基因食品簡介 (Introduction to the Genetically Modified Food--GMF)

基改食品簡介 (Introduction to the Genetically Modified Food--GMF)                                                     黃慶三 (01/15/2011)

目錄

前言

遺傳科學

脫氧核糖核酸 (DNA)

遺傳工程或基因工程

美國及世界基改食品種植生產的現況

台灣基因重組技術之發展

歐盟基改食品的政策

基因改造食品標示

基改食品的爭議

結論

前言

依據《國家地理雜誌》(National Geographic) 2011年 1月的報導，全世界的人口在 2011年內將達到七十億 (7 Billions)。和 1960年的三十億 (3 Billions) 人口來比較，50年來的人口增加了 133%。而增加最多的國家，大都是比較貧困、生產較少的國家，比如非洲國家、印度等等。如何供給這麼眾多人口的糧食，是個迫切的問題。依照一些人的看法，基改食品的生產，可能是個幫助的方法之一。

基因轉殖食品、基改食品 (Genetically modified food，GMF) 指利用基因工程 (Gene engineering) 而生產特性經過基因改造之食品。即某種事先選擇的生物，可能是動物、植物、或微生物，剪取其所需特性的基因，移殖到另一生物體內，使這接受外來基因的生物改變性狀，如耐寒、抗旱，生長快速、增加營養成分、抗除草劑、耐貯存、抗病蟲害等等，而生產所需要的食品。而食品或加工食品以基因改造植物或動物為原料者，就叫基因轉殖食品或基改食品，也有人稱之為GMO (Genetically modified organism) 。而台灣台南 1932 年出生、加州大學戴維斯分校 (UC Davis) 的楊祥發教授發現的植物賀爾蒙乙烯 (Ethylene) 蛋氨酸循環或楊氏循環 (Yang-Cycle)，促成了生物學家利用遺傳工程的方法來調節植物的乙烯合成，以增加農產品之產量及延長貯藏期。加州戴維斯市 Calgene Inc. 研發的 ”FLAVR-SAVR” 蕃茄即為第一先例 (詳見下述)。 

基因轉殖這方法和「誘變」(Mutagenesis，即Mutation breeding) 不同。誘變，不管是自然的或人為的手續，以化學或放射 (Radiation) 的方法，使生物產生非特定、但為穩定性的改變，而產生新種或新個體。它是基因學家歐爾巴赫 (Charlotte Auerbach) 在 1940年代，以芥子氣 (Mustard gas) 加諸果蠅，而發生突變 (Mutation) 的發現，發展出來的方法。

筆者曾看到有則笑話，說是有位抱孫心切的母親，不許新婚不久的兒子吃無籽西瓜和無籽葡萄，因為她怕這些無籽水果吃多了，會將「無籽基因」轉殖到兒子身上。雖然只是一則笑話，卻可指出一般人可能對基改食品的淺知與恐慌。台灣在農業改良的成就，眾所週知，惟台灣利用基因轉殖的研究或成果報導 (以筆者的淺識所限)，似乎不多。或許和傳統保守「祕方」的心態、或不很遵重消費者「知情權」的緣故，而不願公開罷！？

在討論基改食品之前，先做和基因有關的簡介；至於基改食品引起爭議的問題，將在最後討論。而本文將著重於基因改造農作植物的介紹。

遺傳科學

遺傳學 (Genetics) 是一種研究和基因 (Gene) 有關的學科，其目的是嘗試解釋什麼是基因，以及基因是如何發揮它的作用。基因的作用，可視為現存生物個體從其遠祖所繼承下來的特質。比如說基因常是造成小孩個性、長像類似、但並非完全相似於父母的原因。更確切的說，遺傳學是研究生物個體的遺傳 (Heredity) 和變異 (Variation) 的科學。俗語雖說「種瓜得瓜、種豆得豆」，但所得的瓜和豆，固然很類似，但並不一定完全和母株相同。這「因、果」關係，也可說是遺傳學的淺釋。

十九世紀以前，遺傳學上沒有許多系統化、科學化，特別是經過 (嚴格的) 統計設計或整理的手續來闡述它的理論。其實人類自古以來，早已利用生物個體的遺傳特性，即利用選擇育種、甚或雜交的方式，來提高穀物和牲畜的產量和品質。現代遺傳學就是為了尋求、了解遺傳的整個過程和機制，而成為生物學上一個重要的分支。

雖然遺傳科學的理論研究較早些，但其系統性的實驗、融合理論的探討，則由孟德爾 (Gregor Johann Mendel，1822~1884) 開始。他是位奧地利的僧人 (Monk)，也是位遺傳學的奠基人，因而被尊稱為「現代遺傳學之父」(Father of modern genetics) (見圖一)。雖然，孟德爾並不知道遺傳的物理基礎，但他觀察到了生物個體的遺傳特性，即某些「遺傳單位」會遵守簡單的統計學規律，而這些「遺傳單位」，現在就稱為基因 (Gene)。

                          

                  遺傳學的奠基者孟德爾

在孟德爾時期，一種比較流行的理論，為「混合遺傳」(Blending inheritance)，認為個體的遺傳特徵，源於父母特徵的混合平均值。孟德爾的工作則否定了此理論，他的結果顯示遺傳特徵是由不同基因綜合的表現，而非連續的混合。當時的另一種得到人們支持的理論，為「用進廢退說」(Inheritance of acquired characteristics)，又稱為「獲得性遺傳」，提出生物經常使用的器官逐漸發達，不使用的器官逐漸退化，並且這種後天獲得的性狀可以遺傳。現在我們知道後天獲得的性狀，也就是個體的經驗，並不影響他們的基因，因此不會遺傳給後代。 

1856~1863 年間，孟德爾進行了8年的豌豆 (Pea，學名Pisum sativum) 雜交實驗。豌豆通常是自花受精，但是孟德爾以人工傳粉的方法，將一個高的、同一個矮的品種進行雜交。雜交後的第一代中全是高的植株，他採收結出的種子。再將這些種子繁殖並自花受精時，它長出的高植株和矮植株的比例是3:1；但產生的矮植株總是繁育同樣的矮後代，而這三個高植株中，只有一個會繁育同樣的高後代，其他兩個仍是以三與一的比例生出高和矮的植株來。


孟德爾把這實驗結果，解釋為每一豌豆植株都具有兩個決定高度的因子，而這兩個因子是由每一親本 (Parent) 賦予一個。就因高的因子是顯性 (Dominance)，而矮的因子是隱性 (Recessive)，所以雜交後第一代的植株全都是高的。但當接下來這一代 (即雜交後第二代) 自花授粉後，這些因子在其子代中排列組合的可能性是：兩個高因子在一起，或者兩個矮因子在一起，或者一高一矮，一矮一高。前兩種組合將會繁育出同樣的後代，即各自生出全是高的或全是矮的植株；而後面的兩種組合，則是三與一之比，生出高的和矮的植株。而紫色花和白色花豌豆雜交的結果 (紫色是顯性、白色是隱性)，和高的及矮的植株雜交的結果如出一轍。這個實驗的示意圖請見圖二。

                                                           

                                                                                              孟德爾的雜交實驗 (雜交後第二代)

孟德爾把這實驗結果，解釋為每一豌豆植株都具有兩個決定高度的因子，而這兩個因子是由每一親本 (Parent) 賦予一個。就因高的因子是顯性 (Dominance)，而矮的因子是隱性 (Recessive)，所以雜交後第一代的植株全都是高的。但當接下來這一代 (即雜交後第二代) 自花授粉後，這些因子在其子代中排列組合的可能性是：兩個高因子在一起，或者兩個矮因子在一起，或者一高一矮，一矮一高。前兩種組合將會繁育出同樣的後代，即各自生出全是高的或全是矮的植物；而後面的兩種組合，則將以三與一之比，生出高的和矮的植株。而紫色花和白色花豌豆雜交的結果 (紫色是顯性、白色是隱性)，和高的及矮的植株雜交的結果如出一轍。

孟德爾於1865在捷克的布爾諾 (Brno) 「自然科學研究協會」(Society for Research in Nature) 上報告了他的研究結果。次年又在該會會刊上發表了題為《植物雜交實驗》(Experiments on the Plant Hybridization) 的論文。他在這篇論文中提出了「遺傳因子」，及顯性、隱性等重要概念，並闡明其遺傳規律，後人稱之為「孟德爾定律」(Mendelian Laws)。但是他的這些發現當時並未受到學術界的重視，直到1900年，孟德爾定律才由三位植物學家分別予以證實，而成為近代遺傳學的基礎。從此孟德爾也被公認為科學遺傳學 (Modern science of genetics) 的奠基人。上面已提過，孟德爾的「遺傳因子」，就是現在所謂的「基因」。

      

脫氧核糖核酸 (DNA)

脫氧核糖核酸、去氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，縮寫為DNA），是一種分子，而可組成遺傳指令 (Hereditary material)，以引導生物的發育以及生命機能的運作。其主要功能是各種生物長期性的資訊儲存，以建構生物細胞內的其他化合物 (如蛋白質及RNA)，所以可比喻為建造一幢房子所有房間、細節所用的「藍圖」。而帶有遺傳訊息的DNA片段，即為「基因」。每個人的DNA約有三十億 (3 Billions) 個鹼基 (Bases)，而所有人類的DNA有99%都是相同的。

遺傳工程或基因工程

1972~1973 年，史丹佛大學可漢（Stanley Cohen）、伯克 (Paul Berg)、以及加州大學波義耳 (Herbert Boyer）發現「質體 DNA」(Plasmid DNA，請見下面「註」*) 能送到大腸桿菌中進行體外大量培養。以後由於那森斯 (Daniel Nathans) 、亞伯 (Werner Arber) 、及史密斯 (Hamilton O. Smith) 共同發現及研究的「限制酶」 (又叫核酸內切酵素、限制性核酸酵素，Restriction endonuclease 或 Restriction enzyme，目前已發現了約 3,000種，其中約 600種為商用限制酶。例如 EcoRI 是其中一種。這三位科學家共同得到 1978年諾貝爾獎)**，利用此核酸內切酵素，能將質體 DNA 的特定片段核酸切割下來。由於斷開的DNA片段可由另一種稱為DNA連接酶 (DNA ligase) 的酵素黏合。因此染色體或 DNA上不同的限制片段，得以經由剪接作用而結合在一起，這就是「基因重組」的技術 (Recombinant DNA technology)****。最先就是利用這種技術將胰島素基因轉殖到大腸桿菌，使其具備生產人類胰島素的能力，從此進入了基因工程的時代。

[註：

*「質體DNA」(Plasmid DNA)：是一種獨立於染色體 DNA 外的環狀小分子 DNA，通常

只有數千個鹽基對 (Base pair，bp），它具有自行複製的能力，也因如此，在生物技術

之應用上，質體 DNA 常被用來作為「載體」(Vector) ****以選殖特定的 DNA以及表現

特定的蛋白質用。就因染色體是兩條線，絞成雙螺旋狀，所以鹽基是成對存在於DNA

上，而稱「鹽基對」。

**限制酶或核酸內切酵素 (Restriction endonucleases)：為一種特別的酵素，它們對雙股

DNA中核甘酸順序的認知具有專一性，此專一性在生物技術上是一種很重要的工具。

在自然界中，原核生物細胞中的鑑識/修飾系統中，它能把侵入細菌細胞的外來 DNA切

掉 (如噬菌體)，但不會切掉保護或甲基化的寄主 DNA。

***基因重組 (Recombinant DNA technology)：就是一項在體外進行去氧核醣核酸剪接的技

      術。利用限制性核酸酵素，將特定的基因從染色體上切下，再用核酸連結酵素，將剪

      下的基因連接到特定的載體上，最後將含有特定基因的載體送到大腸桿菌內培養，以

      便獲得大量的特定基因。然後配合基因轉殖技術，將特定基因送到動物或植物體內表

      達，以達到基因轉殖的目的。

****載體 (Vector)：這裡所稱的載體，有時也被稱為質體，它是細菌體內游離的核酸，具

       有承接外源基因以及將其帶至特定細胞內的能力。]

既然基因可以決定一個生物個體的性狀，假如我們能夠在一個生物細胞的 DNA 中，塞入一個新的片斷，那麼這個細胞就可能出現新的性狀。基因工程 (Genetic engineering) 就是利用這一個原理，以達到特定的目的。把不同生物的基因併接在一起的技術，即為「基因重組」技術，而拼接後的生物則是"Genetically modified"，"Genetically engineered"，或 "Transgenic"。而這些重組 DNA 生物所生產的食物，則通稱為「基改食品」。

傳統的植物育種 (Breeding) 方法極為耗時 (前後需時十來年)，同時常是無法準確的達到預期的目的。反之，基因工程的手續，則可很迅速、且精確的培育出所需要的品種，而且這種育種技術，也可打破了種間 (包括植物、動物、及微生物) 雜交不親和性的傳統育種藩籬。而基因轉殖 (植物) 食品技術，是利用基因重組技術與植物組織培養 (Cell culture) 技術二種技術的結合。

比如說植物基因學家可以分離出某種植物抗旱的基因，然後把這抗旱基因殖入不同的植物裡，這個經過基因改造的植物，就有了抗旱的機能，而且這種新機能可以遺傳下去。此外，基因的改造方法，不限於從一種植物到另一種植物，而是非植物的其他種生物基因，也可移植。最出名的例子是把一種微生物蘇雲金芽孢桿菌 (Bacillus thuringiensis，簡稱 B.t.) 的基因殖入玉蜀黍 (或其他農作物) 中，而 B.t. 這種自然存在的微生物，會產生對蟲害幼蟲有致死性的蛋白結晶，而達到防禦蟲害的目的。這種基因轉殖後的玉蜀黍，可以自行生產殺蟲劑 (Pesticides)，來對抗歐洲玉蜀黍鑽蛀蟲 (European corn borer)。B.t. 基因是目前最普遍使用的抗病蟲基因，但由於B.t.蛋白普遍存在、和B.t. 生物農藥的普遍使用，且經過幾十年的研究和應用﹐已證明B.t. 蛋白對人類無任何危險，因此美國環保署免除了對B.t.蛋白殘留量的限制。

基因轉殖的方法，則是利用轉殖器，如顯微注射器或基因鎗，將含有特定基因的質體送到動物或植物體細胞及胚中，使特定基因在殖入後生物體內發揮功能。殖入新基因的方法有許多種，但基本上可歸類為三種：

1.   質粒法 (Plasmid method)-- 這是最普遍採用的方法，通常是用來改變細菌等微生物。這方法利用特殊限制性內切酶，使切割的DNA末端形成粘性末端；也利用同樣的內切酶，把要植入的基因片斷也產生粘性末端，再把這兩個粘性末端以DNA連接酶 (DNA ligase) 的酵素黏合接續而成 (接下來的分離、生產、應用不在此討論)。

2. 病毒載體 (Vector method)-- 這方法類似於質粒法，先用內切酶把原先個體的基因及濾過性病毒的基因切割 (會致病的濾過性病毒基因部份當然必須除去)，再利用濾過性病毒載體 (Viral vector)，把所要的基因片斷直接插入個體基因內而成。這種技術也被研究，來作為治療人類遺傳性疾病的可能方法之一。
3. 基因槍法 (Biolistic method或Gene gun method)-- 基因槍是 1987 年康乃爾大學的先德福特 (John Sandford) 所發明。⁵這方法原先是為了基因移殖時，細菌或病毒很難穿過穀類細胞壁而發明的方法。這槍用金子或鎢作「子彈」，把要殖入的基因塗附在這子彈上，用加壓的氦氣 (Helium gas)，把子彈上的基因片斷射入想做基因改變的 DNA 裡。基因槍法對於植物的基因工程特別適用，其實它也具有廣泛用途，可用於許多生物，如細菌，酵母和哺乳動物細胞系等。其用法示意圖請見圖四及圖五。

                                                              圖一：基因槍用法示意圖

     

                        圖二：Helios Gene Gun schematic and Standard Gene Gun (Bio-Rad)⁹                             

到目前為止，許多種食品或生物都有基因改造的品種，包括玉蜀黍、棉花、蕃茄、大豆、甜菜、油菜子 (Oilseed rape)、鮭魚、豬、牛等等，不勝枚舉。玆把農作物或生物運用基因改造的原因或目的，作個簡單的介紹：

1. 抵抗蟲害 ( B.t. 基因改造作物)：農作物常因蟲害而損失慘重，甚至引起一些發展中國家的飢荒。為了避免蟲害，農民每年施用以噸計的殺蟲藥及購買噴灑設備，費時費力，提高成本；消費者也不願意食用噴灑過農藥的食品、或不肖農民因為不遵循施用規則或方法，而使消費者健康受損。又噴灑農藥時，一些益蟲或其他生物也受到傷害，影響生態；此外，使用農藥農耕地的雨水或灌溉水餘流 (Run-off)，也會污染河川水源及地下水，可說一無是處。如果能夠利用像 B.t. 這種基因改造農作物，所需用的化學農藥及相關費用，及其他因而引起的環境及生態破壞等等，將可減少。目前這種基因改造的作物包括玉蜀黍、及棉花等。

2. 抗除草劑 (Herbicide tolerance—HT)：雜草與作物競爭養分與空間，導致作物生長速率降低。有些農作物的種植，以物理方法來除草，比如翻土耕地，或其他人工方法，都不適合經濟效益。所以許多農民，都利用各種不會傷害農作物的除草劑，來達到目的。但施用除草劑不衹費神費事，價錢昂貴，且必須選擇不會傷害作物、環境、及生態的成品，或施用時，必需考慮及減低這方面的衝擊等。反過來說，如果基因的改良，而使農作物能忍受極強力、有效的除草劑，那麼整個種植生產季節所需施用的次數或劑量，將可減少，環境及生態的衝擊，也將相對的減低。

例如孟山都公司 (Monsanto Company) 基因改造出一品系 (Strain) 的大豆，可忍受他們   極有效的嘉磷塞除草劑 (Roundup)。所以種植這品系大豆的農民，只需施用一次除草劑，而不必像過去必需施用多次才行。如此不衹減低費用，同時減少環境及生態的衝擊。目前大豆、苜蓿 (Alfalfa) 、甜菜 (Sugar beet)、及油菜仔 (Rapeseed) 已有這種基因改良的品系。

3. 抗病性：許多濾過性病毒、黴菌、及細菌都會引起植物的病害，所以目前一些植物生物學者，都在研究如何利用基因改良，來研發一些抗病性的農作物。例如夏威夷木瓜的基因改良品種，可抵抗番木瓜環斑病毒 (Papaya ring spot virus)；基因改良的綠皮南瓜 (Zucchini) 可抵抗黃花葉病毒 (Yellow mosaic virus)；基因改良的甜椒可抵抗濾過性病毒等。

4. 抗寒性：沒預期或反常的低氣溫，會傷害幼苗、或正在成長、或準備收成的農作物、水果等。如果能把北極寒帶魚本身含有的防凍基因 (Antifreeze gene)，嫁接到農作物裡，比如煙草或馬鈴薯，甚或一些蔬菜、花卉、水果，則農作物的生產季節就可延長，增加產量，至少減低霜害或凍傷。例如北北極比目魚 (Arctic flounder) 的防凍基因 (Antifreezing gene) 移植至草莓，上就可使植株及果實免受結凍/解凍的傷害。惟原本紅色的草莓果實，會變成藍色。

5. 抗旱性、抗鹽性：因世界人口的增加，一些農地常被用來建造房子或公共設施。為了供給所需的糧食，一些過去不適合耕作的乾旱地區、或高鹽份地帶，就必需用來耕種，但需要基因改進農作物的抗旱性、或抗鹽性，才能達到種植它們的經濟效益。例如抗旱玉蜀黍的品種，將預定在 2012 年於美國開始商業種植；而最需要這種作物的非洲撒哈拉地帶 (Sub Saharan Africa)，預定在 2017 年開始商業種植。

6. 增進食物營養及風味等：發展中國家的居民，特別是貧窮的人口，常靠單一的主食 (比如米飯) 充飢。但是米飯本身並沒包含所需的各種養分、維他命等。例如貧窮國家小孩常因缺乏維他命A而變盲。目前已培育成功把黃水仙 (Daffodil，學名 Narcissus pseudonarcissus) 及一種土壤細菌 (Erwinia uredovora) 的 Beta-carotene 合成基因殖入的稻米品系，會生產富含食用後轉變成維他命A 的「黃金米」(Golden rice)。¹ 而在豬隻的技術方面，可包括增加生長速度、改進肉質組成、和增加抗病能力等。若將大西洋鮭魚經基因轉殖後，讓其體內的生長激素 (Growth hormone) 大量表現在魚體內，則可讓魚的體型增加 5∼8 倍之多。然而，這種以基因轉殖方式生產的食品，具有造成生態危害的潛在危險性，因此這種基因改良的大西洋鮭魚，必需採用箱網方式養殖，以避免它們流入野生鮭魚生殖水域，造成不可預知的生態衝擊，甚或生態浩劫。

7. 較長的保質期 (Shelf life 或 Storage life)：農作物，尤其一些水果類，收成後，有一定的保質期。如果能把產生成熟過程的果膠酶 (Polygalacturonase—PG) 基因加以限制，那就可延長儲存、運送、及上架後的期限。

1932年在台灣台南出生、國際知名、曾得到地位相當於諾貝爾獎的「Wolf農學類獎」(1991）的加州大學戴維斯分校 (University of California at Davis) 的楊祥發教授 (Prof. Shang-Fa Yang)，也是美國國家科學院院士（1990）及台灣中央研究院副院長 (1996)，在植物生理學及生化學研究工作上，最重要的貢獻在於闡明植物賀爾蒙乙烯 (Ethylene，C₂H₄) 的生合成途徑及作用， 藉由蛋氨酸 (Methionine) 為乙烯合成前驅體之確定，發現合成乙烯的中間體，證明乙烯在調節植物生長及老化所扮演之角色。這些發現促成 了生物學家利用遺傳工程的方法來調節植物的乙烯合成，以增加農產品之產量及延長貯藏期。

過去位於加州戴維斯市 (David, CA) 、Calgene, Inc. 研發的 “FLAVR-SAVR” 這品牌的蕃茄，是第一個用基因改造、商業種植的產品 (據說保質期可達 45 天)，因此蕃茄在植株上完全成熟才採摘，而有更好的風味。目前商業種植蕃茄，都在蕃茄仍是青綠 (Mature green) 的時候就收成，

以利處理、裝箱、運送、儲存，而在上架前，再用乙烯燻紅。比如「成熟室」空氣中混以 100 至 150 ppm 的乙烯濃度，綠蕃茄在 24 至 48 小時就「成熟」變紅了。所以從超市買回、看來紅豔欲滴、令人食指大動的蕃茄，吃起來却不見得可口，絕不能和自家栽種、枝上成熟的蕃茄相比，就是這個緣故。(請見拙作《小蒼蘭 (兼談乙烯) 》﹐1997年1 月台灣公論報)。                                                           

1994年 5月 “FLAVR-SAVR” 得到 US FDA 的核准，在超市販賣新鮮蕃茄、或做成蕃茄醬，都極受歡迎。只因 Calgene, Inc. 欠缺種植及選用適當品系，及處理、運送蕃茄的經驗，導致成本太高，無法和平常蕃茄果農競爭，加上有些人開始懷疑 (雖沒科學或事實根據) 基改食品的安全性，而於 1997年停止生產，公司也被孟山都公司 (Monsanto Company) 所收購。惟 Calgene,  Inc.  “FLAVR-SAVR” 蕃茄，也開創了歷史上商業用基改食品的先例。1995 年筆者曾出差到加州大學戴維斯分校﹐那時楊教授已退休到香港科技大學教書去了。但對於當時當地出產的“FLAVR-SAVR” 蕃茄卻也有所聞。

8. 製藥工業：醫藥及預防針的生產、運送、儲存、及施用，不祗成本昂貴，也必需有應對的設施、人力、及專業人員來處理。特別在開發中或貧窮的國家，這些問題更為嚴重。如果能以基因工程方法，把藥物殖入可食用的農產品或水果中，就可省卻許多生產、運送、儲存、及施用的不便及龐大的人力和經費。

以預防針為例，十多年來，就有人研究如何利用蕃茄、馬鈴薯等農作物，給貧窮國家的小孩、成人食用來「接種」麻疹 (Measles) 、霍亂 (Cholera) 、B型肝炎 (Hepatitis-B) 等的疫苗。這種生產可食性疫苗的方法，是將病原微生物的表面抗原基因殖入植物中，並使其大量地表達在可食性的植物組織部位。人體經由直接攝食這些植物後，免疫系統可以誘導出抗體，以對抗這些病原的感染，而達到防治疾病的目的。

9. 植物的污染修復法 (Phytoremediation)：種植基因工程培養的樹種，可以吸收、去除土壤及地下水的污染物。比如基因工程培養的白楊木 (Poplar)，可用來清除土壤中重金屬的污染。

美國及世界基改食品種植生產的現況

自從1994 年基因改良的 “FLAVR-SAVR” 蕃茄得到 USDA核准，開創了商業上基改食品的歷史先例後，即使對於消費者的接受程度，以及經濟上和環境的衝擊還不很清楚，美國農民已開始廣泛的種植基改食品。1996年，抗除草劑 (HT) 的大豆及棉花就被廣泛的種植，其次是抗蟲害 (B.t.) 的棉花及玉蜀黍，而且每年快速的增加生產。圖五是USDA 在2018 年7月所發佈美國種植基因改良大豆、棉花、及玉蜀黍面積百分率的資料。

美國及世界基因食品種植生產的現況

自從1994 年基因改良的 “FLAVR-SAVR” 蕃茄得到 USDA核准，開創了商業上基改食品的歷史先例後，即使對於消費者的接受程度，以及經濟上和環境的衝擊還不很清楚，美國農民已開始廣泛的種植基改食品。1996年，抗除草劑 (HT) 的大豆及棉花就被廣泛的種植，其次是抗蟲害 (B.t.) 的棉花及玉蜀黍，而且每年快速的增加生產。圖五是USDA 在2018 年7月所發佈美國種植基因改良大豆、棉花、及玉蜀黍面積百分率的資料。

                                    圖三：美國基改食品快速的成長 (USDA 07/2018)⁵


根據 International Service for the Acquisition of Agri-Biotech Application (ISAAA) 所作的統計資料，2017 年世界各國種植基改食品的面積及作物種類如表一：²⁰

表一：Global Area of Biotech Crops in 2017--by Country (Million Hectares) (ISAAA，2017)²⁰

也就是說全世界基改作物種植的面積，從1996年的1.7百萬公頃 (Million hectares，1公頃 = 2.471英畝)，增加到2017年的189.8百萬公頃，即約 122倍。²⁰ 這22年累積下來的種植面積，達23億公頃 (2.3 Billion hectares)，或59億英畝 (5.9 Billion acres)。

這24個國家中，2017年種植四個主要的基改作物，即大豆94.1百萬公頃 (49.6%)，玉蜀黍59.7百萬公頃 (31.4%)，棉花24.21百萬公頃 (12.8%)，以及菜仔油 (Canola) 10.2百萬公頃 (5.4%)，其它的作物為1.29百萬公頃 (0.8%)。如果以全世界種植面積的比例來說，77%的大豆，32%的玉蜀黍，80%的棉花，以及30%的菜仔油，為基改作物 (請見下圖六)。²⁰

圖六: 2017年全世界種植的四個主要基改作物 (以種植面積計) ²⁰

以美國來說，2017年基改作物種植面積居世界之冠，總共為75.04百萬公頃 (186.4 百萬英畝)。其中大豆34.05百萬公頃，玉蜀黍33.84 百萬公頃，棉花4.58百萬公頃，苜蓿 (Alfalfa) 1.22百萬公頃，菜仔油876,000公頃，甜菜 (Sugar beet) 458,000公頃，馬鈴薯3,000公頃，以及各約1,000公頃的蘋果、南瓜、及木瓜。²⁰ 除了玉蜀黍及甜菜外，美國基改作物種植面積逐年增加。

A total of 67 countries (39 + EU 28) have issued regulatory approvals to genetically modified or GM crops for consumption either as human food, animal feed, as well as for commercial cultivation. Since 1992, there have been 4,133 approvals granted by regulatory authorities of these 67 countries. These were granted to 476 GM events from 26 GM crops, excluding carnation, rose and petunia.²⁰

歐盟基改食品的政策

歐盟 (EU) 和美國對於基改食品政策的基本看法有所差異。美國對於基改食品農作物和產品的立法體制，和非基改食品相同；歐盟則依某種農作物基改食品生產的程序或方法，而發展出一套廣泛的規範。這個基本的不同，而導致不同基改食品生產試測、及商業種植核准的程續。因此美國基改食品的規範及立法較為寬容，而歐盟則較為嚴緊多端。歐盟和美國對基改食品看法或政策不同的原因，可略述如下：

1.      由於 1970至 1980 年代，美國及歐盟對重組 DNA研究的成果及認識﹐即美國積極研究，成果極為豊碩先進，歐盟則遲滯不前；加上美國沿用基改食品規範前例的延伸﹐即美國於 1994年就核准商業基改食品的種植販賣，而歐盟一直「暫停」(1998 de facto Moratorium) 基因改造農作物的種植直至 2010年。因此兩者對於新建立有關基改食品規範或政策，產生了基本上認知及信賴的不同，還有一些支持或反對基改食品執政者、團體、或一般民眾所造成的影響等。

2.      1990年代至 2000年代初期，歐洲發生數次、不相關的食物安全問題，包括注射賀爾蒙的牛肉、牛奶 (1980~1990)、瘋牛病 (1996)、美國基因改良玉蜀黍及大豆進口歐洲 (1996) 、戴奧辛 (Dioxins) 污染的肉類、蛋、牛奶、乳酪、礦泉水、可口可樂 (1999)、口蹄疫 (2001) 等等，造成歐洲人民對於食物安全的憂慮，以及質疑政府對於食品工業的監督；

3.      此外，對環保、生態極注重、源自歐洲的綠黨 (Green Party) 及綠色和平組織 (Greenpeace International) 對歐盟及一般民眾直接、間接的影響力。這些持反對態度的綠色組織或個人，常以「科學怪人的食物」(Frankenstein food) 來形容基改食品，及闡述 (雖沒真正的科學證據或實例) 這些基因轉殖動物、植物如何破壞或影響生態及人們身體的健康等等，來嚇阻或引起對基改食品不了解、或抱有懷疑態度消費者的不安，而不敢購買與食用。

由於這些原因，歐盟不祗有較嚴格的基改食品規範，且其基改食品食物標籤規範也相當繁瑣。例如任何產品含有 0.9% 基改食品就必須加註在食物標籤上，以及如果加有 0.5% 基因轉殖食品飼料而生產的食品也須註明。

不過在2010 年3月，歐盟悄悄的批准了基因改良馬鈴薯的種植，而結束 12 年來正式裁定的「暫停」規定。這個基因改良馬鈴薯是由德國化學鉅擘 BASF 所發展，目的是為了增加澱粉產量作為造紙原料，以節省能源、用水、及化學原料，而非做為食用。歐盟的健康及消費者政策委負 (E.U. Health and Consumer Policy Commissioner) 解說此決定是基於完善的科學考量以及代表創新負責的政策。不過有些會員國家並不贊成這個「開放」的先例，比如奧地利將禁止它的種植，意大利宣稱要捍衛傳統的農業，綠色和平組織則說這種基因改良的馬鈴薯含有某種基因，可引致病菌對某些抗生素的抵抗力，包括治療肺結核的藥物云云。

但支持開放的歐盟成員則指出，美國人食用的大豆有 90% 是基因改良的成品，但許多年來美國人未曾有因此患病的案例；同時沒間斷的研究及查證，一直沒發現任何一項事實可用來證明基改食品會引致健康及環境的危害。目前歐盟的六個會員國，包括奧地利、匈牙利、法國、希臘、德國、及盧森堡，禁止基因改良玉蜀黍的種植，2006年世界貿易組織 (WTO) 曾判決這個禁令不合法，因為這六個會員國引用的預測風險 (Risks) 沒科學根據。但幾年來歐盟並沒執行世界貿易組織的判令。

全世界大豆的生產有 75~80% 為基因轉殖者，除非改變對基改食品的看法或觀點，喜愛大豆食品的歐洲人，有天將不能享用這類佳餚。由於世界人口的劇增及可能導致的糧食危機，據說綠色和平組織最近不再使用「科學怪人的食物」來做基改食品的「代號」(Moniker) 了。

基因改造食品標示

基因改造食品的標示問題，在國際間一直引起廣泛的討論，目前包括歐盟、英國、日本、紐西蘭政府，以及美國民間團體對此都採取具體措施與要求。台灣自2001年也訂定了標示管理制度，分三階段實施，即 2003年一月一日、2004年一月一日、及 2005年一月一日開始的三階段。台灣目前第三階段規定最後成品總共重量﹐超過百分之五的基因轉殖大豆或/及玉蜀黍的食品，需要加上標籤。

目前主要的基因改造食品標示方法有三種意見：

1. 與原來品種有重大分別的基因改造食品須附有標示;

2. 所有基因改造食品均須附有標示；

3. 部分亞洲國家及地區，例如日本、韓國和台灣等，僅規定某幾類的農產品及其加工食品，主要

    成分含有基因改造物質才須附有標示。

這三種基因改造食品標示方法的優點及缺點如下表二：

	標示方法1	標示方法2	標示方法3
優點	(1). 提供消費者有關過敏        性、成分及營養方面的        資料； (2). 對國際貿易造成較少的        影響； (3). 對食品生產成本影響較        微。	(1). 讓消費者辨別食品中是否含        有基因改造成分； (2). 有助加強監察及追查基        因改造食品的來源。	(1). 讓消費者辨別指定的        食品中是否含有基因         改造成分； (2). 執行有關標示法例時        較為易行。
缺點	未必能滿足一些消費者慾知那些食品含有基因改造成分，從而作出選擇。	(1). 令業界的生產成本增        加，增加的成本常會轉嫁        給消費者； (2). 由於測試基因改造食品        的方法有局限性，因此        這個標示制度不容易執        行。	(1). 未能完全滿足一些消        費者慾知非指定的        食品是否含有基因改        造成分； (2). 指定食品的生產成本        可能會增加﹐再轉嫁        給消費者。
實施 地區	美國、加拿大	歐洲聯盟國家、澳洲、紐西蘭、及中國	日本、韓國、及台灣

表二：目前主要的基因改造食品標示方法優缺點

假如美國施行強迫性的基改食品標籤 (Mandatory GMF labeling)，這將是個複雜的問題。負責食品標籤的食品藥物管理局目前的立場是食品標籤的規定，係依據食品藥物及化粧品法 (Federal Food, Drug and Cosmetic Act—the “Act”) 的法規而來，但這個法律的規定只適用於食品添加物，而非整個食品本身，或其產品是否「通常確認為可以安全食用」(Generally Recognized As Safe—GRAS，Sections 201(s) and 409 of the “Act”) 法規的規定。食品藥物管理局認為基改食品、和非基改食品根本上沒多大的區別，所以基改食品不應該受到更嚴格的標籤規定。假如所有的基改食品或其產品都必須加以標籤時，那麼美國整個食品標籤的規定或政策都須經過國會 (Congress) 作全盤的改變。不過「基改食品知情權法」(The Genetically Engineered Food Right to Know Act--HR 2916, 108^th Congress, in 2003-2004) 這法案 (Bill) 也許是個好的起始點，惟此法案並沒成為法律。

基改食品的爭議

基改食品引起爭議的話題有安全性問題、對生態的影響、倫理衝擊、以及國際貿易等。

美國管理基改食品有三個機構：(1). 環保署 (USEPA) 審核基改食品植物對於環境的安全；(2). 農業部 (USDA) 審核這種植物是否能夠安全的生長；(3). 食品藥物管理局 (USFDA) 則審查這種食品是否可以安全食用。這三個機構都認為基改食品不會造成這些方面的問題。2004 年美國 National Academies of Science 的文獻指出，自從開始有基改食品以來，一直沒見到它對人類健康有負作用的報導；2008年發表在英國Journal of the Royal Society of Medicine的回顧文獻，過去 15年來，全世界不知有幾百萬的人口食用基改食品，但從沒有因而生病的報告。

聯合國FAO (Food and Agriculture Organization) 指出 FAO會不斷的研究和判斷基改食品的益處及可能的風險，惟會員國的相關政策將由各國各自決定、實施。而歐盟在基改食品上的爭議，即使在會員國彼此之間，則有不同的看法及做法，已如上述。

基改食品的可能益處及其爭議，可簡略的歸類如下：

1. 益處—

a. 農作物

• 增進滋味及品質；
• 縮短成熟所需時間；
• 提高養分、產量、及應對環境壓力的能力；
• 增加疾病、蟲害、及除草劑的抵抗力；
• 產生新的產品或種植技術。

b. 動物

·         增進疾病抵抗力、生產力、抗寒、或飼料利用率；

·         增加肉類、蛋、牛奶的品質及產量；

·         增進動物的健康，及簡化疹斷、或疾病的治療；

·         有助於防止爆發病的緊急情況。

c. 環境

·         利用對環境友善的生物除草劑、殺蟲劑；

·         水土保持、及節能；

·         森林產品的生物處理技術；

·         更好地管理和改善自然廢物處理。

d. 社會

·         食物的增產，可減少人口引起的壓力 (特別是發展中、或貧窮的國家) 。

2. 爭議—

 a.安全

·         可能影響人類的健康，包括引起過敏症之物、抗生素抗性標記基因 (Antibiotic-resistance markers) 的轉移、及未知的效應；

·         可能的環境衝擊，包括因異株授粉而引起的基因轉移因而影響野生品種或原種、對其他生物  (例如土壤中的微生物) 、甚或減少植物區系 (Flora) 或動物區系 (Fauna) 的多元性。農作物的系統基因越豐富多元，該系統便越能適應更多蟲害、疾病或氣候的變遷，而只會影響很少物種。但是「基改食品」（作物）卻是反其道而行，大量複製所謂有「優良基因」
的作物。

 b. 智慧財產權的保護及使用權

·         世界上食物的生產，可能將被少數幾家公司所支配 (因目前基因重組作物所須之種子都是由數家私人公司所生產與銷售，與傳統由農民自己培育、保存種子的方式不同。因此，在歐洲的消費者擔心日後農民的財務會被少數幾家生產基因重組作物種子的公司所掌控。)

·         發展中國家，將更依賴工業先進國家；

·         基因盜竊 (Biopiracy)，即外國公司竊取本土居民經過長期以來，反覆實踐，累積了很多改良種子、配育不同品種的經驗，但用基因轉移加以改進，又透過專利制度，聲稱擁有某一種基因，限制本土居民的使用權而謀利。

c. 倫理、道德、宗教的考慮

·         侵犯自然生物的實質價值；

·         干預自然法則，而把不同品系動物、植物、甚或微生物的基因混合；

·         反對把動物基因殖入植物基因，反之亦然；

·         可能引起基因轉殖動物的某種壓力 (Stress)；

·         基改食品中，動物基因在植物裏（素食者可以吃嗎？），豬的基因在其他禽畜動物裏（回教徒可以吃嗎？），以及牛的基因在其他禽畜動物裏（印度教徒和不吃牛肉者可以吃嗎？）的種族或宗教問題；

·         這種以基因轉殖方式生產的食品，具有造成生態危害的潛在危險性。

d. 食品標籤

·         有些國家沒有強制性的基改食品標籤規定，例如美國；

·         混合基改食品和非基改食品，使食品標籤的規則更為複雜、難行。

e. 社會

·         基改食品的發展或技術的先進，導致富有國家因此而有更大的與趣及利益。

結論

基改食品的發展，有其長遠的科學背景，及技術的發現與突破；加上世界人口的劇增，特別是發展國家糧食的需求，推廣基改食品的生產，將是解決目前及未來糧荒極重要、可靠的方法之一，無疑的會大大增進全人類生活的福祉。基改食品的特性及生產，比起傳統的食品生產，有許多優點；且未來的發展及可能的應用和益處，更是不可限量；而過去 15 年來，基改食品的生產及食用，並沒對人體的健康或對生態有負面的影響。惟 15 年時間不長，基改食品的發展、與食用，可能引致健康、生態、及社會倫理的衝擊或風險，必需審慎的檢驗、觀察、及研究。