謝 潔 彭 濤 劉彩虹 王俊蘇 陳冬東 邵 雨 江海洋 王國(guó)民 范春林 陳 穎
(1.中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院 北京 100123;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院;3.重慶出入境檢驗(yàn)檢疫局/重慶市進(jìn)出口食品安全工程技術(shù)研究中心)
偶氮甲酰胺(Azodicarbonamide, ADA)是一種無(wú)臭的黃色至橘紅色結(jié)晶性粉末,主要用作生產(chǎn)聚乙烯材料的發(fā)泡劑,以增加產(chǎn)品彈性;ADA也被用作面粉改良劑,因其對(duì)面粉有增白增筋和促進(jìn)成熟的作用,并能提高烘焙制品的品質(zhì)。在美國(guó)、加拿大、巴西等國(guó),ADA作為食品添加劑大量使用;我國(guó)GB 2760-2011《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》也規(guī)定了小麥粉中ADA的最大添加量為45 mg/kg[1]。
ADA的毒性為“一般認(rèn)為安全”(Generally Recognized as Safe, GRAS)[2]。但有研究表明[3-8],ADA在濕潤(rùn)、酸性條件下能夠迅速轉(zhuǎn)變成聯(lián)二脲(Biurea, BIU),再經(jīng)過(guò)蒸、烤等高溫處理后,BIU又能夠轉(zhuǎn)變成氨基脲(Semicarbazide,SEM)和尿唑(Urazole),而SEM是公認(rèn)的致癌物[9,10]。2003年,歐洲食品安全局(EFSA)發(fā)布了有關(guān)SEM的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告[11-13],歐盟頒布了“2004/1/EU修訂2002/72/EC 關(guān)于暫停使用ADA為發(fā)泡劑的指令”,停止ADA作為發(fā)泡劑在歐盟市場(chǎng)使用。出于食品安全考慮,目前已有歐盟、澳大利亞、日本、新西蘭和南非等國(guó)家和地區(qū)禁止在面粉中添加ADA,新加坡更是對(duì)在面粉中添加ADA的行為處以15年監(jiān)禁和45萬(wàn)美元的嚴(yán)厲處罰[7]。但是國(guó)際上關(guān)于面粉中ADA的使用,眾說(shuō)紛紜,法規(guī)迥異,尤其是進(jìn)入2014年以來(lái),繼美國(guó)賽百味被曝光面粉制品中含有ADA后,國(guó)內(nèi)又爆出古船等多款面粉含ADA,一場(chǎng)關(guān)于“面粉添加ADA致癌”的討論引起了社會(huì)廣泛關(guān)注。
本文闡釋了面包中ADA的降解途徑,對(duì)面包中的ADA及其降解產(chǎn)物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,計(jì)算出ADA降解為SEM的轉(zhuǎn)化率,從保障食品安全和食品貿(mào)易的角度提出風(fēng)險(xiǎn)管理建議,供生產(chǎn)廠商和相關(guān)管理機(jī)構(gòu)參考。
常溫下,ADA在干面粉中是穩(wěn)定的,但在特定條件(濕潤(rùn)、酸性和高溫)下可發(fā)生降解[3-8]。對(duì)于ADA降解條件的研究,結(jié)果稍有差異:Pereira等[3]認(rèn)為僅在濕潤(rùn)、酸性條件下,ADA即可發(fā)生完全降解,生成BIU和SEM;Becalski等[4]和Noonan等[5]在Pereira研究的基礎(chǔ)上,又研究了溫度對(duì)ADA降解的影響,結(jié)果表明當(dāng)濕潤(rùn)面粉經(jīng)高溫烘烤后,生成的SEM會(huì)大大增加;而葉婧等[6,7]提出,只有在濕潤(rùn)和加熱都滿足的條件下才能檢測(cè)到SEM。另外,張婕等[8]對(duì)ADA進(jìn)行了熱分解機(jī)理的研究,結(jié)果顯示,ADA的降解產(chǎn)物BIU可發(fā)生環(huán)化反應(yīng)生成尿唑。綜合以上研究成果得出,ADA在濕潤(rùn)、酸性和高溫條件下可發(fā)生降解,產(chǎn)生BIU、SEM和尿唑(見(jiàn)圖1)。
圖1 ADA降解圖示
ADA具有良好的流暢性和細(xì)度,溶于熱水,不溶于冷水和大多數(shù)有機(jī)溶劑,微溶于二甲亞砜,性能較穩(wěn)定,常溫保存;BIU是白色或淺褐色粉末,不溶于醇、醚和水,在室溫下可穩(wěn)定保存;脲唑是白色片狀晶體,溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,0℃-6℃陰涼干燥處密閉保存;SEM是一種白色結(jié)晶,易潮解,溶于水,不溶于無(wú)水乙醇和乙醚,高溫下易燃,需低溫、干燥、避光、通風(fēng)處保存。
從毒理學(xué)的角度來(lái)說(shuō),ADA為GRAS,小鼠口服LD50>10g/kg,ADI為0-45mg/kg(FAO/WHO,1985),此范圍內(nèi)被認(rèn)為無(wú)毒[1]。
BIU和脲唑毒理學(xué)信息目前未見(jiàn)報(bào)道。
SEM的LD50為225 mg/kg,其急性毒性表現(xiàn)為吸入染毒,皮膚接觸、入眼都有危險(xiǎn)性,造成過(guò)敏、充血等[14];其慢性毒性表現(xiàn)為反復(fù)長(zhǎng)期暴露在含有少量SEM的空氣中,會(huì)造成暴露部位的過(guò)敏反應(yīng)[14];許多研究也表明SEM具有潛在的弱毒性及致癌性:①SEM表現(xiàn)出一定程度的神經(jīng)毒性[15-17],通過(guò)拮抗N-甲基-D-天氡氨酸受體(NMDAR)而對(duì)NMDA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路產(chǎn)生影響,還可抑制GABA合成酶-谷氨酸脫羧酶(GAD),而NMDAR活動(dòng)異常將會(huì)干擾神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo),導(dǎo)致一些認(rèn)知功能的缺失,如癲癇、老年癡呆等[18];②SEM在離體試驗(yàn)和部分活體試驗(yàn)中表現(xiàn)為弱遺傳毒性效應(yīng)[19,20],O’Brien[19]和Nestmann等[20]證明SEM對(duì)于不同類(lèi)型的離體細(xì)胞均具有遺傳毒性;③研究顯示,在無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)中,SEM與RNA的胞嘧啶殘留物、DNA的脫氧胞嘧啶殘留物及胞嘧啶和脫氧胞嘧啶核苷連接,能引起細(xì)胞染色體的損傷[21];④SEM對(duì)大鼠多個(gè)組織器官均能產(chǎn)生多效性影響,其中對(duì)雌性生殖系統(tǒng)的影響尤為顯著[22]。
因此,面包中ADA及其降解產(chǎn)物中造成風(fēng)險(xiǎn)的主要物質(zhì)是SEM。
4.1.1 影響降解的主要因素
文獻(xiàn)報(bào)道在濕潤(rùn)、酸性和高溫下,ADA會(huì)發(fā)生降解。本研究發(fā)現(xiàn),影響面包中ADA降解的主要因素是濕度和溫度。
4.1.1.1 濕度
實(shí)驗(yàn)考察了用水和面后2、5、10、20、30、40和50 min時(shí)ADA的含量變化,得到了3個(gè)添加濃度水平(10、20和45 mg/kg)的ADA在一定濕度下的降解動(dòng)力曲線(見(jiàn)圖2)。
圖2 用水和面后ADA的降解動(dòng)力曲線
圖3 不同溫度對(duì)ADA含量的影響
結(jié)果顯示,面粉中的ADA在濕潤(rùn)條件下會(huì)隨著時(shí)間逐漸降解,且伴隨著微量SEM的生成(見(jiàn)表1)。
4.1.1.2 溫度
實(shí)驗(yàn)用不同烘烤溫度(25、35、50、70、100、150、200、250 ℃)處理濕度為75%的面粉20 min,考察3個(gè)添加濃度水平(10、20和45 mg/kg)的ADA含量變化(見(jiàn)圖3)。
結(jié)果顯示,隨著溫度的升高,ADA逐漸降解,在100 ℃及以上時(shí)全部降解,且有大量SEM生成(見(jiàn)表1)。
4.1.2 ADA-SEM轉(zhuǎn)化率
通過(guò)在面粉中添加ADA,并在面包制作(和面15 min后,濕度為75%、溫度為35 ℃發(fā)酵2.5 h,再170 ℃下烘烤20 min)過(guò)程中檢測(cè)ADA和SEM含量,以此計(jì)算ADA-SEM的轉(zhuǎn)化率,結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 面包制作過(guò)程中ADA和SEM的含量變化
結(jié)果顯示,250 g面粉中添加3種濃度(10、20和45 mg/kg)的ADA制作面包,經(jīng)加工后,整體面包樣品中ADA已基本降解,但測(cè)得SEM的平均含量分別為88.4、305.4和734.2 μg/kg,ADASEM的轉(zhuǎn)化率分別為0.88%、1.50%和1.60%,且ADA添加量越大,轉(zhuǎn)化率越高。當(dāng)按照ADA最大使用量(45mg/kg)添加時(shí),降解產(chǎn)物SEM的含量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了歐盟1.0 μg/kg的最低檢測(cè)靈敏度要求[22]。
分別從超市、面包店和網(wǎng)店購(gòu)買(mǎi)了25個(gè)面包樣品進(jìn)行了SEM污染情況的調(diào)查,并與國(guó)外類(lèi)似研究結(jié)果進(jìn)行比較(見(jiàn)表2)。
表2 市售面包中SEM污染水平調(diào)查結(jié)果比較
結(jié)果顯示,25個(gè)樣品中有23個(gè)檢出SEM,陽(yáng)性率為92.0%,SEM含量在17.6-353.0 μg/kg之間,平均值為122.7 μg/kg,與Becalski等[4]的調(diào)查結(jié)果接近。可見(jiàn),ADA作為面粉改性劑曾在中國(guó)、加拿大、美國(guó)等普遍使用,導(dǎo)致市售面包中SEM污染。
ADA的ADI值為0-45 mg/kg,60 kg的成人日允許攝入量為0-270 mg。成人若每日食用500 g面包,按照我國(guó)GB2760-2011標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,小麥粉中ADA最大使用量為45 mg/kg,則日攝入ADA最多為22.5mg,在日允許攝入范圍之內(nèi),攝入ADA本身并不帶來(lái)危害。但是,ADA暴露于易感人群的途徑是在面粉加工過(guò)程,ADA的粉末可以引起肺和皮膚的急性過(guò)敏反應(yīng),吸入ADA粉末能導(dǎo)致哮喘病和氣急[23]。因此,建議接觸大量ADA的工作人員,在工作期間應(yīng)佩戴過(guò)濾口罩、穿防護(hù)服,且不得取食和飲水。
SEM對(duì)公眾的主要暴露途徑是食用受其污染的食品。依照實(shí)驗(yàn)結(jié)果,面粉中添加低、中、高(10、20和45 mg/kg)3個(gè)劑量組的ADA制作面包,整體面包樣品中測(cè)得SEM的平均含量分別為88.4、305.4和734.2μg/kg。按此計(jì)算,體重為60 kg的成人若每日食用500g面包,則SEM的暴露量分別為0.74、2.55和6.12 μg/kg-bw/day,其中,中、高添加劑量組均已超過(guò)EFSA規(guī)定的2 μg/kgbw/day的“合理的最壞情況”(reasonable worst case)[11,12]??梢?jiàn)按照45 mg/kg的最大允許添加量添加ADA,產(chǎn)生SEM的量已可能?chē)?yán)重危害公眾健康。
本研究結(jié)果及諸多文獻(xiàn)報(bào)道均已證實(shí)面粉中添加ADA會(huì)降解產(chǎn)生危害物質(zhì)SEM,并且,按照最大允許添加量(45 mg/kg)添加ADA,產(chǎn)生SEM的量已超過(guò)EFSA的相關(guān)規(guī)定。從食品安全和確保消費(fèi)者身體健康的角度,應(yīng)禁止繼續(xù)使用ADA作為面粉添加劑。
同時(shí),以本研究發(fā)現(xiàn)ADA降解為SEM的最低轉(zhuǎn)化率0.88%計(jì)算,若要符合歐盟規(guī)定的SEM最低檢測(cè)靈敏度要求(1.0μg/kg),則ADA的使用量應(yīng)控制在113.64μg/kg以?xún)?nèi);若要符合日本“肯定列表制度”的最低檢測(cè)靈敏度要求(0.5μg/kg),則ADA的使用量應(yīng)控制在56.82μg/kg以?xún)?nèi)。但是,按這種濃度水平添加,ADA已起不到添加劑作用。因此,從降低貿(mào)易糾紛的角度,也應(yīng)該禁止ADA作為面粉添加劑。
ADA作為面粉添加劑存在廣泛爭(zhēng)議,一些國(guó)家(包括我國(guó))仍然允許其使用,但考慮到在面粉加工過(guò)程產(chǎn)生降解產(chǎn)物(主要是SEM)的危害性,本研究在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,闡釋了面包中ADA的降解途徑和轉(zhuǎn)化規(guī)律,對(duì)面包中的ADA及其降解產(chǎn)物進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,并從保障食品安全和食品貿(mào)易的角度提出在面粉中禁用ADA的風(fēng)險(xiǎn)管理建議,供生產(chǎn)廠商和相關(guān)管理機(jī)構(gòu)參考。同時(shí),建議相關(guān)科研部門(mén)加大科學(xué)研究,盡快研究出高效、綠色、環(huán)保、安全的替代產(chǎn)品。
[1]GB2760-2011 食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].
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