丙烯酰胺的毒理学评价.doc

丙烯酰胺的毒理学评价

食品毒理学

丙烯酰胺的毒理学评价

丙烯酰胺的毒理学评价
摘要：了解食物中丙烯酰胺对人体健康的影响, 综述了食品中丙烯酰胺的来源, 以及丙烯酰胺的性质和毒理学评价。
关键字：丙烯酰胺；毒性学；安全性毒理学评价

丙烯酰胺是一种白色晶体化学物质，是生产聚丙烯酰胺的原料。淀粉类食品在高温（>120℃）烹调下容易产生丙烯酰胺。研究表明，人体可通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等多种途径接触丙烯酰胺，饮水是其中的一条重要接触途径。丙烯酰胺进入体内又可通过多种途径被人体吸收，其中经消化道吸收最快。进入人体内的丙烯酰胺约90%被代谢，仅少量以原形经尿液排出。丙烯酰胺进入体内后，会在体内与DNA上的鸟嘌呤结合形成加合物，导致基因突变等遗传物质损伤。
丙烯酰胺主要存在于经高温加热处理的富含糖类的食物中, 其含量随着加热时间的延长和温度的升高而增加。目前关于丙烯酰胺生成途径的资料有限, 根据现有的研究资料, 影响丙烯酰胺形成的因素可能包括糖类、氨基酸、脂肪、高温、加热时间和食物中的水分等【1】。
1、丙烯酰胺的基本性质及研究
丙烯酰胺（Acrylamide），CAS的登记号为79-06-1，其分子量71.09，化学分子式CH2CHCONH2。丙烯酰胺是一种不饱和酰胺，其单体为无色透明片状结晶，沸点125℃，熔点84~85℃。能溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿，不溶于苯及庚烷中。丙烯酰胺单体在室温下很稳定，但当处于熔点或以上温度、氧化条件以及在紫外线的作用下很容易发生聚合反应。当加热使其溶解时，丙烯酰胺释放出强烈的腐蚀性气体和氮的氧化物类化合物【2-4】。
丙烯酰胺是一种中等毒性的亲神经毒物，可通过未破损的皮肤、粘膜、肺和消化道吸收入人体，分布于体液中【5】。
　 丙烯酰胺的神经毒性已经为许多学者所公认，大量的中毒事件也多是围绕其神经毒性方面，但丙烯酰胺导致周围神经和中枢神经系统损伤的机制还不十分清楚。现场劳动卫生学研究和体格检查发现长期职业接触丙烯酰胺的工人主要表现为四肢麻木、乏力、手足多汗、头痛头晕、远端触觉减退等，累及小脑时还会出现步履蹒跚、四肢震颤觉、深反射减退等，并发现外周神经损害多表现为通向胞体的长纤维末端首先受损，逐渐向胞体方向发展，呈“返死现象”[6]。
丙烯酰胺中毒致周围神经病时轴突首先受累，当轴突变性时，神经元胞浆中呈持续的逆行改变，故其神经元多可恢复，神经末梢可再生。周梅荣、施建俐、秦小梅等报道了职业性丙烯酰胺中毒致小脑萎缩的案例[7]；褚学斌、马佩琛、任冰等报道了丙烯酰胺中毒致视野缺损的案例[8]等。丙烯酰胺的中毒不仅仅能带来一些神经性伤害，甚至还会导致人体某些脏器发生实质性病变，从而造成严重的后遗症。
有研究报道认为丙烯酰胺在人体内的主要代谢途径和实验动物相似。丙烯酰胺在肝脏谷胱甘肽转移酶( GST) 的作用下, 与谷胱甘肽结合, 生成N- 醋酸基- S- 半胱氨酸, 使丙烯酰胺极性增强, 利于排泄, 起到解毒作用。丙烯酰胺也可以在细胞色素氧化酶P450 的催化下生成环氧丙烯酰胺, 后者再通过不同途径代谢为2, 3- 二羟基丙酸盐等产物[9]。通过该反应, 丙烯酰胺被氧化为活性更强的代谢产物环氧丙烯酰胺, 其毒性大于丙烯酰胺。在小鼠体内参与这一反应的特异性酶是P4502E1( CYP2E1) 。有证据显示丙烯酰胺对细胞色素P450 有诱导作用。在动物实验中, 丙烯酰胺通过生物转化很快被清除,只有< 2% 的丙烯酰胺以原型经尿或胆汁排出, 约90% 以代谢物形式排出。
2 丙烯酰胺的毒性
2.1 急性毒性
在人类经呼吸道的丙烯酰胺急性暴露中, 观察到中枢和周围神经系统损伤的症状, 如头晕、幻觉等。急性毒性试验结果表明，大鼠、小鼠、豚鼠和兔的丙烯酰胺经口LD50为150-180 mg/kg，属中等毒性物质。
2.2 慢性毒性
动物慢性( 长期) 经口给予丙烯酰胺, 可以观察到腿脚麻木、无力等神经损伤表现。而经皮肤的长期暴露则可导致人的皮肤产生红疹。
2.3 遗传毒性
丙烯酰胺在体内和体外试验均表现有致突变作用，可引起哺乳动物体细胞和生殖细胞的基因突变和染色体异常，如微核形成、姐妹染色单体交换、多倍体、非整倍体和其他有丝分裂异常等，显性致死试验阳性。并证明丙烯酰胺的代谢产物环氧丙酰胺是其主要致突变活性物质。
2.4 神经毒性
神经毒性是丙烯酰胺对人类的非致癌、非遗传的主要毒性。人和动物大剂量暴露于丙烯酰胺后, 引起中枢神经系统的改变, 而长期低水平暴露, 则导致周围神经系统的病变, 伴有或没有中枢神经系统的损害。由于缺乏人类神经毒性的剂量- 反应资料, 因此丙烯酰胺的危险性评估都基于对啮齿类动物的研究。
2.5 生殖发育毒性
大量的动物试验研究表明丙烯酰胺主要引起神经毒性；此外，为生殖、发育毒性。神经毒性作用主要为周围神经退行性变化和脑中涉及学习、记忆和其他认知功能部位的退行性变；生殖毒性作用表现为雄性大鼠精子数目和活力下降及形态改变和生育能力下降。大鼠90天喂养试验，以神经系统形态改变为终点，最大未观察到有害作用的剂量（NOAEL）为0.2 mg/kg bw/天。大鼠生殖和发育毒性试验的NOAEL为2 mg/kg bw/天。虽然动物实验证实丙烯酰胺具有一定的毒害作用，但对于人体的作用还不清楚，是否会对人体产生致癌作用也是未知数，因为我们平时不可避免地都会食用一些含有致癌物的食品，而绝大多数人都没有发病，这也是客观事实。因此，食品中丙烯酰胺对人体的毒性问题，还有待于进一步深入研究。但是不管怎样，丙烯酰胺总归是一种有害物质，要尽量减少它在食品中产生，通过改善烹调方法、均衡膳食，多食用蔬菜和水果，减少油炸焙烤类食品的摄入量等多种方法，通过各种技术减少食品中丙烯酰胺的产生才是根本之道。
2.6 致癌性
动物试验研究发现，丙烯酰胺可致大鼠多种器官肿瘤，包括乳腺、甲状腺、睾丸、肾上腺、中枢神经、口腔、子宫、脑下垂体等。国际癌症研究机构（IARC） 1994年对其致癌性进行了评价，将丙烯酰胺列为2类致癌物（2A）即人类可能致癌物，其主要依据为丙烯酰胺在动物和人体均可代谢转化为其致癌活性代谢产物环氧丙酰胺。
食品中存在的丙烯酰胺是否存在致癌作用、多大的剂量会引起癌症，各国的科学家和研究人员存在不同的看法。
　　评估丙烯酰胺对人体的危险是很重要的。基于一些动物实验的结果，对丙烯酰胺的NOAEL，即最大无作用剂量水平为0.1mg/kg 体重【10】。根据新西兰国家营养机构对具有代表性的西方饮食的调查，出版了关于食品中丙烯酰胺浓度的文章。通过以上文献，Ian等计算了消费者食用热的油炸薯条或油炸薯片，即经常食用的可能产生丙烯酰胺最多的食品，其中每日平均食用的丙烯酰胺的剂量在0.3μg/kg体重，这一数量是NOAEL所规定0.1mg/kg 体的三分之一，这样的话，即使消费者每天食用薯条、薯片等食品致癌的危险也是很低的【11】。
虽然现在对丙烯酰胺已经进行了大量的研究，但是关于它的致癌性仍然是各国争论的焦点之一，现有数据并不足以说明食品中的丙烯酰胺可以导致某种癌症，这就需要我们通过多种实验手段、先进的科学技术来进一步深入研究食品中丙烯酰胺的问题，希望在不久的将来能够彻底的解决食品中的丙烯酰胺的问题。
2.7 致突变性
丙烯酰胺在标准细菌试验中是阴性, 但却是体外哺乳动物细胞的直接断裂剂, 能够引起小鼠骨髓细胞有丝分裂指数降低, 并且诱导小鼠和大鼠骨髓细胞微核的生成。丙烯酰胺能够剂量依赖性地诱导小鼠外周血血红蛋白加合物及微核的形成, 但没有观察到经丙烯酰胺处理的大鼠骨髓红细胞微核频数的增加。在中期分析、哺乳动物spot 试验、小鼠转基因检测、生殖细胞试验、染色体畸变试验、程序外DNA 合成试验、显性致死试验、可遗传易位试验等多种致突变试验中, 丙烯酰胺均为阳性, 表明丙烯酰胺对体细胞和生殖细胞有致突变性, 因此,丙烯酰胺在基因和染色体水平均有潜在的引起遗传损伤的危险性[12]。
丙烯酰胺在我国食品中几乎无处不在，严重威胁到了人们的身体健康，它的慢性毒性对人体的危害十分大，人们应引起高度重视。建议采取合理的措施来降低食品中丙烯酰胺的含量。目前，欧洲有些食品生产企业在减少食品加工过程中丙烯酰胺的产生方面已取得了很好的效果。我国应加强膳食中丙烯酰胺的监测与控制，开展我国人群丙烯酰胺的暴露评估，并研究减少加工食品中丙烯酰胺形成的可能方法。

参考文献：
[1] Mottram D S, Wedzicha B L, Dodson A T. Food chemistry:acrylamide is formed in the maillard reaction [J] . Nature,2002, 419: 448-449.
[2] 冯新德，张忠岳，施良和. 高分子词典[M]. 北京:中国石化出版社, 1998.6
[3] 赵国志. 油脂食品中丙烯酰胺问题探讨[J]. 中国食物与营养, 2004(5):17-20
[4] 杨小华. 丙烯酰胺类聚合物的研究与应用[J]. 精细石油化工, 2002(7):48-51
[5] 王慧兰，聂兴田，李风玲. 丙烯酰胺中毒原因的分析[J]. 中华劳动卫生职业病杂志,1997,15(5):265-267
[6] 王爱红. 丙烯酰胺危害健康的研究进展[J]. 中国公共卫生, 2003,19(12): 　1534-1535
[7] 褚学斌，马佩琛，任冰等. 丙烯酰胺中毒致视野缺损[J]. 眼外伤职业眼病杂志,　2000,22(2):212
[8] Bull RJ, Robinson M, Laurie RD et al. Carcinogenic effects of acrylamide in sencar and A/J mice[J]. Cancer Res. 1984,(44):107-111
[9] Miller M J, Carter D E, Sipes I G. Pharmacokinetics ofacrylamide in fisher􀀁334 rats[J] . Toxicol Appl Pharmacol,1982, 63: 36-44.
[10] 李玉白.邻苯二甲酸二丁安全性毒理学评价[J] .实用预防医学2005,12(5):1201-1202.
[11] Lan Shaw, Barbara Thomson. Acrylamide food risk[J]. The Lancet, 2003,361(9355):434
[12] Blasiak J, Gloc E, Wozniak K, et al. Genotoxicity ofacrylamide in human lymphocytes[J] . Chem Biol Interact,2004, 149( 2-3) : 137-149.