諾麗果發酵製程之食品接觸材質合規性與安全性深度分析報告

第一章 緒論

1.1 研究背景與產業現況

諾麗果（Morinda citrifolia L.），又名檄樹，長期以來在波利尼西亞及東南亞地區被視為傳統藥用植物與功能性食品的核心原料。隨著近年來全球對天然酵素與發酵保健飲品的需求激增，台灣的諾麗果種植與加工產業亦呈現顯著的成長趨勢 。諾麗果的商業價值主要源於其果實經由長期自然發酵後所生成的複雜代謝產物，包括多醣體、多酚類化合物、短鏈脂肪酸。

然而，諾麗果的加工工藝具有其獨特性。不同於一般果汁的快速殺菌裝瓶，高品質的諾麗酵素往往需要經歷長達數個月甚至數年的自然發酵與陳釀過程 。這一漫長的週期將「時間」引入了食品安全風險評估的維度，使得發酵容器的選擇成為決定最終產品品質、安全性與法規合規性的關鍵變數。

傳統上，發酵工藝多採用陶甕或玻璃容器，這類材質化學惰性高，風險相對單純。然而，隨著產業規模化發展，傳統容器在搬運、清洗、堆疊及成本控制上的劣勢日益凸顯。工業級塑膠容器，特別是高密度聚乙烯（HDPE）與聚丙烯（PP）桶，因其輕便、耐摔且易於標準化生產，已成為現代食品發酵工業的主流選擇 。但在台灣嚴格的《食品安全衛生管理法》架構下，以及消費者對「塑化劑」與「微塑膠」議題的高度敏感性環境中，業者面臨著巨大的合規壓力與輿論檢驗。

本報告旨在針對諾麗果發酵這一特定情境，深入剖析使用塑膠桶作為發酵載體的適法性與科學安全性。報告將從諾麗果發酵液的生化特性出發，探討其對高分子材料的化學侵蝕機制，並結合材料科學理論與台灣現行法規標準，提供一份詳盡的風險評估與操作指南。

1.2 研究範疇與目標

本報告聚焦於台灣境內的食品加工場域，分析對象限於商業化生產中常見的塑膠材質（HDPE, PP, PET, PVC）應用於諾麗果長期發酵（3個月至3年）的情境。分析維度涵蓋：

1. 生化環境壓力分析： 定義諾麗果發酵液的酸度、酒精濃度及有機溶劑特性，確立容器所面臨的化學挑戰。

2. 材料科學適用性： 從分子結構層面解析不同塑膠材質的耐化學性與降解機制。

3. 毒理學與遷移風險： 評估塑化劑、重金屬（如銻）、雙酚A及非意圖添加物質（NIAS）的遷移潛勢。

4. 法規合規性： 對照台灣衛生福利部（MOHW）及國際食品法典委員會（Codex）的標準，檢核合規要件。

5. 實務操作建議： 提出基於科學證據的容器選擇、使用與維護策略。

第二章 諾麗果發酵環境之生化特性與化學應力分析

要評估容器的安全性，首要任務是解構容器所盛裝的「內容物」。諾麗果發酵液並非單純的酸性水溶液，而是一個動態變化的複雜生化反應體系。其對塑膠容器壁施加的「化學應力」隨著發酵階段而演變。

2.1 強酸性環境的形成與持續性侵蝕

諾麗果發酵最顯著的特徵是其極低的pH值環境。研究顯示，成熟的諾麗果實本身含有一定量的有機酸，而在密封發酵啟動後，微生物（主要是乳酸菌與野生酵母）代謝會迅速積累大量的有機酸 。

發酵初期（0-4週），隨著果實組織崩解與汁液滲出，環境pH值會從果實原本的微酸性迅速下降至 3.5 左右，部分案例甚至低至 3.0 。這種酸性環境的維持時間極長，高品質的諾麗酵素往往需要陳釀一年以上，意味著容器壁必須在長達數千小時的時間內，持續承受高濃度氫離子（H+）的攻擊。

主要的酸性成分包括：

• 乙酸（Acetic Acid）： 發酵過程中濃度最高的揮發性酸，具有較強的滲透性。

• 己酸（Caproic Acid）與辛酸（Caprylic Acid）： 這些中鏈脂肪酸賦予諾麗果特有的強烈氣味（類似乳酪或腐敗味），同時它們也是強力的有機溶劑，對某些聚合物具有溶脹作用 。

• 抗壞血酸（Ascorbic Acid）： 諾麗果富含維生素C，雖然營養價值高，但其氧化降解產物可能參與複雜的化學反應 。

對於塑膠材料而言，強酸環境的主要威脅在於「水解（Hydrolysis）」。含有酯鍵（Ester bond）、醯胺鍵（Amide bond）或縮醛鍵的聚合物（如PET, Nylon, Polycarbonate）在酸催化下容易發生斷鏈反應，導致材料脆化及小分子單體釋放。相反，由碳-碳單鍵構成骨架的聚烯烴類（HDPE, PP）則對酸水解具有先天的免疫力 。

2.2 酒精與酯類的溶劑效應

除了酸度，諾麗果發酵還涉及酒精發酵過程。儘管諾麗酵素通常不被歸類為高酒精飲料，但自然發酵不可避免地會產生乙醇。文獻數據指出，發酵諾麗果汁的乙醇含量通常在 0.5% 至 2.0% 之間，特定工藝下甚至可能更高 。

此外，發酵過程中酸與醇反應生成的「酯類（Esters）」，雖然賦予了產品特殊的香氣，但從材料學角度看，乙醇與酯類均屬於有機溶劑。根據「相似相溶（Like Dissolves Like）」原理，這些有機溶劑分子容易滲入非極性的塑膠基質中，造成聚合物鏈的鬆弛（Swelling，溶脹）。

這種溶劑效應的風險在於：

1. 物理性能下降： 溶脹會導致容器機械強度降低，長期堆疊可能變形。

2. 添加劑萃取： 有機溶劑就像一把鑰匙，能打開聚合物基質的鎖，將原本鎖在內部的添加劑（如抗氧化劑、紫外線吸收劑、加工潤滑劑）溶解並帶入食品中。這是長期發酵中比酸腐蝕更隱蔽且危險的機制 。

2.3 溫度波動與放熱反應

發酵是一個生物放熱過程。雖然諾麗果的自然發酵較為溫和，但在工業化的大型發酵桶（如1噸或更大型）中，內部熱量不易散失，可能導致核心溫度高於環境溫度 。

更重要的是台灣的氣候環境。台灣夏季氣溫常突破35°C，若倉儲環境缺乏恆溫設備，發酵桶將面臨高溫挑戰。根據阿瑞尼斯方程式（Arrhenius Equation），溫度每上升10°C，化學反應速率（包括聚合物降解與物質遷移速率）約增加2至3倍 。高溫不僅加速了酸對容器的侵蝕，更大幅提升了塑膠中潛在有害物質向果汁遷移的動力學能量。研究證實，在40°C以上的高溫下，PET瓶中的銻與塑化劑遷移量顯著高於常溫環境 。

第三章 高分子材料科學視角下的容器適用性分析

面對上述嚴苛的生化環境，不同種類的塑膠材質表現截然不同。本章將深入分析台灣市場常見的四種塑膠材質：高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）及聚氯乙烯（PVC），從分子結構論證其在諾麗果發酵中的適用性。

3.1 高密度聚乙烯（HDPE）：工業發酵的黃金標準

高密度聚乙烯（High-Density Polyethylene, HDPE），回收標誌為2號，是目前全球食品工業中使用最廣泛的發酵與儲存容器材質。

3.1.1 分子結構優勢

HDPE 是由乙烯單體聚合而成的長鏈高分子。其特點在於分子鏈支鏈極少，能夠緊密堆疊，形成高度結晶的區域（結晶度可達80-90%）。這種高結晶度賦予了HDPE卓越的物理屏障性能與化學抗性 5。

其化學骨架全為穩定的碳-碳單鍵（C-C），不含易受酸鹼攻擊的官能基。這使得HDPE對強酸（如鹽酸、醋酸）、強鹼及多數有機溶劑具有極佳的耐受性 。

3.1.2 諾麗果發酵適用性

針對諾麗果發酵環境，HDPE 展現了近乎完美的適應性：

• 耐酸性： 在 pH 3.0 的環境下長期浸泡，HDPE 不會發生水解或腐蝕 。

• 耐醇性： 對於低濃度乙醇（<10%）及有機酸，HDPE 在常溫下表現穩定，極少發生明顯的溶脹或降解 。

• 安全性： 標準的 HDPE 製程不需要添加鄰苯二甲酸酯類塑化劑（Phthalates）或雙酚A（BPA）。其柔軟度與韌性來自於聚合物本身的分子結構設計，而非外加化學品 。

3.1.3 潛在限制與添加劑

儘管 HDPE 本體安全，但工業製程中可能使用 齊格勒-納塔催化劑（Ziegler-Natta catalysts），導致微量的鈦、鋁或氯殘留 。此外，為了防止加工過程中的熱氧化，常添加受阻酚類抗氧化劑（如BHT, Irganox 1076）。這些非意圖添加物質（NIAS）的遷移風險雖然存在，但在合規的食品級樹脂中，其含量受到嚴格管控，且遷移量通常遠低於毒理學關注閾值（TTC）。

3.2 聚丙烯（PP）：耐熱與透明的折衷選擇

聚丙烯（Polypropylene, PP），回收標誌為5號，常以半透明的型態出現，廣泛應用於耐熱食品容器。

3.2.1 分子結構特性

PP 的結構與 PE 類似，但在碳鏈上多了一個甲基（-CH3）側鏈。這個結構差異賦予了 PP 更高的熔點（約 165°C）與更強的機械強度，但也使其低溫耐衝擊性較差（低溫下易脆裂） 。

3.2.2 諾麗果發酵適用性

• 耐化學性： PP 對無機酸、鹼及鹽類的耐受性與 HDPE 不相上下，甚至在某些有機溶劑（如高溫油脂）的抵抗力上優於 PE 。

• 操作優勢： 若諾麗果汁製程中包含「熱充填（Hot Fill）」或巴氏殺菌步驟（溫度 > 85°C），PP 是唯一能承受此溫度而不變形的通用塑膠材質 。

• 合規性： 與 HDPE 一樣，PP 不含 BPA 與塑化劑，被視為食品安全的優良材質 。

3.3 聚對苯二甲酸乙二酯（PET）：長期發酵的隱形殺手

PET（回收標誌1號）是寶特瓶的材質，雖然常被民眾用於短期醃漬或分裝，但對於長達數月的諾麗果發酵，其風險不容忽視。

3.3.1 結構弱點：酸水解與酯交換

PET 是由對苯二甲酸與乙二醇縮聚而成的聚酯。其分子鏈中含有大量的「酯鍵（Ester bonds）」。在強酸性或強鹼性環境下，酯鍵是化學反應的弱點，容易發生水解反應，尤其是在溫度升高時 。長期的酸性發酵可能導致瓶壁微觀結構的破壞。

3.3.2 銻（Antimony）溶出危機

PET 生產過程中，約 90% 的廠商使用 三氧化二銻（Antimony Trioxide, Sb2O3） 作為聚合催化劑。殘留在基質中的銻並非化學鍵結，而是物理包埋。

多項研究證實，酸性液體（如檸檬汁、醋）會加速銻從 PET 瓶壁遷移至食品中。遷移量與儲存時間成正比 17。對於諾麗果這種需要儲存一年以上的酸性液體，銻的累積溶出量極有可能超過飲用水標準（台灣標準為 < 0.05 ppm，但長期累積攝入風險需謹慎評估） 。

3.3.3 鄰苯二甲酸酯疑雲

雖然 PET 理論上不需要加塑化劑，但在實際檢測中，常在 PET 裝瓶的酸性飲料中檢出微量的鄰苯二甲酸酯（如 DEHP, DBP)。這可能來自於回收料的污染（R-PET）或是加工助劑的遷移。鑑於諾麗酵素的高單價與健康訴求，使用 PET 進行長期發酵存在不必要的風險。

3.4 聚氯乙烯（PVC）：絕對禁區

PVC（回收標誌3號）是食品安全的紅線。為了使硬質 PVC 變軟，必須添加高達 30-50% 的塑化劑（通常是鄰苯二甲酸酯類）。這些塑化劑與 PVC 分子間僅靠微弱的范德華力結合，極易在酸性、含醇或油脂的環境中大量遷移至食品中 。台灣法規已嚴格限制 PVC 的使用，對於發酵用途應絕對禁止 。

表 3.1：各種塑膠材質在諾麗果發酵環境下之綜合評比

第四章 台灣法規合規性與檢驗標準詳解

在確認了材料科學的理論基礎後，業者必須面對現實的法律規範。台灣對於食品容器的管理架構嚴謹，任何商業化行為都必須通過《食品安全衛生管理法》的檢驗。

4.1 法律依據與標準體系

台灣食品容器管理的核心法源為《食品安全衛生管理法》第16條與第17條。

• 第16條： 規定食品器具、容器或包裝不得有毒、易生不良化學作用、或危害健康。

• 第17條： 授權中央主管機關（衛生福利部）訂定《食品器具容器包裝衛生標準》。

針對塑膠類容器，最新的衛生標準（106年7月生效）詳細規定了材質試驗與溶出試驗的具體參數 ¹⁰。

4.2 溶出試驗（Migration Test）：合規的關鍵戰場

「溶出試驗」是模擬食品在加工與儲存過程中，容器釋放物質程度的核心測試。對於諾麗果發酵桶，法規要求必須通過以下極端條件的測試：

4.2.1 模擬液的選擇

由於諾麗果發酵液屬於酸性食品（pH < 5），且含有微量酒精，法規規定必須使用 4% 醋酸（4% Acetic Acid） 作為模擬液進行測試 。某些情況下，若產品酒精濃度較高，還需加測 20% 酒精 溶出試驗。

4.2.2 測試條件

• 標準條件： 將模擬液注入容器，維持60°C達 30 分鐘。

• 高溫條件： 若製程中涉及高溫殺菌（> $100°C），則測試條件提升至 95度C 維持 30 分鐘。

  • 分析： 諾麗果發酵通常為常溫，但若業者在發酵前對果實進行熱燙或發酵後對果汁進行巴氏殺菌並熱充填，則必須採購能通過 95度C 測試的 PP 或 HDPE 桶。

4.2.3 檢驗項目與合格限值

對於聚乙烯（PE）與聚丙烯（PP）材質，必須符合以下標準：

1. 重金屬（以鉛計）： 不得超過 1 ppm。

   • 這是為了防止色料（某些鮮豔的黃色或紅色工業桶可能含鉛鉻顏料）或劣質催化劑的污染。

2. 蒸發殘渣（Evaporative Residue）：

   • 以 4% 醋酸為溶媒：不得超過 30 ppm。

   • 以 20% 酒精為溶媒（若適用）：不得超過 30 ppm。

   • 意義： 蒸發殘渣代表了所有可能從塑膠中溶出的「非揮發性物質總量」，包括低分子量聚合物、塑化劑、抗氧化劑、潤滑劑等。這是判斷塑膠品質純淨度最重要的指標。

4.3 標示新規：透明化義務

根據《食品安全衛生管理法》第26條，自2017年7月1日起，所有食品接觸面含塑膠材質的容器，在販售時必須強制標示 ³³：

1. 品名： 必須揭露其用途（如「食品用發酵桶」）。

2. 材質名稱： 需標示化學全名或通用縮寫（如「高密度聚乙烯」或「HDPE」），僅標示回收三角形編號是不夠的。

3. 耐熱溫度： 明確標示攝氏溫度上限。

4. 用途宣告： 這是最重要的部分。必須顯著標示 「供食品接觸用途」 （For Food Contact）或 「供重複使用」 （若適用）字樣。

   • 實務陷阱： 許多業者在五金行購買的橘色或藍色大桶，雖材質為 PE，但若標籤上未註明「供食品接觸用途」，在衛生局稽查時將被視為違規，且這類桶子往往使用回收料或工業級色母，存在極高風險。

4.4 國際法規對照：Codex 標準

聯合國糧農組織（FAO）與世界衛生組織（WHO）下的國際食品法典委員會（Codex Alimentarius）針對發酵諾麗果汁制定了專屬標準 CXS 356-2023 38。

該標準第7條「包裝」明確指出：

"The fermented noni fruit juice products must be packed in containers that safeguard the hygienic and organoleptic quality... The materials used for packaging must be new (food-grade quality)."

這意味著，國際標準允許使用能保障衛生與感官品質的容器，並未限定材質，但強調必須是 「全新（New）」 且為 「食品級（Food-grade）」。這為使用高品質 HDPE 桶提供了國際法理支持，但也封殺了使用二手桶或回收料桶的可能性。

第五章 化學物質遷移風險與毒理學評估

即使符合法規標準，對於長期（>1年）的發酵過程，我們仍需關注法規測試（30分鐘）可能未涵蓋的長期遷移風險。本章重點分析雙酚A（BPA）、塑化劑及其他添加劑的潛在危害。

5.1 雙酚A（BPA）的迷思與事實

市場上常有「塑膠都有雙酚A」的恐慌。事實上，BPA 是聚碳酸酯（PC）與環氧樹脂的單體。

• HDPE 與 PP： 在化學合成上完全不需要 BPA。因此，使用純淨的 HDPE/PP 桶發酵諾麗果，BPA 的溶出風險為 零 ²⁷。

• PC 容器： 辦公室常見的透明藍色大水桶通常是 PC 材質。若誤用 PC 桶進行酸性諾麗果發酵，隨著時間推移與酸水解，BPA 將釋放到果汁中，干擾人體內分泌系統。因此，嚴禁使用 PC 桶。

5.2 鄰苯二甲酸酯（塑化劑）的風險來源

HDPE 與 PP 本身具有柔韌性，不需要添加 DEHP 等塑化劑。然而，風險來自於兩個方面：

1. 交叉污染（Cross-contamination）： 這是最大的風險源。許多業者為了省錢，購買盛裝過化學原料的二手桶。這些桶壁可能吸附了大量的工業塑化劑或殺蟲劑，在發酵過程中釋放回果汁中 ⁴⁰。

2. 製程殘留： 極少數情況下，某些催化劑系統可能含有微量鄰苯二甲酸酯作為給電子體（Electron donors）。但現代高效催化劑已大多汰換此技術。選擇信譽良好的食品級原料供應商（如台塑、台聚等大廠原料製成的桶）可規避此風險。

5.3 銻與重金屬的長期累積

如前所述，PET 瓶在酸性果汁中的銻溶出是一個經過證實的動力學過程。在室溫下，儲存一年後的果汁中銻濃度可能上升數倍 ¹⁷。雖然多數情況下未超過急性毒性標準，但對於強調排毒、健康的諾麗酵素產品而言，任何重金屬的非必要攝入都是對品牌形象的打擊。這進一步證實了 HDPE/PP 優於 PET 的論點。

5.4 微塑膠（Microplastics）與光降解

塑膠在紫外線（UV）照射下會發生光氧化降解，導致表面粉化（Chalking），進而剝落微塑膠顆粒進入食品 ⁴¹。

• 風險管理： 戶外發酵或置於窗邊的透明/半透明桶風險最高。

• 對策： HDPE 發酵桶應添加食品級炭黑（Carbon Black）或鈦白粉（Titanium Dioxide）作為光遮蔽劑（這也是為何工業桶多為藍色或黑色的原因），且必須嚴格放置於室內避光處。

第六章 實務操作指南與最佳化流程

基於上述科學分析與法規要求，本報告為業者制定一套標準操作程序（SOP），以確保在合規與安全的前提下進行生產。

6.1 容器採購規範（Procurement SOP）

1. 材質鎖定： 僅採購 HDPE (2) 或 PP (5) 材質。

2. 食品級認證： 供應商必須提供該批次產品的 「食品容器具檢驗證明書」。

   • 檢驗項目需包含：材質試驗（鉛、鎘）、溶出試驗（4% 醋酸, 60°C/30min, 蒸發殘渣 < 30ppm）。

   • 注意報告日期應在一年內，且檢體照片與實物相符。

3. 標示檢查： 桶身或外包裝必須有 「酒杯與叉子」 符號或 「供食品接觸用途」 字樣 ⁴³。

4. 拒絕回收桶： 採購合約應註明「保證全新品（Virgin Material）」，嚴禁使用二手桶。

6.2 發酵環境與製程管理

1. 溫度控制（Temperature Control）：

   • 建議發酵室溫度控制在 20°C - 28°C。避免超過 30°C，以降低化學物質遷移速率並防止諾麗果風味劣化（高溫易產生過多雜醇油） ¹⁴。

   • 避免溫差劇烈波動，以防桶內產生負壓或過壓，導致變形或吸入外部污染物。

2. 避光儲存： 塑膠桶應放置於無陽光直射的陰涼處。若無法完全避光，應使用不透光的 HDPE 桶（如藍色或黑色），而非半透明的 PP 桶。

3. 清洗與消毒（CIP）：

   • 塑膠表面硬度不如不鏽鋼，易被刷洗造成刮痕。建議使用高壓水槍或軟海綿清洗，嚴禁使用鋼刷。刮痕會藏汙納垢並增加與酸液的接觸面積 ⁴⁶。

   • 消毒可使用食品級酒精或次氯酸水，但需確保沖洗乾淨。

6.3 生命週期管理

塑膠容器並非永久耐用。建議業者建立履歷制度：

1. 啟用日期標籤： 每個發酵桶在使用首日貼上防水標籤，記錄啟用日期。

2. 定期巡檢： 每半年檢查桶內壁狀況。若發現 變色（黃變）、內壁粗糙化（粉化）、細微裂紋 或 異味殘留，應立即淘汰。

3. 強制退役： 建議高酸性發酵用途的塑膠桶使用年限不超過 3-5年（視使用頻率與清洗強度而定），之後可降級用於盛裝非食品物質或回收。

6.4 替代方案評估

雖然 HDPE 桶合規且成本低，但對於追求頂級定位的品牌，可考慮「混合材質策略」：

• 前發酵（液化期）： 使用 HDPE 桶，方便搬運與觀察。

• 後陳釀（長期）： 轉移至 304 或 316L 食品級不鏽鋼桶。不鏽鋼對酸、醇及時間的抵抗力是絕對的，且無遷移風險，能作為高價產品的品質保證。

第七章 結論

綜合材料科學、化學遷移研究及台灣法規的深入分析，本報告得出以下結論：

1. 合規性確認： 在台灣使用 符合食品器具容器包裝衛生標準 的 HDPE (2號) 或 PP (5號) 塑膠桶進行諾麗果發酵，在法律上是 完全合規 的。前提是該容器必須通過 4% 醋酸溶出試驗，並具有正確的中文標示。

2. 科學安全性： HDPE 與 PP 的碳氫骨架結構賦予其優異的耐酸性與化學惰性，能夠抵禦諾麗果發酵液（pH 3.5, 微量酒精）的侵蝕。與 PVC（塑化劑風險）及 PET（銻溶出風險）相比，HDPE/PP 是長期發酵最安全的塑膠選擇。

3. 關鍵風險控制點： 安全的關鍵在於 「拒絕二手桶」 與 「溫度管理」。絕大多數的塑化劑污染案例皆源自誤用盛裝過化學品的工業回收桶。此外，控制發酵溫度在 30°C 以下，能最大程度降低任何潛在的物質遷移風險。

4. 產業建議： 建議業者將容器的合規證明（SGS報告）納入食品安全管制系統（HACCP/ISO 22000）的供應商管理環節，並建立容器汰換機制。這不僅是為了應對法規稽查，更是對消費者健康負責的具體展現。

附表：常見塑膠材質特性與諾麗果發酵適用性速查表