课件：第十三章食品中有毒物质.ppt

第十三章,食品中的有毒物质,食品或食品原料中含有各种分子结构不同的，对人体有毒的或具有潜在危险性的物质，一般把它们称为嫌忌成分（undesirable constituents），也有将其称为食品毒素或毒物（toxic substances，toxicants）。 毒素（Toxin）被定义为“任何能够对生物体产生毒害作用的物质”，但是又指出，毒素一词有时仅用于指生物体自然产生的毒物 毒物（Poison）被定义为“可导致组织损伤，对机体功能有破坏作用、甚至是致死作用的一类物质”。本章将这些物质统称为有害物质。 有时对某类有害物质，如来自于微生物繁殖所产生的有害物质以及一些植物组织所含的代谢产物，我们仍然习惯称之为毒素。,食品中的有毒有害物质,食品中内源性有害成分 （过敏原、有害糖苷类、凝集素、皂素等） 食品中外源性有害成分 （重金属、农药残留、二恶英、兽药 食物中的生物性毒素）,第一节 食品中外源性有害成分,农药残留 兽药 重金属 二恶英 生物性毒物,一、农药,1.1 农药残留概述 农药残留物是指由于喷施农药后存留在环境和农产品、食品、饲料、药材中的农药及其降解代谢产物、杂质，还包括环境背景中存有的污染或持久性农药的残留物再次在商品中行成的残留。 农药残留物量是指农药本体物及其代谢物的残留量的总和，并构成不同程度的毒性。,农药的残留毒性（残毒）：残留农药在食物上达到一定的浓度（即残留量）后，人或其它高等动物长期进食这些食物，就会使农药在体内积累起来，引起慢性中毒。 农药的残毒的三个来源： 施用农药后药剂对作物的直接污染； 作物对污染环境中农药的吸收； 生物富集与食物链 农药的残毒所造成的污染是多方面的,1.2 农药的分类,根据防治对象的不同，常将防治害虫的农药称为杀虫剂，防治红蜘蛛的称为杀螨剂，防治作物病菌的称为杀菌剂，防治杂草的称为除草剂，防治鼠类的称为杀鼠剂 根据化学组成和结构可分为无机农药、有机农药（例如有机氯、有机磷、有机砷、有机氟等）,1.3 有机氯杀虫剂 有机氯农药（Organochlorine pesticides, OCPs)是具有杀虫活性的氯代烃的总称 OCPs分为三种类型：六六六； DDT及其类似物；环戊二烯衍生物。这三类不同的氯代烃均为神经毒性物质，正常环境下不易分解。易通过食物链在生物体脂肪中富集和积累 从20世纪70年代开始，许多工业化国家相继限用或禁用DDT、六六六及狄氏剂,DDT 1874年Baeyer首次合成。 Mller发现它的杀虫作用，获瑞士专利，并于1948年获诺贝尔医学奖。 对温血动物急毒性低，对大白鼠的口服急性毒性LD50为250-500mg/kg，但DDT以及主要的代谢物DDE容易在动物脂肪中积累。,六六六（BHC） 六六六的工业品是多种异构体的混合物，其活性组分-BHC仅占15%左右，其余均为无效组分。 广谱性杀虫剂。 -BHC积累体内的危险性很小，对大白鼠口服急性毒性LD50为76-200mg/kg，积累在动物脂肪、奶中的BHC能很快排出体外。但工业品中-BHC积累的可能性和慢性中毒性很大。,-BHC,艾氏剂 艾氏剂具有较高的蒸气压，可以以颗粒剂的形式作为土壤杀虫剂。大鼠口服急性毒性LD50为67mg/kg，由于它在血液中有较高的溶解度，因此容易扩散到所有的组织中，特别是脂肪组织。,近几年来有机氯农药残留分析结果 海鸟蛋，海豹，鱼粉，鱼油：毒杀芬 地表水，橄榄油：硫丹 淡水鱼：DDE 饮用水：16种OCPs 水果蔬菜：924种OCPs 药材：718种OCPs,1.4 有机磷杀虫剂 有机磷农药（OPPs)是含有C-P键或C-O-P、C-S-P、C-N-P键的有机化合物。 大部分不溶于水，而溶于有机溶剂。在中性和酸性条件下稳定，不易水解，在碱性条件下易水解失效。 接触可造成中毒，它们的毒性依赖于其结构和功能团。例如，含P=O键（如敌百虫、对氧磷）的毒性通常比含P=S（如马拉硫磷）大。这些化合物主要是抑制生物体内胆碱酯酶的酶活性，导致乙酰胆碱这种传导介质代谢紊乱，产生迟发性神经毒性，引起运动失调、昏迷、呼吸中枢麻痹甚至死亡。 有机磷杀虫剂由于药效高，易被水、酶及微生物所降解，很少残留毒性等，因此目前在杀虫剂的使用方面，它仍然起主要作用。,目前正式商品化的有机磷农药有上百种，如敌敌畏、敌百虫、马拉硫磷等。 敌敌畏（DDV） O，O-二甲基-O-（2，2-二氯）乙烯基磷酸酯 无色液体，有芳香味，在水中约能溶1%，能与大部分有机溶剂相溶。 DDV是一种触杀和胃毒杀虫剂。对蝇、蚊、飞蛾等击倒速度很快。 对雄大鼠的口服急性毒性LD50为80mg/kg，在温血动物体内很快降解。,敌百虫 O，O-二甲基-1-羟基-2，2，3-三氯乙基磷酸酯 敌百虫是一种触杀和胃毒杀虫剂。对双翅目昆虫很有效。 敌百虫本身对乙酰胆碱酯酶抑制力很弱，但它在生理pH条件下就能转变成强抑制剂DDV,乐果 O,O-二甲基-S-（N-甲基氨基甲酰甲基）二硫代磷酸酯 第一个对哺乳动物低毒的有机磷内吸杀虫剂。 乐果是一种触杀性和内吸性杀虫杀螨剂。 乐果在贮存中不很稳定，特别在温度高和存在碱及二硫代磷酸二甲酯时会分解，主要是发生烷基化反应。铁可加速其分解。,1.5 拟除虫菊酯,拟除虫菊酯（pyrethroids)是一类重要的杀虫剂，具有高效、广谱、低毒和生物降解等特性。 拟除虫菊酯在化学结构上具有共同的特点之一是分子结构中含有数个不对称碳原子，因而包含多个光学和立体异构体。它们具有不同的生物活性，即杀虫效果也不大相同。,1.6 除草剂,常用的有氯酚酸酯，氯化氧撑萘类化合物 对动物有一定的致畸、致癌的作用,二、兽药,在食用动物饲养过程中广泛使用药物，会造成药物残留在可食用产品中。动物性食品的药物残留会对人类健康产生影响。 兽药的检测方法包括：筛查，检测和确认,2.1 -兴奋剂,-激动剂，在化学上属苯乙醇胺，为儿茶酚胺、肾上腺素和去甲肾上腺素的化学类似物。一般可分为含取代基的苯胺型（如克伦特罗）和苯酚型（如沙丁胺醇）两大类。 它能与肌体绝大多数组织细胞膜上-受体发生作用。 某些合成的-激动剂，当以高剂量饲养动物时，会导致营养物质从脂肪组织向肌肉组织的转移，使畜禽瘦肉增加。由于这种用法造成的可是用组织中的药物残留在毒理学等方面的种种问题，致使许多国家禁止在使用动物中使用该类药物。,合成的-激动剂,瘦肉精克伦特罗；盐酸克伦特罗；盐酸双氯醇胺；克喘素；氨哮素；氨必妥；氨双氯喘通；氨双氯醇胺。,化学名为“2-（叔丁氨基）甲基4-氨基-3，5-二氯苯甲醇盐酸盐”，是一种从天然儿茶酚胺衍生合成的化合物；也称羟甲叔丁肾上腺素, 是一种强效兴奋剂。,上世纪80年代初，美国脂胺公司研究人员意外地发现，将一定量的盐酸克伦特罗加入饲料中，能够改变营养物质的代谢途径，促进动物肌肉特别是骨胳肌蛋白质的合成，同时抑制脂肪合成，从而促进动物生长，增加瘦肉率。根据试验得出，在饲料中添加适量的盐酸克伦特罗，可以提高饲料转化率、生长速率、瘦肉相对增加10以上，于是这项技术开始在养殖业中大行其道。,瘦肉精用于养殖的发现,作用机理,它的主要作用机理是作为一种强效激动剂，选择性的作用于肾上腺素2受体上，激活腺苷酸环化酶(cAMP)，使环磷腺苷增加，加强脂肪分解，促进蛋白质合成，实现动物营养再分配，故又将瘦肉精称作“生长促进剂(growth promoter)”和营养“重分配剂(repartitioning agent)”。,为提高猪肉的瘦肉率，瘦肉精作为饲料添加剂，使用剂量是人用药剂量的10倍以上。它用量大、使用的时间长、代谢慢，所以屠宰后上市的猪肉中瘦肉精残留量很大。同时该药化学性质稳定，一般加热方法不能将其破坏。残留药物通过食物进入人体，大量积蓄使人中毒。如果一次摄入量过大，会导致严重中毒。,瘦肉精的危害,对人的危害的主要表现,反复使用会产生耐受性，对支气管扩张作用减弱及持续时间缩短,克伦特罗还可通过胎盘屏障进入胎儿体内产生蓄积，从而影响子代,易引起急性中毒：表现为心悸，面颈、四肢肌肉颤抖，头晕、乏力。心动过速，室性早博，心电图示S-T段压低与T波倒置,与糖皮质激素合用可引起低血钾，从而导致心律失常,1998年5月，香港因内地供港猪肉内脏含-兴奋剂而发生中毒事件，事后在宁波供港猪场和基地牧场查出-兴奋剂等违禁药品4000多公斤。,动物性食品中毒案例一,2001年8月22日，广东信宜市510人因食用残留盐酸克伦特罗的猪肉而中毒，其中51人出现严重的中毒现象。 11月7日广东省河源市484人，也都因食用含有盐酸克伦特罗的猪肉或猪肝而中毒。,动物性食品中毒案例二,无公害猪肉理化指标,克伦特罗药物的允许量,但当前瘦肉精却屡禁不止，原因之一就是国内外检测CLB的方法手段还不够完善，还没有建立宰前监测体系和准确迅速方便精确的检测方法，从而使不法分子有机可乘。,当前现状,无公害猪肉感官指标,2.2 抗生素,广义抗生素包括微生物的抗生素（抗细菌、抗真菌、抗立克次体、抗衣原体和抗病毒等）和抗肿瘤抗生素 常用的抗生素（或临床抗生素）主要是指抗微生物感染的抗生素,抗生素的分类,2.2.1 -内酰胺类抗生素,-内酰胺类抗生素包括了种类繁多的天然和半合成化合物，所有这些化合物都具有-内酰胺环的共同结构。 第一个被发现的是青霉素G。 -内酰胺类是破坏细菌细胞壁的繁殖期杀菌性抗生素。由于它们对细菌的选择性作用强，而对人几乎没有毒性，所以是一类高效低毒的抗生素。但是青霉素类会使一些敏感个体产生十分剧烈的过敏反应。,青霉素,青霉素G penicillin G,又名苄青霉素 benzyl penicillin 具有青霉素的基本结构,其侧链为苄基，故称苄青霉素。 药动学：青霉素G在室温下粉剂稳定，水溶液不稳定。口服易被胃酸破坏，吸收极少；肌肉注射吸收快而全，分布于细胞外液，脑膜炎时可透入脑脊液；由肾小管主动分泌而排泄，此过程受丙磺舒影响。,各国对食品中，特别是在牛奶中，对-内酰胺类抗生素都制定了比较严格的最大残留量。 中国: 牛奶中氨苄青霉素的MRL为 4ng/g。 目前对于一些常见的青霉素类抗生素残留最常用、最便捷的检测方法是ELISA，但化学检测方法作为最终评判越来越受到重视，如采用大气压电离源(APCI、ESI等）HPLC-MS具有测定小于10-9级-内酰胺类残留的能力。,氯霉素是一种广谱抗生素药。它的抗菌作用是通过在生物体内将硝基还原成亚硝基，而后亚硝基不可逆地同线粒体细胞结合，抑制了细菌细胞形成所必需的蛋白质的合成。 由于氯霉素对造血系统的不良反应，临床上仅限用于其它抗生素无效或不适用的病例。 接触CAP可导致一些个体产生变态过敏性反应，产生皮疹、发烧，并有可能肠出血。 当使用CAP时，易感人群可患再生障碍性贫血，这是一种潜在的致死的血液失调，并可能发展成为白血病。,2.2.2 氯霉素（CAP),2019/8/23,38,可编辑,FAO/WHO在1994年的第四十二届食品添加剂联合专家委员会会议上作出：“由氯霉素引起的再生障碍性贫血与剂量无关，因此不能通过制定最高残留量来加以限制”的结论，因此建议是“不设定”。 美国和加拿大不允许氯霉素用于最终为人类食用的动物身上，仅批准用于宠养动物疾病的治疗。 欧盟的96/23指令中把氯霉素列入禁用药。 日本规定所有最终为人类所使用的动物源性食品中氯霉素残留量必须为零。,三、重金属,有害金属污染食品的途径 某些地区特殊自然环境中的高本底含量 由于人为的环境污染而造成有毒金属对食 品的污染 食品加工、储存、运输和销售过程中使用 或接触的机械、管道、容器、以及添加剂中含有的有毒金属元素导致食品污染。,食品中有害金属污染的毒作用特点,强蓄积性 可通过食物链的生物富集作用而在生 物体内及人体内达到很高的浓度 毒性以慢性中毒和远期效应为主 对体内酶的影响，主要是抑制作用， 巯基、汞、镉、砷等重金属作用于细 胞，细胞膜引起膜通透性改变,食品中汞的污染与水俣病 食品中铅的污染 食品中砷的污染 香港黑脚病 食品中镉的污染 痛痛病 铊中毒 食品中的稀土污染,四、亚硝酸盐,凡是具有 =N-N=O(亚硝基) 结构的化合物 统称为N-亚硝基化合物（N-Nitroso-compound） 。 有较强的致癌作用,分类 N-亚硝胺(N-nitrosamine) N-亚硝酰胺 (N-nitrosamide),N-亚硝胺,N-亚硝酰胺,来源,A 食品中亚硝胺的污染 1）鱼、肉制品中的亚硝胺 2）蔬菜水果中的二甲基亚硝胺 3）啤酒中的二甲基亚硝胺 B 亚硝基化合物前体物在体内合成,亚硝酸盐 硝酸盐 胺类 酰胺类 氨基甲酸乙酯 胍类,（1） N-亚硝基化合物前体物,（2）N-亚硝基化合物前体物的来源,A 胺类（nitrotramine）：肿胺、二甲胺、 胍类 B 亚硝基化剂： -NO3+、-NO2+、N2O3、 NO、 NO2、N2O4等亚硝酸盐 亚硝酸盐：新鲜蔬菜、贮存蔬菜、 发酵食品、化肥、食品添加剂,五、二恶英,二恶英（Dioxins,PCDD/Fs)多氯代二苯并-对-二恶英（PCDD)和氯代二苯并呋喃(PCDFs）一般通称二恶英，为一类氯代含氧三环芳烃类化合物，有200余种同系物异构体,环境中PCDD/Fs污染来源,1.含氯化合物的焚烧 焚烧垃圾和医疗废弃物、工业燃烧、家庭煤些的燃烧及机动车燃料的燃烧。尤其是不完全燃烧或在较低温度下燃烧 2、有机化学制造 木材防腐剂、除草剂、无氯酚杀虫剂等生产 3、纸张生产的漂白,PCDD/Fs的食品来源,食物链的生物富积 纸包装材料的迁移 意外事故 食品中以动物性食品污染较多 人群摄入量 来自工业化国家的研究资料表明每天由食物摄入的PCDD/Fs以I-TEQ计为50200pg，相当于每日13pg/kgBW（按60kg体重计算）,六、生物性毒素,细菌性毒物 酵米面黄杆菌 肉毒梭菌,真菌性毒物 镰刀菌 黑斑病真菌 黄曲霉毒素,酵米面黄杆菌,发霉大米,发霉小麦,真菌毒素,真菌毒素（Mycotoxins）是某些丝状真菌产生的具有生物毒性的次级代谢产物，这些毒性真菌包括曲霉、青霉、镰刀霉、链格孢酶、棒孢酶和毛壳酶等。 最先被分离纯化的真菌毒素是麦角生物碱（Ergot Alkaloid, 1875)和青霉酸（Penicillic Acid, 1913)。然而，对真菌毒素的真正研究却是从1962年黄曲霉毒素的发现开始的。,黄曲霉毒素（Aflatoxin) 黄曲霉和寄生曲酶是产生黄曲霉毒素的主要菌种，其他曲霉、毛霉、青霉、根霉等也可以产生黄曲霉毒素。 黄曲霉毒素最常见于花生及花生制品，玉米、棉子和一些坚果类食品中，主要有黄曲霉毒素B1，B2，G1及G2等10多种。其中以黄曲霉毒素B1存在量最大且毒性最大。,黄曲霉毒素是已被证实的致癌物，其中黄曲霉毒素B1、M1是强致癌物。 黄曲霉毒素作用机理是影响细胞膜，抑制RNA合成并干扰某些酶的感应方式。 中毒症状无特异表现，临床可表现为发育迟缓、腹泻、肝肿大、肝出血、肝硬化、肝坏死、脂肪渗透和胆道增生等。 1993年WHO的癌症研究机构将其划定为1类致癌物。它是致癌力最强的生物毒素，人类原发性肝癌的主要致病因素之一。,第二节 食品中内源性有害成分,按其化学结构不同可分为 毒蛋白和毒氨基酸 毒苷 生物碱 真菌毒素 加工过程中产生的物质,一、毒蛋白和毒氨基酸,毒蛋白 凝集素 蛋白酶抑制剂 毒氨基酸 山黎豆毒素原 氰基丙氨酸 刀豆氨酸 L3,4二羟基苯丙氨酸,二、毒苷,氰苷类 苦杏仁、桃仁、李子仁、木薯等 硫代葡萄糖苷 十字花科植物及葱、蒜等 皂苷类 如茄苷,三、生物碱,兴奋性生物碱 咖啡碱、茶碱、可可碱 镇静及致幻性生物碱 古柯碱、肉豆寇醚 毒性生物碱 双稠吡咯啶类生物碱、秋水仙碱及马鞍菌素等 棉酚 植物抗毒素 甘薯黑疤霉酮、豌豆素、茶豆素、芹菜黄毒素等,古柯叶,肉 豆 蔻,四、真菌毒素,五、 海洋生物毒素,海洋藻类毒素是由海洋中的微藻或海洋细菌产生的一类生物活性物质的总称。由于这些毒素通常是通过海洋贝类或鱼类等生物媒介造成人类中毒的，因此这些毒素常被称作贝毒或鱼毒。 常见的贝毒有麻痹性贝毒， 腹泻性贝毒，记忆缺失性贝毒，神经性贝毒等。 我国浙江、福建、广东等地曾多次发生贝类中毒，导致中毒的贝类有蚶子、花蛤、香螺、织纹螺等常食用的贝类。,麻痹性贝毒 麻痹性贝毒是分布最广，危害