食品毒理學(xué)基本知識(shí)與安全性評(píng)價(jià)概述
食品毒理學(xué)基本知識(shí)與安全性評(píng)價(jià)概述 第一節(jié) 概述 一、毒理學(xué)的歷史沿革及其發(fā)展 毒理學(xué)（toxicology）是一門既老又新的學(xué)科，是研究化學(xué)、物理、生物等因素對(duì)機(jī) 體負(fù)面影響的科學(xué)。其起源可追溯到數(shù)千年前，古代人類應(yīng)用動(dòng)物毒汁或植物提取物用 以狩獵、戰(zhàn)爭或行刺，如我國用作箭毒的烏頭堿就已經(jīng)為毒理學(xué)的形成奠定了基礎(chǔ)。隨 著歐洲工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，勞動(dòng)環(huán)境的惡化，發(fā)生了各種職業(yè)中毒。學(xué)者們?cè)谘芯柯殬I(yè)中 毒過程中促進(jìn)了毒理學(xué)的發(fā)展。20世紀(jì)50年代由于社會(huì)生產(chǎn)的快速發(fā)展，大量化學(xué)物進(jìn) 入人類環(huán)境，這些外源化學(xué)物對(duì)生物界、尤其是對(duì)人類的巨大負(fù)面效應(yīng)引起了關(guān)注，如 震驚世界的反應(yīng)停事件、水俁病事件、TCDD污染以及多種化學(xué)物的致癌作用等等，使毒 理學(xué)研究有了長足的進(jìn)步，此后化學(xué)物中毒機(jī)理的研究也伴隨著生物學(xué)、化學(xué)與物理學(xué) 的發(fā)展而廣泛展開，以至目前毒理學(xué)從不同領(lǐng)域、不同角度、不同深度形成了眾多的、 交叉的毒理學(xué)分支學(xué)科。食品毒理學(xué)是現(xiàn)代毒理學(xué)的一門分支學(xué)科。 二、基本概念 1、毒理學(xué)：經(jīng)典毒理學(xué)是研究化學(xué)物質(zhì)的測定、事故、特性、效應(yīng)和調(diào)節(jié)的中毒有 害作用機(jī)理和保護(hù)作用的一門學(xué)問。主要研究內(nèi)容是外源性化學(xué)物的有害作用及機(jī)理。 現(xiàn)代毒理學(xué)是研究環(huán)境物理、化學(xué)和生物因素對(duì)生物體毒作用性質(zhì)、量化機(jī)理和防治措 施。 2、衛(wèi)生毒理學(xué)(hygienic toxicology)：是從衛(wèi)生學(xué)角度，利用毒理學(xué)的概念和方法，研究人類生產(chǎn)和生活可能接 觸的環(huán)境因素（理化和生物因素）對(duì)機(jī)體的生物學(xué)作用，特別是毒性損害作用及其機(jī)理 和防治措施的科學(xué)。為工業(yè)毒理學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)、食品毒理學(xué)的統(tǒng)稱。也是毒理學(xué)的一 個(gè)分支學(xué)科。 3、食品毒理學(xué)：應(yīng)用毒理學(xué)方法研究食品中可能存在或混入的有毒、有害物質(zhì)對(duì)人 體健康的潛在危害及其作用機(jī)理的一門學(xué)科；包括急性食源性疾病以及具有長期效應(yīng)的 慢性食源性危害；涉及從食物的生產(chǎn)、加工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及銷售的全過程的各個(gè)環(huán)節(jié)， 食物生產(chǎn)的工業(yè)化和新技術(shù)的采用，以及對(duì)食物中有害因素的新認(rèn)識(shí)。食品毒理學(xué)的研 究方法包括： ①生物試驗(yàn)采用各種哺乳動(dòng)物、水生動(dòng)物、植物、昆蟲、微生物等，但常用的仍是哺 乳動(dòng)物，如小鼠、大鼠、狗、家兔、豚鼠和猴等?？刹捎谜w動(dòng)物、離體的動(dòng)物臟器、 組織、細(xì)胞、亞細(xì)胞甚至DNA進(jìn)行。 ②人群和現(xiàn)場調(diào)查, 即采用流行病學(xué)和衛(wèi)生學(xué)調(diào)查的方法，根據(jù)已有的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果和環(huán)境因素如化學(xué)物的 性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)，觀察生態(tài)環(huán)境變化和受試因素接觸人群的因果關(guān)系、劑量一反 應(yīng)關(guān)系。 4、毒物：在一定條件下，較小劑量就能夠?qū)ι矬w產(chǎn)生損害作用或使生物體出現(xiàn)異 常反應(yīng)的外源化學(xué)物稱為毒物。食物中的毒物來源有：天然的或食品變質(zhì)后產(chǎn)生的毒素 等、環(huán)境污染物、農(nóng)獸藥殘留、生物毒素、以及食品接觸所造成的污染。 5、外源化學(xué)物（xenobiotics）：是存在于外界環(huán)境中，而能被機(jī)體接觸并進(jìn)入體內(nèi) 的化學(xué)物；它不是人體的組成成分，也不是人體所需的營養(yǎng)物質(zhì)。近來，確切的概念應(yīng) 稱為“外來生物活性物質(zhì)”。 6、毒性：是指外源化學(xué)物與機(jī)體接觸或進(jìn)入體內(nèi)的易感部位后，能引起損害作用的 相對(duì)能力，或簡稱為損傷生物體的能力。也可簡述為外源化學(xué)物在一定條件下?lián)p傷生物 體的能力。 7、“三致”作用：指致突變、致畸、致癌作用。 三、表示毒效應(yīng)的常用指標(biāo) 1、半數(shù)致死量(median lethal dose，LD50)： 較為簡單的定義是指引起一群受試對(duì)象50%個(gè)體死亡所需的劑量。因?yàn)長D50并不是實(shí)驗(yàn)測 得的某一劑量，而是根據(jù)不同劑量組而求得的數(shù)據(jù)。故精確的定義是指統(tǒng)計(jì)學(xué)上獲得的 ，預(yù)計(jì)引起動(dòng)物半數(shù)死亡的單一劑量。LD50的單位為mg/kg體重，LD50的數(shù)值越小，表示 毒物的毒性越強(qiáng)；反之，LD50數(shù)值越大，毒物的毒性越低。 毒理學(xué)最早用于評(píng)價(jià)急性毒性的指標(biāo)就是死亡，因?yàn)樗劳鍪歉鞣N化學(xué)物共同的、最嚴(yán) 重的效應(yīng)，它易于觀察，不需特殊的檢測設(shè)備。長期以來，急性致死毒性是比較、衡量 毒性大小的公認(rèn)方法。LD50在毒理中是最常用于表示化學(xué)物毒性分級(jí)的指標(biāo)。因?yàn)閯┝?—反應(yīng)關(guān)系的“S”型曲線在中段趨于直線，直線中點(diǎn)為50%，故LD50值最具有代表性。LD5 0值可受許多因素的影響，如動(dòng)物種屬和品系、性別、接觸途徑等，因此，表示LD50時(shí)， 應(yīng)注明動(dòng)物種系和接觸途徑。雌雄動(dòng)物應(yīng)分別計(jì)算，并應(yīng)有95%可信限。 2、絕對(duì)致死劑量（absolute lethal dose，LD100）：指某實(shí)驗(yàn)總體中引起一組受試動(dòng)物全部死亡的最低劑量。 3、最小致死劑量（minimal lethal dose，MLD或MLC或LD01）：指某實(shí)驗(yàn)總體的一組受試動(dòng)物中僅引起個(gè)別動(dòng)物死亡的劑量 ，其低一檔的劑量即不再引起動(dòng)物死亡。 4、最大耐受劑量（maximal tolerance dose，MTD或LD0或LC0）：指某實(shí)驗(yàn)總體的一組受試動(dòng)物中不引起動(dòng)物死亡的最大劑量。 5、最小有作用劑量(minimal effective dose) 或稱閾劑量或閾濃度：是指在一定時(shí)間內(nèi)，一種毒物按一定方式或途徑與機(jī)體接觸，能 使某項(xiàng)靈敏的觀察指標(biāo)開始出現(xiàn)異常變化或使機(jī)體開始出現(xiàn)損害作用所需的最低劑量， 也稱中毒閾劑量。 6、最大無作用劑量(maximal no-effective dose) ：是指在一定時(shí)間內(nèi)，一種外源化學(xué)物按一定方式或途徑與機(jī)體接觸，用最靈敏 的實(shí)驗(yàn)方法和觀察指標(biāo)，未能觀察到任何對(duì)機(jī)體的損害作用的最高劑量，也稱為未觀察 到損害作用的劑量。最大無作用劑量是根據(jù)亞慢性試驗(yàn)的結(jié)果確定的，是評(píng)定毒物對(duì)機(jī) 體損害作用的主要依據(jù)。 四、劑量、劑量—效應(yīng)和劑量—反應(yīng)關(guān)系 劑量：既可集體接觸化學(xué)物的量，或在實(shí)驗(yàn)中給予機(jī)體受試物的量，又可指化學(xué)毒物 被吸收的倆量或在體液和靶器官中的量。大小意味著生物體接觸毒物的多少，是決定毒 物對(duì)機(jī)體造成損害的最主要的因素。 效應(yīng)：即生物學(xué)效應(yīng)，指機(jī)體在接觸一定劑量的化學(xué)物后引起的生物學(xué)改變。生物學(xué) 效應(yīng)一般具有強(qiáng)度性質(zhì)，為量化效應(yīng)或稱計(jì)量資料。例如，有神經(jīng)性毒劑可抑制膽堿酯 酶，酶活性的高低則是以酶活性單位來表示的。效應(yīng)用于敘述在群體中發(fā)生改變的強(qiáng)度 時(shí)，往往用測定值的均數(shù)來表示。 反應(yīng)：指接觸一定劑量的化學(xué)物后，表現(xiàn)出某種生物學(xué)效應(yīng)并達(dá)到一定強(qiáng)度的個(gè)體在 群體中所占的比例，生物學(xué)反應(yīng)常以“陽性”、“陰性”并以“陽性率”等表示，為質(zhì)化效應(yīng) 或稱計(jì)數(shù)資料。例如，將一定量的化學(xué)物給予一組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，引起50％的動(dòng)物死亡，則 死亡率為該化學(xué)物在此劑量下引起的反應(yīng)。 “效應(yīng)”僅涉及個(gè)體，即一個(gè)動(dòng)物或一個(gè)人；而“反應(yīng)”則涉及群體，如一組動(dòng)物或一群 人。效應(yīng)可用一定計(jì)量單位來表示其強(qiáng)度；反應(yīng)則以百分率或比值表示。 劑量-反應(yīng)關(guān)系, 是指不同劑量的毒物與其引起的質(zhì)化效應(yīng)發(fā)生率之間的關(guān)系。劑量- 反應(yīng)關(guān)系是毒理學(xué)的重要概念，如果某種毒物引起機(jī)體出現(xiàn)某種損害作用，一般就存在 明確的劑量反應(yīng)關(guān)系（過敏反應(yīng)例外）。劑量反應(yīng)關(guān)系可用曲線表示，不同毒物在不同 條件下引起的反應(yīng)類型是不同的。 [pic] 第二節(jié) 毒物在體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)運(yùn)與生物轉(zhuǎn)化 一、毒物生物轉(zhuǎn)運(yùn)及概念 外源化學(xué)物與機(jī)體接觸、吸收、分布和排泄的過程稱為生物轉(zhuǎn)運(yùn)；外源化學(xué)物由機(jī)體 接觸到入血液的過程稱為吸收；通過血流分散到全身組織細(xì)胞中為分布；在組織細(xì)胞中 ，外源化學(xué)物經(jīng)各種酶系的催化，發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)的變化的這一過程稱為代謝 。代謝產(chǎn)物和一部分未經(jīng)代謝的母體化學(xué)物排除體外的過程為排泄。 外源化學(xué)物的吸收：一毒物的吸收途徑主要是胃腸道，呼吸道和皮膚，在毒理學(xué)實(shí)驗(yàn) 中有時(shí)也利用皮下注射，靜脈注射，肌肉注射和腹腔注射等方法使毒物被吸收。食品毒 理學(xué)中，經(jīng)消化道吸收是主要的途徑，小腸是主要吸收部位。 影響胃腸道吸收的因素 （1）外源化學(xué)物的性質(zhì)　一般說來，固體物質(zhì)且在胃腸中溶解度較低者，吸收差； 脂溶性物質(zhì)較水溶性物質(zhì)易被吸收；同一種固體物質(zhì)，分散度越大，與胃腸道上皮細(xì)胞 接觸面積越大，吸收越容易；解離狀態(tài)的物質(zhì)不能借助簡單擴(kuò)散透過胃腸粘膜而被吸收 或吸收速度極慢。 （2）機(jī)體方面的影響　胃腸蠕動(dòng)情況 、胃腸道充盈程度 、胃腸道酸堿度、胃腸道同時(shí)存在的食物和外源化學(xué)物、某些特殊生理狀況 外源化學(xué)物排泄 排泄是外源化學(xué)物及其代謝產(chǎn)物由機(jī)體向外轉(zhuǎn)運(yùn)的過程，是機(jī)體物質(zhì)代謝過程中最后 一個(gè)重要環(huán)節(jié)。排泄的主要途徑是腎臟，隨尿排出；其次是經(jīng)肝、膽通過消化道，隨糞 便排出；揮發(fā)性化學(xué)物還可經(jīng)呼吸道，隨呼出氣排出。 二、生物轉(zhuǎn)化 （一）基本概念：外源化學(xué)物通過不同途徑被吸收進(jìn)入體內(nèi)后，將發(fā)生一系列化學(xué)變 化并形成一些分解產(chǎn)物或衍生物，此種過程稱為生物轉(zhuǎn)化或代謝。肝臟是機(jī)體內(nèi)最重要 的代謝器官，未經(jīng)肝臟的生物轉(zhuǎn)化作用而直接分布至全身，對(duì)機(jī)體的損害作用相對(duì)較強(qiáng) 。 外源化學(xué)物的生物轉(zhuǎn)化過程分兩項(xiàng)反應(yīng)： 第一相反應(yīng)主要包括氧化、還原和水解； 第二相反應(yīng)主要為結(jié)合反應(yīng), 結(jié)合反應(yīng)指化學(xué)物經(jīng)第一相反應(yīng)形成的中間代謝產(chǎn)物與某些內(nèi)源化學(xué)物的中間代謝產(chǎn)物 相互結(jié)合的反應(yīng)過程。 絕大多數(shù)外源化學(xué)物在第一相反應(yīng)中無論發(fā)生氧化、還原或水解反應(yīng)，最后必須進(jìn)行 結(jié)合反應(yīng)排出體外。結(jié)合反應(yīng)首先通過提供極性基團(tuán)的結(jié)合劑或提供能量ATP而被活化， 然后由不同種類的轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行催化，將具有極性功能基團(tuán)的結(jié)合劑轉(zhuǎn)移到外源化學(xué)物或 將外源化學(xué)物轉(zhuǎn)移到結(jié)合劑形成結(jié)合產(chǎn)物。結(jié)合物一般將隨同尿液或膽汁由體內(nèi)排泄。 常見有葡萄糖醛酸化、硫酸化、乙?；?、氨基酸化、谷胱甘肽化、甲基化。 www.3722.cn 中國最龐大的數(shù)據(jù)庫下載 第三節(jié) 毒作用機(jī)制 一、直接損傷作用。如強(qiáng)酸或強(qiáng)堿可直接造成細(xì)胞和皮膚粘膜的結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生損傷 作用。 二、受體配體的相互作用與立體選擇性作用，產(chǎn)生特征性生物學(xué)效應(yīng)。 三、干擾易興奮細(xì)胞膜的功能。毒物可以多種方式干擾易興奮細(xì)胞膜的功能，例如， 有些海產(chǎn)品毒素和蛤蚌毒素均可通過阻斷易興奮細(xì)胞膜上鈉通道而產(chǎn)生麻痹效應(yīng)。 四、干擾細(xì)胞能量的產(chǎn)生。通過干擾碳水化合物的氧化作用以影響三磷酸腺苷（ATP ）的合成。例如，鐵在血紅蛋白中的化學(xué)性氧化作用，由于亞硝酸鹽形成了高鐵血紅蛋 白而不能有效地與氧結(jié)合。 五、與生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)）結(jié)合。毒物與生物大分子相互作用主要方 式有兩種，一種是可逆的，一種是不可逆的。如底物與酶的作用是可逆的，共價(jià)結(jié)合形 成的加成物是不可逆的。 六、膜自由基損傷①膜脂質(zhì)過氧化損害。②蛋白質(zhì)的氧化損害。③DNA的氧化損害。 七、細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)失調(diào)。正常情況下，細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)是由質(zhì)膜Ca2+轉(zhuǎn)位酶和細(xì)胞內(nèi)鈣 池系統(tǒng)共同操縱控制的。細(xì)胞損害時(shí)，這一操縱過程紊亂可導(dǎo)致Ca2+內(nèi)流增加，導(dǎo)致維 持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的重要大分子難以控制的破壞。 八、選擇性細(xì)胞死亡。這種毒性作用是相當(dāng)特異的。例如，高劑量錳可引起腦部基底 神經(jīng)節(jié)多巴胺能細(xì)胞損傷，產(chǎn)生的神經(jīng)癥狀幾乎與帕金森氏病難以區(qū)分。在胎兒發(fā)育的 某一階段給孕婦服用止吐藥物“反應(yīng)?！保捎谂咛ゼ?xì)胞毒性，使早期肢芽生成細(xì)胞丟失 ，而造成出生時(shí)嬰兒缺肢畸形。 九、體細(xì)胞非致死性遺傳改變。毒物和DNA的共價(jià)結(jié)合也可以通過引發(fā)一系列變化而 致癌。 十、影響細(xì)胞凋亡。凋亡是在細(xì)胞內(nèi)外因素作用下激活細(xì)胞固有的DNA編碼的自殺程 序來完成的，又稱為程序性死亡。細(xì)胞凋亡是基因表達(dá)的結(jié)果，受細(xì)胞內(nèi)外因素的調(diào)節(jié) ，如果這一調(diào)控失衡，就會(huì)引起細(xì)胞增殖及死亡平衡障礙。細(xì)胞凋亡在多種疾病的發(fā)生 中具有重要意義。例如，腫瘤的發(fā)生，病毒感染和愛滋病關(guān)系，組織的衰老和退行性病 變以及免疫性疾病，病毒感染性疾病的發(fā)病機(jī)理都與凋亡有密切關(guān)系。如果受損傷的細(xì) 胞不能正確啟動(dòng)凋亡機(jī)制，就有可能導(dǎo)致腫瘤。 4. 毒物的毒效應(yīng) 一、急性毒性 指機(jī)體一次給予受試化合物，低毒化合物可在24小時(shí)內(nèi)多次給予，經(jīng)吸入途徑和急性 接觸，通常連續(xù)接觸4小時(shí)，最多連續(xù)接觸不得超過24小時(shí)。在短期內(nèi)發(fā)生的毒效應(yīng)。食 品毒理學(xué)研究的途徑主要是經(jīng)口給予受試物，方式包括① 灌胃 ② 喂飼 ③ 吞咽膠囊等。 急性毒性研究的目的，主要是探求化學(xué)物的致死劑量，以初步評(píng)估其對(duì)人類的可能毒 害的危險(xiǎn)性。再者是求該化學(xué)物的劑量- 反應(yīng)關(guān)系，為其它毒性實(shí)驗(yàn)打下選擇染毒劑量的基礎(chǔ)。 （一）急性致死毒性實(shí)驗(yàn)：最常用的指標(biāo)是LD50，它與LD100、LD0等相比有更高的重 現(xiàn)性；是一個(gè)質(zhì)化反應(yīng)，而不能代表受試化合物的急性中毒特性。急性毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)并...
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