引用: 郭華仁 2018 值得注意的新基改食品。觀點種子網20181221。
http://seed.agron.ntu.edu.tw/publication/article20181221.html

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(刊載)  郭華仁 2018 值得注意的新基改食品。見:2018-2019 優良食品﹒設備暨烘培特刊,頁37-41。亞洲食品工業出版社。

 

(原稿) 值得注意的新基改食品

郭華仁(台灣大學農藝學系名譽教授)

由於民間團體的倡議,以及立法院在2014年修法,把基改食品納入食品安全衛生管理,要求採用追蹤追溯機制以及上市標示,來達到預警的效果。這讓消費者的意識抬頭,非基改黃豆粒與黃豆粉每年的進口從十年前的2萬公噸提高到去年的10萬公噸。

大家比較熟知、可能吃到的基改食品是黃豆、玉米,不過去年我國食藥署公布基改食品的審議名單中,除了黃豆、玉米,還有馬鈴薯E12與木瓜PRSV YK CP16-0-1各一件。若這兩件獲得通過,表示國人將來可能吃到基改的馬鈴薯與木瓜。

這兩種產品都是採用RNA干擾(RNAi)技術製造出來的,這類基改食物最近出現不少,消費者有權利知道更多的資訊,本文就以馬鈴薯為例來加以介紹。

這幾年遺傳工程出現「基因編輯」技術,不但應用在醫學,也開始用來培育農作物品種。新興的「基因編輯」作物可能在這幾年內就會逐漸上市,這類產品算不算基因改造呢?

【基改馬鈴薯】

基改馬鈴薯主要有三類,即AmfloraNew Leaf,以及最新的Innate

孟山都於1990年代推出基改New Leaf馬鈴薯,含毒蛋白可殺鞘翅目害蟲。一開始種植面積曾達到2萬公頃,但消費者反彈聲浪高,一些食品大公司包括麥當勞、漢堡王、樂事(Frito-Lay)與寶僑(Procter & Gamble)等紛紛宣告不採用,迫使孟山都於2001年宣告停賣New Leaf馬鈴薯的種苗。

Amflora是巴斯夫(BASF)產品,改變澱粉特性供工業用,歐盟2010年核准生產利用,一開始還有兩三國少量種植,現在都不再種了。

發跡於美國愛達荷州的馬鈴薯公司J.R. Simplot Co. 是麥當勞,速食店的龍頭老大,最大的馬鈴薯供應商。該公司透過RNA干擾(RNAi)技術在2014年推出好幾款Innate基改馬鈴薯,號稱可以減少炸薯條所產生的化學物質acrylamide,目前核准食用的有美國、加拿大、日本、紐西蘭、澳洲、墨西哥、馬來西亞等國。歐盟較為謹慎,尚未予以通過。向我國叩關的就是Innate基改馬鈴薯E12

鑑於其風險未知,而美國又採寬鬆方式審查,因此Innate還在審核期間,美國消費者的反彈不斷。2013年美國民間團體就招集了102千個聯署寄給麥當勞,要求不得採用基改馬鈴薯。美國在2014年核准Innate基改馬鈴薯上市後,沒想到麥當勞全球供應鏈的主任Dell Thornley卻表示,該公司沒有採用任何基改馬鈴薯的計畫,這打擊對Simplot應該算不小。在2017年美國才種了Innate馬鈴薯共 2500公頃,只佔全國馬鈴薯生產面積的0.6%,目前在美國超市可以買得到。加拿大就算通過了,在2017年也尚未種植生產。

【基改馬鈴薯Innate的特性與風險】

有些食物,包括咖啡、薯條、洋芋片、麵包、餅乾、加州李、梨乾等,經過高溫烤、炸,材料中的天門冬醯胺(asparagine,一種胺基酸)與還原糖(葡萄糖、果糖等)進行梅納反應,就會產生丙烯醯胺(acrylamide)。丙烯醯胺被認為可能是致癌物,雖然尚未有定論。不過這些含丙烯醯胺的產品,人類食用的歷史也相當久了。

食物用煮的,溫度不夠高,就不會產生丙烯醯胺,如饅頭、薯泥等。若要享受烤、炸的馬鈴薯,又不想吃下太多的丙烯醯胺,只要降低薯塊中天門冬醯胺的含量就可以了。

馬鈴薯品種很多,各品種天門冬素的含量差異很大,由含量相當低的Agata 馬鈴薯到含量高的Russet馬鈴薯,差異可達到49倍。就是薯條專用的Russet馬鈴薯,也有低天門冬素含量、高維他命C、高蛋白質的非基改品種Teton Russet問世。因此解決丙烯醯胺問題,只要用傳統育種就做得到了,不需要用可能具健康風險的基改技術。

不過Simplot公司還是採用RNA干擾(RNAi)技術,企圖降低馬鈴薯炸烤後丙烯醯胺的含量。

在自然界中,高等生物的DNA呈螺旋狀雙股型態,但RNA通常都以單股的方式出現,在生物體中也容易分解。後來發現不少病毒具有雙股RNA。這個雙股RNA較不容易分解,進入其他生物體,會找到宿主體內特定基因所轉譯出來的mRNA,讓這個mRNA無法轉譯成蛋白質(酵素),因此使該特定基因無法再作用,形同被關掉。雙股RNA會影響基因的表現,就稱為RNA干擾(interference)

該公司將四種基因構築體轉殖到馬鈴薯中,這個基改馬鈴薯E12會產生4種雙股RNA,干擾四個酵素的形成,除了磨破皮不易發黑外,主要是降低薯塊中天門冬醯胺、還原糖的含量,因此在烤、炸時,就可以減少丙烯醯胺的合成。

不過替Simplot公司研發基改馬鈴薯的專家,Caius Rommens在完成任務後越來越覺得有問題,後來辭職並於今年十月出版《潘朵拉的馬鈴薯:最糟糕的基改作物》一書,指出基改馬鈴薯好幾個健康風險,並且表示,傳統炸薯條的丙烯醯胺含量其實很低,本來就沒有麼好擔心的。

除了正向我國叩關的基改馬鈴薯Innate (E12),以及抗輪點病木瓜外,在美國採用RNA干擾術做出來的基改產品還有蘋果與鳳梨。把鳳梨的茄紅素轉換成胡蘿蔔素的基因關掉,鳳梨肉就會帶紅色。一般蘋果切丁放一陣子後,可能會因為氧化而變成褐色,透過RNA干擾術也可以讓蘋果丁久放而外表仍然不變色。不過這兩類應該還沒有向我國申請上市。倒是這幾年食藥署陸續通過含MON-87411的三種特定基改玉米,也都會含有雙股RNA。這類的基改玉米我國若進口,可能都用做飼料吧?

RNAi干擾技術原本是做為醫療的技術,應用到農業會有怎樣的後果還不很清楚。澳洲研究者曾經用RNAi技術來作基改小麥,企圖降低其升糖指數(GI),認為是有益健康。但紐西蘭知名學者指出,這類基改小麥會含有大量的特殊RNA,吃到人體,可能導致肝醣製造功能受損。後來也沒有上市。

近來已開始有報告指出,斑馬魚對於外來的雙股RNA會有反應,老鼠吃下去的這類RNA也被發現會抑制某些基因而影響其膽固醇的合成。這類外來的RNA小片段也有機會影響哺乳類動物的免疫反應。

不是所有的雙股RNA都會有甚麼後遺症,但也不排除有些會有安全疑慮。對消費者而言,政府最佳管理方式是上市前做嚴格的環境、健康風險評估。其評估需要留意:1. RNAi對目標植物有無產生目標外的影響;2. RNAi對無脊椎動物吃下該特定RNA有無影響;以及3.對哺乳類動物有無潛在影響。

不過各國政府對於採用RNAi干擾技術做出來的基改作物,目前的把關也是不夠嚴謹。沒有針對前述的三點加以審查,因此就算核准上市,仍然需要標示,讓消費者自行判斷要不要購買、要不要吃。

【基因編輯食品】

1960年代開始,科學家就嘗試研發基因治療來處理遺傳性疾病。這十多年來,果真有各種可以針對特定基因加以修補或關閉的技術出現,包括較早期的ZENTALEN等,以及2012年才成功的CRISPRCRISPR的出現特別引起注目,研發者更在去年寫了科普書《基因編輯大革命》(譯名),來介紹其由來、可能的應用以及隱憂。

CRISPR-Cas9技術處理農作物率先於2016年出現兩起。美國賓州大學學者就用基因該技術來關掉蘑菇的褐化酵素,做出的蘑菇採收後外表不會變黑。不過委託研發的公司寧可生產有機蘑菇,並不想上市這個基因編輯蘑菇。匿名的某國科學家也用該技術創造出一種甘藍類的基因編輯蔬菜,把種子送給瑞典學者種出來,並在電視節目表演吃那道菜。

迄今還沒有哪個公司或單位宣稱已經把基因編輯的農產品上市了,不過這不表示一定沒有人上市,因為美國農部認為基因編輯做出來的品種,只要沒有表現出外來基因,就不算做基因改造作物,不需管理。目前這類作物已經做了出來,包括耐鹽抗旱的大豆、油質成份比較好的大豆、澱粉成份改變的蠟質玉米、摘果不帶果柄的番茄等約10種。

這些產品已經獲得美國農部的核可,但還是得等到食品藥物管理署的放行,才能夠生產上市供食用。不過根據該署的聲明,就算有審核,應該也是相當寬鬆。

【基因編輯是不是基因改造?】

相對於基因轉殖的引進外來基因,基因編輯是針對體內某個基因加以修改。要修改Q基因之前,需要將Q基因加以解碼,知道Q基因排在前面的幾個密碼(就是DNA鹼基短鏈)後,用人工合成相對應鹼基鏈(RNA短鏈),然後將這個RNA短鏈帶進去細胞核,它就會找到Q基因排在前面的幾個密碼,相互結合。這個外來的RNA短鏈(或DNA短鏈)就像夾子一樣夾著Q基因,然後短鏈附帶的核苷酸分解酶(一個蛋白質)就像剪刀把該基因處理掉,這就是基因編輯可以精確地修改特定基因的秘密。

基改公司、學者,以及美國農部認為基因編輯能夠精確地修改特定基因,沒有轉殖外來基因,不會產生新的蛋白質,因此與傳統的作物沒有兩樣,不需視為基因改造。

不過這樣的說法太過簡略、粗糙,並不符合越來越多的研究結果。首先,基因編輯所用的RNA短鏈除了找到Q基因加以處理外,也可能接觸到前面幾個密碼與Q基因相同的其他基因,這些基因也會被修改,導致意料外的變化。其次,處理掉Q基因,但被改變的Q基因可能也會發生其他預料外的作用。第三,Q基因可能與其他基因相互作用,因此處理掉Q基因,也可能產生不可預期的結果,如會引發大量基因丟失,以及複雜的基因重新排列組合等。

三年前,有人用基因編輯技術處理掉豬隻控制肌肉生長的MSTN基因,豬腿就可以長出多餘的肌肉來。然而這些基改豬的存活率卻很低。道理很簡單。提高豬腿重量牽涉的不只是腿部肌肉長的多出一兩倍。大腿肉長那麼粗大,表示皮膚面積也需要擴充,小腿關節更要加強來承受重量……,更不用說意外的效應可能提高畸形率,降低存活率了。

兩年前不同學者用基因編輯來改造大豆、水稻、小麥,也發現目標外的基因的確有受到影響。

再者基因編輯技術也是遺傳工程的一種,也需要把外來的基因構築體打入細胞內,若研發者為了省事,事後沒有將構築體剔除,那麼,所種出來的植物握還是會帶有外來的基因。

不是每個使用基因編輯技術做出來的植物都會有健康或環境的風險,但是事實上有些是有機會出現風險的。在這樣的情況下,站在預警原則下,基因編輯仍需要周詳地審核其風險,上市後也需加以監控標示。因此,基因編輯技術所得到的生物體,仍然要視為基因改造生物。

【結語】

傳統雜交育種也會將生物的基因重新排列組合,但是那樣的排列組合是依循自然法則產生的。遺傳工程技術則是人為造出特定基因,透過種方法來改變生物的基因,兩者不同的程度很大。二十年來的基因改造都是轉殖外來基因,來製造新的蛋白質,或者雙股RNA,讓生物表現特殊的性狀。嶄新的基因編輯技術即便沒有出現外來基因,但是透過遺傳工程的人為擾動,仍然可能產生意料外的風險,仍然算是基因改造。

各國政府對於基因改造生物的審核,鬆緊程度不太相同,但是都是基於一個基因只會產生一個蛋白質的過時理論,不少民間團體、科學家都認為無法排除強其性的風險。因此包括我國在內,都採用標示規定,就算政府審核通過,也要讓消費者自行決定要不要採用。

新款基改食品即將上市,賣家應該會標榜健康的成分,但是也會隱匿可能的風險,能不能在市塲上佔有一席之地,那就要看消費者的抉擇了。

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