窮人的糖──糖精

    在陰暗的後巷有人壓低聲音,對路過的人招呼:「老兄,……我有些好東西。」話說得簡短,但很快就有人靠過去,向他買小包的白色粉末。買方小心的拿出粉末嚐一下,看看感覺對不對。他們要買的是讓人甜滋滋的東西,而不是令人飄飄然的藥物。交易物是私人製作的違禁品──糖精(C6H4(SO2NHCO))。買到這種東西的人,又有甜蜜蜜的好日子了。

    德國政府在1902年頒布法令,禁止健康的人食用糖精。健康的人只能用傳統的糖製造甜點;罹患糖尿病的人,倒可以憑證明向藥局購買糖精。禁用糖精的理由與安全無關,而是甜菜製糖業者向政府施壓的結果。當時的糖非常貴,窮人根本用不起,糖精的製作成本低廉價錢也便宜,很快就成為「窮人的糖」。歐洲許多國家由於擔心喪失製糖工業的龐大稅收,都立法約束糖精的銷售,因而產生龐大的糖精黑市交易。

    黑市糖精的主要貨源來自瑞士。因為在瑞士,糖精的交易是合法的。到了第一次世界大戰,歐洲普遍缺糖,糖精才重回歐洲市場,並且很快成為糖的主要替代品,至今仍是如此。但大多數使用糖精的人,並不知道糖精的發現,有一個相當動人的故事。

    故事從一位名叫雷姆生(Ira Remsen, 1846-1927)的美國年輕人開始。有一天他在醫生的辦公室桌上,看到一小瓶硝酸(HNO3)。很多人根本不會對這個小瓶子多看一眼,但雷姆生不一樣。他在化學書上看過一段描述:「硝酸會與(Cu)發生作用。」這句話到底是什麼意思,他一直弄不明白。這可是千載難逢的好機會,可以解開心中的疑團。他摸摸口袋,找到一個銅幣,趁沒人注意時很快偷偷倒了一點硝酸到銅幣上。他驚訝的發現幾乎馬上就有反應了。雷姆生日後回憶道:「銅幣馬上出現藍綠色泡沫,整個銅幣好像燻綠了。銅幣旁還出現一團暗紅色氣體,氣味難聞得令人窒息。」

    當他想把這一團亂糟糟的東西丟出窗外時,發現硝酸不但會與銅作用,也會與手指頭作用。他把受到灼傷的手指頭在褲子上擦時,又有了新發現:硝酸也會與纖維作用。因此,雷姆生總算知道化學書上說的「發生作用」是什麼意思了。他同時也學到另一個教訓,那就是:瞭解化學反應的唯一方法,就是做實驗並觀察結果;換句話說,就是進實驗室做實驗。因此,就在這一天,雷姆生下定決心要當一位化學家,為尚在萌芽的化學貢獻一生。

    但是雷姆生的爸媽並不希望兒子成為化學家,他們希望他當醫生。他順父母的意從醫學院畢業,也得到醫學士學位。但他一完成學業,就離開美國到德國,追求自己喜歡的化學,得到化學博士學位後,他回到美國,在麻州的威廉斯學院擔任化學教授。但是美國大學的化學教授以教學為主,不像德國的化學教授那樣重視研究工作,因此他對這個職務並不是很滿意,但迫於無奈只好專注於教學工作,而且全心全意投入。

    雷姆生認為化學系的學生應該瞭解什麼叫做化學反應,最好還能親身經歷。至於從何開始呢?當然是硝酸與銅的作用啦,反應時產生的暗紅色氣體,其實是二氧化氮(NO2),而藍綠色的殘渣則是硝酸銅(Cu(NO3)2)。雷姆生還寫了一本廣受採用的精采教科書,把化學原理清楚的介紹給學生。他的努力並沒有白費。當巴爾的摩的商人霍普金斯(Johns Hopkins, 1795-1873)捐錢成立約翰霍普金斯大學時,他受聘為化學系系主任。

    雷姆生抓住這個機會,設計了一整套計畫,從頭幹起,把重點放在研究上。很快的,約翰霍普金斯大學就成為美國化學研究的中心,吸引了全世界的學生與研究人員前來。其中有一位是德國的化學家法赫伯格(Constantine Fahlberg, 1850-1910),他追隨雷姆生進行研究。雷姆生指定他做的研究並不特別有趣。這沒什麼好奇怪的,因為雷姆生認為科學並不只是解決問題的特定工具,而是更高的文化型式。他要求法赫伯格研究某種煤焦油衍生物的氧化作用,這種衍生物叫做甲苯磺醯胺(CH3C6H4SO2NH2),只因為這類研究沒人做過。法赫伯格是相當懶散的化學家,常常沒有洗手就離開實驗室,沒人料得到懶散居然是他的幸運之鑰。

    有一天晚上在吃晚餐時,法赫伯格發現自己手剝的一片麵包,吃起來特別甜。他沒有多久就發現原因了,他知道這一定是當天在實驗室裡碰到的某個東西留下來的味道。他立刻把這項偶然的發現報告雷姆生,也引起了雷姆生的注意。1880 年,這兩位科學家在《美國化學期刊》發表研究結果,他們發現的新化合物,比糖甜好幾百倍。雷姆生只是以好奇心看待這件東西,但法赫伯格卻體會到它潛在的商業利益。

    法赫伯格知道市場上的糖價波動很大。這種價格低廉的甜味劑一定大受歡迎。另外,法赫伯格認為想減肥的人,一定非常歡迎這項新產品:只要加一點點,就很甜了,但所含的卡路里卻很少。法赫伯格把這項新發現的產品稱為「糖精」(saccharin),它的英文是從拉丁文的「糖」來的,並祕密的為它的製程申請專利。幾年之內,糖精變成全世界第一件非營養素甜味劑商品,法赫伯格也變得很有錢。

    雷姆生與約翰霍普金斯大學,都沒有從糖精的發明上得到半點好處。但雷姆生並不遺憾,他是真正科學家,並不太在意自己的研究成果是否有商業利益。不過法赫伯格可能心懷鬼胎,千方百計想獨占糖精發明人的地位,這令雷姆生很不高興。雷姆生常說:「法赫伯格是個無賴。想到我的名字與這種小人相提並論,就令我噁心。」但糖精的發明實在太重要了,他們兩人的名字,似乎只好永遠連在一起了。

    糖精的重要性,可以從兩方面來看:首先,它是最早的科技轉移實例,把大學實驗室裡的研究成果,成功的轉移成商業產品。第二點,也是更重要的一點,糖精帶來「非營養素甜味劑」的概念。這個概念最初的立意並不壞,後來卻掉入相當負面的困境裡。

    法赫伯格得到了德國的專利,因此糖精在德國上市。但在1902年之前,美國本土沒人碰過這種東西。後來在聖路易一家藥廠當代理商的昆尼(John Francis Queeny, 1868-1930),決定試試運氣,在美國製造糖精來賣。當時歐洲已經有國家立法,管制糖精的銷售,但美國還沒有任何法令規範糖精的銷售。昆尼借了一千五百美元,成立了一家小公司,最初只有兩名員工,就是他與他太太。昆尼一開始,就決定用太太娘家的名字當公司的名稱,於是孟山都(Monsanto)化學公司就此誕生。最初,孟山都只製造糖精但後來多角化經營,很快就成為世界級的大型化學公司。

    但是糖精在美國無拘無束的好日子,並沒有多久。這都要感謝維立(Harvey W. Wiley, 1844-1930)博士。他在1883年受命擔任美國農業部化學局局長。美國在南北戰爭後人口迅速增加,糧食的生產方式發生劇烈改變。成立農業部化學局的目的,在監視食物供應的安全。當時人口大量由鄉村移入城市,外食變成主要的生活方式,人們不再辛辛苦苦在家裡準備食物。因應市場需求,食品工業迅速發展,為大部分人準備食物並且安全的保存食品。

    維立還在普度大學當化學教授時,就很關心那些未受管制的食品添加劑,他擔任農業部化學局局長時,對此更加憂心。1881年,他發表文章提到有人賣劣質糖,還有一些乳酪的著色劑含有鉛的成分。現在維立擔心,用來保存食品的防腐劑,例如:甲醛(CH2O)、苯甲酸(C7H6O2)或硼酸(H3BO3)等,它們既然能殺死細菌或黴菌,是不是對人也有毒?他決定找出真相。

    維立發起保護消費者食品安全的聖戰,最引人注意的動作就是組織了獵毒小組。他聘任十二位年輕健壯的小伙子,要求他們每天中午一起用餐,吃的餐點是特別準備的,摻有各種當時市面上使用的食品添加劑。如果有人出現任何不正常的徵候,維立就對這項添加劑發出禁令。現在回顧起來,這其實是非常原始的系統,因為如果暴露於少量的某種化學品,即使當時毫無異狀,也不能代表長期使用是安全的。不過維立的工作,使大家明白立法管制食品安全的重要。終於,1906年通過「衛生食品暨藥物法」,首先賦予政府公權力,有效遏止劣食與假藥。這是維立事業的高峰期。

    自此維立博士變成食品安全的狂熱者,他把糖精也列入待攻擊的化學品清單上。他猛烈攻擊糖精,說它是「生產煤焦油的副產品,缺乏做為食物的價值,且極度損害健康。」但很不幸,這次他卻踢到鐵板。老羅斯福(Theodore Roosevelt, 1858-1919)總統在醫生的建議下,早就開始吃糖精,而且也很喜歡這玩意兒。老羅斯福總統公開表示:「說糖精有害健康的人,一定是白癡。」並決定削減維立的大權獨攬。

    老羅斯福總統成立了所謂的「科學家仲裁委員會」,仔細調查維立提出的管制建議。委員會的主席很湊巧也很諷刺的,就是糖精的發明人雷姆生教授。委員會的結論是,糖精很安全,但仍然建議只有為糖尿病所苦的人,才適合只吃糖精。這個建議並沒有法律約束力,在食品工業迎合大眾對非營養素甜味劑的需求下,這個建議很快就給遺忘了。

    糖精的愛用熱潮一直延續到1977年。直到加拿大的一項研究指出,用大量的糖精餵老鼠,會增加雄鼠得膀胱癌的機率。老鼠吃的量有多大呢?相當於每人每天喝800瓶飲料的量,不僅如此,連雄鼠的母親也必須餵食這個量。喜愛糖精的人認為這種研究太荒誕,把結果硬套到人的身上更是完全不合理。但是加拿大政府還是限制食品工業,不能用糖精做食品添加劑,但不限制一般人自己添加在食物裡。

    美國食品暨藥物管理局(就是由維立原先的那個組織,轉化而來的),也提出類似的禁令,但美國國會在民意的強大壓力下,不得不擱置禁令,等待進一步研究結果出爐。糖精可以繼續販售、使用,但在糖精的粉紅色包裝上,要標明糖精在實驗動物身上,會引發癌病。

    後續的研究無法證實糖精有任何致癌性,人類流行病學的調查研究又指出,如果糖精真的有致癌危險,風險也是非常的低。事實上,美國政府在2000年,已經把糖精從可能致癌的化學物清單中除名。柯林頓總統也簽署命令,去除糖精產品上的警告字樣。加拿大目前還是禁止用糖精當食品添加劑,但你不必在黑市裡偷偷買它,到藥局就買得到了,對此糖尿病患一定很開心。

    我相信雷姆生一定沒想到,偷偷倒一點硝酸到小銅幣上,會引發這一連串的事端。現在回到起點上,醫生在桌子上擺一小瓶硝酸幹什麼?因為當時普遍用硝酸銀(AgNO3)殺菌。醫生必須自己調製硝酸銀,讓硝酸(HNO3)與(Ag)「發生作用」。(本文摘自 《蘇老師化學五四三》第一篇〈愈化學,愈健康〉)

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