生活中的毒物科學：如何吃得安全、健康？不可不知的毒與解毒知識

　　日常生活中，我們不知不覺吃進了多少毒? 　　毒物進入人體內最常見的途徑即是食物。而研究食物所內含的潛在毒性物質的學問，即被稱為「毒物學」。 　　洋芋片、乳瑪琳、二手菸中含有毒物質眾所皆知，但甚至連水、鹽、蔬菜也可能損害健康。但很神奇的是，像砷這類的強毒若量控制得當，卻反而能對身體產生助益。 　　對抗毒物時人體有一套巧妙的解毒系統，但人體有時卻又會自行活化毒物。 　　一般人可能會認為毒物學與生活沒什麼關聯，但事實上，毒物學者意外地貼近我們的生活。例如流行狂牛症的美國牛肉的進口條件提出建議，或是評估食物中的農藥及環境污染物質、食品添加物、放射性物質等影響人體健康的物質。 　　從毒物學中學習「毒」與「解毒」的機制，了解食物成分對身體造成的影響，以及毒物與過敏、癌症等各式疾病間的關聯。 　　 ★世上毒物分為四種！ 　　「自然毒」河豚毒及O157型大腸桿菌毒素等動植物所擁有的毒素 　　「合成毒」藥物、農藥等化合物毒素 　　「無機毒」鐵、鉛、汞、鎘等重金屬產生的毒素 　　「其他毒性物質」放射線等毒素 本書特色 　　★介紹在生活周遭，從空氣、食物中，或工作時經常接觸到的毒素。了解毒物質的源頭、毒物質如何影響我們的身體、應對的解毒方式，以及毒物質所能帶給人類的益處。 　　★書中亦進一步探討毒物質與癌症的關聯性，了解各種物質的致癌性。 　　★內容亦修正了一般大眾對於毒物質的觀念和態度。例如重點不應放在「是否含有毒物質」，而是「什麼程度的量，會有什麼程度的影響」。甚至在適當的使用方式和用量下，毒也能變成良藥治療疾病。 　　★書中亦教導基礎的化學知識，以進一步讀懂毒在體內發揮作用的過程和解毒的機制。

前言 第一章 什麼是中毒？──從生命科學入門中毒學 什麼是中毒？／世上存在的四種毒性物質──比起急性，慢性毒更加危險／如何理解食物中毒／確保「食物安全」是人類最重要的課題／若化學物質增加，中毒率也會上升／思考風險及規範的前提──不可能完全為0 第二章 生命和毒，都是有機化合物 構成身體的主要角色是「碳元素」／什麼是化學鍵／原子把電子當成「漿糊」黏在一起／原子和元素的差別是？／使原子不會散落四處的機制／留意電子的性質──從週期表學到的東西／數到八為止──有機化學的重要數字／碳原子的各種結合方式／「龜甲符號」登場──扭轉困難的印象／性質因一個碳而劇變／週期表的精妙 第三章 中毒的科學－如何評估化學物質的毒性 毒物學之始／毒性會依物種及個體而產生變化／食品添加物是什麼／具有急性毒性的化合物／如何理解「咖啡因中毒死亡」／入侵身體的異物被運到哪了？ 第四章 解毒的科學──如何擊退入侵體內的異物 異物從口腔進入後的發展／將異生物質排出體外的機制──解毒的機制／稀釋液為何危險／中毒與解毒的折衷／解毒系統會產生致癌性！？／取代基在哪裡是個問題！／食物、藥物與解毒系統的關聯／被使用於接合反應的分子／「可溶於水／不可溶於水」與生命起源的意外關係／氫鍵扮演的重要角色／氧所產生的毒性 第五章 無機物的毒性 必需礦物質也有毒性／鈷的毒性／為了鐵而準備的各種身體機制／鐵的另一面／銅的毒性／錳的毒性／硒的毒性／非必需礦物質的毒性──砷／鎘的毒性／鉛的毒性／水銀的毒性 第六章 從毒的角度看放射性物質 不存在「百分之百的安全」／無法以科學方式評估的影響／從食品而來的曝露量一年是0.99mSv／罹癌率上升的主要原因──輻射暴露 第七章 發揮毒性的各種物質 異生物質造成的氧化壓力／酒的毒性／反式脂肪酸的毒性／壞膽固醇增加，好膽固醇減少／也要注意是否攝取了過量的飽和脂肪酸／內分泌干擾素的毒性／來自海洋哺乳類動物的警告 第八章 致癌的毒物 癌是什麼？／從「易罹癌職業」中知道的事／「吃什麼」、「怎麼吃」會致癌？／癌如何發生/所謂的細胞死亡／還有第三種細胞死亡！？／癌化過程(1)──起始期（initiation）／癌化過程(2)──促進期（promotion）／癌化過程(3)──進展期（Progression）／癌細胞為什麼不會死／徹底了解致癌物質／盤點身邊的致癌物質／咖啡的功過／醃漬物是致癌物質！？／21世紀的職業性癌症／燒焦的魚肉類果然很危險／糖精的致癌風險已被否決／洋芋片所含有的毒性／丙烯醯胺會產生怎樣的毒性？／統計的極限／表觀遺傳學的影響是？／因脂肪攝取而增加的癌症／從生活習慣預防癌症／適當的體重及運動會提高「身體耐性」／如果單獨抽出食品中的有效成分……？／為什麼會沒有效果呢？ 第九章 從毒物學的角度看過敏 免疫──生命引以為傲的解毒系統／先天性免疫／後天性免疫的主角──T細胞及B細胞／身體如何應對數億種的異物／食物過敏是如何發生的／腸道免疫──解毒機制的最前線／食物過敏有六成是蛋、牛奶、小麥／如何阻止過敏／透過皮膚引起的食物過敏 第十章 封鎖毒的社會制度──確保吃的安全 如何看待三鹵甲烷的毒性──社會容許量的構想／封鎖有強烈毒性的戴奧辛／被嚴密控管的農藥殘留風險／過去大量被使用的DDT的現狀／不能忽視使用在動物身上的藥品／如何看待基因改造食品／基因轉殖食品帶來的諸多問題／如何看待健康食品的風險／從狂牛症學到的事／氾濫的健康食品／食品問題的新關鍵字──「食物里程」／維護食品安全的國際合作體制／新化學物質的開發 後記 參考文獻、索引／卷末 專欄1：相關性及因果關係 專欄2：物體長度的單位 專欄3：關於血基質──多樣化的功能 專欄4：有機物的「命名」法 專欄5：自由基引起的反應 專欄6：癌基因與原癌基因 專欄7：吞噬細胞的發現者──梅契尼可夫 專欄8：超微量分析──什麼程度的量才能檢測到化學物質？

作者序 　　為了生存，我們必須攝取食物，但在現代生活中往往會因為各種事件的發生，而使得吃的安全受到威脅。其中，當然包含了因世界各地的典型公害而導致食物含有有害物質，此外還有放射性物質及致癌物質的汙染、基因轉殖作物、可疑的健康食品、動物用藥品殘留、抗生素耐藥菌種、過敏物質等等過去不存在的新威脅。作為日本築地市場的搬遷預定地而蔚為話題的豐洲市場問題，其根本原因就是因為民眾害怕會有威脅到食物安全的風險所致。 　　食物中所含有的各種毒物—一般被稱為異生物質（Xenobiotics），這些物質究竟會有哪些風險，在科學上又是如何被看待的呢？ 　　研究食物所內含的潛在毒性物質的學問，稱為「毒物學」或「毒理學（Texicology）」。我撰寫本書的目的，是希望透過毒物學的初步解說，建立起以科學角度來思考食物的安全性與健康的基礎—用最近的說法，即是食安與健康的素養。 　　「毒物學和我們的生活有關嗎？」或許有些讀者會抱持著這樣的疑問。但事實上，毒物學者意外地貼近一般人的生活，與我們的日常生活有緊密的關聯。包含我在內的許多毒物學者，平時雖然是在大學等機構進行基礎研究，但也會處理到和一般民眾生活直接相關的問題。 　　各位是否知道，日本內閣設有「食品安全委員會」這樣的組織？這是以毒物學的科學知識為基礎，客觀、中立公正地對食品安全進行風險評估的機構。 　　在本文書中出現無數次的食品安全委員會，會對狂牛症盛行的美國牛肉進口條件提出建議，也會評估食物中的農藥及環境汙染物質、食品添加物、放射性物質等影響人體健康的物質，此外也負責審查特定保健食品，在與食品相關的廣大範疇裡扮演著重要的角色。包含委員會的歷屆會長在內，成員中也有許多的毒物學者。 　　順帶一提，2016年的10月，食品安全委員會會長是長年從事水銀等金屬中毒相關研究的佐藤洋博士。 　　雖然毒物學是乍看與民眾無緣、又有點土的學問，但從基礎研究到實際守護食品安全的行政現場中，都扮演著重要的角色。 　　那麼，既然毒物學在食品安全評估中佔有重要地位，為什麼大部分的人都不太了解呢？ 　　其中一個原因是，市面上幾乎沒有適合一般大眾閱讀的毒物學書籍。再加上毒物學是個鮮為人知的領域，使得此領域的入門書籍並不容易撰寫。 　　為什麼呢？ 　　由於毒性物質會干擾我們體內維持健康的系統，並以此發揮毒性。要了解這個機制，必須同時擁有毒性物質的化學知識，以及身體維持健康的構造機制等相關知識。 　　要理解這些，首先要先擁有化學原理的基礎，然而一般人大多對化學敬而遠之。大家都不喜歡的「龜甲符號」可說是化學的代名詞，由於被大量使用在毒物學中，使得毒物學散發難以親近的感覺。甚至最近，高中沒有修化學的學生人數也在逐漸增加中。 　　對未知事物產生過度的恐懼是理所當然，但大自然的運行原理其實意外的單純，化學反應也是藉由比想像中簡單的原理發生的。只要學習一點基礎知識，任誰都可以輕鬆理解。也希望本書對於消除大家對化學的厭惡，能稍微盡一份心力，為此，希望未具備高中化學基礎的人也能理解書中的內容，本書正是以此為前提撰寫的。 　　那麼，維持身體健康的構造機制又是怎麼回事呢？我們的身體，是一個經由數量龐大的化學反應巧妙調節而成的集合體，並以此來進行運作。 　　舉個例子，血糖值（血液中的葡萄糖濃度）的調節，是由體內數種會對濃度變化產生反應的細胞釋出不同的荷爾蒙來進行。血糖值低的時候，胰臟的α細胞會釋放名為升糖素的激素到血液中。升糖素抵達肝臟後，會和肝臟細胞膜上的升糖素受體（一種蛋白質）結合。結合的結果會使受體的構造產生化學變化並活化，幾種酵素受到化學反應影響後，會接二連三地活化或去活化，把儲存在肝臟的肝糖分解出來、釋放到血液中。這一連串使血糖值上升的巧妙機制是以秒為單位運作，使得血糖值得以維持穩定。 　　能使血糖值下降的唯一激素—胰島素，也是藉由胰臟的β 細胞對應血糖值的升降而合成化學物質，並以分泌量來調節血糖值。而這種分子機制被解開後，就能開發出新的糖尿病藥物。糖尿病患者如果能正確了解自己服用藥物的作用機制，也就能正面面對自己的疾病。 　　當你了解到人體內存在的各種分子可以如此協調運作時，就不禁會對維持生命存續的巧妙機制感到驚訝。 　　而為了守護食品安全並預防中毒，除了科學之外，從法律建立社會機制與制度也有其必要性。為此，日本也有國會、厚生勞動省、農林水產省、食品安全委員會、消費者廳等國家機關。由於現代社會中，食物會從世界各地進行生產、交易，若只由一個國家來守護食品安全是不可能的，因此也成立了世界衛生組織（WHO）、聯合國糧食及農業組織（FAO）、國際食品法典委員會等國際機構。 　　這些海內外的機構是用什麼樣的標準來守護食品安全的呢？而這些國際標準又是如何被建立的？在這之中扮演核心角色的，就是毒物學。 　　在提到食品安全時，經常會使用「安全˙ 安心」這樣的形容詞。安全性可以用科學方法來判斷，但是安心會受到個人的知識、感情與心理左右。有時也會出現因為不懂得進行科學式思考，而主張「零風險」這種無意義要求的人。食品並無法用「安全／危險」這樣的是非題來判斷，而是需要科學式、也就是量化的評價標準。 　　事實上，只要使用現在精確度高的分析儀器，就可以檢測出所有的食品、甚至是空氣中的致癌物質。輻射不僅僅會從外太空源源不絕地進入地球，就連身邊的岩石及水泥，甚至我們的體內也會放出輻射（「體內」的意思是指，因為我們的身體裡含有放射性元素鉀40（40K），而人體的必需元素鉀中有0 ．01 ％一定會包含40K，因此沒辦法完全從體內去除）。 　　知道這樣的前提後，應該就能明白，科學上需要的是「怎樣程度的量，會有什麼程度的影響」這種量化的討論，而不是「是否含有有害物質」，這就是毒物學會涉及到的其中一個領域。 　　2003年日本設立的食品安全基本法第九條中寫道：「是為加深消費者對食品安全的相關知識及理解，並能努力表達對食品安全政策的相關意見，以期達到確保食品安全的積極作用。」換言之，我們消費者應努力學習食品安全的相關知識，同時也要能表達理性的、科學的意見。 　　為此，與中毒相關的科學知識是不可或缺的。若本書有幸可以助讀者們一臂之力的話就太好了。因為威脅食品安全的問題，今後必定還是會不斷地發生……。　

第１章　什麼是中毒？──從生命科學入門中毒學 什麼是中毒？ 「中毒」是什麼意思呢？「中」可以解釋為命中，正如字面上的意思，就是「被毒命中」的意思。在《廣辭苑》中更具體地解釋為：「因食物及內外用藥物的毒性，而使身體組織或機能發生障礙。」 更一般的用法還有像「鉛字中毒」這種，代表「太過習慣周遭事物以致於麻木，或是無法離開該物生活」（《廣辭苑》）。不管哪種用法，都有「因為外部因素，而使得心或身體沒有辦法繼續維持正常狀態」的含意。 本書想談論的是與前者有相關含義的科學—「毒物學」，意即與毒性物質相關的科學。毒性物質是因化學反應而引發生物機能障礙的物質，也就是異生物質。生物仰賴大量的化學反應（由體內酵素引起的化學反應稱為「代謝」）來維持生命，換種說法，這些化學反應可以用來維持我們體內的恆定性（hometostatic）。 所謂恆定性，舉例來說，像是血液的溫度、滲透壓（物質的濃度）、pH值、鈉、鉀、鐵等離子，氧氣、二氧化碳、水、各種蛋白質及脂質，甚至是老廢物質的尿素、酸、膽紅素等等，存在於血液中的整體物質濃度（含量比例），且會依據神經系統、內分泌系統（激素）、代謝系統的共同運作而維持在一定的範圍內。只要是人類，這些數值都會維持在差不多的數字，而偏離太多就會被診斷為生病。 毒性物質會干涉體內的種種化學反應，導致身體出狀況。雖然也有少數毒物在分子層次的運作已經透過研究解開，但可惜的是，大部分毒物的毒性發揮機制（稱為毒性作用機制），至今仍是未解的狀態。例如，有飲酒過度導致酒精性肝炎，從肝硬化變成肝癌的例子，這些病變的臨床症狀及肝臟發生的形態學的變化，也是透過人類或動物實驗而得知的。 形態學的變化，是指從顯微鏡看到的臟器其形態上的變化，是病理學的領域。現在的毒物學是以動物實驗的結果為基礎，綜合人類的臨床症狀及病理學的見解來推論毒性作用的機制，並決定治療方法。然而，若要問這種變化，是因龐大代謝過程中的哪一部分受到擾亂而引發的，這類有關分子層級結構的疑問，就只能冀望未來的研究解開了。 生命科學的目標，是希望所有的生命現象都可以獲得分子層級的解釋（可以用分子的變化來說明），而生命科學中專攻毒性物質的毒物學，也是抱持著同樣的目標。 生命科學中包含了化學、生物學、生物化學、生理學、藥理學、病理學、臨床醫學、生態學等許多分類，是範圍非常廣的學問，但因為各領域間皆有緊密關聯，只要其中一個領域有重大突破，就能適用於所有的領域。 例如，當化學中發明了高敏度分析的技術、或是生化學中解讀基因排序的技術被確定，這些新技術就能被用來解讀人類的起源、人類如何散居到世界各地、或日本人的起源等乍看似乎沒什麼關聯的問題。這種跨領域的學問發展之所以可行，是因為以宏觀的視角來說，這些領域全都是處理「與生命相關分子」的化學領域的一部分。 雖然目前，想僅憑化學物質的化學構造就判斷其毒性，還需要更多研究累積才有辦法達成，但因為各領域中都有許多與生命科學相關的研究正在進行，因此可能會有新的突破口。而生命科學的各領域之間，正是透過化學相互連結。 世上的四種毒性物質──比起急性，慢性毒更加危險 毒性物質依照源頭可分成四個種類： (1)包括河豚等的動物毒、蛋白酶抑制劑等植物毒、黃麴毒素等黴菌毒素、O157型腸道出血性大腸桿菌毒素等細菌毒等，這些統稱為「自然毒」；(2)工業化學藥品、醫藥、農藥等「合成毒」；(3)重金屬等「無機毒」；(4)放射線等其他毒性物質。 有關第(2)類的合成毒素，日本的社會制度（相關法律等）已相當完備，因此環境中幾乎不存在短時間內會造成身體狀況的「急性毒」。但還是有雖然濃度低、但長時間接觸容易致癌，甚至會影響後代子孫的物質。毒素作用時間較長的被稱為「慢性毒」，對於現代社會的健康問題而言，應非常注意含有慢性毒素的物質。 如同先前中毒的定義，毒性物質時常會以食品成分的方式，經口腔入侵到消化系統。雖然石棉、有機溶劑、光化學煙霧等會和空氣一起進入肺部，也有像沙林毒氣那樣從皮膚滲入的毒性，不過經由食物攝取到的毒物還是壓倒性的多，所以毋庸置疑地，食物是我們最須注意的部分。