本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局委託，泛科學企劃執行
撰文／李成泰 │ 自由寫手
「驚！OO 鹼粽又驗出硼砂！」、「鹼粽檢出硼酸，醫：嚴重恐引發代謝性酸中毒」，每年的端午佳節總會看見這類食安新聞又重新登上版面。硼酸與硼砂並非合法的食品添加物，卻仍有不肖業者將兩者違法使用，拿來增加食品彈性、韌性，延長保存期限或是保持色澤美觀，甚至除了鹼粽外，其他如年糕、油麵、貢丸、魚板及蝦仁等追求「口感」的食物也時常遭殃。
究竟，硼砂與硼酸會對人類身體產生怎樣的影響呢？這系列化學物質文章中，我們曾經以〈硼砂的應用 ── 讓食物變得 QQ 的月石〉一文中介紹過能夠製造 Q 彈口感的「硼砂」，這次，就讓我們先簡單複習硼砂的結構與特性，以及它與「硼酸」間的關係。
鹼粽是節慶期間美味的食物，卻曾被驗出含硼砂、硼酸殘留。圖／Benjwong@wikimedia, CC0 Public Domain
硼砂與硼酸間的轉換
硼砂又稱四硼酸鈉，化學式為 Na2B4O7，是一種常見的含硼鹽類，外觀為無色晶體或白色粉末。它可以抑制酵母菌與黴菌的生長，曾用作防腐劑，也能抑制酪胺酸酵素（tyrosinase）作用，防止酪胺酸 （tyrosine）氧化成黑色素，近年來常被濫用於防止蝦類食品黑變，保持其色澤美觀。
硼砂易溶於水，其中 B4O72- 陰離子可與水分子形成本篇的主角 ── 硼酸（H3BO3），以及氫氧根離子（OH–），因而帶有鹼性。水溶液中的硼酸分子會進一步與氫氧根離子結合，產生硼酸根離子（B（OH）4–），其兩邊的「-OH 基團」可以和食物中的長鏈狀分子中的 -OH 基團反應形成鍵結，擔任長鏈間橋樑的角色，使長鏈分子們可形成 3D 網狀結構，這便是硼砂可使食物更為 Q 彈的關鍵。
同樣地，硼砂在酸性溶液中，例如硫酸或鹽酸，會被酸化為硼酸，但因氫氧根離子濃度低，不會進而生成硼酸根離子。簡言之，硼酸是硼砂溶於水、或與酸結合而成的產物，所以當食品與硼砂溶液產生反應後，往往硼砂與硼酸皆會殘留其中，而吃下肚後，由於胃液是酸性的，硼砂在體內便會被轉化成硼酸。
左圖為硼砂的結構式，在水溶液中解離成兩個鈉離子（Na+）與中間的 B4O72- 陰離子，進而與水形成硼酸分子與氫氧根離子。／Sigma-Aldrich。右圖為硼砂礦石。／Aram Dulyan @Wikepedia, CC0 Pubic Domain
自然界中常見的硼酸
硼酸是一種含硼的無機弱酸，外觀為白色粉末或是透明晶體，摸起來有油膩感，微溶於冷水中，但溶解度會隨溫度增高而增大，在攝氏 20℃ 下，1 公升的水約可溶 47.2 公克的硼酸。硼酸在自然界中其實相當常見：海水本身就含有硼酸與其它鹽類；在某些特火山區，例如義大利的托斯卡納（Tuscany）及利帕里群島（Lipari Islands）與美國的內華達州（Nevada），也可以發現它的蹤跡。而有時候，硼酸也會與含硼礦物（例如硼砂礦）共存，穿插在礦物結構裡。
左圖為硼酸的結構式。／ Benjah-bmm27@Wikimedia CC0 Public Domain。右圖為利帕里群島的火山，其煙霧含有硼酸分子。／Raymond M. Coveney@wikimedia CC-BY-SA 3.0
另外，硼元素對植物的生長也是不可或缺的存在，它可以促進木質素生成以及根莖的生長；若缺乏硼，植物便會發黃或發黑，甚至葉子形狀發育不良。而這些硼元素常以「硼酸」的形式儲存在植物中，尤其是果樹與水果。所以攝入微量的硼酸並不是什麼驚天動地的事，人體也可以自然代謝掉，並不會對健康產生危害。
硼酸的其他應用：消毒、除蟲、緩衝液
除了自然幫助植物生長，硼酸在醫療上也有所應用，它具有消毒作用，可以治療輕微割傷與燒傷，也能抑制黴菌的感染（如念珠菌或是足癬），常用作敷藥或是藥膏來使用。稀釋過後的硼酸水溶液（最高允許濃度為 3%）則能用作眼藥水或是洗眼液，舒緩眼睛的不適感，也是目前唯一以知道對眼睛有益的酸。
另外，硼酸具有殺死常見害蟲的功用（硼砂也有相同效果），主要機制是腐蝕昆蟲的外骨骼，並藉由餌食攝入的方式影響其新陳代謝。1948 年，美國國家環境保護署（United States Environmental Protection Agency, USEPA）就曾以硼酸控制蟑螂、白蟻、紅火蟻、蠹魚及跳蚤的數量；而這樣同時具備消毒與殺蟲作用的特性，也讓它被用作木材的防腐劑。硼酸的其他用途還包含：控制核電廠的核分裂反應速度、製造耐熱玻璃（硼矽酸鹽類）、硼酸與其硼酸根配成的水溶液可用做游泳池的酸鹼緩衝液等。
硼酸具除蟲效果，曾被 EPA 用來控制紅火蟻、蠹魚及跳蚤的數量。圖／Agricultural Research Service, CC0 Public Domain
注意！硼酸不可添加入食品中
讀到這裡大家可能會覺得：硼酸還不錯啊！除了本身就存在自然界中外，還是人類生活的好幫手呢。然而，接著我們也要說明使用時需要注意的一面 ── 硼酸的毒性。
硼酸雖然本身毒性不強，但是在體內有「累積作用」，儘管每次攝取量不多，連續攝取後在體內累積，仍可能破壞中樞與消化系統，妨礙消化酵素作用，引起食慾減退、抑制營養吸收以及促進脂肪分解，導致體重減輕等症狀。此外，在大、小鼠與狗的硼酸餵食研究中，也觀察到長期或短期內攝入大量硼酸或硼砂，雄性生殖系統會受到影響，例如睪丸萎縮。不過，硼酸現階段並未觀察到明顯致癌或是產生基因突變的結果，國際癌症研究中心（IARC）也未將其列為致癌物質。
以劑量來說，成人攝取 1~3 克的硼酸便會產生「硼酸中毒」症狀，包含嘔吐、腹瀉、皮膚產生紅斑、更甚者有休克或昏迷之虞；口服致死劑量則分別是成人 15~20 克，幼兒 5~6 克，以及嬰兒 2~3 克。
因此，國際糧農組織與世界衛生組織之食品添加物專家委員會（簡稱 FAO、WHO JECFA）認為硼砂與硼酸對人體健康具有潛在危害，故不應做為食品添加劑，世界衛生組織（WHO）則建議硼酸的「每日攝取容許量（TDI）」為 0.16 mg/kg bw/day，亦即每日、體重每公斤可容許 0.16 毫克的攝入量。目前世界各國，大多命令禁止將硼砂或硼酸作為食品添加劑（不過歐盟允許硼砂或硼酸做為魚子醬的防腐劑），臺灣也已經明令禁止 ── 我們的食品添加物採正面表列，硼砂並不在許可清單之中喔。
除了仰賴相關單位的檢驗抽查之外，下次再購買相關食品的時候，我們也可以儘量挑選包裝完整且有標示食品成分資訊的產品，多一分用心，就少一分風險囉。
新聞來源
參考資料
- EPAB—Boric acid
- Scientific Opinion on the re-evaluation of boric acid and sodium tetraborate （borax） as food additives. EFSA. J. 11, 3407 （2013）
- 國家衛生研究院國家環境毒物研究中心—硼
- 國家衛生研究院國家環境毒物研究中心—澎湖縣政府衛生局呼籲鹼粽勿再使用硼砂
- 科技大觀園—硼的自述
- 勞動部職業全衛生署：硼及其化合物引起之中毒及其續發症認定參考指引
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