第一章 前言
1.1 黃樟素(Safrole)簡介
黃樟素(1,2-methylenedioxy-4-allyl-benzene)，分子式(C10H10O2)、分子量(162.2) 屬於苯基丙烯的一種，為存在於自然界中的物質，常見於許多辛香料植物中。其 結構如圖 一所示。
同義字：1-allyl-3,4-methylene dioxy benzene;
5-allyl-1,3-benzodioxole;4-allyl-1,2-methylene dioxy benzene (Scientific Committee on Food of the European Union)
1.1.1 物理化學特性
黃樟素是芳香族酚醚1,3 - 胡椒醛苯(aromatic phenol ether 1,3-benzodioxole)的 衍生物，在室溫下呈現無色或是淺黃色的油狀物質形態並具有檫樹(sassafras)的 氣味，幾乎不溶於水和甘油、微溶於丙二醇(propylene glycol)、溶於酒精或是氯 仿(chloroform)與醚(ether)的混合物(Carcinogens, Twelfth Edition 2011)。
1.1.2暴露途徑以及健康危害
黃樟素除了是黃樟油的主要成分(70-80%)外，也存在於許多香料植物中，如：
荳蔻(basil)、大茴香(anise)、肉桂(nutmeg)、黑與白胡椒(black/white pepper)等。
除被做為食品添加劑加入食物中外，也可以存在於化妝品與可樂飲料內。(Archer and Jones 2002, Liu, Chung et al. 2004, Munerato, Sinigaglia et al. 2005, Ueng, Hsieh et al. 2005) (Council of Europe, 1997, Datasheet on safrole)。
此外，嚼食檳榔也會有黃樟素的暴露，台灣的檳榔不同於東南亞的其他地區，
是由檳榔子(areca nut)、熟石灰(slaked lime) 以及荖花(Piper betle inflorescence) 或葉子取代菸草(tobacco) (Chen, Chi et al. 1999)。其中，每公克的荖花就含有 15 毫克的黃樟素，嚼食過程會導致高濃度的黃樟素暴露(420μM) (Chung, Chen et al.
2008)。因此，除了辛香料的攝取外，嚼食檳榔也是黃樟素重要的暴露途徑之一。
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Boersma et al. 2011)，根據致癌力資料庫(the carcinogenic potency database, CPDB) 的資料，黃樟素在嚙齒類動物的標的器官(target organ)為肝臟，大鼠與小鼠的半 數致癌劑量(median tumor dose, TD50)為 441 與 51.3 mg/kg/day，世界衛生組織國 際化學品安全規劃(international programme on chemical safety, IPCS)指出，黃樟 素對於大鼠與小鼠的口服(oral)半致死劑量(median lethal dose, LD50)分別為 1950 與 2350 mg/kg。
當攝入高劑量黃樟素時，代謝/排泄途徑可能受到傷害，持續的攝取或暴露高 劑量的黃樟素可能會累積在身體組織中(Benedetti, Malnoe et al. 1977)。前人之動 物實驗研究，Abbott 等人在大鼠的飲食中添加 390 或 1170 ppm(0.039 與 0.117%) 的黃樟素，持續兩年，結果顯示黃樟素會導致肝腫瘤的形成(Abbott, Packman et al.
1961) (Long, Nelson et al. 1963)。上述結果顯示，黃樟素具有嚙齒類動物的致癌 性，且會在雄性幼鼠的肝臟與肺臟中產生腫瘤，因此，黃樟素在 1976 年被國際 癌症研究機構(International Agency for Research on Cancer, IARC)分類為可能的 人類致癌物質(group 2B carcinogen) (IARC 1976)。
Daimon 等人施予 F344 大鼠五種重覆劑量，分別為 62.5、125、125、250 mg/kg 的黃樟素，結果證實隨著黃樟素劑量增加，大鼠肝細胞內可發現黃樟素 DNA 共 價鍵結物隨之上升，姊妹染色體交換(sister chromatid exchanges)頻率增加，染色 體亦可觀察到發生畸變，上述現象皆支持黃樟素具有基因毒性(Daimon, Sawada et al. 1998)。
1.1.3 黃樟素的代謝物
如圖 二所示(Martati, Boersma et al. 2011)， 黃樟素被攝入人體後，會在體內 被代謝成四種主要的代謝物，1'-羥基黃樟素(1'-hydroxysafrole)(Borchert, Wislocki et al. 1973, Stillwell, Carman et al. 1974) 、 1,2- 二 羥 基 -4- 烯 丙 基 苯 (1,2-dihydroxy-4-allylbenzene 或 Hydroxychavicol) (Benedetti, Malnoe et al. 1977)、
3'-羥基黃樟素(3'-hydroxysafrole) (Benedetti, Malnoe et al. 1977)、2',3'-黃樟素環氧 化 物 (3,4-(Methylenedioxy)-1-(2',3'-epoxypropyl)-benzene or safrole-2',3'-oxide) (Wislocki, Borchert et al. 1976)。而在體內，黃樟素的中間體(intermediates)或代謝 物(metabolites) 的致癌性(carcinogenicity)更勝於黃樟素本身，因此，瞭解其代謝 過程產生之物質相當重要(Nakagawa, Suzuki et al. 2009)。
1'-羥基黃樟素：
如圖 三(Jeurissen, Bogaards et al. 2004)，1'-羥基黃樟素為黃樟素在肝臟細胞色 素 P450 (cytochromes P450)的催化下形成可能的致癌物質，1'-羥基黃樟素會在細 胞質經硫酸基轉移酶(sulfotransferases)產生硫化作用(sulfation)形成最終的致癌 代謝物質 1'-磺酸基黃樟素(1'-sulfooxysafrole)，而其親電子的性質可與細胞大分 子形成共價鍵結之共價鍵結物(covalent adducts) (Borchert, Miller et al. 1973);
(Wislocki, Borchert et al. 1976); (Wislocki, Miller et al. 1977); (Jeurissen, Bogaards et al. 2004);(Ioannides, Delaforge et al. 1981); (Chung, Chen et al. 2008)。因此，1'-羥基黃樟素一直以來被認為是最可能致癌的黃樟素代謝物(Borchert, Miller et al.
1973)。
1,2-二羥基-4-烯丙基苯：
黃樟素的亞甲二氧基團(methylenedioxy group)經氧化脫烷作用(oxidative dealkylation)形成 1,2-二羥基-4-烯丙基苯作為大鼠、豚鼠、人類的主要的代謝物 並經共軛鍵結(conjugation)從尿液(口服後總劑量的 70％以上)排出體外(Stillwell, Carman et al. 1974); (Benedetti, Malnoe et al. 1977); (Chang, Ko et al. 2002);
(Klungsoyr and Scheline 1982)。
3'-羥基黃樟素(3'-hydroxysafrole)：
1'-羥基黃樟素主要會經由葡萄糖苷酸酶(glucuronidase)作用，異構化 (isomerization)形成 3'-羥基黃樟素(3'-hydroxysafrole) (Borchert, Wislocki et al.
1973) (Stillwell, Carman et al. 1974)，或是經另一較小途徑，由 3'- 羥基化作用 (3'-hydroxylation)產生 (Boberg, Miller et al. 1986)。前人研究指出，可在施予黃樟 素之大鼠尿液偵測到少量的 3'-羥基黃樟素，但無法在人類偵測到(Benedetti, Malnoe et al. 1977)
2',3'-黃樟素環氧化物：
2',3'-黃樟素環氧化物為黃樟素的一個親電子代謝物質，黃樟素的丙烯基側鏈 (allyl side chain)上的雙鍵經環氧化作用(epoxidation)後得到 2',3'-黃樟素環氧化物 (2',3'-safrole epoxide)，2',3'-黃樟素環氧化物易被微粒體環氧化水解酶(microsomal
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變性(moderate mutagenicity) (Swanson, Chambliss et al. 1979)。根據前人研究使用
32P-後標籤法(32P-postlabeling)分析，發現2',3'-黃樟素環氧化物能在與小牛胸腺 DNA(calf thymus DNA)在體外形成至少八種DNA共價鍵結物，但是給予小鼠 2',3'-黃樟素環氧化物(600 μmol/kg)後，取其標的器官肝臟分析，卻無法偵測到與 2',3'-黃樟素環氧化物相關之DNA共價鍵結物(Qato and Guenthner 1995)。而當重 覆腹腔注射給予2',3'-黃樟素環氧化物(60 mg/kg)後發現，其會造成網狀紅血球微 核(micronuclei)的增加與DNA的斷裂(Chiang, Lee et al. 2011)，因此作者認為環氧 黃樟素具有細胞毒性與基因毒性。