丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 毒 性 資 料 國 家 衛 生 研 究 院 國 家 環 境 毒 物 研 究 中 心
大 綱 何 為 丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 生 成 過 程 代 謝 過 程 毒 性 神 經 毒 性 (neurotoxicity) 生 殖 毒 性 (reproductive toxicity) 基 因 毒 性 (genotoxicity) 致 癌 性 (carcinogenicity) 台 灣 食 品 中 丙 烯 醯 胺 含 量 國 內 外 法 規
何 為 丙 烯 醯 胺 (Acrylamide): * 丙 烯 醯 胺 之 基 本 性 質 : 中 文 名 稱 : 丙 烯 醯 胺 英 文 名 稱 :Acrylamide, 2-propenamide 分 子 式 :CH2CHCONH2 分 子 量 :71.1 g/mol CAS No:79-06-1 顏 色 : 無 色 氣 味 : 無 味 沸 點 :192.6 熔 點 :84.5 蒸 氣 壓 :0.007 mmhg (25 ) 溶 解 度 : 可 溶 於 水 (216 g/100 L) 甲 醇 酒 精 及 丙 酮 等 溶 劑 丙 烯 醯 胺 是 一 水 溶 性 乙 烯 基 單 體 (vinyl monomer), 可 在 某 些 食 品 烹 煮 過 程 中 產 生 也 可 在 抽 煙 煙 霧 中 發 現 單 體 丙 烯 醯 胺 易 聚 合 成 聚 丙 烯 醯 胺, 聚 丙 烯 醯 胺 是 許 多 製 造 業 的 化 工 原 料, 例 如 : 建 造 水 壩 的 地 基 或 隧 道 的 防 滲 漏 劑 製 造 飲 用 水 用 的 黏 著 劑 造 紙 時 的 黏 著 劑 和 染 料 的 合 成 等 資 料 來 源 : 行 政 院 環 保 署
丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 的 生 成 過 程 : 丙 烯 醯 胺 被 證 實 存 在 於 烘 烤 和 油 炸 過 的, 且 富 含 碳 水 化 合 物 的 食 物, 如 炸 薯 條 薯 片 麵 包 和 穀 物 食 物 中 的 氨 基 酸 ( 天 門 冬 醯 胺 ) 和 還 原 糖 (reducing sugars), 在 高 溫 烹 調 (>120 ) 下 經 由 美 拉 德 褐 變 反 應 (Maillard browning reactions) 後, 產 生 丙 烯 醯 胺 (Friedman 2003 ; Rosen and Hellenas 2002;Smith, Perfetti et al. 2001; Tareke, Rydberg et al. 2002) Friedman, 2003
丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 的 代 謝 過 程 : 在 丙 烯 醯 胺 的 代 謝 過 程 中, 發 現 透 過 細 胞 色 素 CYP2E1 催 化 將 丙 烯 醯 胺 進 行 環 氧 化 反 應, 產 生 環 氧 丙 烯 醯 胺 (glycidamide, GA) 而 GA 可 透 過 環 氧 化 物 水 解 酶 代 謝 成 羥 基 丙 醯 胺 (glyceramide) 與 穀 胱 甘 肽 (glutathione) 產 生 鏈 結 形 成 mercapturic acid, N-acetyl-S-(2-carbamoylethyl)-L-cysteine (AAMA) 或 與 體 內 DNA 產 生 反 應 形 成 N7-(2-carbamoyl-2-hydroxyethyl) guanine (N7-GA-Gua) 和 N3-(2- carbamoyl-2-hydroxyethyl) adenine (N3-GA-Ade)
丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 的 毒 性 : 神 經 毒 性 (neurotoxicity) : * 丙 烯 醯 胺 造 成 人 類 與 實 驗 動 物 神 經 系 統 的 毒 性 已 有 相 關 研 究 證 實 丙 烯 醯 胺 暴 露 會 造 成 人 類 和 動 物 的 神 經 軸 突 病 變, 影 響 中 樞 與 周 邊 神 經 系 統, 導 致 神 經 麻 痺 與 運 動 失 調 等 症 狀 (LoPachin, Ross et al. 2002) * 在 5.56-9.02 mg/m 3 丙 烯 醯 胺 環 境 空 氣 濃 度 下, 一 天 暴 露 八 小 時, 一 星 期 暴 露 六 天, 發 現 工 人 短 期 暴 露 有 雙 腳 無 力 腳 趾 反 射 知 覺 喪 失 雙 手 脫 皮 與 手 腳 麻 木 等 現 象, 長 期 暴 露 者 引 起 神 經 病 變, 導 致 小 腦 功 能 喪 失 (He, Zhang et al. 1989) * 實 驗 動 物 大 鼠 飲 水 添 加 1 5 或 20 mg/kg/day 丙 烯 醯 胺 90 天 發 現 有 明 顯 的 神 經 症 狀 發 生,20 mg/kg/day 組 更 有 末 梢 神 經 退 化 肌 肉 與 睪 丸 萎 縮 和 紅 血 球 數 目 降 低 的 現 象 (Burek, Albee et al. 1980) *NCTR/NTP 進 行 F344 大 鼠 飲 用 水 加 入 丙 烯 醯 胺 的 2 年 神 經 毒 性 實 中, 測 得 周 圍 神 經 軸 突 病 變 發 生 率 增 加, 其 NOAELs 分 別 為 雄 性 0.67 mg/kg/day 和 雌 性 1.88 mg/kg/day(nctr/ntp, 2010)
丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 的 毒 性 : 生 殖 毒 性 (reproductive toxicity) : * 丙 烯 醯 胺 的 生 殖 毒 性 以 雄 性 為 主 ( 雌 性 則 是 神 經 症 狀 為 主 ), 實 驗 動 物 大 鼠 飲 水 添 加 0 0.5 2.0 或 5 mg/kg/day 丙 烯 醯 胺 10 週, 發 現 有 幼 鼠 出 生 的 數 目 減 少, 在 較 高 劑 量 暴 露 下, 精 子 的 細 胞 型 態 和 活 動 力 受 到 影 響 與 神 經 症 狀 的 產 生, 都 導 致 交 配 頻 率 降 低 (Tyla RW, 2000;Tyl and Friedman 2003) * 實 驗 動 物 公 大 鼠 飲 水 添 加 0 5 30 45 或 60 mg/kg/day 丙 烯 醯 胺 5 天, 發 現 有 公 鼠 體 重 下 降 其 精 子 活 動 力 交 配 和 生 預 頻 率 降 低 和 受 精 著 床 能 力 下 降 (Tyl, Marr et al. 2000)
丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 的 毒 性 : 基 因 毒 性 (genotoxicity): * 細 胞 經 丙 烯 醯 胺 處 理 後 有 DNA 鍵 結 物 產 生, 導 致 基 因 複 製 過 程 突 (A G; G C;G T) 或 基 因 傷 害, 使 表 現 的 蛋 白 質 功 能 受 到 影 (Besaratinia and Pfeifer, 2004) * 體 外 基 因 毒 性 研 究 中 發 現, 丙 烯 醯 胺 的 基 因 誘 變 能 力 弱, 但 是 致 染 色 體 斷 裂 能 力 強 然 而, 其 代 謝 物 ( 環 氧 丙 醯 胺,GA) 則 是 一 種 強 誘 變 劑 和 強 染 色 體 斷 裂 劑 * 在 成 熟 小 鼠 飲 用 水 加 入 丙 烯 醯 胺 或 環 氧 丙 醯 胺, 發 現 淋 巴 細 胞 的 Hprt 基 因 及 肝 和 肺 的 cll 基 因 發 生 G:C 變 T:A 的 頻 率 上 升 (Manjanatha, Aidoo et al. 2006) 相 似 的 結 果, 在 大 鼠 暴 露 劑 量 約 5-10 mg/kg/day 丙 烯 醯 胺 和 環 氧 丙 醯 胺, 造 成 甲 狀 腺 的 基 因 突 變 增 加 (Mei, McDaniel et al. 2010) * 丙 烯 醯 胺 暴 露 小 鼠 28 天 後, 劑 量 6 mg/kg/day 組 別, 其 紅 血 球 與 劑 量 4 mg/kg/day 組 別 的 網 狀 紅 血 球 中 的 微 核 數 呈 線 性 增 加, 達 統 計 學 上 的 意 義 (Zeiger, Recio et al. 2009)
丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 的 毒 性 : 致 癌 性 (carcinogenicity) : * 國 際 癌 症 研 究 中 心 (IARC) 將 丙 烯 醯 胺 列 為 2A ( 可 能 的 人 類 致 癌 物 質 ) 致 癌 物 質 2A 致 癌 物 質 定 義 為 有 限 的 或 不 充 分 的 流 行 病 學 證 據, 加 上 足 夠 的 動 物 實 驗 證 據 (IARC 1994) *NCTR/NTP 進 行 小 鼠 和 大 鼠 飲 用 水 處 理 丙 烯 醯 胺 的 2 年 致 癌 性 研 究, 發 現 F344 大 鼠 暴 露 劑 量 範 圍 雄 性 達 2.78 mg/kg/day 在 和 雌 性 達 4.09 mg/kg/day, 即 會 誘 導 甲 狀 腺 乳 腺 和 精 巢 間 皮 產 生 腫 瘤, 另 指 出 雄 性 還 會 產 生 心 臟 神 經 鞘 及 胰 島 腫 瘤 此 研 究 還 報 導 丙 烯 醯 胺 暴 露 劑 量 範 圍 雄 性 達 9.11 mg/kg/day 和 雌 性 達 9.97 mg/kg/day, 會 引 起 B6C3F1 小 鼠 產 生 多 重 組 織 腫 瘤 ( 肺 Harderian gland 前 胃 乳 腺 卵 巢 ) * 藉 飲 用 水 處 理 相 同 濃 度 其 代 謝 物 ( 環 氧 丙 醯 胺,GA), 大 小 鼠 的 腫 癌 發 生 部 位 和 發 病 率 與 丙 烯 醯 胺 誘 發 腫 瘤 的 結 果 相 似 或 更 高, 但 不 同 於 丙 烯 醯 胺 暴 露, 雌 性 小 鼠 有 良 性 卵 巢 顆 粒 細 胞 瘤 和 雄 性 大 鼠 有 胰 腺 瘤, 其 他 還 包 括 小 鼠 的 皮 膚 腫 瘤 和 大 鼠 的 口 腔 癌 和 單 核 細 胞 白 血 病 亦 有 顯 著 增 加 (Beland et al., 2010 unpublished study)
丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 的 毒 性 : 致 癌 性 (carcinogenicity) 之 人 類 流 行 病 學 人 類 流 行 病 學 : * 分 析 工 人 經 由 吸 入 暴 露 丙 烯 醯 胺 與 胰 腺 癌 死 亡 率 的 相 關 性, 結 果 指 出 沒 有 顯 著 相 關 性 且 於 二 個 不 同 的 世 代 研 究 結 果, 儘 管 有 一 些 工 人 屬 高 丙 烯 醯 胺 暴 露, 但 仍 無 法 證 實 工 作 場 所 暴 露 丙 烯 醯 胺 與 癌 症 死 亡 率 之 間 的 相 性 (Marsh, Youk et al. 2007) * 經 食 物 攝 入 丙 烯 醯 胺 與 癌 症 之 間 的 潛 在 相 關 性 的 前 瞻 性 研 究 指 出, 在 不 考 慮 特 定 腫 瘤 的 組 織 學 類 型 腫 瘤 的 階 段 抽 菸 等 因 素 條 件 下 進 行 分 析 顯 示 膳 食 暴 露 丙 烯 醯 胺 與 下 列 癌 症 之 間 無 統 計 學 顯 著 意 義 : 乳 癌 卵 巢 子 宮 內 膜 前 列 腺 癌 膀 胱 結 直 腸 胃 癌 食 道 癌 胰 腺 癌 男 性 肺 癌 腦 癌 口 腔 癌 咽 頭 癌 和 甲 狀 腺 癌 但 有 些 研 究 發 現, 膳 食 暴 露 丙 烯 醯 胺 與 某 些 癌 症 如 腎 細 胞 癌 ( 校 正 抽 菸 這 因 子 後 ) 卵 巢 癌 和 子 宮 內 膜 癌 具 統 計 學 顯 著 意 義, 另 有 研 究 指 出 會 造 成 女 性 非 吸 菸 者 的 口 腔 癌 風 險 上 升 所 以, 迄 至 目 前 為 止, 攝 入 食 物 暴 露 丙 烯 醯 胺 與 癌 症 之 間 的 相 關 性 仍 要 進 一 步 研 究 (Pelucchi, La Vecchia et al. 2011;Mucci and Adami 2005;Pelucchi, Galeone et al. 2006;Lipworth, Sonderman et al. 2012) * 以 族 群 為 基 礎 的 病 例 對 照 研 究 指 出, 暴 露 丙 烯 醯 胺 所 產 生 的 生 物 標 誌 物 AA-Val 血 紅 蛋 白 濃 度 與 前 列 腺 癌 無 統 計 學 相 關 性 (Wilson, Balter et al. 2009) 另 一 個 研 究 指 出, 暴 露 丙 烯 醯 胺 所 產 生 的 生 物 標 誌 物 AA-Val/GA-Val 濃 度 和 停 經 婦 女 得 乳 腺 癌 的 風 險 沒 有 相 關 性, 並 發 現 抽 菸 者 體 內 的 AA-VAL 量 與 雌 激 素 受 體 陽 性 乳 癌 (ER+ breast cancer) 有 明 顯 關 係 性 (Olesen, Olsen et al. 2008)
台 灣 地 區 食 品 之 丙 烯 醯 胺 含 量 (102 年 度 調 查 結 果 ) 資 料 來 源 : 葉 安 義,2013 ( 衛 生 福 利 部 食 品 藥 物 管 理 署 )
目 前 丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 管 制 容 許 量 Agency Description Information Reference Air NIOSH REL (10-hour TWA) 0.03 mg/m 3 NIOSH, 2011 OSHA PEL (8-hour TWA) 60 mg/m 3 OSHA, 2010 Water Drinking water standards and heal advisories EPA 1-day health advisory for a 10-kg child 1.5 mg/l EPA 2011 EFSA Reference dose for non-neoplastic effects 0.43 mg/kg/day EFSA 2014 Reference dose for neoplastic effects 0.17 mg/kg/day EFSA 2014 Food FDA Everything added to food in the United States. No FDA 2008 Others EPA RfC for inhalation 0.006 mg/m 3 RfD for oral ingestion Oral slope factor 0.002 mg/kg/day 0.5 per mg/kg/day REL=recommended exposure limit; PEL: permissible exposure limit; OSHA=Occupational Safety and Health Administration; NIOSH=National Institute for Occupational Safety and Health; RfD=oral reference dose; RfC= oral reference concentrations
目 前 丙 烯 醯 胺 (Acrylamide) 的 國 內 外 法 規 * 世 界 衛 生 組 織 對 飲 用 水 中 丙 烯 醯 胺 的 最 高 限 量 為 0.5 mg/l * 歐 盟 規 定 飲 用 水 中 的 濃 度 為 0.1mg/L * 歐 盟 設 定 食 品 中 丙 烯 醯 胺 指 示 值 (indicative values), 並 無 立 法 規 定 食 品 中 限 量 * 歐 盟 (EU) 對 塑 膠 包 材 中 丙 烯 醯 胺 溶 出 的 最 高 限 量 為 10 mg/kg * 美 國 食 品 藥 物 管 理 局 (U.S. FDA) 對 於 丙 烯 醯 胺 並 無 相 關 法 規 * 美 國 環 境 保 護 署 (U.S. EPA) 對 飲 用 水 中 丙 烯 醯 胺 的 最 高 限 量 為 0.05 mg/l * 日 本 主 要 是 規 範 水 之 處 理 技 術, 而 非 規 定 飲 水 中 丙 烯 醯 胺 限 量 * 台 灣 環 境 保 護 署 對 飲 用 水 水 質 處 理 劑 聚 丙 烯 醯 胺 中 丙 烯 醯 胺 的 最 高 限 量 為 500 ppm
參 考 資 料 1. Friedman, M. (2003). "Chemistry, biochemistry, and safety of acrylamide. A review." J Agric Food Chem 51(16): 4504-4526. 2. Rosen, J. and K. E. Hellenas (2002). "Analysis of acrylamide in cooked foods by liquid chromatography tandem mass spectrometry." Analyst 127(7): 880-882. 3. Smith, C. J., T. A. Perfetti, M. A. Rumple, A. Rodgman and D. J. Doolittle (2001). ""IARC Group 2B carcinogens" reported in cigarette mainstream smoke." Food Chem Toxicol 39(2): 183-205. 4. Tareke, E., P. Rydberg, P. Karlsson, S. Eriksson and M. Tornqvist (2002). "Analysis of acrylamide, a carcinogen formed in heated foodstuffs." J Agric Food Chem 50(17): 4998-5006. 5. LoPachin, R. M., J. F. Ross and E. J. Lehning (2002). "Nerve terminals as the primary site of acrylamide action: a hypothesis." Neurotoxicology 23(1): 43-59. 6. He, F. S., S. L. Zhang, H. L. Wang, G. Li, Z. M. Zhang, F. L. Li, X. M. Dong and F. R. Hu (1989). "Neurological and electroneuromyographic assessment of the adverse effects of acrylamide on occupationally exposed workers." Scand J Work Environ Health 15(2): 125-129. 7. Burek, J. D., R. R. Albee, J. E. Beyer, T. J. Bell, R. M. Carreon, D. C. Morden, C. E. Wade, E. A. Hermann and S. J. Gorzinski (1980). "Subchronic toxicity of acrylamide administered to rats in the drinking water followed by up to 144 days of recovery." J Environ Pathol Toxicol 4(5-6): 157-182. 8. National Center for Toxicological Research/National Toxicology Program. Chronic carcinogenicity bioassays of acrylamide and glycidamide in male and female B6C3F1 mice and Fischer 344 rats.unpublished study. Submitted to WHO by the National Center for Toxicological Research, United States Food and Drug Administration,Jefferson, AK, 2010. 9. Tyla, R. W., M. A. Friedman, P. E. Losco, L. C. Fisher, K. A. Johnson, D. E. Strother and C. H. Wolf (2000). "Rat twogeneration reproduction and dominant lethal study of acrylamide in drinking water." Reprod Toxicol 14(5): 385-401. 10. Tyl, R. W. and M. A. Friedman (2003). "Effects of acrylamide on rodent reproductive performance." Reprod Toxicol 17(1): 1-13. 11. Tyl, R. W., M. C. Marr, C. B. Myers, W. P. Ross and M. A. Friedman (2000). "Relationship between acrylamide reproductive and neurotoxicity in male rats." Reprod Toxicol 14(2): 147-157. 12. Besaratinia, A. and G. P. Pfeifer (2004). "Genotoxicity of acrylamide and glycidamide." J Natl Cancer Inst 96(13): 1023-1029.
參 考 資 料 13. Manjanatha, M. G., A. Aidoo, S. D. Shelton, M. E. Bishop, L. P. McDaniel, L. E. Lyn-Cook and D. R. Doerge (2006). "Genotoxicity of acrylamide and its metabolite glycidamide administered in drinking water to male and female Big Blue mice." Environ Mol Mutagen 47(1): 6-17. 14. Mei, N., L. P. McDaniel, V. N. Dobrovolsky, X. Guo, J. G. Shaddock, R. A. Mittelstaedt, M. Azuma, S. D. Shelton, L. J. McGarrity, D. R. Doerge and R. H. Heflich (2010). "The genotoxicity of acrylamide and glycidamide in big blue rats." Toxicol Sci 115(2): 412-421. 15. Zeiger, E., L. Recio, T. R. Fennell, J. K. Haseman, R. W. Snyder and M. Friedman (2009). "Investigation of the low-dose response in the in vivo induction of micronuclei and adducts by acrylamide." Toxicol Sci 107(1): 247-257. 16. International Agency for Research on Cancer (IARC). Acrylamide, IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, Some Industrial Chemicals. 60: 389 433, 1994. 17. Beland FA, 2010. Technical report for experiment No. 2150.05 and 2150.07. Genotoxicity and 7523 carcinogenicity of acrylamide and its metabolite, glycidamide, in rodents: Two year chronic study 7524 of acrylamide in B6C3F1 mice and F334 rats. Unpublished study. Submitted to FAO/WHO by the 7525 United States National Center for Toxicological Research, Jefferson, AK. As cited by FAO/WHO 7526 (2011). 18. Marsh, G. M., A. O. Youk, J. M. Buchanich, I. J. Kant and G. Swaen (2007). "Mortality patterns among workers exposed to acrylamide: updated follow up." J Occup Environ Med 49(1): 82-95. 19. Pelucchi, C., C. La Vecchia, C. Bosetti, P. Boyle and P. Boffetta (2011). "Exposure to acrylamide and human cancer--a review and meta-analysis of epidemiologic studies." Ann Oncol 22(7): 1487-1499. 20. Mucci, L. A. and H. O. Adami (2005). "The role of epidemiology in understanding the relationship between dietary acrylamide and cancer risk in humans." Adv Exp Med Biol 561: 39-47. 21. Pelucchi, C., C. Galeone, F. Levi, E. Negri, S. Franceschi, R. Talamini, C. Bosetti, A. Giacosa and C. La Vecchia (2006). "Dietary acrylamide and human cancer." Int J Cancer 118(2): 467-471. 22. Lipworth, L., J. S. Sonderman, R. E. Tarone and J. K. McLaughlin (2012). "Review of epidemiologic studies of dietary acrylamide intake and the risk of cancer." Eur J Cancer Prev 21(4): 375-386. 23. Wilson, K. M., K. Balter, H. O. Adami, H. Gronberg, A. C. Vikstrom, B. Paulsson, M. Tornqvist and L. A. Mucci (2009). "Acrylamide exposure measured by food frequency questionnaire and hemoglobin adduct levels and prostate cancer risk in the Cancer of the Prostate in Sweden Study." Int J Cancer 124(10): 2384-2390. 24. Olesen, P. T., A. Olsen, H. Frandsen, K. Frederiksen, K. Overvad and A. Tjonneland (2008). "Acrylamide exposure and incidence of breast cancer among postmenopausal women in the Danish Diet, Cancer and Health Study." Int J Cancer 122(9): 2094-2100.