料。其中就包括出水口的輻射數值監測。

為了驗證處理水不會對海洋生物產生影響,東京電力甚至從去年 9 月開始,就開始進行海洋生物飼養實驗,並且全程公開直播放在他們的YouTube頻道上。不過這頻道訂閱人數跟觀看次數都有點低迷,有興趣的話不妨訂閱,開啟小鈴鐺。

那麼我們能下定論了嗎?在科學上,我們確實能說,在符合規範下,這些排放入海的處理水是沒問題的,食鹽、海鮮也都能照吃,把注重食安與健康的努力分配到其他危害更大、風險更高的事情上,對處理水保持健康而非病態的質疑,對個人來說應該效益更高。

臺灣從去年到今年 6 月,曾 3 次組團赴日考察,並於 8/24 公佈報告書,包含跟日方的問答內容,還有福島核廢水排放設施的照片。海委會表示,專家觀察團評估日方排放相關作業的安全性,跟國際原子能總署評估的結果一致。然而是否選擇相信日本以及 IAEA 給出的數據,如今看來成了國際政治問題。

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另外,在 IAEA 的小組成員中,包含周邊國家:中國、美國、韓國、越南、澳洲、加拿大、法國、俄羅斯、英國、阿根廷、馬紹爾群島,並不包含台灣。如果台灣也能以任何形式加入團隊,或得以取得樣水複測,讓我們知道,日本以及 IAEA 給出的數值是可信的,想必都能更進一步降低民眾的擔憂。

最後,也問問大家,對於這次的處理水排放事件,你會擔心我們的海鮮或食鹽受到影響嗎?

  1. 不擔心,跟人類對海洋的其他污染相比,根本小巫見大巫。
  2. 擔心,等我親眼見到泛科學到現場實測我才相信。機票我出!

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參考資料

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副食品保存不當容易變質?寶寶粥為什麼可以常溫保存?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/06/16 ・2039字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 農純鄉 委託,泛科學企劃執行。

  • 作者|Evelyn 食品技師

為什麼自己煮的副食品容易壞掉?

每位寶寶都是媽媽的心頭肉,媽媽們總是耗盡心思烹煮好吃且營養的副食品,可是為什麼自己煮的副食品容易壞掉?因為食品與自然環境中,經常存在著無數的細菌,在處理食物的過程中,難免會受到微生物的污染。

一般在家中,媽媽們會把煮好的副食品放涼,再放進冰箱冷藏保存,但光是這樣的過程中,空氣中的細菌、與副食品接觸到的容器,都有機會讓細菌趁虛而入到粥裡,增加食品腐敗的風險。

再者,將副食品放進冰箱冷藏保存,是不具任何殺菌效果的。大部分的病原菌都是嗜溫菌,喜歡 20℃~40℃ 的環境,就算把溫度降低到一般冷藏溫度 5℃,細菌並不會死亡,只是讓它生長活性降低。因此冷藏僅能降低細菌的繁衍速度,為抑制細菌生長(抑菌),而非殺死細菌。

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食品與自然環境中,經常存在著無數的細菌,在處理食物的過程中,難免會污染到一些微生物。圖/Pexels

冷凍雖然可以讓細菌停止活動,進入休眠的狀態,但也不是殺死細菌,若不慎讓溫度回升的話,細菌即會恢復活力而急速增殖。

所以若想要妥善延長食物的保存時間,就必須要進行「滅菌」,現在市面上有不需要放冰箱也能常溫保存,即開即食的寶寶粥,它是如何做到的呢?

常溫寶寶粥為什麼不用冰也不會壞?

一般常見的巴斯德氏殺菌(簡稱巴氏殺菌)法,是一種把食物加熱至某個溫度(通常低於 100°C)並保持一定時間,即可殺滅一些致病性微生物,是較為溫和的方法,如鮮奶或蛋液等。但因無法完全殺滅所有的微生物,故這類食品就必須放冷藏保存,且保存時間僅 2~4 天。

常溫寶寶粥之所以可放常溫保存仍不會壞,是因為有經過「商業滅菌」的過程。通常商業滅菌即是利用高溫、高壓,將食品中所有的微生物殺滅,使它們無法生長導致食品腐敗,並且驅出容器中的氧氣,避免它和食品中的成份進一步作用,再藉著密封容器防止外界的微生物又污染食品。且依《食品添加物使用範圍及限量暨規格標準》之規定,商業滅菌後的產品是禁止使用防腐劑的。

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加上商業滅菌後的常溫寶寶粥採用「食品級鋁箔積層袋密封包裝」,可耐高溫,不會產生塑化劑,耐酸鹼,還能充分阻隔空氣及細菌入侵。因此,在如此嚴苛的滅菌條件,並搭配嚴謹的無菌環境、密閉包裝的方式下,常溫寶寶粥當然不需要添加任何防腐劑也能夠常溫保存喔!

常溫寶寶粥是採用「食品級鋁箔積層袋密封包裝」,在嚴謹的無菌環境、密閉包裝的方式下,不需添加任何防腐劑也能夠長期保存。

挑選常溫寶寶粥的技巧

寶寶粥除了要具備基本的安全、健康與美味之外,挑選時還需要注意過敏原,以避免家中的心肝寶貝,因為食物過敏而引發嚴重的不適症狀。

依《食品過敏原標示規定》,現在過敏原強制標示總共有 11 項,比較需要注意的常見過敏原如甲殼類、牛奶或羊奶、蛋、堅果類、含麩質之穀物、大豆及魚類等。

故媽媽們在選購寶寶粥的時候,務必要記得檢視產品成分與營養標示,確認是否含有寶寶會過敏的食材。

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此外,選擇信譽優良的食品製造商也是非常重要的,農純鄉的常溫寶寶粥成分公開透明,擁有齊全的安全認證(包含 HACCP、ISO 22000、CAS 認證等),堅持將產品定期送 SGS 檢驗,並將檢驗報告於網站上公開供消費者查看。

而且農純鄉寶寶粥有9種口味,皆通過100%無添加潔淨(clean label)標章驗證,產品完全不使用含基因改造食品原料,亦不含任何的食品添加物。甚至連包裝材質都通過德國 LFGB 檢驗,確保寶寶粥在高溫滅菌處理的時候,與食物直接接觸的包裝與內容物不會發生反應,為安全無虞。

農純鄉的常溫寶寶粥,除了採用純天然、無添加的真材實料令消費者安心之外,在創造健康、美味的同時,更是做了層層安全、嚴格的把關。而且寶寶粥能常溫保存,外出時既方便又能兼顧營養,讓媽媽們既能安心又輕鬆地滿足寶寶的每餐需求喔!

農純鄉的常溫寶寶粥採用純天然、無添加的真材實料,讓媽媽們既能安心又輕鬆地滿足寶寶的每餐需求喔!

農純鄉寶寶粥:https://lihi1.cc/xbpbL

快點開泛科學YouTube頻道,了解更多寶寶粥不易變質的秘密

參考資料

  1. 施明智,2013。食物學原理(第三版)。新北市:藝軒圖書出版社。
  2. 衛生福利部食品藥物管理署
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