氯丙醇类化合物对酱油的污染及防治

氯丙醇类化合物对酱油的污染及防治

二英后，氯丙醇是食品污染领域的另一个热点问题。这是由食品添加剂联合专家委员会（jecf）评估的重要项目。主要来自用盐酸水解蛋白生产油。目前,人们关注氯丙醇是因为3-氯-1,2-丙二醇和1,3-二氯-2-丙醇具有致癌性。在二十世纪70年代,人们就发现氯丙醇能使精子减少和精子活性降低,并能抑制雄性激素生成。80年代,英国发现用盐酸水解植物蛋白水解液生产调味品中会产生少量氯丙醇,且最普遍的是3-氯-1,2-丙二醇。1999年欧盟检测出我国出口酱油中氯丙醇超标,从而使我国部分企业产品被禁止进口,为此我国开展对氯丙醇调查和研究,以帮助企业改进生产工艺,建立统一国家标准,利于与国际接轨,使我国酱油工业能长期健康发展。1氯丙醇化合物的合成氯丙醇一般指丙三醇上羟基被氯原子取代1～2个所构成一系列同系物、同分异构体总称。在酸水解植物蛋白(HVP)过程中可形成4种氯丙醇化合物:3-氯-1,2-丙二醇(3-MCPD)、2-氯-1,3-丙二醇(2-MCPD)、1,3-二氯-2-丙醇(1,3-DCP)、2,3-二氯-1-丙醇(2,3-DCP)(见图1)。氯丙醇化合物均比水重,沸点高于100℃,常温下为液体,一般溶于水、丙酮、苯、甘油乙醇、乙醚、四氯化碳等。2在饮用水中的应用食品加工贮藏过程中均会受到氯丙醇污染,其中酱油、蚝油等调味品加工过程中产生氯丙醇是其污染食品主要途径,已成为一个国际性食品安全问题。目前已有研究表明:传统方法生产天然酿造酱油中并没有发现产生氯丙醇,某些酱油等调味品之所以被检出有氯丙醇,是添加有不合卫生条件酸水解蛋白质液缘故。由于酸水解蛋白液成本低,且具有氨基酸系列物质和呈味性成分,能增加食品中营养成分,因而成为近年来蓬勃发展起来新型调味品原料。酸水解蛋白质液是指在酸或酶作用下,水解富含蛋白质组织所得到产物。其中以动物性原料水解,就是水解动物蛋白(HydrolizedAnimalProtein,HAP);如果以植物性原料水解,就是水解植物蛋白(HydrolizedVegetableProtein,HVP),两者总和简称HP。传统工艺水解HP是将HP用浓盐酸在109℃下回流酸解,在这过程中,为了提高氨基酸得率,需加入过量盐酸。此时若原料中还留存油脂,则其中三酰甘油就同时水解成丙三醇,并进一步与盐酸中氯离子发生亲核取代作用,生成一系列氯丙醇类化合物。在实际生活中,大量产生的是3-MCPD,少量产生的是1,3-DCP和2,3-DCP及2-MCPD。除以酸水解蛋白为原料食品外,3-MCPD也在饮用水中少量检出。其来源是自来水厂和某些食品厂用阴离子交换树脂进行水处理时,所采用交换树脂含有1,2-环氧-3-氯丙烷(ECH)成分。在水处理过程中,从树脂中溶出ECH单体,与水中氯离子发生化学反应形成3-MCPD。用ECH作交联剂强化树脂生产的食品包装材料(如茶袋、咖啡滤纸和纤维肠衣等)也是食品中3-MCPD来源之一。此外,某些发酵香肠如腊肠中也被发现含有3-MCPD,其来源目前认为可能是脂肪与食盐反应产物或肠衣中使用强化树脂的ECH溶出。经高温加工谷物制品及麦芽提取物等也发现含有少量3-MCPD(含量低于0.1mg/kg),但其形成机制尚不清楚。2001年对食品中氯丙醇残留调查扩大到其它食品后发现,较易受氯丙醇污染食品还包括:饼干、面包、经烧煮鱼和肉制品。张明霞等在对7种膨化食品检测中发现,所测膨化食品中均含有氯丙醇类化合物,危害人体健康,且这类食品主要消费人群是儿童,应引起人们重视。3氯丙醇毒性研究3.1急救和慢性毒性作用3.1.1急性毒性试验3-MCPD大鼠经口LD50为150mg/kg。美国在1993年FAO/WHO技术报告837号中刊载3-MCPD毒性研究报告,报告表明,3-MCPD如果使用30mg/(kg.bw)/d会使大鼠肾小管坏死或扩张;30mg/(kg.bw)/d连续4周会引起猴子贫血、白细胞减少、血小板减少。给大鼠和小鼠口服剂量≥25mg/(kg-bw)/d的3-MCPD能引起中枢神经,特别是脑主干损伤,损伤程度与剂量相关。在大鼠和小鼠亚急性毒性试验中发现,肾脏是3-MCPD毒性作用靶器官。1,3-DCP大鼠经口LD50为120～140mg/(kg·bw)/d,Haratake检测一个工人血清中二氯丙醇同分异构体:1,3-DCP和2,3-DCP。并从大鼠试验中证明1,3-DCP能引起肝脏损伤,2,3-DCP肝细胞毒性比1,3-DCP弱。Omura等曾报道1,3-DCP和2,3-DCP都会引起小鼠肾脏损伤,且2,3-DCP比1,3-DCP引起损伤严重得多。一些亚急性大鼠毒性试验中,1,3-DCP摄入剂量达到10mg/(kg·bw)/d以上时会出现显著肝毒性,这与其氧化代谢相关,因为氧化代谢中间产物消耗大量谷胱甘肽。2-氯-1-丙醇大鼠经口LD50为218mg/(kg.bw)/d,兔子经皮LD50为529mg/(kg·bw)/d,豚鼠经口LD50为720mg/(kg.bw)/d。小鼠连续15次吸入浓度为250mg/kg的2-氯-1-丙醇,每次6小时后,表现为嗜睡、体重异常增加、肺部充血、血管周围水肿;100mg/kg时仅见肺部充血、血管周围水肿;浓度为30mg/kg时则没有影响。连续21天经口服7.6mg/(kg·bw)、25.4mg/(kg·bw)、76mg/(kg·bw)剂量,未见系统性毒性。SpragueDawley大鼠连续13天经口服1mg,7mg、50mg/(kg.bw)氯丙醇溶液(1-氯-2-丙醇与2-氯-1-丙醇比例为3:1),可见胰腺泡组织病理学发生改变。同样条件下用狗做试验,唯一变化是高剂量组狗体重明显下降;小鼠接触浓度为500mg/kg该液4小时后,6只中有1只死亡,在饱和蒸汽中接触15min,未见死亡。3.1.2小鼠精子损伤早在20世纪70年代,人们发现3-MCPD具有使精子数减少、精子活性降低,并干扰体内性激素平衡而使雄性动物生殖能力减弱作用。许多研究表明:重复给小鼠口服剂量≥mg/(kg.bw)/d的3-MCPD,会出现精子活力降低,雄性生育能力损伤。当小鼠口服剂量≥20mg/(kg.bw)/d时,精子发生形态学改变和附睾损伤。对于其他哺乳类动物引起损伤剂量略高于小鼠。Omura等给予Wistar雄性大鼠0.34mg/(kg.bw)/d剂量,6周后将其睾丸和附睾取出,处理组较对照组无明显病理变化。2,3-DCP和1,3-DCP对大鼠睾丸毒性没有明显不同,但睾丸重量都下降,此外2,3-DCP可使附睾重量明显降低,2,3-DCP和1,3-DCP处理组精子数量分别由177.4×106个下降为138.9×106个和153.8×106个,表明2,3-DCP和1,3-DCP是大鼠睾丸毒物,对生殖系统有一定潜在影响。3.2遗传毒性试验用3-氯-1,2-丙二醇做TA100菌株Ames试验,剂量为10～90μmol/皿(用二甲基亚砜溶解),发现在有无大鼠肝匀浆S-9活化系统下,结果均为阳性。有人同样使用TA100菌株,剂量为1,250μg/皿,有S-9时,结果为阴性,无S-9时为阳性。提交给JECFA的体内试验分析结果显示,3-MCPD没有遗传毒性。1-氯-2-丙醇对沙门氏菌菌株TA1535具有诱变作用,对TA1538无作用。1983年Biles等对1-氯-2-丙醇、2-氯-1-丙醇混合液(按照75:25比例配制)做短期试验以测试其遗传活力。对剂量范围在0.527～167.25mg/皿的氯丙醇进行鼠伤沙门氏菌微粒体测定(Ames试验),发现氯丙醇对TA1535和TA100菌株呈剂量效应关系,代谢活化系统能增加这两种菌株致突变性;尽管是否存在活化系统氯丙醇对TK小鼠淋巴瘤都具有致突变作用,但无明显剂量效应关系;在没有活化系统条件下,无毒性诱变剂量范围在5～10mg/ml。氯丙醇在小鼠骨髓微核实验中同样具有诱变作用,大鼠连续5天经口服剂量为10mg、31mg、100mg/(kg/bw)/d上述混合液时,试验组与对照组在平均体重和有丝分裂指数(MI)上差异无显著性,但与对照组相比,试验组对染色体畸变有剂量效应关系,畸变主要为染色单体断裂。3.3-dcp的致癌性小鼠口服3-MCPD会引发部分器官产生良性肿瘤,引起肿瘤剂量高于引起肾小管增生的量。研究表明:只有在19mg/(kg.bw)/d高剂量下1,3-DCP才具有明显致癌性,肿瘤发生在肝脏、肾脏、口腔、上皮细胞和甲状腺。在低于2.1mg/(kg·bw)/d剂量下未发现肿瘤。美国FDA/WTO第837号技术报告中报道1,3-DCP致癌性问题,指出1,3-DCP会引起肝脏、肾脏、甲状腺等癌变。4氯丙醇检测方法的确定目前我国对于食品中氯丙醇仍无与国家标准配套检测标准。广州出入境检验检疫局食品实验室对氯丙醇检测技术进行研究,目前已成熟检测氯丙醇最新方法为气相色谱/双串联质谱同时测定酱油中1,3-DCP、2,3-DCP和3-MPCD,检出限为0.01mg/kg。广州进出口检验检疫局食品实验室所使用测定3-MPCD方法,是经国家检验检疫总局组织有关专家审定,并经合法程序批准,在两年中使用表明,此方法对保证输欧酱油质量起着重要作用。5酸酶法加工工艺目前部分国家已制订酱油中氯丙醇推荐限量并研究防止其污染酱油生产工艺(见表2)。李祥等研究酸水解蛋白质调味液安全生产工艺,采用酸水解与传统酿造工艺相结合,最佳工艺为以豆粕为原料,采用5%盐酸溶液,水解18h,中和至pH值为6,然后添加适量炒麸皮、豆粕,接种沪酿3.042米曲霉制曲、发酵。此工艺生产产品中氯丙醇含量低于各国标准,且酱香浓郁、味道鲜美。美国CPC国际有限