食品毒理学

第1章 绪论 　　**节 食品毒理学概述 　　食品毒理学（food toxicology）是研究食品中外源化学物的性质、来源与形成，它们的不良作用与可能的有益作用及其机制，并确定这些物质的安全限量和评定食品安全性的科学。其作用就是从毒理学的角度，研究食品中可能含有的外源化学物对食用者的毒性作用（毒作用）和机制，检验和评价食品（包括食品添加剂）的安全性或安全范围，为食品安全性评估和监控提供理论依据，从而保障人类的健康。 　　本章案例一：《食品中污染物限量》（GB2762—2012）删除对食品硒、铝、氟的限量根据《中华人民共和国食品安全法》和《食品安全国家标准管理办法》规定，经食品安全国家标准审评委员会审查通过，卫生部（现中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会）发布食品安全国家标准《食品中污染物限量》（GB2762—2012）。自2013年6月1日起实施。与GB2762—2005 相比，GB2762—2012中，对食品中的硒、铝、氟不再有限量要求。 　　案例分析： 　　管理毒理学是将毒理学的原理、技术和研究结果应用于化学物质的管理，以期达到保障人类健康和保护生态环境免遭破坏的目的。根据描述毒理学和机制毒理学的研究资料进行科学决策，协助政府部门制定相关法规条例、管理措施，确保化学物、药品和食品等足够安全地进入市场。在管理毒理学中，危险度评价是其重要的概念与工作内容。危险度评价也是卫生决策的主要依据。危险度评价使卫生决策具有充分的科学依据，可使卫生决策更为客观。在GB2762—2012中，食品中的硒、铝、氟三种物质不再有限量要求，是基于以下因素。 　　硒是人体必需微量元素，但过量硒摄入也会对人体产生不良健康效应。除极个别地区外，我国大部分地区是硒的缺乏地区。随着对硒的科学认识不断深入，食品法典委员会（CAC）和多数国家与地区都已将硒从食品污染物名单中删除。我国实验室检测、全国营养调查和总膳食研究数据显示，各地区居民硒摄入量较低，20世纪60年代以来，我国极个别发生硒中毒的地区采取相关措施有效地降低了食品中硒的摄入，地方性硒中毒得到了很好的控制，多年来未发现硒中毒现象。以上情况表明，硒限量标准在控制硒中毒方面的作用已经有限。 　　调查研究发现，面制品中铝的主要来源是加工过程中使用了含铝的食品添加剂，《食品添加剂使用标准》（GB2760—2014）已明确规定了面制品中含铝食品添加剂的使用范围、用量和残留量。因此，GB2762—2012不再重复设置铝限量规定。 　　随着对氟毒理学研究的不断深入，世界各国不再将氟列为食品污染物进行管理，GB2762—2012相应也取消了食品中氟的限量规定。如对个别食品需要制定氟限量的，可以在食品安全风险评估的基础上，经研究论证后，在相应的产品标准中予以管理。 　　食物（foodstuff）的通常定义是指能被食用并经消化吸收后构成机体、供给活动所需能量或调节生理机能的无毒物质。由于人类的食物大都需要经过一定的加工处理才能够食用，这些经过加工处理的食物称为食品（food）。食物和食品二者没有严格的区分，常常被统称为食品。人类的食品必须具备的三要素分别是卫生安全，无毒无害；含有人体所需要的营养素和有益成分；感官性状良好，可被人体接受。安全无害是食品的**要素，食品毒理学就是确定食品中有毒和有害物质的安全限量与评定食品安全性的一门学科。 　　一、食品毒理学的概念 　　（一）毒理学及其分类 　　毒理学（toxicology）一词是由希腊文“toxikon”和“logos”两词演变组合而来的，原意是描述毒物的科学。毒理学根据其所研究对象的差异，可分为传统毒理学和现代毒理学。传统毒理学是指从生物医学的角度研究外源化学物对生物体损害作用的学科。现代毒理学超越了传统毒理学的单一研究对象，是研究所有外源因素（化学、物理及生物因素）对机体的损害作用及其机制，进行危险度评价与管理的科学。现代毒理学的研究对象比较广泛，包括化学因素、物理因素、生物因素，其中的生物体包括动植物及人。本书所介绍的内容较偏重外源化学物对生物体的损害作用。 　　毒理学的分类有很多方法。如果根据研究内容，毒理学可分为描述性毒理学、机制性毒理学和管理毒理学（也有的称为法规毒理学）三部分；依照标准学科划分，毒理学可分为法医毒理学、临床毒理学、管理毒理学、研究毒理学等；按照研究对象，毒理学可分为昆虫毒理学、兽医毒理学、人体毒理学和植物毒理学；按照研究的靶器官或系统，毒理学可分为器官毒理学、肝脏毒理学、肾脏毒理学、眼毒理学、耳毒理学、神经毒理学、生殖毒理学、免疫毒理学、皮肤毒理学、血液毒理学等；依据机制研究，毒理学可分为细胞毒理学、遗传毒理学、膜毒理学、生化毒理学、分子毒理学；从毒物作用时相或过程，毒理学可分为毒物代谢动力学（toxicokinetics）和毒物效应动力学（toxicodynamics）；根据应用领域，毒理学则可分为食品毒理学、工业毒理学、农药毒理学、军事毒理学、放射毒理学、环境毒理学、生态毒理学等；根据研究领域，毒理学又可分为药物毒理学、环境毒理学、食品毒理学、工业毒理学、临床毒理学、法医毒理学、分析毒理学、军事毒理学、管理毒理学等。目前，营养毒理学也成了食品毒理学的一个重要研究分支。 　　（二）食品毒理学 　　食品毒理学属于预防医学的范畴，是毒理学的基础知识和研究方法在食品科学中的应用。食品毒理学是一门综合性交叉学科，需要分析化学、现代生物学、生物化学、病理学、遗传学、免疫学及流行病学等多门基础学科的理论知识，也需要借鉴或参考实验研究、临床研究和现场调查等研究方法，从各方面对食品中的各种外源化学物在机体内的毒作用进行研究。食品毒理学的研究对象是食品中的外源化学物。在食品毒理学中，通常将人类机体内原有的已经存在的和代谢过程中所形成的产物或中间产物，称为“内源化学物”（endogenous compound）。而那些存在于人体外界环境中，可能与人体接触并进入人体，然后在体内会呈现一定的生物学作用的化学物质，称为“外源化学物”（xenobiotic），也称为“外源生物活性物质”。食品毒理学中，常以食品中对人体有害的外源化学物为研究对象。 　　食品中除了提供人体必需的营养素外，还可能含有身体非必需的甚至有害的生物性或化学性的外源化学物。这些外源化学物通常包括三类：**类是食品生产、加工中使用的物质，如食品添加剂、环境污染物等；第二类是动植物生长过程中天然形成或存在的物质，如动植物中的天然毒素；第三类为微生物所产生的毒素，如黄曲霉毒素。外源化学物的毒性是非常复杂的生物学现象，与多种因素有关。食品中外源化学物的毒性大小，在很大程度上取决于摄入的剂量。在正常食用方式与用量情况下，如果长期食用一种或几种外源化学物不会对人体产生毒性，便可认为是安全的。但所谓的安全是相对和有条件的。 　　（三）食品毒理学的研究任务 　　通常，毒理学的研究工作大致分为描述毒理学（descriptive toxicology）、机制毒理学（mechanistic toxicology）和管理毒理学（regulatory toxicology）三个方面。其中的每一方面都有其独特的研究方向和特点，但三者又相互联系，三者的交汇之处为外源化学物的危险度评价，如图1-1 所示。 　　图1-1 毒理学的研究范畴（引自周志俊，2014） 　　1. 描述毒理学 外源化学物的描述毒理学主要是采用实验动物进行适当的毒性试验，观察和识别外源化学物对人体的影响，包括用动物试验来预测外源化学物的潜在危害和对接触人群的直接观察，获得用于评价人群在特定环境中暴露于外源化学物的危险度信息，为外源化学物的安全性评价和管理提供科学依据。因此，描述毒理学又称为食品毒理学安全评价。 　　外源化学物的描述毒理学对外源化学物可能引起的暴露接触者的健康危害进行描述和评价。其包括定性和定量两种描述和评价方式，既要描述是否引起健康危害，也要描述其剂量-反应关系。描述毒理学还通过形成假设，为外源化学物毒作用机制提供重要线索，为机制毒理学的研究提供支撑。 　　2. 机制毒理学 外源化学物的机制毒理学是食品毒理学基础研究的重要部分。通过对生物整体、器官水平、细胞或亚细胞水平及分子水平的研究，揭示外源化学物的毒作用部位、性质和过程等基本规律，阐明化学物对生物体有害作用的发生与发展。机制毒理学的研究重点是外源化学物对生物体产生毒作用的细胞、生化和分子机制。机制毒理学也是现代毒理学研究的核心问题和热点。 　　3. 管理毒理学 管理毒理学是根据描述毒理学和机制毒理学的研究资料进行科学决策，协助政府部门制定卫生标准、相关法规条例和管理措施并实施，以确保化学药品、食品等足够安全地进入市场，达到保护消费者健康的目的。管理毒理学也称为法规毒理学，需要毒理学工作者与行政管理人员的共同参与和协作。外源化学物的管理毒理学的研究通常包括安全性评价、危险度评价、危险性管理、危险性交流4个方面。其中，安全性评价是基础；危险度评价是管理决策的依据，也是管理毒理学的核心；危险性的管理与交流是社会对危险度的反应。 　　食品毒理学研究的是食品中的外源化学物及其与机体相互作用的一般规律，检验并评价食品的安全性，并对食品中的外源化学物进行安全限量，制定相应的卫生标准。大致归纳为以下4个主要方面。 　　1）研究食品中的外源化学物的性质、来源和分类 食品中，与外源化学物毒性相关的理化性质主要是溶解度、解离度、光学特性等。而食品中的外源化学物，根据其来源可分为四大类：天然存在物、加工衍生物、食品添加剂和食品污染物。其中，食品添加剂和食品污染物均为食品外源化学物。 　　2）研究食品中外源化学物的毒理学基础及其在机体内的毒性作用规律 明确食品中外源化学物的毒性、剂量-效应反应、损害作用、毒效应谱等基础毒理学的描述；研究机体对外源化学物的处置（吸收、分布、代谢、排泄）过程；外源化学物对机体的毒性作用机制及影响其毒性作用的因素等。 　　3）确立食品中外源化学物对机体毒性作用的评价方法 主要是采用毒理学试验评价，根据具体情况，选择急性试验、亚急/慢性试验和慢性毒性动物试验、特殊毒性试验，还要结合个体观察和流行病学调查的手段，阐明食品中外源化学物对机体的毒性危害、在机体的代谢过程及其机制。 　　4）制定相关的食品卫生与安全标准及法规 研究外源化学物在食物中的安全限量，评定食品的安全性，为食品安全性评估和监控提供科学详细的理论依据，从而确保人类的健康。 　　化学品分类及标记全球协调制度 　　化学品分类及标记全球协调制度（Globally Harmonized System of Classification and Labeling of Chemicals，GHS）是于2003年由国际劳动组织（IOL）、经济合作与发展组织（OECD）和联合国危险货物运输专家委员会（TDG）三个国际组织共同提出的，是对危险化学品的危害性进行分类定级的标准方法。其旨在对世界各国不同的危险化学品分类方法进行统一，*大限度地减少危险化学品对健康和环境造成的危害，指导各国控制化学品危害和保护人类与环境。 　　GHS安全数据表（safety data sheet，SDS）要求提供化学物质的毒理学信息及生态学信息。 　　（1）毒理学信息要求简洁但完整与全面地说明各种毒理学（健康）效应和可用来确定这些效应的现有数据，其中包括：关于可能的接触途径的信息（吸入、摄入、皮肤和眼接触）；有关物理、化学和毒理学特点的症状；延迟和即时效应及长期和短期接触引起的慢性效应；毒性的数值度量（如急性毒性估计值）。