2-1 β-甲氨基-L-丙氨酸(β-methylamino-L-alanine, BMAA)的性質及來源
β-甲氨基-L-丙氨酸(β-methylamino-L-alanine, BMAA)，為一種具神經毒性的 非合成蛋白質胺基酸，與非必要胺基酸丙氨酸（alanine）結構相似 (圖 2-1)。1967 年，BMAA 首次在太平洋周圍常見的裸子植物─蘇鐵科的種子中發現(Vega and Bell 1967)，由於與蘇鐵共生的念珠藻屬藍綠藻可以生成 BMAA，且這些藍綠藻 亦常見於湖泊、海洋及地球土壤中(Cox et al. 2003; Jonasson et al. 2010; Munro 2005)，並隨物種及採樣地點不同而有 BMAA 濃度差異；據研究在關島地區以外 的人體中發現 BMAA；更有研究指出矽藻亦可以生成 BMAA(Jiang et al. 2014)。
圖 2- 1、BMAA 之分子結構
表 2- 1. BMAA 之物化性質(National Toxicology Program 2008)
性質 參考文獻
熔點 (°C) 177 (with decomposition) Nunn et al. (1987) 沸點 (°C) 284.2±30.3 @ 760.0 Torr Registry (2005)*
閃火點 (°C) 125.7±44.2 Registry (2005)*
蒸氣壓 (Torr) 0.000782779 @ 25.0 °C Registry (2005)*
溶解度 (mol/L) ≥1 @ pH 1, 4, 7, 8, 10 Registry (2005)*
生物濃縮係數 1 @ pH 1, 4, 7, 8, 10 Registry (2005)*
*calculated properties using Advanced Chemistry Development (ACD/Labs)
2-2 BMAA 的神經毒性
BMAA 是潛伏性的神經毒素，蛋白質代謝過程時會釋放游離的 BMAA，被 視為導致關島型「肌肉萎縮性側索硬化症 / 帕金徵群癡呆綜合症」(Amyotrophic lateral sclerosis/Parkinson–dementia complex, ALS/PDC)或阿茲海默症高患病率和 高死亡率之可能成因(Cox et al. 2003)。當食用藍綠藻華水體之水生生物和蘇鐵製 品，人們可能暴露 BMAA (Buenz and Howe 2007)。
據研究，酸化蘇鐵製成的麵粉釋放將近169 μg/g 游離的 BMAA；年齡 50 歲 以上狐蝠的毛髮和皮膚中 BMAA 濃度分別為 146 μg/g 和 2 μg/g (Murch et al.
2004)；解剖六位患 ALS/PDC 之關島查莫羅人(死於年齡 39-89)的上額葉腦組織 發現：游離態 BMAA 濃度為 3-10 μg/g(其中五位)，蛋白質鍵結 BMAA 濃度為 82-1190 μg/g(全部六位)。除此之外，自從關島查莫羅人減少食用狐蝠，而減低 ALS/PDC 的患病率更支持了狐蝠為接觸 BMAA 的主要來源(Cox and Sacks 2002)。
台灣毒物中心研究了二十一起食用洗滌並煮熟的蘇鐵種子中毒案例，患者在 攝入 1-30 粒種子後的 30 分鐘至 7 小時，引發症狀包括嚴重嘔吐和胃腸道紊亂於 短時間內即恢復；據研究，這些受試者的氰化氫或硫氰酸鹽濃度高於正常水平 (Chang et al. 2004)。
2-3 BMAA 的生物濃縮作用
在陸地和水生生態系中，人體暴露 BMAA 會經由生物濃縮作用累積在體內，
造成潛在健康影響(Jonasson et al. 2010, Cox et al. 2003)。
第一個 BMAA 生物濃縮作用的案例為關島查莫羅人，當地有食用狐蝠的風 俗，而狐蝠以蘇鐵種子為主要食糧，故 BMAA 大量累積在狐蝠體內(Cox and Sacks 2002)，查莫羅人食用一定份量便會產生毒性。且解剖患有 ALS/PDC 疾病的查莫 羅人腦中都含有 BMAA，更加強了 BMAA 與 ALS 病理學的關聯(Murch, Cox, Banack, et al. 2004)。在溫帶水生生態系波羅的海中，藍綠藻生成之 BMAA 可經 由食物鏈轉移到浮游動物，並累積在各種脊椎動物和無脊椎動物中，進一步造成 人類暴露健康風險(Jonasson et al. 2010)。
BMAA 的生物濃縮作用也在亞熱帶生態系佛羅里達灣中發現(Brand et al.
2010)，因為大規模滋長浮游生物(如：藍細菌、矽藻、鞭毛藻及鞭毛蟲)，使得濾 食 性 動物 （如 ： 牡蠣和 貽 貝） 和低 階 消 費者 ( 如 ：藍 蟹） 體內發 現 高含 量 BMAA(Richardson 2004)。
圖 2- 2. 關島地區藻毒素 BMAA 的生物濃縮作用，轉移之游離態 BMAA 濃度正 比於箭頭寬度(Cox et al. 2003)
2-4 BMAA 的分析方法
BMAA 目前可以下列儀器分析：液相層析法、高效液相層析法、胺基酸分 析、毛細管電泳、核磁共振光譜法。其中，針對 BMAA 最具選擇性的分析方法 為核磁共振氫光譜法(Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, 1H-NMR) 和液相層析串聯式質譜儀(Liquid Chromatograph Tandem Mass Spectrometer, LC-MS/MS)，但僅有一篇論文以 1H-NMR 分析 BMAA，其偵測極限(Limit of Detection, LOD)為 5 mg/L(Moura et al. 2009)；而最頻繁使用於分析 BMAA 的儀器為 LC- MS/MS，其辨別目標物依據以下四項條件：停留時間、母離子的荷質比(mass-to-charge ratio, m/z)、子離子的荷質比及母離子間的比例，因此可以大幅減少誤判的 情形(Faassen 2014)。
近年來，串聯式質譜(MS/MS)被認定為較合適的 BMAA 分析儀器，儘管 MS/MS 結合液相層析儀(LC)進行分離有缺點：分析時基質效應造成潛在的訊號 損失，即待測物外的基質可能減低或增強待目標物訊號(Duncan 2012)。
圖 2- 3. 2005-2013 年，檢測水生生態系 BMAA 濃度的分析方法(Faassen 2014)