食品中氯丙醇的危害及其消除方法研究進(jìn)展Research progress on the hazard of chloropropanols in food and its elimination methods

葛澤河,虞 洋綜述,馬洪波審校* (.吉林醫(yī)藥學(xué)院營養(yǎng)教研室，吉林 吉林 303;.解放軍第95979部隊(duì)門診部,遼寧 沈陽 0045)

氯丙醇主要是指丙三醇上的羥基被氯原子取代而構(gòu)成的一類同系物。經(jīng)WHO/FAO的食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)(JECFA)第41次會(huì)議評(píng)價(jià)，得出：3-氯-1,2-丙二醇(3-MCPD)是食品污染物。食品中的氯丙醇可以存在多種來源，如高溫烘焙、熏制食品[1]和油脂類食品的精煉[2]等，但主要來源則是在食品生產(chǎn)加工中用鹽酸水解工藝生產(chǎn)水解植物蛋白(HVP)的過程。隨著對(duì)食品中氯丙醇的檢測(cè)方法的不斷更新，在越來越多的食品中發(fā)現(xiàn)了氯丙醇的污染，如醬油、味精、動(dòng)植物油脂等。甚至德國食品監(jiān)督局在嬰幼兒奶粉中發(fā)現(xiàn)了高濃度的3-MCPD酯[3]。那么氯丙醇作為食品污染物對(duì)人體到底存在哪些危害，以及可以采取何種方法來減少和消除食品中的氯丙醇，越來越受到人們的關(guān)注，成為近些年來人們研究的熱點(diǎn)。本文綜述了與此相關(guān)的研究進(jìn)展。

1 氯丙醇的種類、性質(zhì)

氯丙醇一般指丙三醇上的羥基被1～2個(gè)氯原子取代所形成的一類同系物、同分異構(gòu)體的總稱。在HVP中可產(chǎn)生4種氯丙醇化合物，3-氯-1,2-丙二醇(3-MCPD)、2-氯-1,3-丙二醇(2-MCPD)、1,3-二氯-2-丙醇(1,3-DCP,DC2P)、2，3-二氯-1-丙醇(2,3-DCP,DC1P)。氯丙醇化合物密度均大于水，沸點(diǎn)高于100 ℃，常溫下為液體狀態(tài)，一般可溶于水、丙酮、苯、甘油乙醇、乙醚、四氯化碳等。

2 氯丙醇的危害

2.1 腎臟毒性

氯丙醇中具有明確腎臟毒性的是3-MCPD,主要靶器官是腎臟，可以誘發(fā)腎臟的良性腫瘤、腎小管腺癌、腎小管癌以及慢性進(jìn)行性腎損傷。有研究表明，當(dāng)3-MCPD的攝入量達(dá)到30 mg/(kg·bw)時(shí)，大鼠的腎臟的相對(duì)重量將會(huì)增加。通過觀察，造成這個(gè)結(jié)果的主要是3-MCPD的代謝產(chǎn)物草酸鹽結(jié)晶沉積在大鼠腎小管內(nèi)膜上，而造成大鼠的腎臟損傷。李寧等[4]通過在SD大鼠飼料中加入3-MCPD，發(fā)現(xiàn)在4 mg/kg 3-MCPD劑量組中，小鼠尿液中N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)活性顯著增高，說明大鼠的腎小管發(fā)生了顯著的病理改變。基于在大鼠體內(nèi)的研究，JECFA于2001年提出3-MCPD暫定每日膳食耐受量(PMTDI)為2 μg/(kg·bw)。Omura等曾報(bào)道1,3-DCP,DC2P和2,3-DCP,DC1P兩者可以引起小鼠的腎臟和肝臟損害，但是2,3-DCP,DC1P引起的腎臟損害要比1,3-DCP,DC2P大得多。

2.2 生殖毒性

氯丙醇類物質(zhì)，如3-MCPD可以迅速的與成熟的精子結(jié)合并抑制其活性，曾一度被認(rèn)為是一種潛在的男性避孕藥而加以研究。但在后期一些研究中，人們發(fā)現(xiàn)3-MCPD會(huì)對(duì)大鼠睪丸造成一定程度的損傷。白順等通過用不同濃度的1,3-DCP作用于R2C細(xì)胞48 h，發(fā)現(xiàn)1,3-DCP能夠通過抑制R2C細(xì)胞的增值，從而推斷出1,3-DCP可以通過抑制睪丸間質(zhì)細(xì)胞的活性來影響生殖系統(tǒng)的功能[5]。李寧等[6]發(fā)現(xiàn)當(dāng)劑量達(dá)到8 mg/(kg·d)和16 mg/(kg·d)時(shí)，大鼠精子存活率和睪丸乳酸脫氫酶-X顯著降低，睪丸和附睪出現(xiàn)病理改變。氯丙醇除能對(duì)大鼠睪丸造成損傷外，還能對(duì)受精和早期胚胎發(fā)育產(chǎn)生影響。有研究發(fā)現(xiàn)，3-MCPD能夠抑制小鼠卵母細(xì)胞體外受精和早期胚胎發(fā)育，3-MCPD和1,3-DCP可以抑制孕酮合成[7]。

2.3 神經(jīng)毒性

氯丙醇類物質(zhì)具有一定的神經(jīng)毒性。有研究證實(shí)，3-MCPD對(duì)神經(jīng)元細(xì)胞有損傷作用，當(dāng)劑量達(dá)到90 mg/(kg·d)時(shí)可導(dǎo)致小鼠四肢麻木[8]。大鼠和小鼠對(duì)3-MCPD損傷的敏感性基本相同，尤其是對(duì)腦干的對(duì)稱性損傷。Kim等[9]研究了3-MCPD[10 mg/(kg·d)和30 mg/(kg·d)]喂SD大鼠13周對(duì)其神經(jīng)系統(tǒng)中一氧化氮合酶表達(dá)的改變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到大鼠前囪1.0 mm處，實(shí)驗(yàn)組皮質(zhì)和紋狀體的神經(jīng)元一氧化氮合酶(nNOS)表達(dá)量顯著下調(diào)，而在前2.3 mm處，nNOS與對(duì)照組相比沒有顯著差異。實(shí)驗(yàn)組新皮質(zhì)和紋狀體的誘導(dǎo)性一氧化氮合酶(iNOS)在前囪前2.3、0.4 mm和后1.1 mm處表達(dá)均降低。表明3-MCPD代償性調(diào)節(jié)新皮質(zhì)和紋狀體處的nNOS和iNOS表達(dá)，這是大腦機(jī)能障礙的起因，可引起神經(jīng)毒性。目前對(duì)于3-MCPD的神經(jīng)毒性機(jī)制仍處于研究階段，Skamarauskas等研究顯示3-MCPD可能是通過選擇性的破壞體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)平衡來引發(fā)毒性作用。

2.4 免疫毒性

根據(jù)已有的研究資料，已可以明確免疫抑制和腫瘤的發(fā)生有著密切的聯(lián)系。Lee Jong Kwon等[10]研究發(fā)現(xiàn)，使用雌性Balb/c小鼠每天灌胃3-MCPD，連續(xù)14 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在100 mg/kg組，小鼠胸腺重量明顯下降，脾和胸腺的細(xì)胞構(gòu)成明顯降低，3-MCPD明顯降低了小鼠對(duì)綿羊紅細(xì)胞的抗體形成反應(yīng)。在50、100 mg/kg劑量組，小鼠NK細(xì)胞的活性明顯降低。Byun Jung A等[11]也做了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)3-MCPD在體外可以降低淋巴細(xì)胞和腹腔巨噬細(xì)胞的活性。3-MCPD在2.0～8.0 mmol/L時(shí)，ConA和抗CD3+刺激的淋巴細(xì)胞增生明顯降低，3-MCPD在0.4～8.0 mmol/L時(shí)，LPS刺激的淋巴細(xì)胞增生明顯降低。3-MCPD劑量在4 mmol/L時(shí)，腹腔巨噬細(xì)胞產(chǎn)生NO的水平明顯降低，3-MCPD劑量在0.5 mmol/L時(shí)，可以抑制激活的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生腫瘤壞死因子(TNF-α)。但目前人缺乏體內(nèi)試驗(yàn)對(duì)3-MCPD可以降低淋巴細(xì)胞和腹腔巨噬細(xì)胞的活性這一觀點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。

2.5 致突變性

氯丙醇類物質(zhì)中某些個(gè)體具有致突變性，其中1,3-DCP具有明顯的致突變作用和遺傳毒性作用，在提交給JECFA的一系列細(xì)菌和哺乳動(dòng)物體外系統(tǒng)試驗(yàn)中均得到了顯示。郭嬌嬌等[12]采用平板滲入法，進(jìn)行了3-MCPD對(duì)鼠傷寒沙門氏菌致突變作用的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，四種不同劑量的3-MCPD(5 000 μg/皿、1 000 μg/皿、200 μg/皿、40 μg/皿)對(duì) TA97、TA102這兩種菌株無論在有無大鼠肝勻漿S-9活化系統(tǒng)下，其結(jié)果均為陰性。但是對(duì)TA100菌株，在劑量為5 000 μg/皿時(shí)，無論在有無大鼠肝勻漿S-9活化系統(tǒng)下，其結(jié)果均為陽性。說明在高劑量時(shí)，3-MCPD對(duì)鼠傷寒沙門氏菌也有致突變作用。

2.6 致癌性

對(duì)于氯丙醇類物質(zhì)的致癌性，在許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外實(shí)驗(yàn)中均找到了相關(guān)證據(jù)。Fisher大鼠的慢性毒性實(shí)驗(yàn)中，只發(fā)現(xiàn)3-MCPD與一些器官的良性腫瘤增加有關(guān)，而3-MCPD本身并不具有明顯的致癌性。但是，Sunahara等[13]報(bào)道，3-MCPD對(duì)F344大鼠的慢性毒性研究中發(fā)現(xiàn)，高劑量的3-MCPD可以導(dǎo)致雄性大鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞和乳腺的腫瘤，雌雄性大鼠的腎臟良性腫瘤。并且有研究表明，3-MCPD也可以導(dǎo)致SD大鼠產(chǎn)生睪丸間質(zhì)細(xì)胞瘤。目前較為確定的是1,3-DCP具有肝毒性和腎毒性，且在高劑量時(shí)在大鼠中出現(xiàn)明顯的致癌作用，主要發(fā)生在肝、腎、口腔以及舌和甲狀腺。目前突變學(xué)說認(rèn)為,癌變前提條件是細(xì)胞DNA的突變,即沒有突變就沒有癌變。劉燕群等[14]在觀察1,3-DCP和3-MCPD對(duì)小鼠外周血淋巴細(xì)胞DNA損傷的實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)小鼠灌胃染毒的方式，連續(xù)7 d，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，1,3-DCP對(duì)雄性小鼠外周血淋巴細(xì)胞具有DNA損傷作用,而3-MCPD則無明顯影響，說明1,3-DCP的確具有潛在的致癌性。

3 氯丙醇的消除方法

3.1 降解法

采用酸法水解植物蛋白的食品生產(chǎn)工藝如果不對(duì)生產(chǎn)工藝加以改進(jìn)，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生一定量的氯丙醇類物質(zhì)。因此，在不改變酸法水解植物蛋白的工藝基礎(chǔ)上，通過降解的方法減少氯丙醇類物質(zhì)的生成，成為研究的熱點(diǎn)。翁文川等[15]依據(jù)微生物唯一碳源的利用和富集液體培養(yǎng)的原理,選用具有選擇性的富集培養(yǎng)原料,施以選擇性條件,馴化分離出具有潛在工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的降解菌株，并通過研究優(yōu)化降解條件,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)進(jìn)行水解植物蛋白液中氯丙醇降解。最終，從活性污泥中分離出了三株以氯丙醇作為唯一碳源的微生物，對(duì)氯丙醇均有較好的降解作用。除采用生物法講解氯丙醇外，也可采用化學(xué)法降解酸法水解過程中產(chǎn)生的氯丙醇。有實(shí)驗(yàn)顯示，氯丙醇在pH<4.0的范圍內(nèi)較穩(wěn)定，當(dāng)隨著溶液pH值升高，氯丙醇分子中的氯原子被置換出來，與NaOH形成NaCl。當(dāng)pH 7.0的條件下，將氯丙醇中的氯原子置換得較完全,所以采用堿法清除氯丙醇，無論從理論分析，還是試驗(yàn)的實(shí)際效果都證明是切實(shí)可行的[16]。既可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，又能降低生產(chǎn)成本氯丙醇的產(chǎn)生與原料的甘油量即油脂量有關(guān)，因此將原料中的油脂去除可大大減少氯丙醇的產(chǎn)生。

3.2 工藝改進(jìn)

目前，普遍采用的酸法水解植物蛋白的特點(diǎn)是水解迅速、徹底,成本低、投資小,廣泛用于多種食品之中。缺點(diǎn)是敏感氨基酸被破壞,單糖、多糖大部分被破壞,導(dǎo)致水解液呈棕黑色。最主要的是水解過程中生成氯丙醇類物質(zhì)，而這類物質(zhì)對(duì)人體健康可能存在多種危害。所以消除食品中氯丙醇的另一有效辦法就是對(duì)水解植物蛋白的工藝加以改進(jìn)。孫敬武等[17]采用控制原料含油脂量、鹽酸濃度、溫度、加入水解促進(jìn)劑控制水解速度和方向等方法抑制氯丙醇的產(chǎn)生量,同時(shí)采用負(fù)壓濃縮去除殘余氯丙醇的方法,使一氯丙醇下降到國際上最苛刻的0.01 ppm要求以下。除了對(duì)酸法水解植物蛋白食品生產(chǎn)工藝本身相關(guān)條件的改進(jìn)，已達(dá)到降低氯丙醇類物質(zhì)的產(chǎn)生外，酶法水解植物蛋白的食品加工工藝由于其具有對(duì)敏感氨基酸無破壞作用,能最大限度保留原料的風(fēng)味,主要的是不產(chǎn)生氯丙醇類有害物質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，也越來越受到人們的關(guān)注。史亞靜等[18]通過將酶法和酸法結(jié)合制備大豆水解液，得到料液比為1∶10的情況下，60 ℃用木瓜蛋白酶水解1 h，在50 ℃用復(fù)合風(fēng)味酶水解2 h，在110 ℃用3 mol/L鹽酸水解3 h后得到水解度較高，風(fēng)味較好且安全的水解液,水解液的水解度達(dá)到34.87%，氯丙醇含量為0.3 mg/kg。由此可見，采用酸酶結(jié)合法水解植物蛋白可以達(dá)到降低氯丙醇的效果。

李國基等[19]對(duì)中國傳統(tǒng)工藝釀造的醬油中是否含有氯丙醇進(jìn)行了測(cè)定。實(shí)驗(yàn)報(bào)告顯示中國傳統(tǒng)工藝天然釀造的醬油中不含有氯丙醇類物質(zhì)，所以采用天然釀造法代替酸水解植物蛋白法生產(chǎn)醬油可避免氯丙醇類物質(zhì)的產(chǎn)生。但是，傳統(tǒng)釀造法仍存在釀造周期長，投入成本高等不足亟待解決。

4 結(jié) 語

目前，食品中氯丙醇類污染物仍是人們研究的熱點(diǎn)。通過對(duì)氯丙醇類物質(zhì)毒理學(xué)的體內(nèi)外評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，我們不難看出其可能對(duì)人體健康帶來的危害是多方面的。因此，需要我們對(duì)食品中的氯丙醇類物質(zhì)加以控制。除了在食品加工階段，改進(jìn)加工工藝和探索加工過程中產(chǎn)生氯丙醇類物質(zhì)降解方法等方式來降低和消除食品污染物氯丙醇類物質(zhì)外，加快開發(fā)食品中氯丙醇類物質(zhì)的檢測(cè)方法，并制定相應(yīng)的安全限制，也可以很好地對(duì)其進(jìn)行控制，維護(hù)人群的身體健康。

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