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『環保資訊』月刊第120期

環境荷爾蒙與食品安全性之簡介

環境荷爾蒙與食品安全性之簡介

   

徐錫樑

國立嘉義大學

食品科學系暨研究所   教授

 

一、前言

在科學持續發展的社會裡,我們所生活的環境充斥著大量的化學物質。這些化學物質促進了繁榮和發展,也帶給我們龐大的利益。另一方面,這些化學物質的安全性已經造成社會上的爭議。自1962年Silent Spring(國內中譯本為「寂靜的春天」)和1996年Our Stolen Future(國內中譯本為「失竊的未來─生命的隱形浩劫」)此類的著作問世,內容陳述生態的改變及對人類後續的影響,逐漸喚醒大眾對於濫用化學物質之危機意識。由於人們對於化學物質的使用,往往只重視具有直接危害之化學毒性物質給予管制,卻忽視了其他可能經生物濃縮(Franke et al., 1994)而累積於生物體中作用的化學物質,對於生態與人類的影響更為嚴重,甚至禍害下一代。

近年來各式各樣的化學物質被大量製造使用,並排放到環境中。某些化學物質,其分子結構近似於動物體內分泌所生產之激素,一旦經由環境介質進入生物體後,即會與激素之受體錯誤結合,進而接受錯誤指令,干擾動物體之生理作用。王等(2000)將此類化學物質稱為「內分泌干擾物質」(endocrine disrupter substance, EDS);美國National Research Council稱之為荷爾蒙活性物質(hormonally active agents, HAAs);日本環境廳則稱之為環境荷爾蒙(environmental hormones)

壬基苯酚(Nonylphenol,簡稱NP)及其相關化學物質,「壬基苯酚聚乙氧基醇類(Nonylphenol polyethoxylates,簡稱NPnEO)」和「壬基苯酚聚乙氧基羧酸類(Nonylphenol polyethoxy carboxylic acid,簡稱NPnEC)」,主要用途可作為非離子界面活性劑、家用或工業用清潔劑,或添加在紙類當作分散劑(dispersing agents)使用(Guenther et al., 2002),以及在塑膠中添加三壬苯基磷酸酯( tris-nonylphenol phosphate, TNPP)作為抗氧化劑(Gilbert et al., 1986)這些化學物質經使用後,其廢液不論是排入汙水處理廠或直接流入水體,皆可被微生物分解成壬基苯酚(Ahel et al., 1993)。其中壬基苯酚之化學結構與動物的雌性激素結構相似,因此此類物質已被證實為環境荷爾蒙(Sharpe et al., 1995 ),許多歐洲國家已經明確立法規範取締或限制使用此類化學物質(Jobling et al., 1998 )。

台灣目前每年生產使用約48,000公噸的壬基苯酚類非離子界面活性劑;由於缺乏家庭污水及工業廢水的廢水處理廠,近年來文獻指出,已從很多河川溪流之水體和河川沉積底泥裡檢驗出壬基苯酚類化合物之殘存,且大部分檢驗的結果均較其他國家之殘留濃度為高之趨勢(Ding and Tzing, 1998)。壬基苯酚類化合物對水的溶解度非常低,而乙氧基醇鏈則為親水性,隨著壬基苯酚類化合物被河川底泥中厭氧性微生物所降解,其代謝物的親脂性則提高,由此化性的顯示,壬基苯酚類化合物代謝物可能於生物體中產生生物濃縮作用。

另外,日常飲食之食品可能間接含有此類化學物質,以及各種包裝材料及容器亦可能有壬基苯酚之溶出。因此,對飲食及食品包材之安全性應加以重視。

二、環境荷爾蒙

(一)環境荷爾蒙之種類

美國政府於1966年首先提出會干擾生物體內分泌系統之化學物質,必須加以管制,並訂定篩選原則及測試範圍;伊利諾州環保局(Illinois EPA)提出可能影響動物及人體內分泌系統之74種化學物質初步名單;日本環境廳則於1988年公佈具環境荷爾蒙效應之化學物質70種,其中包括殺蟲劑、殺菌劑、除草劑及塑化劑,以及重金屬、戴奧辛和界面活性劑等(王等,2000)。

(二)環境荷爾蒙作用機制

2000年微生物與環境荷爾蒙研討會論文集中,「台灣地區疑似環境荷爾蒙物質管理及環境流布調查」一文,環境荷爾蒙化學物質對內分泌系統之干擾機制可分為:

1.化學物質之結構類似於雌性動情激素(estrogen),當其進入動物體細胞內,與雌性激素受體蛋白結合而誘發相同之生理功能,產生假性荷爾蒙作用;如壬基苯酚及雙酚A(bisphenol A)等化學物質均屬此類。

2.化學物質與動物體內雄性激素受體蛋白結合,佔據了原受體結合位置,使正常雄性激素荷爾蒙無法與受體蛋白結合,因而抑制了雄性激素的作用,進而阻斷正常生理功能;如殺蟲劑(DDT)的代謝物DDE即具有抑制雄性性徵,而出現雌性性徵之效應。

3.化學物質與細胞內其他受體蛋白質結合,活化遺傳物質,產生功能蛋白;間接影響雄性激素之功能者,如Dioxin即具有此效應。

三、環境中壬基苯酚的來源與人體暴露

(一)環境中來源與降解

在壬基苯酚衍生物之使用上,最大宗為「壬基苯酚聚乙氧基醇類(NPnEO)」之製造。NPnEO為目前使用最廣泛的非離子界面活性劑,使用率達80% (王等,2000)。因此NPnEO的使用為環境中壬基苯酚污染之主要來源,其他像樹脂、塑膠製品之使用,亦為壬基苯酚之污染來源。NPnEO之生物分解途徑(Ahel et al., 1993):

1.NPnEO之最初分解很容易發生,但是最終並不容易完全分解。

2.在活性污泥處理廠,NPnEO生物降解產物是carboxylated NPnEO;在厭氧環境下,最重要的降解產物是壬基苯酚。

3.在厭氧環境下,壬基苯酚很不容易繼續降解。

 (二)壬基苯酚作為添加劑

現行市售之化學合成清潔劑,依其去污原理,可概分為陽離子界面活性劑、陰離子界面活性劑、兩性界面活性劑、非離子界面活性劑等種類;其中以陰離子界面活性劑(70﹪)及非離子界面活性劑(27.4﹪)為最大宗。而壬基苯酚聚乙氧基醇類佔非離子界面活性劑市場的八成,為工業洗滌及去除油污之主要成份,廣用於清洗工業及乳化工業。非離子界面活性劑使用後估計約有35%以上排放於水體環境中(王等,2000)。另外,塑膠在製造、加工或使用過程中,常因熱、光、氧、金屬離子及機械剪切力等的作用而產生自由基,導致塑膠氧化裂解,而使塑膠產品光澤度降低、變色、龜裂、剝離並造成塑膠耐衝擊強度、抗折強度和伸張強度的降低,故必須添加抗氧化劑以抑制該類反應。液狀的三壬基亞磷酸脂(tris(nonylphenyl) phosphate, TNPP)為次級抗氧化劑,是最常做為熱安定劑的共安定劑(costabilizer)(黃、鄭,2002)。Howe等(2001)探討壬基苯酚於塑膠聚合物(聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC))之添加使用情形。另外,也可應用添加於乳膠漆中作為乳化劑(Inoue et al., 2001),或是以界面活性劑的形式添加於殺蟲劑與除草劑的配方中,以提高殺蟲劑懸浮和乳化作用的穩定性(Seaman, 1990)。

(三)壬基苯酚對生物體之影響

由目前研究發現,雖然壬基苯酚之雌激素潛力遠小於17β-estradiol,但卻對生物之內分泌系統造成影響。王等(2000)發現,雄鯉魚暴露於壬基苯酚兩週後,其卵黃前質(vitellogenin,Vtg)濃度明顯增加,四週後增為空白對照組的46倍;Flouriot (1995)在研究報告指出,壬基苯酚可以取代雌性激素(17α-ethinylestradiol,EE2),並固著於肝臟雌激素受體(estrogen receptor,ER)導致卵黃前質之累積。而依據Lee (1998)研究發現,暴露於壬基苯酚之雄性幼鼠,其睪丸、副睪、精囊、攝護腺均減小,且患隱睪症(cryptorchidism)頻率有增加之趨勢;另外,Chapin等(1999)研究指出壬基苯酚會使體內之雌激素活性增強,加速陰道開口(accelerated vaginal opening)、動情週期瓦解(estrous cycle disruption),亦會改變腎臟結構與重量。Yadetie (1999)以壬基苯酚直接模擬鮭魚肝臟之雌激素與雌激素受體結合試驗,發現魚體分泌出卵黃前質及蛋白層。Baker (2001)在研究中証實壬基苯酚會降低雄性的生殖能力及損害健康。英國將壬基苯酚對魚類的無顯著影響濃度(No observation effect concentration, NOEC)訂為10 μg/L,日本則訂為6.08 μg/L,並取其1/10(即0.608μg/L)為預估無顯著影響濃度(Predicted no effect concentration,PNEC)。雄魚在水中壬基苯酚濃度23.5μg/L 時會出現二次性徵之雌化,在11.6μg/L 時出現精巢卵(王等,2000);歐盟訂PNEC為0.7μg/L (吳、丁,2000)。Cunny等(1997)以90天重復劑量亞慢性毒性試驗(subchronic toxicity test)認為無毒性顯示劑量(No observed adverse effect level,NOAEL)應為 50 mg/kg/day。Chapin等(1999)研究認為壬基苯酚對大鼠之生殖系統NOAEL為200 ppm。

(四)壬基苯酚對人體之影響

對人類而言,壬基苯酚會使睪丸無法分泌足量的睪固酮(testosterone),而導致睪丸未降(undescended testis)、尿道下裂(hypospadias),甚至引發睪丸癌(carcinoma in situ testis)。亦會提高前列腺癌的罹患率,對男性生殖系統及健康造成威脅(Paganetto et al., 2000)。由於壬基苯酚是環境中NPnEO之微生物降解產物,主要是經由飲食而進入人體,其他人體暴露途逕還包括:空氣吸入、皮膚吸收或使用醫療PVC器材注射進入人體(Inoue et al., 2001)。Muller等(1998)研究顯示,非職業暴露族群成人壬基苯酚每日最大攝入量應小於0.16 mg/day。

四、食品及食品包裝材質之安全性

由於多數的環境荷爾蒙等化學物質藉由種種的途徑殘留於環境、食物及日常生活用具中,對人類而言,飲食是最直接暴露於這些化學物質的重要途徑。特別在台灣這個位於亞熱帶的海島型國家,水產資源相當豐富,也是國人飲食當中不可或缺的部份,台灣各地區之水產品是否遭到此類物質之污染,是一值得加以重視之問題。另外,由於工商業之發達生活忙碌,國人外食比例很高,對於外食餐具及各種食品包裝材料的使用頻繁。各種器具及包材可能有壬基苯酚化合物溶出,因此,其使用之安全性亦值得重視。

有鑑於此,本研究室曾對市售食品及其包裝材料抽樣分析壬基苯酚含量,結果發現市售食品樣品中有少數可檢出極微量壬基苯酚。另外,針對紙類餐具、鋁箔包裝(Tetra Pak)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)及鐵罐進行壬基苯酚溶出量之分析。結果發現少數食品包材及容器會溶出極微量壬基苯酚。食品及食品包裝材料的壬基苯酚釋出量,皆遠低於Nagao等(2001)之研究結果認為壬基苯酚無毒性顯示劑量為10 mg/day。故這些材質的使用理論上是安全的;良好的食品容器是建立在消費者的正確使用方法上,任何食品容器多少都存在不同的風險,建議消費者,在一般非特定的情形下,最好的容器還是以高品質的不袗、陶瓷器為主(尤其是未上很多釉料或非彩色的陶瓷器)與玻璃容器,這些容器相對的安全許多。既然已經知道這些食品容器的安全性,減少使用易釋出化學物質的塑膠包裝材料,才能降低健康風險。

結論

我國烷基酚類非離子型界面活性劑之年使用量高達48,000公噸(王等,2000),這些含壬基苯酚化學物質使用後可能隨著家庭污水、市政廢水或工業廢水而排放於環境中。建議環境保護單位對該類物質之使用做相關規定或限制,並增加污水處理廠之設置及污水處理效率,避免汙水直接排入環境中。另外,食品包材也是壬基苯酚進入人體途徑之ㄧ,雖然疑似環境荷爾蒙化學物質已有相關法規開始列管,但在食品包裝材質中所含壬基苯酚物質之添加劑的使用量,以及壬基苯酚物質溶出之檢驗標準,需相關衛生單位制定一套可供使用的規範、檢驗標準及風險評估,以確保廣大消費者之使用安全。在此,呼籲社會大眾及相關單位應重視環境汙染之問題,『環境─食品─健康』之課題值得大家關心。

參考

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