第四章食品的工业污染

第三章食品工业中的污染物第一节二噁英及其类似物1、二噁英的结构及其来源2、毒性当量和毒性当量因子3、毒理学4、毒作用机制5、食品测定方法6、危险性评估1.结构和来源（StructureandSource）1.1二噁英（Dioxin）Polychlorodibenzo-p-dioxin(PCDD)有75种同系物1.结构与来源1.1二噁英（Dioxin）

这是最典型的一种也是毒性最大的一种。1.结构与来源1.2呋喃（Furan）Polychloro-dibenzofuran,PCDF有135个同系物1.结构与来源1.2呋喃（Furan）ChlorinatedDibenzoFuran1.StructureandSource1.3多氯联苯（PolychlorinatedBiphenyls,PCB）有209个同系物1.结构与来源1.4来源

燃烧：工业副产物、非工业或自然过程的副产物，通常包含燃烧。森林大火、垃圾燃烧炉、某些除草剂生产、纸浆或纸1.结构与来源1.4来源除草剂橙剂生产的副产物：越战中使用AgentOrange：2,4,5-T+2,4-D1.结构与来源1.4来源2,4,5-T：LD50为389mg/kg（小鼠）and500mg/kg（大鼠）生产2,4,5-T污染微量的TCDD：60ppm现在通过适当的制可将TCDD水平控制在0.005ppm1.结构与来源1.4来源Notreesarealive.1.结构与来源1.4来源TCDDisreportedtobeextremelytoxictohuman.1.结构与来源1.4来源PCB在变压器和电容器中广泛用于冷却剂和绝缘剂在日本和台湾都发生过油病“Riceoildisease”？2.毒性当量（ToxicEquivalentQuantity,

TEQ）dioxin,furan和PCB同系物的毒性是不同的毒性由强到弱为：CCD>CDF>>PCB>>2.毒性当量（ToxicEquivalentQuantity,TEQ）toxicequivalencyfactor,TEF2，3，7，8-TCDD是毒性最强的，因此将其TEF设为1，余下化学物的TEF与其相比较而定。样品中总的毒性当量（TEQ）可以根据毒性当量因子(TEF)及其含量进行计算。3.毒理学3.1毒性3.1.1致死作用与“消瘦综合症”PCDD/Fs属极强毒性等级，其中2，3，7，8-TCDD的LD50

（半致死剂量）为1ug/kg。3.毒理学3.1毒性3.1.1致死作用与“消瘦综合症”特点是：死亡时间长达数周，染毒几天内出现严重的“消瘦综合症”，低于致死剂量也可引发体重减少，而且呈现出剂量-效应关系。机理可能是：通过下丘脑下部的垂体的影响而减少饲料进食量。3.1.2胸腺萎缩胸腺由淋巴细胞组成器官，起着维持细胞免疫、确保T淋巴细胞发育成熟的作用。在非致死剂量时二噁英可引起实验动物的胸腺萎缩，主要以胸腺淋巴细胞减少为主。对于发育中的胎鼠及新生鼠，胸腺对于二噁英作用更加敏感，而且胸腺萎缩伴随免疫抑制。3.1.3免疫毒性免疫功能的改变可严重影响机体的抵抗力。免疫抑制可以导致传染病的，发病率增加，症状加重。如按体重计10pg/g剂量的一次染毒2，3，7，8-TCDD，染毒小鼠感染流感病毒的死亡率增加，提示PCDD/Fs抑制小鼠免疫作用的剂量极低。3.1.4氯痤疮二噁英毒性的一个特征性标志是氯痤疮，它使皮肤发生增生或角化过度、色素沉着，以痤疮形式出现，并伴随胸腺萎缩及“消瘦综合症”。3.1.5肝毒性可在各种动物见到二噁英染毒所致肝毒性，然而其损害的严重程度则取决于所试动物种属。3.1.6生殖毒性2，3，7，8-TCDD使大鼠、小鼠及灵长类雌性动物的受孕、痤窝数与子宫重量减少及以月经排卵变为表现的卵巢功能障碍。二噁英可引起睾丸形态改变，主要以精细胞减少为特征。有证据表明，30年前曾接触过二噁英的男子。精子计数较同年人下降50%。3.1.7发育毒性和致畸性二噁英对几种种属的动物具有致畸作用，也对啮齿动物发育构成毒性。胎儿对二噁英敏感性更高。如参加越战的退伍美军官兵的妻子自发性流产和所生子女出生缺陷增加30%。（落叶剂）3.1.8致癌剂I级致癌物（IARC,1997）,是没有遗传毒性的致癌物，主要表现为促癌作用；二噁英是一个全致癌物，单用二噁英本身即可诱发癌症。3.2生化效应3.2.1生长因子及其受体的改变细胞的增殖与分化受到机体的严密控制，如果失去控制就会产生发育异常与癌症。这一控制过程受到各种生长因子的调节。主要有表皮生长因子（EGF）、生长转化因子-α（TGF-α）及生长抑制因子。3.2生化效应3.2.1生长因子及其受体的改变生长因子通过膜受体进行信号传导调节细胞的增殖、分化和凋亡。二噁英可以改变生长因子及其受体的水平。3.2.2激素及其受体的改变二噁英可改变部分激素及其受体的水平，如雌激素受体、糖皮质激素、胰岛素水平的降低。此外，二噁英也可以改变动物及其组织中雌激素、孕激素、雄激素、甲状腺激素水平。3.2.3酶活性的改变PCDD/Fs可以增加CYP1A1和1A2活性，改变细胞代谢所涉及的活性。3.3种属差异4毒作用机制TCDD在细胞水平通过烃受体（Ah）发挥作用，受体通过与二噁英的结合而被活化，在基因水平发挥毒性作用。芳烃受体：为细胞浆中存在的信使蛋白质，与固醇类激素受体相似起着信号传导与基因转录的作用。芳烃受体蛋白分子量约为270KD，由结合配体二噁英的特殊功能序列亚单位单体（约95KD）与2个分子量为90KD的热休克蛋白组成。配体结合特殊功能序列单体（95KD）2个热休克蛋白（90KD）芳烃受体特殊功能序列包括与二噁英特殊性结合的部位及螺旋-环-螺旋基序区域。二噁英作为配体与胞浆中芳烃受体结合使其2个热休克蛋白及1个P50蛋白发生解离脱落活化，活化芳烃受体通过蛋白质间的相互作用，与胞浆中的芳烃受体核转位蛋白ARNT结合形成约为175KD的异源性蛋白质二聚体。上述结合体转运到细胞核中，并与核中DNA特殊序列二噁英响应因子DRE结合。特殊序列二噁英响应因子DRE位于特定转录基因5’末端之前，与活化的芳烃受体结合后，DNA构象发生改变，特定基因组转录，使细胞增生与分化发生改变，导致相应的效应与毒性及其致癌性。TCDD配体结合特殊功能序列单体（95KD）2个热休克蛋白（90KD）二噁英-配体结合特殊功能序列亚单位2个热休克蛋白，1个P50蛋白异源性蛋白质二聚体（175KD）芳烃受体核转运蛋白核内二噁英响应因子-异源性蛋白质二聚体特定基因组转录细胞分化增生发生改变芳烃受体与具有特定芳香平面结构（共平面环结构）的PCDD/Fs发生特异性结合，其结合能力与平面结构上卤素取代位子有关。2，3，7，8-TCDD的作用最强，与芳烃受体的亲和力也最强。PCDD/Fs对不同品系小鼠的效应强度不同，这与不同品系的Ah受体编码基因差别有关。5.食品测定方法5.1化学分析法皮克pg(10-12克)；纳克ng（10-9克）;微克ug(10-6)TDI（tolerabledailyintake）:美国国家科学院专家委员会:100pg/kg.dTEQ；欧洲：1-10pg;日本：1-10pg；WHO:1-10pg;5.食品测定方法5.1化学分析法二噁英的分析属于超痕量、多组分（同系物、异构体的分离）和复杂的前处理技术，对特异性、选择性和灵敏度的要求极高，成为当今食品和环境分析领域的难点。国际公认的标准检测方法：EPA1613法，仅测定2，3，7，8-取代的17种PCDD/Fs，采用HRGC/HRMS方法。参考文献：.国内外二噁英检测标准制修订现状与进展.环境污染与防治，2014，36（1）：80-83国外标准组织有关二噁英的检测标准国内二噁英分析标准

1.前处理包括提取和净化。提取前,加入14Ｃ标记的内标物，用以测定经提取、净化处理后的回收率。为除去共提取物中的干扰组分,需要对提取液进行净化,目前大多采用色谱法进行净化,如分配、吸附及排阻色谱。2.分离：采用HRGC可从PCDD/Fs中分离单一同系物异构体。非极性固定相可有效地将PCDD/Fs含有相同氯原子的各组分离而极性固定相可以将各组中的异构体进行分离。通常要使用多根色谱柱分离。3.定量：主要采用多离子检测的质谱法，这可提高选择性、减少共提取物的干扰，分辩率在10000的共聚焦磁式高效质谱可提供更高的特异性。5.2生物测定法原理：因为Ａｈ受体是ＰＣＤＤ/Ｆｓ发挥毒性作用机制的基础物质,它的被活化程度与ＰＣＤＤ/Ｆｓ毒性相一致,而ＰＣＤＤ/Ｆｓ活化Ａｈ受体能力与其ＴＥＱｓ有关,目前所建立的生物学筛选方法均据此进行。5.2生物测定法二噁英可活化芳烃受体蛋白，从而导致细胞色素体系中部分酶的表达，如芳香烃羟化酶（AHH）和9-乙氧基-3异吩唑酮-o-脱乙基酶（EROD)的活性与PCDD/Fs对芳烃受体活化的结构-效应关系呈正比，也呈剂量反应关系。利用这一生物试验系统采用大鼠肝癌细胞系H-2-11E或乳腺癌细胞系进行细胞培养，很容各种基质中PCDD/Fs和PCB的毒性当量，所用的指标为AHH和EROD，所试的基质为鱼提取物、PCB与PCDP污染的米糠油、各种食品提取物、五氯酚钠污染的食品。6.危险性评估芬兰Kiviranta,H;Ovaskainen,MAL;Vartiainen,T.MarketbasketstudyondietaryintakeofPCDD/Fs,PCBs,andPBDEsinFinland.EnvironmentInternational,2004,30,(7):

923-932WehavemeasuredtheconcentrationsofPCDD/F,PCBs,andPBDEin10marketbasketsconsistingofalmost4000individualfoodsamplesrepresenting228differentfooditems,andalsointhetotaldietbasket.PBDEs通常作为阻燃剂被添加到聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料、不饱和聚酯、ABS树脂和聚丙烯等塑料制品中，被广泛应用于电子电器、仪器仪表、纺织和建筑、包装材料、玩具、生活日用品等领域.塑料制品中的PBDEs多为添加型阻燃剂，其与聚合物是机械混合，并不形成化学键，塑料中脱离而进入环境.2009年5月进入斯德哥尔摩公约。WealsoassessedtheaveragedailyintakesofthesesubstancesbytheFinnishadultpopulation.TheaveragedailyintakeofsumofPCDD/FsandPCBsasWHOtoxicequivalentswasassessedtobe115pg,whichwas1.5pgWHO-TEq/kgbodyweightusinganaveragemeanweightof76kgforthegeneralpopulationinFinland.ThecontributionoffishtotheintakeofPCDD/Fswasbetween94%and72%,dependingonwhetherlowerorupperboundconcentrationswereused.WithrespecttoPCBs,thecontributionoffishwas80%.ThecalculatedintakeofPBDEsof44ng/daywasparabletointakeassessmentsfromothercountries.FishalsocontributedmosttothePBDEintake,buttherewassomeothersourceofPBDEs.鱼类代谢有机污染物的能力较弱！比利时VoorspoelsS,CovaciA,NeelsH.DietaryPBDEintake:Amarket-basketstudyinBelgium.EnvironmentInternational,2007,33:93–97大连地区母乳中二噁英污染水平处于世界平均水平7.垃圾焚烧炉意大利的三个垃圾焚烧炉附近空气和土壤中的二噁英Atthefirstsite,locatedinanagricultural,cattle-breeding,typically.flattishareaofthePoValley,thedioxinconcentrationshadalreadybeenmeasuredbeforethestart-upofthenewMSWI.Thesedioxinconcentrationswerethenagainmeasuredaftertwoyearsofcontinualoperationoftheincinerator.ThePCDD/Fsconcentrationsappearnottohavebeenaffectedandwerefoundtobeinarangeof22–125fgI-TEQm3intheairsamplesand0.7–1.5pgI-TEQg1inthesoilsamples.ThesecondsiteislocatedinanindustrialdistrictoftheVenetoRegion,inthesurroundingsofanoldMSWIthatisnotequippedwithBestAvailableTechnology(BAT)dioxinremovalsystem.ThePCDD/Fsconcentrationsintheairsampleswerebetween144and337fgI-TEQm3.Thisisatypicalrangeofvaluesforindustrialareas,whilethesoilsamplesshowedcontaminationlevelsbetween1.1and1.4pgI-TEQg1.ThethirdsiteliesintheAdigeValley,nearaMSWIthathasbeenequippedwithBATfor.fluegascleaning.Theobservedvaluesrangedfrom10to67fgI-TEQm3fortheairsamplesand0.08–1.2pgI-TEQg1forthesoilsamples.某省市圾焚烧发电厂区域二噁英背景调查据报道，我国四川重庆、德阳两座垃圾焚烧厂超标99倍，北京超标10.8倍。广东：已建成20多家，广某省市生活垃圾总量以每年10%的速度递增，工业垃圾以每年3-5%的速度递增，预计未来十年，还有近30家投入生产。课外思考题：1.二噁英有什么样的毒性？毒性作用的机理是什么？2.你怎样看待垃圾焚烧？3.我国二噁英的污染现状如何？课外阅读1.ZhangLei,LiJingguang*,ZhaoYunfeng,LiXiaowei,WenSheng,ShenHaitao,WuYongning*.Polybrominateddiphenylethers(PBDEs)andindicatorpolychlorinatedbiphenyls(PCBs)infoodsfromChina:levels,dietaryintake,andriskassessment.JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2013;61:6544-65512.ZhangLei,LiJingguang*,LiuXiao,ZhaoYunfeng,LiXiaowei,WenSheng,WuYongning*.Dietar