第2章食品毒理学基本概念

(完整版)第2章食品毒理学基本概念

第二章食品毒理学基本概念

第一节关于毒物、毒性与毒作用

一、毒物与中毒

1.毒物

在一定条件下』一定量的某一物质，经过一定的途径进入机体以

后，在组织器官内发生化学或物理化学的作用，引起机体机能性或器

质性的病理变化，甚至造成死亡，此种物质便称毒物。

2.毒素(toxin)

毒素是毒物的一种，特指由活的生物有机体产生的一类特殊毒物。

Q)由植物产生的能够引起人及动物中毒的物质称为植物毒素(。

planttoxin)e

(2)由动物产生的能够引起人及动物中毒的物质称为动物毒素

(zootoxin)。多由低等动物产生,如蛇、蝎、蜂、蟾蛛等。

在动物毒素中，凡通过叮咬或刺蛰释放的毒素叫毒液(venom)。

(3)由霉菌产生的能够引起人及动物中毒的物质称为霉菌毒素

(mycotoxin)o

(4)由细菌产生的能够引起人及动物中毒的物质称为细菌毒素

(l-acterialtoxin)o

细菌毒素又分为两类：

①存在于细菌细胞内的毒素称为内毒素(end。toxin);

②由细菌细胞合成后排出菌体外的毒素称为外毒素(exotoxin)。

3.中毒(toxicosis,intoxication)毒物进入机体后,引起相应的

病理过程叫中毒。

二、毒性与剂量

1.毒性(toxicity):

毒性也称毒力,是指某种毒物对机体的损害能力。某种物质对生

物机体损害能力越大，说明其毒性(毒力)也越大。

衡量毒物毒性大小的指标是剂量。某物质引起动物机体中毒反应

的剂量愈小，说明其毒性愈大；反之，某物质引起动物机体中毒反应

的剂量愈大，说明其毒性愈小。

2.剂量(dose)

指动物机体每公斤体重接触毒物的量。表示单位为：mg/kg体

重。

上述概念中〃接触毒物〃的含义从广义上讲，包括各种接触途径,

如经口、皮、呼吸道、肌肉、皮下、静脉等。

同一毒物，同一剂量，如果接触途径不同，引起的毒性反应不同。

这是因为,其一/不同染毒途径；其吸收程度不同；其二,不同部位

对不同毒物的反应性不同。鉴于此，在说明某种毒物的毒性剂量时，

也必须说明接触毒物的途径。

三、毒作用

毒作用(toxiceffect),又称毒性效应，概括而言是指毒物对动物

有机体产生的生物学损害作用。

1.毒作用的特点

按照化学物毒作用的特点常分为速发作用与迟发作用、局部作用

与全身作用，以及可逆作用与不可逆作用。

(1)速发作用与迟发作用：速发作用(immediate:effect,)是指机

体接触化学物后，在短时间内出现的毒性效应；迟发作用(delayed

effect)是指机体接触化学物后，经过一定时

间问隔才表现出来的毒性效应。

(2)局部作用与全身作用：局部作用QOcaleffect)指发生在化学物

与机体接触部位的损害作用；全身作用(systemicettbct)是指化学物

与机体接触后以一定途径吸收人体内，经血液循环到达体内其他组织

器官引起的毒性效应。食品中的危害物一般引起的是全身效应。

(3)可逆作用与不可逆作用：可逆作用(Feversibleeffect)是指机体

停止接触化学物后，所造成的损害作用可以恢复；不可逆作用

(irreveisibleeffect)是指指机体停止接触化学物后,所造成的损害作用

不能恢复，甚至损害作用进一步发展。

2.毒作用的描述

一般以毒物引起机体产生的生物学效应或反应来描述毒作用。

(1)效应(effect):指一定量的某一物质与机体接触后所引起的生物

学变化，此种变化的程度可以用计量单位来表示。

如：机体接触毒物后单位容积血液中红细胞数、白细胞数变化了z

个/mm。(个/斗L),血糖变化，某种酶变化了％单位等。

(2)反应(response):指一定剂量的某一物质与机体接触后呈现某

种效应程度的个体数在该群体中所占的比率。一般以％表示。

如：某食物中毒，吃该食物的100人中，80人出现呕吐、腹泻，

5人中毒死亡，则该食物中毒的中毒发生率为80%,,死亡率5%。

此百分率即为反应。

效应与反应的区别：效应是对个体而言；而反应则涉及群体。

⑶毒效应谱(spectrumoftoxiceffect):机体接触外源化学物后

可引起多种生物学变化,称为毒效应谱。

如：机体对外源化学物负荷增加；意义不明的生理生化反应；亚

临床改变；临床中毒；死亡等。

四、损害与非损害作用

毒理学评价实际上就是常常要区分或者说判断外来化合物对机体

产生的作用为损害作用还是非损害作用。

1.非损害作用(non—adverseeffect)

外来化合物对机体产生的作用如果属于非损害作用，应有以下特

点：

①不引起机体的机能形态、生长发育和寿命的改变；

②不引起机体某种功能容量的降低；

③不弓I起机体对额外应激代偿能力的损伤；

④当机体、停止接触该种外来化合物之后，机体维持内稳态的能

力不应有所降低，机体对外界其他不利因素影响的易感性也不应增高。

外来化合物对机体产生的作用如果属于以上情况，即认为属非损

害作用。

在非损害作用中，机体所发生的一切生物学变化应在机体的代偿

能力范围之内。

范围，有时需要对正常值进行测定。在实际工作中，按目前认识水平,

认为〃健康〃或〃正常〃的个体，对其进行某项观察指标测定，以其

平均值±2个标准差作为正常值范围。分析时可采用统计学方法，确定

此项指标变化是否偏离正常值范围，凡某种观察指标符合下列情况之

一者，即可认为已偏离正常值范罔，属于损害作用。

Q)与对照组相比，具有统计学显著性差异(P<0.05),并且其数

值不在正常值范围内，则属于损害作用。

(2)与对照组相比，具有统计学显著性差异(P<0.05),而其数值

却在一般公认〃正常值’’范围内，但如在停止接触此物质后，此种

差异仍然持续一段时间，则属于损害作用。

(3)与对照组相比，具有统计学显著性差异(P<0.05),而其数值

却在一般公认的〃正常值’，范围内，但如机体处于功能或生物学应

激状态下，此种差异更为明显，则属于损害作用。

五、联合毒性作用

联合毒性作用：两种或两种以上的毒物同时或先后作用于机体，

二者之间可以相互加强或减弱其毒，这种现象称联合毒性作用。食品工

业中常有此种情况，如在一个食品体系中常常可能同时使用儿种添加

剂的情况等，各添加剂之间可能会产牛一些毒性联合作用。

联合作用有五种情况。

⑴相力口作用(additionaljointeffect):两种或两种以上的毒物作

用于机体，对机体产生的总效应等于各毒物单独效应之和，称相加作

用(即1+1=2)。

(2)协同作用(synergisticeffect):两种或两种以上的毒物作用于

机体，其产生的总效应大于各个毒物单独效应之和，称协同作用(即

1+1>2)0

例如，某制药厂生产的一种胶囊为中药加磺胺，结果使磺胺的毒

性提高了70~240倍，这可能是该中药制剂中某种成分与磺胺产生了

毒性协同作用。

⑶拮抗作用(antagonisticeffect):两种或两种以上的毒物作用于

机休，二者之间的毒性可以相互削弱，使其对机休产生的总效应小于

各毒物单独效应之和，这种情况,称为拮抗作用(即

1+1<2)O

⑷独立作用(independenteffect):两种或两种以上的毒物作用

于机体，由于各自毒作用的受体、部位、靶器官不同，且所引起的生

物学效应亦不相互干扰，各自表现各自的毒性效应，这种情况称为独

立作用。

⑸加强作用(potentiationjointaction):一种化学物对某器官或

系统并无毒性，但与另一种化学物同时暴露时使其毒性效应增强。

六、靶器官

直接作用的组织器官称为毒作用的靶器官许多有

(targetorgan)o

毒化学物质都有自己特定器官。

七、生物标志物

生物标志物(biomarker,biologicalmarker)是指各种环境(化学

的、物理的和生物学的)因子对生物体作用所引起的机体组织器官、细

胞、亚细胞水平的生理、生化、免疫和遗传等任何可测值的改变，也

包括通过生物学屏障进入体内的化学物质或其代谢产物的可监测指标。

生志物可分为暴露生物标志物、效应生物标志物和易感生物标志物三

类。

1)暴露牛物标志物(kfiomarkersofexposure)是指各种组织、体

液或排泄物中存在的外源性化学物质及其代谢产物，或它们与体内靶

分子或细胞相互作用的产物。可提供有关化学物质暴露的信息。

暴露生物标志物又分为体内剂量标志物和生物效应剂量标志物。

(2)效应生物标志物(biomarkerofeffect)是指在一定的暴露物作

用下，机体产生的相应可测出的生理、生化、行为等方面的异常或病

理组织学方面的改变。可以反映与不同靶剂量的化学物质或其代谢产

物有关的对健康有害效应的信息。

(3)易感生物标志物(biomar-kerofsusceptibility)是反映机体对

化学物质毒作用敏感程度的信息。

第二节剂量一反应(效应)关系

一、剂量一反应(效应)关系的概念及意义

Q)剂量一反应关系：表示一种化学物的剂量与其在某一群体中引

起某种反应强度的关系。

（2）剂量一效应关系（DER,dose;—effectrelationship）:表示

一种化学物的剂量与其在某一个体所呈现的效应之间的关系。

分析剂量一反应（效应）关系的意义：如果某种受试物在某试验动物

上出现某种损害作用，并且有剂量反应关系或剂量效应关系，说明此

种损害作用肯定是该受试物所致。否则，就不能肯定这种损害作用是

何种有害因素引起。

二、剂量一反应（效应）关系曲线及其转换

剂量一效应和剂量一反应关系都可以用曲线表示，即以表示效应

强度的计量单位或表示反应的百分率或比值为纵坐标，以剂量为横坐

标，绘制散点图，可得出一条曲线，此即为剂量一效应或剂量~反应

关系曲线。

（一）曲线类型

不同外来化合物在不同具体条件下，所引起的效应或反应类型不

同，即效应或反应与剂量的相关关系不同，可呈现不同类型的曲线。

在一般情况下，剂量效应或剂量反应曲线有下列基本类型。

（1）直线型。（2）抛物线型。（3）S形曲线。

（二）曲线转换

第三节毒性的表示方法

一、毒性指标

毒性大小是以引起某种损害作用的剂量来表示的，也就是说剂量

是描述毒性大小的指标。

根据引起损害作用的程度不同，常用以下概念表示。

.致死剂量（浓度）（或

1LDrlethaldoseLc,lethal

coneentration）

指引起实验动物死亡的剂量或浓度。

这一概念并没有明确一组实验动物中死亡动物数，即不能反映死

亡程度。因此，致死量又具有下列不同概念。

Q）绝对致死剂量（浓度）指引起全组实验动物全部死亡的最小剂量

或浓度。

(2)半数致死剂量(浓度)半数致死剂量或半数致死浓度是指引起受

试动物组中一半动物死亡的剂量或浓度，也称致死中量。LD50的单位

为mg/kg体重。LD50数值越小，表示化合物毒性越强；反之，

LD50数值越大，

⑶最小致死剂量(浓度)指引起实验动物组中个别动物死亡的剂量

或浓度。

(4)最大耐受剂量(浓度)指全组受试动物全部存活的最大剂量或浓

度。

2.最大无作用剂量

最大无作用剂量是指受试物在一定时问内，以一定的方式和途径

与机体接触，根据现今的认识水平，用目前最灵敏的检测方法和观察

指标，未检查出对动物造成血液性、化学性、临床或病理生改变等损

害作用的最大剂量，即未能观察到对机体造成任何损害作用或使机体

出现任何异常夏应的最高剂量，也称为未观察到作用剂量或未观察到

损害作习剂量(NOAEL,noobservedadverseeffectlevel),也称为

最局।无毒剂量。

常以此为基础制定某种外来化合物在食品中的每日允许摄入量

(ADI,acceptable:,iailyintake:)和最高容许残留限量(MRL,

maximalresiduelimit)。

3.最小有作用剂量

最小有作用剂量是指在一定时间内，一种外来化合物按一定方式

或途径与机体接触，能使某项观察指标开始出现异常变化或使机体开

始出现损害作用所需的最低剂量。也称最低观察到损害作用的剂量，

或称最低毒剂量(LTD),或称阈剂量(thresholddose)。

二、毒性的敏感指标

在上述各指标中。LD比较笼统，用它不能准确地说明一个化合物

的毒性，故其不适合作毒性敏感指标。最小致死剂量MLD和绝对致死

剂量LDm所以MLD和LDm常随实验动物的数量增减而变化。

前面分析了LD50可作为化合物急性毒性大小的敏感指标，LD50

的确是一个化合物的重要毒理学参数，但它只是一个统计计算量，是

试验动物群体反应的一个点估计，只反映了一半动物死亡、一半动物

存活的剂量点的临界值，是一个质反应指标，所以，仅以L50还不能

全面反映受试物的毒性特征。为了对此加以补充，提出了另一个毒理

学参数，即毒作用带(toxicityefiectzone),用它来描述化合物毒性危

险性的大小。

毒作用带又分为急性毒作用带和慢性毒作用带。

1.急性毒作用带(Zac,acuteeffectZOrle)

Zac一般是指化合物的毒性上限与毒性下限的比值。即指引起半

数以上实验动物的死亡剂量与最低毒作用剂量之问的范围宽窄。

毒性上限常以LD50代表：毒性下限Limac以急性毒性阈剂量代

表。

Zac值的大小反映急性毒性阈剂量至LD50之间范围的宽窄。Zac

值越大，表明化合物引起急性毒性死亡的危险性越小；Zac值越小，

表明化合物引起急性毒性死亡的危险性越大。

但是，同一化合物的毒性阈值常会因不同实验室的条件不同及不

同观察者观察水平不同而有差异。即受主观因素影响较大，必然会引

起Zac值的变动较大。

为此，有人主张使用LD84和LD16比值表示。因为LD84和LD16

区间正好是剂量一反应关系曲

2.慢性毒作用带(Zch,chronictoxicityeffectzone)

指从慢性毒性阈剂量Lira。。到急性毒性阈剂量之间的距离，计

算式为

第四节食品中残留物与残留限量

一、药物或化学物质残留

食品中的残留物主要指在食品生产过程中为达到某种生产目的人

为投放的一些化学物质。如植物性食物生产过程中投放的农药、化肥、

植物生长调节剂等；畜牧及水产养殖过程中投放的兽药、饲料添加剂

等。所以食品中的残留物常称药物或化学物质残留。

药物或化学物质残留(drugorchemicalresidue)指动植物在应用

药物或化学药品后，药物或比学药品的原形及其代谢产物可蓄积或贮

留于动植物的组织器官内，这些在动植物组织中的贮驾物称为残留，

残留又称残留物或残毒。残留物的表示单位为mg/kg或mg/L,即

10-6(百万分之一)；？g/kg或斗g/L,即10-9(十亿分之一);ng/

kg或ng/L,即10-12(万亿分之一)。

二、残留限量

食品中许多残留物是不可避免的，也就是说寻求获得绝对的无任

何残留物的食品是不现实，但将其控制在一定的安全限量范围以内是

通过努力可以实现的。所以，研究和制定合理的安全限量具有重要的

现实意义。安全限量也称为安全限值，常有以下概念。

1.每日允许摄入量(ADI,acceptabledailyintake)

每日允许摄入量的简称为日许量。指人终生每日摄入某种化学物

质，对健康没有任何已知的各种急性、慢性毒害作用等不良影响的剂

量。即对健康不引起任何可觉察有害作用的剂量。

2.最高容许残留量(MRL,tolerancelevelormaximalresidue

limit)

最高容许残留量简称容许量，也称最高残留限量，常缩写为MRL。

是指允许在食物表面或内部残留药物或化学物质的最高含量(浓度)。具

体来说，是指在屠宰或收获以及加工、贮存和销售等特定时期内，直

到被人体消费时，食物中药物或化学物质残留的最高容许量或浓度。

3.暂行容许量(temporarytotoletance)

暂行容许量是指在一定时期内有效的容许量，在掌握了新的资料

以后再行修正。

美国FDA、EPA和usDA常称暂行容许量为〃行政容许量〃或

〃临时容许量”。

4.参考残留限量(guide—linelevel)

参考残留限量是指在ADI及MRL尚未确定之前，而〃暂行容许

量〃又被取消之后，提出的一个参考性残留量标准，以供有关机构工

作中参考。

5.无关农药残留量(ext:raneousresidu-jlimits)

无关农药残留量也称为无意残留(unintentionalresidue)或称实际

残留量〜：

(practicalresidu)o

6.阈限值(TLV,threshholdlimitvalue)

阈限值是美国政府工业卫生学委员会(AcGIH)推荐的生产车间空气

中有害物质的职业接触安全限值。其定义为绝大多数工人每天反复接

触该类物质不致引起损害作用的浓度。参考剂量

7.(RfD)zreference:

dose)

参考剂量是由美国环境保护局(EPA)提出的用于非致癌物的危险度

评价的一个指标。是环境介质(空气、水、土、食品)中，外源化学物质

的｝平均接触剂量的估计值。人群在终生接触该剂量水平下，预期一生

中发生非致癌或非致突变效应的危险度可降低至不能检出的程度。

RfD是根据试验中可获得的NOAEL和LOAEL两个具体参数值计

算而来。

RfD=NOAEL(或LOAEL)/SFxMF

SF(safetyfhctor)为安全系数。根据毒理学试验所得的未观察到损

害作用剂量(NOAEL)提出安全限值时,为解决由动物实验资料外推至

人的不确定因素及人群毒性资料本身所包含的不确定因素而设置的转

换系数。

8基准剂量法(BMD,benchmarkdose)

三、休药期

休药期(withdrawaltime)也称为宰前清除时间(preslaughter

withdrawaltimej)或称廓清期(clearanceperiod)或;肖除期(depletion

是指一种药物从给动物用药开始一直到允许屠宰及其产品许

period)e

可上市的时间。

常见造成动物性食品中不合格残留的因素如下：

①在休药期前屠宰动物；

②屠宰前用药物掩饰临床症状，以逃避宰前检查；

③用未经批准的药物添加剂饲喂动物；

④药物标签上的用法指示不当，造成不符合规定的残留；

⑤肉品中的抗生素残留，主要是滥用所致(不按应用限制规定，超

剂量、长时期用药等)。

四、食品中〃三致物〃

〃三致物〃指致癌、致畸、致突变物。

1.致癌物(carcinogen)

食品中常见致癌物如下。

①多环芳煌类(多为5~6环物质)：苯并茂、3一甲基胆慈、二苯

意及二甲基苯意等。

②芳香胺类：启一蔡胺、联苯胺、4一硝基联苯胺等。

③亚硝胺类：二甲基亚硝胺、二乙基亚硝胺、乙基丁基亚硝胺、

甲基茉基亚硝胺、甲基亚硝基碌、亚硝基吗琳、亚硝基叱咯烷等。

④一些霉菌毒素：黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、杂色曲霉毒素、展

青霉素、环氯素、黄天精等

⑤一些重金属：pb,Hg,As,Ni,cd,cr等。

2.致突变物(mutagen)

致突变物是指对机体遗传物质具有致突变作用(mutagenesis)或称

诱变作用的一些物质。致常见的致突变物有：黄曲霉毒素、岛青霉毒

素、多环芳香煌、亚硝胺类、卤代煌类、多氯联苯、丙烯睛、环氧化

物、甲基磺酸酯类、铭盐、有机汞、氮氧化物、环磷酰胺、氨甲喋口定

等。

3.致畸物(teratogen)

致畸物是指能引起子代产生先天性畸形的一些物质。致畸作用

(teratogenesis)是致畸物在妊娠的关键阶段(胚胎的器官分化阶段),

通过母体作用于胚胎或胎儿，产生毒性作用，扰乱正常的分化，造成

先天畸形。

五、其他特殊毒性作用物质

1.致敏物

食品中致敏物常与动物性食品生产过程中应用抗生素有关，如青

霉素、磺胺、四环素及某些氨基糖4类抗生素使用后在动物组织中的

残留。有些过敏反应也常与接触一些异物有关，如香烟过敏、花粉过

敏。有些个体甚至对食品中某些正常成分也敏感，如有些人对酒、鸡

蛋、某些蔬菜等也产生过敏反应。

2.免疫抑制作用(immunosuppresseffect)

指某些化学物质进入机体以后，可使体内免疫反应过程的某个或

多个环节发生障碍，使免疫功能受到不同程度的抑制。

第五节安全性评价及危险度评估

一、安全性评价

1.安全性(safety)

安全性是指机体在建议使用剂量和接触方式的情况下，该化学物

不致引起损害作用的实际可靠性，即危险度达到可忽略的程度，称为

具有安全性。

2安全性评价(safetyevaluation)

在进行安全性评价时，首先是采用毒理学的试验方法和手段，在

不同生物系统和不同染毒条