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科學檢驗,誰說了算?

miss9_96
・2015/08/24 ・3350字 ・閱讀時間約 6 分鐘

「食用油裡有可怕的有機溶劑!」
「大學教授教你用嗅覺分辨有機蔬菜!」
「輕鬆驗出水中的氯分子」

這些似真似假的言論在網路上源源不絕,如果能將這些流量轉換成水量填進水庫,台灣大概接下來的五年內都不必擔心無水可用。讓我們姑且先將那些娛樂性十足的偽科學放下,認真來談談食品和藥品產業界中的「檢驗」究竟是怎麼一回事呢?

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食品 / 藥品的安全性已是近年來全球得要共同面對的重大難題。

怎麼知道要驗些什麼?

大部分的民眾總以為,不管橄欖油、胃藥等食品 / 藥品上市前,都應該已經通過層層檢視,確認所有的有毒物質檢驗合格後才能上市。可惜的是,政府和科學家都不是神,無法未卜先知地算出有不肖廠商用棉籽油混充橄欖油,或是百年前發明的氫化技術而產生的反式脂肪近年來被證實與心臟病有關。在真實的世界裡,通常是發生公衛事件後,才了解到需要監控某些物質(如:多氯聯苯(polychlorinated biphenyls)),以食品和藥品為例,會受到檢測的物質略分為四種:

1. 加工製程中所需的輔助劑(如:正己烷(hexane);乙醇(ethanol))
2. 自然產生的物質(如:游離脂肪酸;細菌內毒素)
3. 特定事件而受到關注的物質(如:銅綠葉素;塑化劑)
4. 環境汙染物(如:戴奧辛;多環芳香族氫氧化合物)

已經現身的敵人總是比較好對付。上述前兩類都已被各國列管成冊,所以我國政府會參考他國的規定,「擇優採納」地決定那些物質需要被監控。以藥品為例,食品藥物管理署(以下簡稱「食藥署」)會參照醫藥先進國的藥典(如:美國藥典(United States Pharmacopeia, USP)),制訂國內的法規,而食品方面也會參考美國或歐盟等地的規定,制訂適合國內的數值和管理辦法。

那麼不禁要問,如果是連科學家都不清楚的物質呢?

最近在美國引發熱議的「反式脂肪」就是很好的例子,一百多年前,油脂的氫化技術由德國研發成功,這種氫化的油脂能有更久的保存期限與可塑性,因此被廣泛應用在人造奶油產品中。而隨著科學的發展,發現氫化不完全的反式脂肪會引發心血管疾病,因此美國食品藥物管理署(Food and Drug Administration, FDA)在2015年7月宣布,要在3年內禁止在食品內添加人工的反式脂肪。我國也隨著美國的規定,今年7月開始對反式脂肪提出更嚴格的管制措施(強制標示,尚未全面禁止)。

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source:wikipedia

怎麼知道標準該是多少?

許多無毒專家在鏡頭前,說唱俱佳地展示食品裡的有機溶劑和農藥是多麼的恐怖,但科學檢驗並不是做出充滿靈氣的精美蓮花圖,搭配「無毒專家」四字,就能通過食藥署的把關,科學檢驗還要能回答一個很重要的問題-「濃度是多少?」。

以油品謠言中常見的主角-有機溶劑:正己烷作為範例。在大豆、棉籽及亞麻子等種子油的製造過程中會加入正己烷,把躲藏在種籽內的油滴趕出來,以達到徹底利用食材的目的。而後續的煉製中會進行加熱(220-250˚C),低沸點(69˚C)的正己烷會揮發殆盡,最終的食用油產品裡並不會殘留正己烷

Q1:「不會殘留」是指多少?

在我國的「食品添加物使用範圍及限量暨規格標準」中的規定,正己烷可用於食用油之萃取,但最終產品中不得殘留。而美國FDA的規定,在除去魚類蛋白質食品中的脂肪時,可用正己烷帶走脂肪,但成品需去除殘留溶劑。(FDA,21CFR Sec.172.340)

Q2:「不得殘留」就是完全沒有嗎?

「不得殘留」或「零檢出」的意思是「以規定的儀器和公告方法量測,獲得的結果為未檢出標的物」。要檢測食用油中的正己烷,並不是請無毒專家用鼻子一聞就能知道正己烷的濃度,根據食藥署公布的文件,必須要用氣相層析質譜儀(gas chromatograph / mass spectrometer, GC / MS)檢測,而文件也詳載了實驗方法及計算公式等,以確保任何合格的實驗室都能以相同的方式進行檢測。(文件名稱:食用油中正己烷殘留之檢驗方法;文件編號:TFDAO0014.01)而在國家認可的實驗室中,以規定的文件進行檢測後,所得結果若小於現今儀器之偵測極限則判讀為「未檢出」。,而「零檢出」為一般民眾之口語用詞,其認知為檢體100%未檢驗出標的物。

Q3:「檢測值為零」聽起來好不親近,不能保證完全沒有嗎?

檢驗報告並不是政治家的選前支票啊。即便科技再怎麼精進,檢驗報告也不能記載「檢測值為零」,拍胸脯保證以博得消費者的信賴,這反而是不負責任的作法。因科學檢驗受限技術發展,不同檢驗方法皆有偵測極限,檢驗結果若小於其偵測極限,應標示「未檢出」,同時備註其檢驗方法偵測極限。

Q4:有使用一定會有殘留!完全不使用化學溶劑的油品才是好棒棒!

那就改用豬油吧!如同上文所述,萃取是因為油滴會殘留在植物種子中,利用合適的有機溶劑將油滴帶出,當然最終產品之溶劑殘留量仍須符合現行食品安全衛生法規「不得殘留、檢出」,如果非常擔心有機溶劑的問題,可以使用動物性油脂。而目前有實驗室在研究利用超流體二氧化碳取代正己烷(原因是正己烷可能會加重溫室效應,而非殘留的問題),也許數十年後,應用此技術的油品將有機會出現在市場上。

當然,如果對任何化學物質和農藥都非常恐懼,那除了要自行熬製豬油和種植蔬果之外,可能還要加蓋巨大的無塵室來避免外界的汙染,但如果要這麼作才能安心的吃上一餐的話,那就已經不是科學技術所能解決的問題了。

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用途廣泛的棉籽油的安全問題曾在台灣引起熱議。source:wikepedia

超能力嗅覺?綠光雷射筆?論檢驗技術的特性

爆發食安事件後,食品的檢驗技術在媒體上也被熱烈報導,從極為荒謬的用嗅覺聞出農藥,到小學生利用雷射筆檢測橄欖油的真偽,似乎在媒體的標準中,任何檢驗技術,都是再簡單也不過了。

現今在產業界的檢驗實驗室中,每項檢驗技術都具備了「可被追蹤」和「全球適用」的特性。合格的實驗室必須符合Good laboratory practiceGLP)的規範,意即每一個步驟都有詳實的記錄,嚴謹的程度到甚至連取用一瓶水都需要記錄時間、容量和使用人。而儀器也經過設計,使實驗數據無法被竄改或覆蓋,如此嚴謹的GLP實驗室規定,也代表著產出的每項實驗數據,能夠被追蹤和調查。

而「全球適用」的內涵代表的是任何人、任何地點,只要參照規定的儀器和方法,都能夠得到相同的實驗值。這特性突顯了標準文件的重要性,同時也說明了雖然有快篩產品(如:油品酸價試紙),最終仍需要將樣品送到合格的實驗室進行檢驗,得到的數值才有公信力。

LASER
運用雷射筆雖然可以辨識出葉綠素色素,但仍無法分辨是色素是人工或是天然的。source:Public Lab

科學檢驗無法解決的事

在藥廠工作的人有這麼一說:「在廠房裡,研發和檢驗的比重大概是1比4」。研發尋求的是創新,而檢驗著重在穩定性,因為在消費市場上,必須要「每次」都做出合格的產品,讓消費者不論何時何地都能購買到安全的產品,從此可見檢驗工作的重要性。

科學檢驗發展至今已經非常成熟,即便是面對未曾處理過的物質,都能在短時間內開發出檢驗方法。但檢驗最大的障礙並不是科學本身,而是不肖的廠商及所謂的「無毒專家。在政府的介入和民眾發起退貨、拒買運動之下,不肖業者也許已經漸漸減少,但隨著食安風暴盤旋起舞的無毒專家卻是越來越多。要如何挽回民眾對食品的信心,避免偽科學的介入,只能靠教育界和媒體人的共同努力了。

參考文獻

  • 中華民國食品藥物管理署
  • 美國食品藥物管理署
  • Riya Ganguly, Grant N. Pierce (2015) The toxicity of dietary trans fats. Food and Chemical Toxicology, 78, 170-176
  • Beatrice Alexandra Golomb, Alexis K. Bui (2015) A Fat to Forget: Trans Fat Consumption and Memory, PLoS ONE, DOI: 10.1371/journal.pone.0128129

延伸閱讀

文章難易度
miss9_96
150 篇文章 ・ 348 位粉絲
蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9

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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.

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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