- 發布單位：綜合規劃組
《撰文／李忠勳│ 自由寫手》
2017 年五月，校園傳出一起惡作劇事件：因被好友欺騙是糖粉，學童誤食了硼砂，回家後發高燒、吐血送醫，引起不少討論。在其他食安新聞中，也會不時聽聞貢丸、油條等食品驗出硼砂，究竟硼砂有沒有毒？有多毒？會出現在生活中哪些地方？以下，且聽我們娓娓道來。
在正式進入硼砂之前，讓我們先從元素「硼」說起。硼（Boron）在元素表排序第五，屬於含量較稀少的元素，總量在地殼之中約佔 0.003%。元素硼外表色黑，是硬度相當高的物質，僅次於金剛石，但質地相當脆。單質硼可應用於冶金工業，在鋼中參入少量的硼，即可大幅改善不鏽鋼強度；此外，硼也是維持人跟植物生理機能必須的元素之一。
而我們俗稱的「硼砂」並非元素態的硼，而是硼與氧、水、鈉的化合物：四硼酸鈉（Na2B4O7.10H2O）。
硼砂（Borax）的外表是無色晶體與白色粉末，比起純元素的硼，硼砂是早期在自然界中較容易找到硼的型態 ── 另外一個常見的型態為硼酸，可在火山與溫泉中發現；元素硼則是至 1808 年才被化學家給呂薩克、泰納德與戴維分離出來。在硼元素被發現之前，硼酸甚至一度被列入元素表呢。
加州死亡谷的採礦遺跡。該地自1875年發現大量硼砂後，成為當時最大的礦場。圖／Brigitte Werner @Pixabay, CC0
煉金術士的法寶－－硼砂的歷史應用
硼砂的用途相當廣泛，約西元前 200 年時，巴比倫人就已經將硼砂用於黃金鑄造的過程。之後，古埃及與羅馬人也會使用硼砂製作玻璃器皿，他們發現玻璃製作過程中加入硼砂，除了能幫助融熔，也可以控制玻璃的膨脹率，提高耐火度。中國則在西元前 300 年將硼砂用於陶瓷釉料，主要功能同樣是促進融熔、降低溫度，並做為琺瑯的原料之一。
到了西元 8 世紀，開始有文字記載波斯、阿拉伯煉金術士將硼砂用做金屬工業上的助焊劑與助熔劑。這是由於硼砂在焊接金屬的過程中，會分解成水、偏硼酸鈉（NaBO2）、氧化硼（B2O3），其中氧化硼能夠與金屬表面的氧化物反應、將之去除，故能夠幫助被焊金屬結合。
硼砂的中西醫藥發展
除了冶金、玻璃與陶瓷工業上的應用，硼砂也具有藥用價值。在中國古代，硼砂又稱月石，被用作礦物藥的一種，《本草備要》中便有記載：「硼砂潤，生津，去痰熱。甘，微咸，涼，色白質輕。」硼砂在傳統藥效上，外用可解毒防腐、消腫，為主要用途；內服可治療喉嚨腫痛、咳嗽止痰、反胃等症狀，例如許多人嘴破時會用的西瓜霜，配方即含有少量硼砂。講到這邊，應該有人會想問：西瓜霜在臺灣不是被列為禁藥了嗎？事實上，這是由於大家所熟悉的桂林西瓜霜為中國藥廠製，目前在臺灣並未經過查驗核准發給藥品許可證，因此該藥品屬於不可販售的禁藥，罪魁禍首並非硼砂。
而在西方，硼砂的醫療研究常與硼酸相提並論。約公元 10 世紀左右，科普特人使用含有硼砂的成分來治療眼疾。1702 年，荷裔醫師 William Homberg首先將硫酸鐵與硼砂共熱，製備出硼酸。但 William 醫師還不知道他製造出來的物質就是硼酸，而將其命名為「鎮靜鹽（sedative salt of Homberg）」，聲稱其具有鎮靜、止痛、解痙攣的效果。
19 世紀至 20 世紀，硼酸與硼砂的醫療研究開始蓬勃發展。硼砂與硼酸被認為具有抑制細菌與真菌的性質，普遍被製成各式軟膏、敷藥、溶液藥，用途包含結腸和直腸灌洗、洗胃，也用於燒傷、手術傷口、膿腫時的外用藥；此外治療鼻子、喉嚨，甚至嘴巴內的鵝口瘡等，都可用上含硼酸的藥品。1875 年，英國醫師 Joseph Lister 則是第一個將硼酸用於「食品防腐」的人，開啟了日後硼砂與食品防腐的因緣。
醫生以飽和硼酸溶液沖洗嬰兒的耳朵。圖／Charles Hunter Dunn, Thomas Morgan Rotch @Flickr, No known copyright restrictions
硼砂與食品添加物的淵源
鹼粽。圖／Benjwong @Wikipedia, CC0
回到臺灣，我們習慣將硼砂稱作「冰西」，早期常添加在食品中，增加韌性口感與保水度，如蝦仁、黃油麵、鹼粽、貢丸、魚丸、年糕、燒餅等等。那麼，硼砂為什麼能讓食品變 Q 呢？其奧妙在於將硼砂溶於水時，會產生硼酸，並進一步與水中的氫氧根結合成硼酸根離子，與多醣中的官能基進行縮合反應（一種將兩個分子的官能基結合並脫去其他分子的反應）。換句話說，硼砂是澱粉分子間的關鍵連結，負責將各個分子交聯（cross-link）在一起，從而產生「QQ 的」口感。
除了提升口感，硼砂也會在生鮮蝦蟹的保存中，用來防止「黑變」發生。在保存過程中，蝦頭、尾表面容易形成黑色斑點，這是由於蝦蟹捕撈離水後與氧氣接觸，體內的多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase）會催化酪胺酸（Tyrosine）代謝產生黑色素沉積，讓外殼看起來黑黑的，與蘋果發生的褐變相似。有些不肖商人為了賣相，會在冰存的鮮蝦、螃蟹等甲殼類中，加入硼砂作為多酚氧化酶的抑制劑，防止黑變。
不過，基於硼砂對人體的危害，世界上許多國家包括臺灣都已禁止硼砂在食品保存與防腐中使用。
硼砂的毒性作用
說了這麼多，硼砂究竟會對人體產生什麼影響？如果硼砂能夠入藥，為何新聞媒體還會稱硼砂是「高毒性」呢？
其實，硼砂對人體的危害，主要來自吃下硼砂後與胃酸反應的產物：硼酸（H3BO3）。硼酸對人體屬於中等毒性，會被腸胃道或是受損的皮膚迅速吸收，但不易排出的「蓄積性毒物」。只有微量攝取時，可由泌尿系統排出，對身體幾乎沒有影響；可是若暴露量太大或累積量過多時，便會引起中毒。
這是由於硼酸在人體中會抑制消化酶作用，可能引起食欲衰退、阻礙營養素吸收、影響骨骼發育，中毒現象包括皮膚紅疹、脫屑；噁心、嘔吐、腹瀉、休克、昏迷等，嚴重者可能對胃、肝、腎、肺，甚至對腦造成危害。
成人若攝入用 1~3 公克硼砂即可能中毒，15~20 公克有致命危險；孩童則因為代謝效率較慢，食用 5 公克可能造成死亡[1]。新聞中的孩童僅沾食了一口硼砂就出現中毒症狀，幸好最後送醫沒有大礙。
蟑螂、螞蟻都聞之色變
既然食品中已經不能添加，我們還會在哪裡遇到硼砂呢？
答案是 ── 殺蟲劑！
硼砂取得簡單、成本低廉，是坊間常見的防治蟻蟑配方，一般會將硼砂與麵粉、砂糖或其他易吸引昆蟲的餌食混合，製成簡單的餌劑。硼砂餌劑的滅蟲機制是利用螞蟻、蟑螂群居於巢穴、會食用同類屍體的習性，將硼砂的毒性傳播出去。2003 年紅火蟻入侵臺灣的危機中，硼砂也被正式用作有效的餌劑之一，可以說是立了大功。
紅火蟻可能會對當地農業經濟與生態帶來巨大影響。圖／skeeze @pixabay, CC0.
再次綜觀人類的發展，硼砂的使用已十分長久，曾經作為煉金術發展的重要原料之一、到一度成為防腐劑的班底。如今在工業上，硼砂不只是製備其他硼化合物的基礎原料，也有許多不同的用途；在農業上，硼砂是硼肥中的重要成分之一。除此之外，只要正確的使用，硼砂也能成為生活防蟲的好幫手。
希望大家在閱讀完這篇文章後，能夠對硼砂有所認識，當然硼砂的應用千變萬化，說不定在生活某處，你也能發現硼砂默默參了一腳喔！（編按：例如自製軟軟和史萊姆的時候XD）
參考資料
- Alberta Stwertka （2002）, A Guide to the Elements, Second Edition. Oxford University Press, Inc. U.S.A.
- Akihiro Koike et al. （1995）, Dynamic Light Scattering and Dynamic Viscoelasticity of Poly（vinyl alcohol） in Aqueous Borax Solutions. Macromolecules, Volume 28, Pages 2339-2344.
- Jaime Wisniak (2005), Borax, Boric acid, and Boron—From exotic to commodity. Indian Journal of Chemical Technology, Volume 12, Pages 488-500.
- Robert J Weir JR, Russell S Fisher （1972）, Toxicologic Studies on Borax and Boric Acid. Toxicology and Applied Pharmacology, Volume 23, Issue 3, Pages 351-364.
- Valdes-Dapena, M. A. and Arey, J. B. （1962）, Boric acid poisoning. The Journal of Pediatrics Volume 61, Issue 4, Pages 531-546.
- 許鴻源等人（1985），簡明藥材學。新醫藥出版社，臺北市。
- 廖永安（2008），中醫藥材常用指南。黃金屋文化事業公司，臺南市。
- 蘇明德（2016），硼的自述。科學發展，第523 期，第50-58頁。
- 陳竹亭（2008），硼元素的發現。高瞻自然科學教學資源平台。
- 中國大百科全書總編輯委員會《化學》編輯委員會（1992），中國大百科全書，化學Ⅱ。中國大百科全書出版社編輯部，北京市。
- 歐明、王寧生（2005）。中藥及其製劑不良反應大典。大展出版社有限公司，臺北市。
- 菲利普．費爾南德斯．阿莫斯圖著，何舒平譯（2005）。食物的歷史。中信出版社，北京市。
- 曹艇、劉夢溪（2003），食品中非法添加硼砂的危害。中國預防醫學雜誌，第3期，第237-238頁。
- 胡小玲、黃輝濤、肖學成（2008），ICP – AES法測定食品中硼砂。中國衛生檢驗雜誌，第18卷第10期，第 1994-1995頁。
- 鄭永銘（2016），為什麼鹼粽吃起來Q彈。跟著鄭大師玩科學。
- 高憲明（2012），毒家報導──揭露新聞中與生活有關的化學常識。五南圖書出版股份有限公司，臺北市。
- 高鎖鋼、田學賓等人（2005），化學元素發現的故事。倚天文化事業有限公司，臺北縣。
- 曾道一、賈宜琛（2002），食品科學概論。新文京開發出版有限公司，臺北縣。
- 行政院農委會水產試驗所（2017），蝦頭變黑與新鮮度無關嗎？水產資訊，水產品食安專區。
- 漢斯烏里希．格林著，劉于怡譯（2014），把化學吃下肚。麥田出版，臺北市。
- 陳俊宏，硼及其化合物（boron and its compounds）引起之中毒及其續發症認定參考指引。勞動部職業安全衛生署，職業傷病管理服務中心。
- 邱一中、王清玲（2009），利用硼砂餌劑防治入侵紅火蟻（Solenopsis invicta Buren） （膜翅目：蟻科）之效果評估。臺灣農業研究。58卷2期，第 84-92頁。
- 陳淑佩、 王清玲 、 翁振宇 、 林俊義（2004），防治紅火蟻入侵簡易餌劑之開發。農業試驗所技術服務季刊，第15卷第4期， 第23 – 25頁。
- 王振宇、羅怡珮（2011），螞蟻餌劑對黑頭慌蟻族群的防治效果評估。台灣昆蟲期刊，第31卷第3期，第169-177頁。
- 黃基森（2005），入侵紅火蟻防治政策在環境保護上之意義研究。環境教育學刊，第4期，第79-107頁。
註解
[1]在歐盟，硼砂被允許以極少的用量添加於真正的魚子醬中，每公斤魚子醬僅能添加 5 公克。
