丙烯酰胺風(fēng)險(xiǎn)暴露及毒性控制研究進(jìn)展

雷艾彤，蘇丹，聶春超，郭子妍，元同驥，陳奕

（南昌大學(xué) 食品學(xué)院，江西 南昌 330000）

丙烯酰胺（acrylamide，AA）是分子量為71.08的無(wú)色透明片狀晶體，作為一種水溶性的不飽和酰胺[1]，其具有無(wú)臭，揮發(fā)性差，易溶于極性溶劑的特點(diǎn)。在化工、紡織、廢水處理、醫(yī)療美容等各行各業(yè)中均有普遍應(yīng)用，同時(shí)科研工作者也常利用丙烯酰胺制備聚丙烯酰胺電泳凝膠[2]。除部分工人在工作中接觸外，丙烯酰胺還常暴露在人們的日常飲食中。2002年4月，瑞典研究人員首次在油炸馬鈴薯中發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺的存在，隨后各國(guó)研究人員對(duì)其在食品中的含量進(jìn)行了檢測(cè)，證實(shí)了丙烯酰胺的飲食暴露情況。Adams等[3]研究表明丙烯酰胺普遍存在于經(jīng)高溫烹調(diào)的淀粉類(lèi)食品中，其主要由天冬酰胺和還原性碳水化合物通過(guò)美拉德反應(yīng)產(chǎn)生，其他氨基酸（例如蛋氨酸）也能形成丙烯酰胺[4]，經(jīng)高溫處理（＞120℃）的高碳水化合物食物（例如餅干、薯片、咖啡等）中的含量遠(yuǎn)高于普通食品，且煙草中也廣泛存在丙烯酰胺。除了廣泛存在于飲食中這一因素外，丙烯酰胺具有較強(qiáng)的組織滲透性是其影響人類(lèi)健康的另一主要原因[5]。丙烯酰胺可通過(guò)皮膚接觸、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)等諸多途徑進(jìn)入人體，且能快速分布于全身組織和血液中。國(guó)內(nèi)外研究證實(shí)丙烯酰胺具有神經(jīng)毒性、遺傳毒性、生殖毒性、致癌性、致畸性等，并且在體內(nèi)有蓄毒作用，進(jìn)入人體后會(huì)引起急性、亞急性和慢性中毒。大量研究表明丙烯酰胺的攝入與甲狀腺癌、胰腺癌、肺癌、乳腺癌等發(fā)病率有一定關(guān)聯(lián)，1994年丙烯酰胺被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（International A－gency for Research on Cancer，IARC）列為人類(lèi)可能致癌物質(zhì)（2A類(lèi)）。

目前國(guó)外關(guān)于丙烯酰胺毒性作用和暴露情況的相關(guān)文獻(xiàn)綜述較多，但國(guó)內(nèi)的綜述年限普遍較為久遠(yuǎn)，對(duì)于政府一些最新出臺(tái)的相關(guān)規(guī)定以及在天然活性物質(zhì)領(lǐng)域方面的進(jìn)展沒(méi)有文獻(xiàn)進(jìn)行整理和更新。因此本文對(duì)近年來(lái)丙烯酰胺在職業(yè)和生活中的暴露情況和邊界劑量進(jìn)行綜述，并對(duì)國(guó)家更新出臺(tái)的相關(guān)政策和調(diào)研情況進(jìn)行匯總。對(duì)利用天然物質(zhì)或其有效活性成分預(yù)防及丙烯酰胺導(dǎo)致的各種毒性機(jī)理進(jìn)行梳理，為研究干預(yù)丙烯酰胺致毒提供依據(jù)和思路，同時(shí)為后續(xù)開(kāi)發(fā)天然產(chǎn)物功能性產(chǎn)品預(yù)防和治療丙烯酰胺暴露損傷提供理論基礎(chǔ)。

丙烯酰胺是一種全球范圍內(nèi)十分常見(jiàn)的化工原料。在2002年，瑞典研究人員報(bào)告其在經(jīng)熱處理的高碳水化合物食品中的含量明顯高于其他眾所周知的食品致癌物質(zhì)[6]，丙烯酰胺的危害被認(rèn)為主要是通過(guò)職業(yè)接觸造成的。隨著近年來(lái)人民物質(zhì)生活水平的提高，吸煙、使用化妝品等日常行為也成為了丙烯酰胺的暴露途徑。因此，本文從丙烯酰胺的膳食暴露和非膳食暴露兩個(gè)途徑概述丙烯酰胺的風(fēng)險(xiǎn)暴露情況。

1 丙烯酰胺膳食暴露

食物攝入為丙烯酰胺攝入人體最主要的方式之一，在高溫條件下天冬氨酸和還原糖經(jīng)美拉德反應(yīng)的生成是其存在于膳食中的原因。在高碳水化合物、低蛋白的植物來(lái)源食物的高溫（120℃以上，尤其在140℃～180℃）加熱過(guò)程中，丙烯酰胺最易生成。因此在谷物產(chǎn)品、馬鈴薯產(chǎn)品以及咖啡中均能檢測(cè)到不同含量的丙烯酰胺。不同熱加工食品中丙烯酰胺的含量統(tǒng)計(jì)和檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 不同熱加工食品中丙烯酰胺含量Table 1 Acrylamide content in different thermally processed foods

由表1可知，油炸馬鈴薯片中的丙烯酰胺含量最高。且在油炸、烘烤類(lèi)食品的烹飪后期，水分減少、表面溫度升高時(shí)丙烯酰胺生成達(dá)到峰值，并且食品中生成的丙烯酰胺較為穩(wěn)定，咖啡中的丙烯酰胺含量將會(huì)隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)而降低[13]。

國(guó)際食品添加劑專(zhuān)家委員會(huì)（Joint Expert Committee on Food Additives，JECFA）對(duì)世界范圍內(nèi)丙烯酰胺膳食攝入水平進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果顯示，普通人群日平均攝入量為1 μg/（kg bw·d），最高日均攝入量為4 μg/（kg bw·d）。有專(zhuān)家學(xué)者基于生理學(xué)毒性代謝動(dòng)力學(xué)模型及非線性計(jì)量反應(yīng)法，確定出丙烯酰胺的日致癌閾值為2.6μg/（kgbw·d），神經(jīng)毒性閾值為40μg/（kg bw·d）。不同國(guó)家由于存在不同的飲食習(xí)慣和烹飪方式，丙烯酰胺攝入量也有所差異。不同國(guó)家丙烯酰胺日均攝入量如表2所示。

表2 不同國(guó)家丙烯酰胺人均每日攝入量Table 2 Per capita daily intake of acrylamide in different countries

由表2可知，我國(guó)在最新膳食研究中得出的攝入量為0.32 μg/（kg bw·d），顯著低于世界平均水平。這可能與我國(guó)傳統(tǒng)的烹飪方式及近年來(lái)飲食習(xí)慣的倡導(dǎo)和改善有關(guān)，例如蒸、煮、燜、燉等加工方式的普遍溫度均低于100℃。

我國(guó)自2002年起，由國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心牽頭開(kāi)展了中國(guó)總膳食研究。通過(guò)3次歷時(shí)十余年的總膳食研究，我國(guó)各地的膳食消費(fèi)習(xí)慣以及烹調(diào)后食品中丙烯酰胺的暴露情況有了初步的研究結(jié)果，見(jiàn)表3[21]。

由表3可以看出，經(jīng)過(guò)十余年的監(jiān)測(cè)顯示，由于人們膳食消費(fèi)和飲食習(xí)慣的不斷改變，食品中丙烯酰胺的暴露情況也發(fā)生了改變。國(guó)家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中心于2019年5月重啟了丙烯酰胺評(píng)估項(xiàng)目，且將其納入2020年食品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)計(jì)劃監(jiān)測(cè)對(duì)象中。

表3 普通人群丙烯酰胺的膳食暴露狀況Table 3 The dietary exposure status of acrylamide in the general population μg/（kg bw·d）

2 丙烯酰胺非膳食暴露

在食品中發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺之前，由于其在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，職業(yè)暴露被認(rèn)為是丙烯酰胺最為主要的暴露來(lái)源。被稱(chēng)為百業(yè)助劑的丙烯酰胺，除水處理、石油開(kāi)采和造紙業(yè)三大行業(yè)外，還廣泛應(yīng)用于礦冶工業(yè)、食品加工業(yè)、紡織業(yè)及電鍍業(yè)等。丙烯酰胺的職業(yè)暴露主要出現(xiàn)于丙烯酰胺及其聚合物的生產(chǎn)合成和使用過(guò)程中，其在此過(guò)程中主要通過(guò)皮膚黏膜接觸以及呼吸道吸入被人體吸收。在工作過(guò)程中未穿戴工作防護(hù)服、乳膠手套以及防護(hù)靴，導(dǎo)致皮膚暴露污染引起的慢性丙烯酰胺中毒，是近年來(lái)報(bào)道的丙烯酰胺職業(yè)中毒最主要的原因[22-25]。丙烯酰胺非膳食暴露情況見(jiàn)表4。

由表4可知，主要的非膳食暴露可以歸納為職業(yè)暴露、環(huán)境暴露、生活暴露三大類(lèi)。皮膚黏膜丙烯酰胺的職業(yè)時(shí)間加權(quán)暴露平均限值為0.03 mg/m2，中國(guó)、日本、瑞士的最大暴露限值為0.3 mg/m2，俄羅斯為0.2 mg/m2。

表4 丙烯酰胺非膳食暴露情況Table 4 Non-dietary exposure of acrylamide

丙烯酰胺的環(huán)境暴露主要存在于大氣、水體和土壤介質(zhì)中，這主要是因?yàn)楸０芳捌渚酆衔镌谏a(chǎn)過(guò)程中，殘余的丙烯酰胺單體通過(guò)工業(yè)廢水廢渣的排放造成的污染。各種工業(yè)污水中檢測(cè)到的丙烯酰胺的含量如下：丙烯酰胺生產(chǎn)水（處理前，1 100 μg/L；處理后，280 μg/L）、下水道污水（280μg/L）、尾礦瀉湖水（39μg/L～42 μg/L）、污水廠污水（2.3 μg/L～17.4 μg/L）[26-27]。此外，在丙烯酰胺及其聚合物使用過(guò)程中丙烯酰胺單體也會(huì)以蒸氣或微粒形式釋放入環(huán)境中，進(jìn)入大氣后易吸附于空氣中的顆粒物上或經(jīng)沉降和雨水沖刷進(jìn)入水和土壤環(huán)境中，且土壤中的丙烯酰胺又極易滲入地下水中，故環(huán)境中的丙烯酰胺絕大多數(shù)會(huì)最終進(jìn)入水環(huán)境中。從丙烯酰胺的化學(xué)性質(zhì)來(lái)看，高度水溶且半衰期較短，無(wú)明顯的生物富集性，因此較少有關(guān)于丙烯酰胺通過(guò)環(huán)境暴露造成人群慢性毒性的報(bào)道。雖然國(guó)外報(bào)道的丙烯酰胺及相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)使用過(guò)程工業(yè)廢水中濃度檢測(cè)值高于我國(guó)，但是我國(guó)常規(guī)檢測(cè)數(shù)據(jù)較為缺乏，相關(guān)的行業(yè)丙烯酰胺污水排放標(biāo)準(zhǔn)也仍在不斷地完善中。各國(guó)衛(wèi)生部門(mén)限制的丙烯酰胺飲用水的安全閾值為0.1 μg/L～1 μg/L，其中世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）指導(dǎo)閾值為 0.5 μg/L，歐盟為 0.1 μg/L，美國(guó)各州從 0.01 μg/L～1 μg/L 不等。在我國(guó)2006年修訂的中國(guó)飲用水GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)中首次增加了丙烯酰胺的檢測(cè)，限值為0.000 5 mg/L。各國(guó)對(duì)于聚丙烯酰胺工業(yè)產(chǎn)品中丙烯酰胺殘留限值一般規(guī)定為0.5%～0.05%，我國(guó)污水處理指導(dǎo)值≤0.2%，在2020年3月1日實(shí)施的江蘇地方標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中丙烯酰胺的排放限值為0.005 mg/L[28]。

丙烯酰胺在生活中的暴露除膳食暴露途徑外，主要還有化妝品暴露和吸煙暴露兩個(gè)途徑。聚丙烯酰胺在化妝品中造成的丙烯酰胺單體殘留，是人們通過(guò)化妝品接觸到丙烯酰胺的最主要來(lái)源我國(guó)國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局發(fā)布的化妝品安全技術(shù)規(guī)范（2015年版）中規(guī)定丙烯酰胺為化妝品禁用組分，不允許添加使用。但因聚丙烯酰胺在化妝品中可作為穩(wěn)定劑、成膜劑、增稠劑、調(diào)理劑、穩(wěn)泡劑等，因此丙烯酰胺單體作為其分解殘留物常存在于化妝品中。聚丙烯酰胺在駐留類(lèi)體用產(chǎn)品中的丙烯酰胺單體最大殘留量為0.1 mg/kg，其他產(chǎn)品中單體最大殘留量為0.5 mg/kg[29-32]。

3 丙烯酰胺的形成抑制

探究丙烯酰胺在食品原料控制及生產(chǎn)加工各個(gè)環(huán)節(jié)的形成情況和機(jī)制，可以對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性地抑制。并且可以結(jié)合原料、工藝、產(chǎn)品特點(diǎn)等不同的實(shí)際情況，在生產(chǎn)中采取有針對(duì)性的預(yù)防和抑制手段減少丙烯酰胺的生成。

3.1 食品中丙烯酰胺形成途徑

由丙烯酰胺的膳食暴露情況可知，對(duì)同一原料采取不同的加工方式也會(huì)使丙烯酰胺的生成含量差異較大。食品中丙烯酰胺的生成途徑主要可以分為以下3 類(lèi)[33]。

第一種生成途徑是美拉德反應(yīng)。此途徑被認(rèn)為是丙烯酰胺形成中最為關(guān)鍵的一條形成途徑。美拉德反應(yīng)即天冬酰胺（Asn）-還原糖途徑，是以天冬酰胺和還原糖作為反應(yīng)物，經(jīng)脫水和N-糖基化共軛生成席夫堿。另外席夫堿也可經(jīng)甜菜堿途徑或惡唑烷-5-酮途徑脫羧形成偶氮甲堿葉拉德內(nèi)翁鹽（azomethine ylide），經(jīng)水解脫羧后形成丙烯酰胺[34]，見(jiàn)圖1A。除含有α-羥基羰基的還原糖外，含有α-二羰基或α，β，γ，δ-二不飽和羰基的還原糖也可以和天冬酰胺經(jīng)美拉德反應(yīng)生成丙烯酰胺[35]，見(jiàn)圖1B。

圖1 丙烯酰胺的美拉德反應(yīng)生成途徑Fig.1 Maillard reaction pathway of acrylamide formation

第二種生成途徑是丙烯醛途徑。油脂降解形成甘油，然后脫水形成丙烯醛和丙烯酸，隨后再與天冬酰胺降解釋放的氨氣生成丙烯酰胺。在高溫條件下，丙烯醛可直接與天冬酰胺反應(yīng)，為美拉德反應(yīng)提供羰基，從而加速丙烯酰胺的形成[36]。

第三種生成途徑為天冬酰胺分解途徑。雖然此途徑形成的丙烯酰胺較少，但其過(guò)程中生成的反應(yīng)性羰基會(huì)加速美拉德反應(yīng)。在此分解途徑中，天冬酰胺經(jīng)熱脫羧和脫氨兩步反應(yīng)直接分解成丙烯酰胺，但在單獨(dú)加熱天冬酰胺時(shí)，該反應(yīng)的主要產(chǎn)物主要為馬來(lái)酰亞胺而非丙烯酰胺。

除以上3種關(guān)鍵途徑外，丙烯酰胺的形成還與酶催化下的天冬酰胺脫羧脫氨基反應(yīng)、D-葡萄糖經(jīng)烯醇化和異構(gòu)化后分解生成丙烯醛、水解肽生成丙氨酸與Strecker降解反應(yīng)釋放的氨氣反應(yīng)有關(guān)[37]。

3.2 食品中丙烯酰胺的抑制策略

由于美拉德反應(yīng)是熱加工食品中丙烯酰胺生成的最主要途徑，因此前體物水平、加熱時(shí)間、加熱溫度、美拉德產(chǎn)物均為食品中丙烯酰胺含量的影響因素，可以對(duì)這幾個(gè)因素進(jìn)行有針對(duì)性地控制。天冬酰胺和還原糖作為丙烯酰胺合成的重要前體物質(zhì)，Rommens等[38]通過(guò)對(duì)馬鈴薯進(jìn)行基因改性并在4℃低溫存儲(chǔ)90 d將其葡萄糖含量降低了80%，熱處理后的丙烯酰胺含量也減少了六分之五左右。此外，熱加工過(guò)程的時(shí)間和溫度也是控制丙烯酰胺生成的重要條件。Morales等[39]研究表明加熱過(guò)程中溫度升高和加熱時(shí)間的延長(zhǎng)都會(huì)加速丙烯酰胺的生成。S?enyuva[40]研究表明在咖啡豆的烘焙過(guò)程中，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)導(dǎo)致丙烯酰胺含量的下降，這可能是咖啡豆中的部分物質(zhì)在加熱過(guò)程中與丙烯酰胺發(fā)生反應(yīng)造成的。除丙烯酰胺外，美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的其他產(chǎn)物，如呋喃、5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，5-HMF）、糠醛等的含量也與丙烯酰胺的含量有關(guān)。Lachenmeier等[41]研究發(fā)現(xiàn)烘焙后的咖啡豆中丙烯酰胺的含量與呋喃、5-HMF、糠醛等含量呈正相關(guān)。這是由于這些美拉德反應(yīng)產(chǎn)物也會(huì)影響丙烯酰胺的生成。例如羥甲基糠醛在加熱條件下會(huì)與天冬酰胺反應(yīng)生成3-氨基丙酰胺，加速丙烯酰胺的形成。因此可以按照食品生產(chǎn)從原料到產(chǎn)品的流程將其分為3個(gè)階段采取不同的手段降低丙烯酰胺的水平：1.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段；2.預(yù)加工處理階段；3.熱加工處理階段。

以薯片生產(chǎn)過(guò)程為例，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段，可以選擇丙烯酰胺生成潛力較低的品種作為原料，Novy等[42]發(fā)現(xiàn)了一種還原糖和天冬酰胺含量均較低的馬鈴薯品種Payette Russet，加工后生成的丙烯酰胺含量較一般品種降低了80%。土壤的種植條件也會(huì)影響馬鈴薯的還原糖和天冬酰胺含量。減少氮肥的使用會(huì)降低天冬酰胺的含量，增加馬鈴薯的糖濃度[9]。馬鈴薯生長(zhǎng)最適溫度在15℃～20℃，當(dāng)溫度低于8℃或高于25℃時(shí)會(huì)造成馬鈴薯中淀粉分解引發(fā)還原糖的積累。因此，還原糖含量較低的馬鈴薯品種一般存儲(chǔ)在8℃左右的條件下[10]。

在預(yù)處理階段，可以利用超聲波、蒸汽、沸水等技術(shù)進(jìn)行燙漂處理，使參與褐變反應(yīng)的酶失活的同時(shí)，還可以使表面淀粉發(fā)生糊化，降低熱加工過(guò)程中馬鈴薯對(duì)油的吸收，同時(shí)可以稀釋丙烯酰胺前體物質(zhì)的濃度[34-35]，還可以在加工前添加一些添加劑緩解丙烯酰胺的生成。一般可以將添加劑分為植物來(lái)源、微生物來(lái)源和金屬離子添加劑。目前已有研究表明諸多香辛料提取物，例如皮坤胡辣椒提取物、天然生姜、迷迭香提取物等；水果中的部分活性成分，例如多酚類(lèi)物質(zhì)及苯丙蘇素類(lèi)物質(zhì)；部分葉莖類(lèi)提取物，例如綠茶提取物、竹葉提取物中的活性成分沒(méi)食子酸酯、沒(méi)食子兒茶素及橄欖葉提取物；谷豆類(lèi)提取物中存在于谷物外層的游離氨基酸及各類(lèi)原花青素等對(duì)丙烯酰胺的生成都有明顯抑制作用。常見(jiàn)的植物多酚對(duì)丙烯酰胺生成的影響見(jiàn)圖2。除多酚外，部分維生素也可以抑制美拉德反應(yīng)生成丙烯酰胺。例如抗壞血酸可以與過(guò)硫酸鉀等添加劑協(xié)同來(lái)減少丙烯酰胺的生成[36]。添加微生物添加劑也是減少丙烯酰胺前體物質(zhì)形成的有效方法。天冬酰胺酶抑制機(jī)制有兩種：一種是將天冬酰胺水解為氨和天冬氨酸；另一種即是讓天冬酰胺乙酰化轉(zhuǎn)化為N-乙酰-L-天冬酰胺[41]。葡萄糖淀粉酶抑制機(jī)理則是減少發(fā)酵過(guò)程中還原糖的含量來(lái)抑制丙烯酰胺的形成[43]，常見(jiàn)于谷物類(lèi)產(chǎn)品。金屬陽(yáng)離子（例如鉀、鈣、鋅、鋁、鐵等離子）可與天冬酰胺發(fā)生螯合反應(yīng)從而抑制丙烯酰胺的合成[11]。

圖2 不同植物多酚對(duì)丙烯酰胺抑制機(jī)理Fig.2 Inhibition mechanism of different plant polyphenols on acrylamide

在熱處理階段，可以聯(lián)合多種新型熱處理技術(shù)，例如真空加熱、射頻加熱、輻照消解技術(shù)等，結(jié)合傳統(tǒng)工藝降低丙烯酰胺的生成水平。真空油炸降低了加熱的溫度，可以有效緩解丙烯酰胺的生成[44]。頻射加熱技術(shù)是一種后干燥技術(shù)，可以降低水分同時(shí)避免余熱產(chǎn)生的丙烯酰胺，適用于大規(guī)模處理餅干、薯片等薄片狀食品[9]。輻照會(huì)導(dǎo)致丙烯酰胺聚合生成無(wú)毒的丙烯酰胺聚合物，從而降低其含量。

4 丙烯酰胺的毒性預(yù)防

研究表明丙烯酰胺具有多種毒性，如神經(jīng)毒性、免疫毒性、致癌性、生殖毒性等。其致毒機(jī)制可能與細(xì)胞氧化應(yīng)激而導(dǎo)致的凋亡、炎癥、癌癥通路及其體內(nèi)代謝產(chǎn)物環(huán)氧丙酰胺（glycidamide，GA）攻擊DNA等有關(guān)。有研究表明，丙烯酰胺可以增加細(xì)胞活性氧含量，降低機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的防御功能，引起小鼠肝、腎、腦組織氧化損傷。而丙烯酰胺引起神經(jīng)損傷的機(jī)制研究主要包括氧化損傷、神經(jīng)細(xì)胞凋亡調(diào)控（涉及MAPK、PI3K/Akt、Nrf2、NF-κB 等通路）、血腦屏障功能損害、能量代謝障礙以及神經(jīng)遞質(zhì)的改變和抑制[45]。Mehri等[46]研究發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺染毒大鼠大腦皮層和小腦中谷胱甘肽（glutathione，GSH）水平降低，丙二醛（malondialdehyde，MDA）水平升高，提示氧化應(yīng)激可能是丙烯酰胺神經(jīng)毒性的重要發(fā)生機(jī)制。方瑾[47]研究得出，丙烯酰胺對(duì)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生毒性作用的機(jī)制可能是通過(guò)其誘導(dǎo)脾臟和胸腺組織中Caspase-3蛋白的過(guò)度活化，并且抑制胸腺組織B淋巴細(xì)胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）的正常表達(dá)，使Bcl-2和胸腺組織B淋巴細(xì)胞瘤-2-相關(guān)X蛋白（B-cell lymphoma-2-associated X，Bax）的相互協(xié)調(diào)作用失衡，導(dǎo)致脾臟和胸腺細(xì)胞過(guò)度凋亡，使脾臟和胸腺出現(xiàn)萎縮，最終引發(fā)免疫功能出現(xiàn)障礙。Sickles等[48]認(rèn)為丙烯酰胺的生殖毒性機(jī)制是通過(guò)抑制與精子功能有關(guān)的驅(qū)動(dòng)蛋白樣物質(zhì)的活性，導(dǎo)致細(xì)胞有絲分裂和減數(shù)分裂障礙，從而引起生殖損傷。汪恩婷[49]研究發(fā)現(xiàn)丙烯酰胺對(duì)小鼠機(jī)體有明顯的氧化損傷作用，能明顯上調(diào)癌癥正相關(guān)基因Rad51、人表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，Egfr）蛋白的表達(dá)，下調(diào)抑癌基因 P21 的表達(dá)，具有潛在致癌性。

除了通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)原料、革新加工工藝、添加抑制劑等方式對(duì)食品中的丙烯酰胺進(jìn)行抑制外，近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，很多天然活性成分物質(zhì)對(duì)丙烯酰胺引起的氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡、神經(jīng)毒性、免疫毒性等損傷具有顯著的抑制作用。因此，輔以膳食補(bǔ)充劑也是降低丙烯酰胺對(duì)人體傷害的重要手段。

部分天然活性物質(zhì)可以通過(guò)降低丙烯酰胺氧化損傷，達(dá)到緩解其毒性的目的。從水飛薊中提取出的一種天然黃酮類(lèi)混合物水飛薊素，可通過(guò)上調(diào)細(xì)胞內(nèi)與GSH代謝系統(tǒng)相關(guān)的Nrf2信號(hào)通路，提高GSH的含量，減少細(xì)胞內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）和MDA的生成，從而抑制丙烯酰胺對(duì)大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞（PC12）造成的氧化損傷[41]。張璐璐[50]通過(guò)體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證明大蒜素可以降低丙烯酰胺環(huán)氧產(chǎn)物GA造成的肝臟損傷，且大蒜素能通過(guò)清除自由基和提高抗氧化系統(tǒng)的防御能力，抑制丙烯酰胺對(duì)小鼠肝細(xì)胞及肝、腦、腎組織造成的氧化損傷。Zhao等[51]以藍(lán)莓花青素提取物為研究材料，發(fā)現(xiàn)其可以提高谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶（glutathione S-transferase，GST）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性抑制氧化反應(yīng)應(yīng)激，顯著抑制細(xì)胞色素P450 2E1的活化，從而抑制丙烯酰胺所致小鼠的氧化損傷。Prasad等[52]在大鼠的丙烯酰胺飲食中添加香葉醇和姜黃素，可降低ROS、MDA和一氧化氮（NO）水平，并恢復(fù)丙烯酰胺誘導(dǎo)的坐骨神經(jīng)和大腦皮層的GSH水平。

另外，天然活性物質(zhì)可以通過(guò)調(diào)控?fù)p傷相關(guān)通路中標(biāo)志蛋白的表達(dá)來(lái)降低丙烯酰胺造成的損傷。黃維玲[53]研究表明銀杏葉提取物能夠緩解丙烯酰胺造成的神經(jīng)毒性，提高小鼠的運(yùn)動(dòng)能力，并通過(guò)上調(diào)丙烯酰胺染毒小鼠的海馬體中雙腎上腺皮質(zhì)激素（Recombinant doublecortin，DCX）、人腦源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF） 和神經(jīng)生長(zhǎng)相關(guān)蛋白 43（growth associated protein-43，GAP-43）蛋白的表達(dá)以保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，從而有效地改善丙烯酰胺對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)造成的損傷。

調(diào)控生物體內(nèi)的免疫應(yīng)答也是天然活性物質(zhì)降低丙烯酰胺損傷的一個(gè)重要途徑。從姜科植物根莖中提取出的天然多酚類(lèi)物質(zhì)姜黃素，具有強(qiáng)氧化性，能通過(guò)降低ROS減輕細(xì)胞氧化應(yīng)激水平，抑制核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）的激活，從而抑制丙烯酰胺導(dǎo)致的人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞（SH-SY5Y）凋亡[54]。方瑾[47]利用苦瓜提取物對(duì)丙烯酰胺毒性進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)其可以通過(guò)促進(jìn)小鼠血清免疫球蛋白A（immunoglobulin A，IgA）、免疫球蛋白 M（immunoglobulin M IgM）的產(chǎn)生，以及明顯促進(jìn)細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-4（interleukin-4，IL-4）的分泌以調(diào)節(jié)丙烯酰胺誘導(dǎo)的小鼠免疫功能。

5 總結(jié)與展望

自丙烯酰胺毒性被廣泛認(rèn)知并重視后，食品行業(yè)安全工作者和前沿開(kāi)發(fā)人員，均積極致力于尋找抑制食品中丙烯酰胺生成的方法和開(kāi)發(fā)功能食品用于膳食預(yù)防丙烯酰胺毒性。目前研究表明AA在食品中加工過(guò)程中主要有3種生成途徑：美拉德反應(yīng)、丙烯醛途徑、天冬酰胺分解途徑。其中美拉德反應(yīng)最為關(guān)鍵，因此一些研究也針對(duì)性的從原料篩選貯藏、預(yù)處理和新型熱加工技術(shù)來(lái)控制美拉德反應(yīng)以抑制丙烯酰胺的生成。然而，丙烯酰胺在真實(shí)的食品體系反應(yīng)中涉及多個(gè)途徑，加入添加劑后可能產(chǎn)生未知的化合物、抑制機(jī)理也未完全闡明，大多抑制策略仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，尚未真正投入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。由于部分添加劑成本較高，新型熱加工手段對(duì)于產(chǎn)品的感官口味會(huì)有一定程度的變化。此外，一些研究表明天然產(chǎn)物的活性物質(zhì)對(duì)于丙烯酰胺誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激、神經(jīng)損傷等具有很好的緩解作用。但是，丙烯酰胺靶器官眾多，毒性作用途徑多樣，目前對(duì)于其毒性機(jī)理的闡明也較為淺表和單一。因此對(duì)于丙烯酰胺的日常防護(hù)、生成抑制和毒性預(yù)防還可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行完善：（1）建立相關(guān)污染行業(yè)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)環(huán)境和化妝品等商品中丙烯酰胺的監(jiān)管力度，并盡快出臺(tái)和完善相關(guān)法律法規(guī)，對(duì)于丙烯酰胺暴露程度高的職業(yè)可以制定可行的日常防護(hù)措施；（2）結(jié)合新興研究手段如針尖增強(qiáng)拉曼光譜、表面增強(qiáng)拉曼光譜等，全面、系統(tǒng)的研究丙烯酰胺形成途徑和抑制機(jī)理，并盡快應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)；（3）結(jié)合新興技術(shù)，深入、關(guān)聯(lián)性研究丙烯酰胺毒性過(guò)程中多途徑、多組織相互作用的機(jī)理，尋找毒性關(guān)鍵靶點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行針對(duì)性調(diào)控；（4）膳食補(bǔ)充天然產(chǎn)物是預(yù)防丙烯酰胺毒性的一個(gè)好的途徑，未來(lái)可致力于更廉價(jià)、功能更強(qiáng)、效果更好、能夠在大眾中普及的功能性食品的研究，可有效膳食預(yù)防丙烯酰胺毒性。