預(yù)防和降低丙烯酰胺毒性的幾種抗氧化劑

張璐璐，陳震東，袁 媛

(吉林大學(xué)軍需科技學(xué)院食品質(zhì)量與安全系，吉林長春130062)

預(yù)防和降低丙烯酰胺毒性的幾種抗氧化劑

張璐璐，陳震東，袁 媛*

(吉林大學(xué)軍需科技學(xué)院食品質(zhì)量與安全系，吉林長春130062)

丙烯酰胺(AA)是一種對人體具有潛在致癌性的化合物，可導(dǎo)致細(xì)胞遺傳物質(zhì)DNA的損傷。高劑量的暴露會影響人和動物的神經(jīng)系統(tǒng)與生殖系統(tǒng)，并對嚙齒類動物具有一定的致癌性。一些生物抗氧化劑可以預(yù)防和降低AA對機(jī)體造成的危害，本文主要闡述了一些生物抗氧化劑對AA的抑制作用，尤其是生物抗氧化劑對于AA所致細(xì)胞毒性的保護(hù)作用。

丙烯酰胺(AA)，抗氧化劑，黃酮，多酚

1 預(yù)防丙烯酰胺毒性的抗氧化劑

2002年瑞典國家糧食管理局和斯德哥爾摩大學(xué)的研究人員宣布，油炸、高溫烘烤食品中AA的含量比世界衛(wèi)生組織規(guī)定的飲水中AA含量(成人每日＜1μg)高出500倍以上［5－6］，由于食品是人類生存的基本條件之一，因此這一發(fā)現(xiàn)引起了世界范圍內(nèi)對AA的關(guān)注。同年10月，英國Reading大學(xué)與瑞士雀巢研究中心共同研究表明，食品中的AA主要是由于馬鈴薯和谷類等食品原料中的天冬酰胺，通過美拉德反應(yīng)，高溫(＞121℃)烹調(diào)后產(chǎn)生。隨后的大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，人工添加食品抗氧化劑(如竹葉抗氧化物、茶多酚等)可以抑制富含淀粉的食品在熱加工過程中形成AA，即降低食物源中致癌物的有效含量，從而起到預(yù)防AA毒性的作用。

1.1 竹葉抗氧化物

竹葉抗氧化物(AOB)主要在AA的形成過程中起作用，即阻斷或抑制AA的產(chǎn)生。對大多數(shù)食品體系而言，在高溫加工前的預(yù)處理環(huán)節(jié)(浸泡、噴灑或添加配料過程)中添加AOB，在0.001%～0.01%的添加量水平即能達(dá)到50%以上的抑制率。張英等［7］將竹葉提取物與其他天然植物的提取物復(fù)配，其中竹葉提取物占總復(fù)配物的34%～95%，以浸泡、涂抹等方式將食品添加劑添加到食物中，研究結(jié)果表明，它對食品中AA的抑制率達(dá)到15%～98%。章宇等［8］發(fā)現(xiàn)，在以AA生成前體物還原糖和Asn為反應(yīng)底物，180℃條件下加熱的反應(yīng)體系中，添加竹葉提取物和綠茶提取物可以有效抑制模擬體系中的AA形成，抑制率可以達(dá)到74%左右。用竹葉抗氧化物在0.01%～0.1%濃度范圍處理食品原料，同樣可使薯片、薯?xiàng)l、炸雞翅中的AA含量下降50%～80%，充分表現(xiàn)了植物提取物在抑制AA形成中的有效作用［9］。

1.2 黃酮類物質(zhì)

張英等［10］研究包括黃酮、異黃酮、黃酮醇、黃烷醇及其衍生物在內(nèi)的24種生物黃酮對AA生成的抑制作用及其構(gòu)效關(guān)系。濃度－抑制率關(guān)系研究表明，當(dāng)生物黃酮的添加劑量為10－9mol/L時，對AA的抑制率達(dá)到最大。其中對于黃酮試樣而言，其最大抑制率為25.3%，抑制作用最高的為染料木素;對于黃酮醇而言，其最大抑制率范圍為48.9%～69.3%，最高為楊梅素;對于黃烷醇及其衍生物而言，其最大抑制率范圍為50.1%～91.9%，最高為EGCG。Beealskia等［11］在油炸馬鈴薯用油中添加迷迭香(15mL油中混合5g)，可以減少大約25%的AA的形成。潘娜［12］等研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過竹葉黃酮溶液浸泡薯?xiàng)l一段時間后再進(jìn)行油炸薯?xiàng)l，則產(chǎn)品中的AA含量明顯減少，并且隨著黃酮溶液濃度的增加，抑制率也隨之增強(qiáng)。

2 降低丙烯酰胺毒性的抗氧化劑

研究還發(fā)現(xiàn)AA本身是低毒的，當(dāng)AA進(jìn)入機(jī)體后經(jīng)細(xì)胞色素P450 2E1催化氧化為環(huán)氧丙酰胺，后者才是對機(jī)體產(chǎn)生危害的根源。加入外源性抗氧化劑(如維生素C、蛋氨酸、大蒜素)作為AA毒性的抑制劑，能有效抑制AA的環(huán)氧化過程，并競爭性阻斷環(huán)氧丙酰胺對DNA和血紅蛋白的攻擊從而降低AA對機(jī)體產(chǎn)生的危害。

2.1 維生素類

天然維生素C廣泛存在于新鮮水果和綠色蔬菜中，在體內(nèi)可直接參與氧化反應(yīng)，或間接還原其它抗氧化系統(tǒng)，是重要的水溶性強(qiáng)抗氧化劑。楊翠香等［13］研究表明AA可誘導(dǎo)bax基因和抑制bcl－2基因表達(dá)，可能介導(dǎo)其神經(jīng)毒作用，維生素C能夠減輕AA的這種神經(jīng)毒性作用。沈玉芹［14］等以AA腹腔注射小鼠，建立小鼠AA急性中毒模型，結(jié)果顯示AA能夠引起小鼠小腦過氧化脂質(zhì)(LPO)含量顯著增加，提示AA毒性與氧自由基增加密切相關(guān)。使用維生素C保護(hù)的小鼠，神經(jīng)系統(tǒng)中毒癥狀減輕，小腦LPO含量明顯下降，表明維生素C通過清除自由基能夠減輕AA的神經(jīng)毒性，對腦組織有保護(hù)作用。馬紅蓮等［15］研究了維生素C對AA致小鼠DNA損傷的保護(hù)作用，結(jié)果表明，在AA染毒前及染毒過程中，給予一定量的維生素C，可使小鼠血漿和肝組織中MDA含量下降，SOD活性升高，顯著減輕AA對小鼠兩種細(xì)胞DNA氧化損傷作用。劉仁平［4］等研究不同濃度的維生素E和(或)硒對AA染毒V79細(xì)胞的拮抗作用，將0.5～10μmol/L的硒和(或)2.5～40mmol/L維生素E分別與1.5mmol/L的AA作用于體外培養(yǎng)的V79細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低濃度的硒與維生素E均可降低AA所致的細(xì)胞毒性和基因毒性。

2.2 黃酮類

江城梅等［16］通過建立AA誘導(dǎo)的小腦神經(jīng)細(xì)胞凋亡模型，觀察自主性行為，測定氧化應(yīng)激功能指標(biāo)，谷胱甘肽過氧化物酶(GSH－PX)、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化脂質(zhì)(MDA)，并觀察三羥異黃酮的保護(hù)作用。結(jié)果表明，染毒組自主性行為的活動次數(shù)明顯減少。生化指標(biāo)染毒組大鼠的小腦組織中GSH、SOD與對照組比較含量減少(P＜0.01)，MDA含量增加(P＜0.01)。三羥異黃酮保護(hù)組(50、100mg ·kg－1·d－1)能夠使GSH、SOD含量增加，MDA減少，細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)損傷明顯減輕。結(jié)論是三羥異黃酮能夠抑制AA誘導(dǎo)的小腦神經(jīng)細(xì)胞凋亡。趙紅等［17］把大鼠分為4組，口服AA為染毒組，大豆異黃酮高、低劑量組在大鼠染毒的同時灌胃大豆異黃酮50、25mg/(kg·d)，正常對照組以等量蒸餾水灌胃，連續(xù)灌胃4周后，頸椎脫臼處死大鼠立即取小腦組織，進(jìn)行過氧化物指標(biāo)檢測和形態(tài)學(xué)觀察。結(jié)果染毒組和正常對照組之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，而對照組與大豆異黃酮高劑量組則差別不大(P＞0.05)。從而得出結(jié)論大豆異黃酮可能對AA的神經(jīng)毒作用有一定的拮抗作用。

2.3 多酚類

姜黃素是從草本植物姜黃的根莖中提取出來的酚類色素，曹軍等［18］對姜黃素對 AA所引起機(jī)體DNA保護(hù)做了研究，發(fā)現(xiàn)2.5μg/mL姜黃素能明顯降低AA所致HepG 2細(xì)胞的細(xì)胞毒性，抑制AA引起的ROS生成，降低DNA鏈斷裂程度，減少AA誘發(fā)的MN形成率。因此，2.5μg/mL姜黃素具有抗氧化作用，能防護(hù)AA的細(xì)胞毒性作用，減輕其氧化損傷及遺傳毒性。羥基酪醇，又名3，4－二羥基苯乙醇，是一種天然多酚類化合物，廣泛存在于橄欖科橄欖屬植物的枝葉及果實(shí)中，特別是地中海地區(qū)的橄欖樹中含量較高，是橄欖油的有效成分。張曉梅等［19］探討羥基酪醇對AA所致的人肝癌細(xì)胞(HepG2)DNA氧化損傷的抑制作用。不同濃度的羥基酪醇(12.5、25、50μmol/L)分別預(yù)處理HepG2細(xì)胞30min后，再加入5或10μmol/L AA后，羥其酪醇預(yù)處理組各項(xiàng)指標(biāo)較單獨(dú)接觸AA組明顯降低，并且呈劑量依賴關(guān)系，最終得出結(jié)論羥基酪醇能夠通過調(diào)控細(xì)胞氧化應(yīng)激狀態(tài)從而減輕AA所致的DNA氧化損傷。

2.4 其他抗氧化劑

馬紅蓮等［15］通過實(shí)驗(yàn)證明番茄紅素能夠顯著提高小鼠體內(nèi)SOD活力，降低MDA含量，提高抗氧化系統(tǒng)功能，降低AA對淋巴細(xì)胞和肝細(xì)胞DNA損傷程度，減輕 AA所造成的氧化損傷作用。HideoKurebayashi［20］、Kyoung－Youl Lee［21］等認(rèn)為蛋氨酸、異硫氰酸脂對環(huán)氧丙酰胺的形成具有抑制作用，從而抑制丙烯酰胺的毒性。褪黑素是松果體分泌的主要激素，具有很強(qiáng)抗氧化作用。陸惠萍等［22］發(fā)現(xiàn)褪黑素對丙烯酰胺導(dǎo)致的神經(jīng)氧化損傷有較好的保護(hù)作用，而當(dāng)丙烯酰胺中毒后，及時使用褪黑素也可降低活性氧水平，可起到一定的保護(hù)作用。

3 展望

丙烯酰胺廣泛的存在于我們的生活中，預(yù)防和降低丙烯酰胺的毒性便成了我們工作的重點(diǎn)。雖然降低丙烯酰胺的形成的途徑很多，但是考慮到食品體系的復(fù)雜性，一些措施可能會影響到食品中的各種營養(yǎng)成分，如碳水化合物、蛋自質(zhì)、脂肪及食品中其他的微量成分等。添加外源性抗氧化劑不僅方便安全，而且對食品營養(yǎng)成分影響較小，所以成了各國科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。那么如何篩選天然、高效、無毒的外源性抗氧化劑來保護(hù)機(jī)體，以及抗氧化劑與丙烯酰胺的量效和構(gòu)效關(guān)系這些都成了我們今后工作的重點(diǎn)。

此外改變傳統(tǒng)的煎炸的烹飪習(xí)慣，使飲食均衡且具多元性，少食油炸食品，多食新鮮蔬菜和水果。若要食用油炸食品，最好同時食用適量的抗氧化物質(zhì)，這些對于消除或降低AA的潛在毒性都是有積極意義的。

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Effect of antioxidants on preventing and reducing the toxicity of acrylamide

ZHANG Lu－lu，CHEN Zhen－dong，YUAN Yuan*
(College of Quartermaster Technology，Jilin University，Changchun 130062，China)

Acrylamide was a toxic compound that could lead the damage of DNA in cells.High doses of exposure of acrylamide could affect the nervous system and reproductive system of human and animals.It even had carcinogenicity to rodents.Some antioxidants played a significant role in preventing and reducing the toxicity of acrylamide，and this paper made a comprehensive overview about these antioxidants，especially the natural antioxidants on the protection effect of acrylamide－induced cell damage.

acrylamide;antioxidant;flavones;polyphenols

TS201.6

A

1002－0306(2012)08－0395－03

丙烯酰胺(Acrylamide，AA)不僅是一種人們較廣泛接觸的重要工業(yè)化合物，也是新型的醫(yī)用高分子材料聚丙烯酰胺的合成材料。AA可通過消化道、呼吸道、皮膚黏膜等多種途徑被機(jī)體吸收，其中經(jīng)消化道吸收最快，在體內(nèi)各組織廣泛分布，還可通過胎盤和乳汁進(jìn)入胎兒和嬰幼兒體內(nèi)。AA可以引起人體神經(jīng)，主要是周圍神經(jīng)的損害［1］。通過職業(yè)接觸人群的流行病學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，長期低劑量接觸AA的人群會出現(xiàn)嗜睡、情緒和記憶改變、幻覺和震顫等癥狀，同時伴隨末梢神經(jīng)病變(手套樣感覺、出汗和肌肉無力等)。體外哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，AA可能有生殖毒性和致畸性［2］。國際癌癥研究機(jī)構(gòu) (InternationalAgencyResearchonCancer，IARC)［3］將AA列為2A組“可能人類致癌物”。因此預(yù)防和降低AA對機(jī)體潛在危害已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。除了在職業(yè)人群中要加強(qiáng)防護(hù)，防止AA引起職業(yè)性中毒外，由于食物為普通人群接觸AA的主要來源，因此調(diào)整日常飲食習(xí)慣就成為重要且行之有效的措施。有研究表明，AA能引起細(xì)胞DNA的氧化性損傷，其毒性效應(yīng)的產(chǎn)生可能有自由基或活性氧的參與［4］。自由基可導(dǎo)致核酸、蛋白質(zhì)、脂肪、糖類和生物膜發(fā)生損壞和老化，整個細(xì)胞功能下降，嚴(yán)重時細(xì)胞死亡?？寡趸瘎┛梢酝ㄟ^抑制自由基的產(chǎn)生，直接清除自由基，或提高內(nèi)源性抗氧化物質(zhì)的水平來實(shí)現(xiàn)其抗氧化功能，對機(jī)體起到保護(hù)作用。人工添加外源性抗氧化劑(如:維生素C、維生素E、β－胡蘿卜素、類胡蘿卜素、類黃酮、輔酶Q10及微量元素硒)等，可以預(yù)防和降低丙烯酰胺的毒性，從而對機(jī)體起到保護(hù)作用。本文將從預(yù)防和降低丙烯酰胺毒性這兩方面所使用的抗氧化劑做一綜述，為后續(xù)的研究工作提供方便。

2011－05－11 *通訊聯(lián)系人

張璐璐(1985－)，女，在讀碩士，研究方向:食品安全與衛(wèi)生檢測。

國家自然科學(xué)基金(31000750)。