謝 潔 彭 濤 劉彩虹 王俊蘇 陳冬東 邵 雨 江海洋 王國民 范春林 陳 穎

(1.中國檢驗檢疫科學研究院 北京 100123；2.中國農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院；3.重慶出入境檢驗檢疫局/重慶市進出口食品安全工程技術(shù)研究中心)

1 前言

偶氮甲酰胺（Azodicarbonamide, ADA）是一種無臭的黃色至橘紅色結(jié)晶性粉末，主要用作生產(chǎn)聚乙烯材料的發(fā)泡劑，以增加產(chǎn)品彈性；ADA也被用作面粉改良劑，因其對面粉有增白增筋和促進成熟的作用，并能提高烘焙制品的品質(zhì)。在美國、加拿大、巴西等國，ADA作為食品添加劑大量使用；我國GB 2760-2011《食品添加劑使用衛(wèi)生標準》也規(guī)定了小麥粉中ADA的最大添加量為45 mg/kg[1]。

ADA的毒性為“一般認為安全”（Generally Recognized as Safe, GRAS）[2]。但有研究表明[3-8]，ADA在濕潤、酸性條件下能夠迅速轉(zhuǎn)變成聯(lián)二脲（Biurea, BIU），再經(jīng)過蒸、烤等高溫處理后，BIU又能夠轉(zhuǎn)變成氨基脲（Semicarbazide,SEM）和尿唑（Urazole），而SEM是公認的致癌物[9,10]。2003年，歐洲食品安全局（EFSA）發(fā)布了有關(guān)SEM的風險評估報告[11-13]，歐盟頒布了“2004/1/EU修訂2002/72/EC 關(guān)于暫停使用ADA為發(fā)泡劑的指令”，停止ADA作為發(fā)泡劑在歐盟市場使用。出于食品安全考慮，目前已有歐盟、澳大利亞、日本、新西蘭和南非等國家和地區(qū)禁止在面粉中添加ADA，新加坡更是對在面粉中添加ADA的行為處以15年監(jiān)禁和45萬美元的嚴厲處罰[7]。但是國際上關(guān)于面粉中ADA的使用，眾說紛紜，法規(guī)迥異，尤其是進入2014年以來，繼美國賽百味被曝光面粉制品中含有ADA后，國內(nèi)又爆出古船等多款面粉含ADA，一場關(guān)于“面粉添加ADA致癌”的討論引起了社會廣泛關(guān)注。

本文闡釋了面包中ADA的降解途徑，對面包中的ADA及其降解產(chǎn)物進行風險識別和風險評估，并在實驗研究的基礎(chǔ)上，計算出ADA降解為SEM的轉(zhuǎn)化率，從保障食品安全和食品貿(mào)易的角度提出風險管理建議，供生產(chǎn)廠商和相關(guān)管理機構(gòu)參考。

2 面包中ADA的降解途徑

常溫下，ADA在干面粉中是穩(wěn)定的，但在特定條件（濕潤、酸性和高溫）下可發(fā)生降解[3-8]。對于ADA降解條件的研究，結(jié)果稍有差異：Pereira等[3]認為僅在濕潤、酸性條件下，ADA即可發(fā)生完全降解，生成BIU和SEM；Becalski等[4]和Noonan等[5]在Pereira研究的基礎(chǔ)上，又研究了溫度對ADA降解的影響，結(jié)果表明當濕潤面粉經(jīng)高溫烘烤后，生成的SEM會大大增加；而葉婧等[6,7]提出，只有在濕潤和加熱都滿足的條件下才能檢測到SEM。另外，張婕等[8]對ADA進行了熱分解機理的研究，結(jié)果顯示，ADA的降解產(chǎn)物BIU可發(fā)生環(huán)化反應(yīng)生成尿唑。綜合以上研究成果得出，ADA在濕潤、酸性和高溫條件下可發(fā)生降解，產(chǎn)生BIU、SEM和尿唑（見圖1）。

圖1 ADA降解圖示

3 面包中ADA及其降解產(chǎn)物的風險識別

3.1 ADA及其降解產(chǎn)物的理化性質(zhì)

ADA具有良好的流暢性和細度，溶于熱水，不溶于冷水和大多數(shù)有機溶劑，微溶于二甲亞砜，性能較穩(wěn)定，常溫保存；BIU是白色或淺褐色粉末，不溶于醇、醚和水，在室溫下可穩(wěn)定保存；脲唑是白色片狀晶體，溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，0℃-6℃陰涼干燥處密閉保存；SEM是一種白色結(jié)晶，易潮解，溶于水，不溶于無水乙醇和乙醚，高溫下易燃，需低溫、干燥、避光、通風處保存。

3.2 ADA及其降解產(chǎn)物的毒理學特性

從毒理學的角度來說，ADA為GRAS，小鼠口服LD50>10g/kg，ADI為0-45mg/kg（FAO/WHO，1985），此范圍內(nèi)被認為無毒[1]。

BIU和脲唑毒理學信息目前未見報道。

SEM的LD50為225 mg/kg，其急性毒性表現(xiàn)為吸入染毒，皮膚接觸、入眼都有危險性，造成過敏、充血等[14]；其慢性毒性表現(xiàn)為反復(fù)長期暴露在含有少量SEM的空氣中，會造成暴露部位的過敏反應(yīng)[14]；許多研究也表明SEM具有潛在的弱毒性及致癌性：①SEM表現(xiàn)出一定程度的神經(jīng)毒性[15-17]，通過拮抗N-甲基-D-天氡氨酸受體（NMDAR）而對NMDA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路產(chǎn)生影響，還可抑制GABA合成酶-谷氨酸脫羧酶（GAD），而NMDAR活動異常將會干擾神經(jīng)信號傳導(dǎo)，導(dǎo)致一些認知功能的缺失，如癲癇、老年癡呆等[18]；②SEM在離體試驗和部分活體試驗中表現(xiàn)為弱遺傳毒性效應(yīng)[19,20]，O’Brien[19]和Nestmann等[20]證明SEM對于不同類型的離體細胞均具有遺傳毒性；③研究顯示，在無細胞系統(tǒng)中，SEM與RNA的胞嘧啶殘留物、DNA的脫氧胞嘧啶殘留物及胞嘧啶和脫氧胞嘧啶核苷連接，能引起細胞染色體的損傷[21]；④SEM對大鼠多個組織器官均能產(chǎn)生多效性影響，其中對雌性生殖系統(tǒng)的影響尤為顯著[22]。

因此，面包中ADA及其降解產(chǎn)物中造成風險的主要物質(zhì)是SEM。

4 面包中ADA及其降解產(chǎn)物的風險評估

4.1 面包中ADA的降解規(guī)律

4.1.1 影響降解的主要因素

文獻報道在濕潤、酸性和高溫下，ADA會發(fā)生降解。本研究發(fā)現(xiàn)，影響面包中ADA降解的主要因素是濕度和溫度。

4.1.1.1 濕度

實驗考察了用水和面后2、5、10、20、30、40和50 min時ADA的含量變化，得到了3個添加濃度水平（10、20和45 mg/kg）的ADA在一定濕度下的降解動力曲線（見圖2）。

圖2 用水和面后ADA的降解動力曲線

圖3 不同溫度對ADA含量的影響

結(jié)果顯示，面粉中的ADA在濕潤條件下會隨著時間逐漸降解，且伴隨著微量SEM的生成（見表1）。

4.1.1.2 溫度

實驗用不同烘烤溫度（25、35、50、70、100、150、200、250 ℃）處理濕度為75%的面粉20 min，考察3個添加濃度水平（10、20和45 mg/kg）的ADA含量變化（見圖3）。

結(jié)果顯示，隨著溫度的升高，ADA逐漸降解，在100 ℃及以上時全部降解，且有大量SEM生成（見表1）。

4.1.2 ADA-SEM轉(zhuǎn)化率

通過在面粉中添加ADA，并在面包制作（和面15 min后，濕度為75%、溫度為35 ℃發(fā)酵2.5 h，再170 ℃下烘烤20 min）過程中檢測ADA和SEM含量，以此計算ADA-SEM的轉(zhuǎn)化率，結(jié)果見表1。

表1 面包制作過程中ADA和SEM的含量變化

結(jié)果顯示，250 g面粉中添加3種濃度（10、20和45 mg/kg）的ADA制作面包，經(jīng)加工后，整體面包樣品中ADA已基本降解，但測得SEM的平均含量分別為88.4、305.4和734.2 μg/kg，ADASEM的轉(zhuǎn)化率分別為0.88%、1.50%和1.60%，且ADA添加量越大，轉(zhuǎn)化率越高。當按照ADA最大使用量（45mg/kg）添加時，降解產(chǎn)物SEM的含量已遠遠超過了歐盟1.0 μg/kg的最低檢測靈敏度要求[22]。

4.2 市售面包中SEM的污染情況

分別從超市、面包店和網(wǎng)店購買了25個面包樣品進行了SEM污染情況的調(diào)查，并與國外類似研究結(jié)果進行比較（見表2）。

表2 市售面包中SEM污染水平調(diào)查結(jié)果比較

結(jié)果顯示，25個樣品中有23個檢出SEM，陽性率為92.0%，SEM含量在17.6-353.0 μg/kg之間，平均值為122.7 μg/kg，與Becalski等[4]的調(diào)查結(jié)果接近?？梢?，ADA作為面粉改性劑曾在中國、加拿大、美國等普遍使用，導(dǎo)致市售面包中SEM污染。

5 暴露評估

ADA的ADI值為0-45 mg/kg，60 kg的成人日允許攝入量為0-270 mg。成人若每日食用500 g面包，按照我國GB2760-2011標準規(guī)定，小麥粉中ADA最大使用量為45 mg/kg，則日攝入ADA最多為22.5mg，在日允許攝入范圍之內(nèi)，攝入ADA本身并不帶來危害。但是，ADA暴露于易感人群的途徑是在面粉加工過程，ADA的粉末可以引起肺和皮膚的急性過敏反應(yīng)，吸入ADA粉末能導(dǎo)致哮喘病和氣急[23]。因此，建議接觸大量ADA的工作人員，在工作期間應(yīng)佩戴過濾口罩、穿防護服，且不得取食和飲水。

SEM對公眾的主要暴露途徑是食用受其污染的食品。依照實驗結(jié)果，面粉中添加低、中、高（10、20和45 mg/kg）3個劑量組的ADA制作面包，整體面包樣品中測得SEM的平均含量分別為88.4、305.4和734.2μg/kg。按此計算，體重為60 kg的成人若每日食用500g面包，則SEM的暴露量分別為0.74、2.55和6.12 μg/kg-bw/day，其中，中、高添加劑量組均已超過EFSA規(guī)定的2 μg/kgbw/day的“合理的最壞情況”（reasonable worst case）[11,12]。可見按照45 mg/kg的最大允許添加量添加ADA，產(chǎn)生SEM的量已可能嚴重危害公眾健康。

6 面包中ADA的風險管理建議

本研究結(jié)果及諸多文獻報道均已證實面粉中添加ADA會降解產(chǎn)生危害物質(zhì)SEM，并且，按照最大允許添加量（45 mg/kg）添加ADA，產(chǎn)生SEM的量已超過EFSA的相關(guān)規(guī)定。從食品安全和確保消費者身體健康的角度，應(yīng)禁止繼續(xù)使用ADA作為面粉添加劑。

同時，以本研究發(fā)現(xiàn)ADA降解為SEM的最低轉(zhuǎn)化率0.88%計算，若要符合歐盟規(guī)定的SEM最低檢測靈敏度要求（1.0μg/kg），則ADA的使用量應(yīng)控制在113.64μg/kg以內(nèi)；若要符合日本“肯定列表制度”的最低檢測靈敏度要求（0.5μg/kg），則ADA的使用量應(yīng)控制在56.82μg/kg以內(nèi)。但是，按這種濃度水平添加，ADA已起不到添加劑作用。因此，從降低貿(mào)易糾紛的角度，也應(yīng)該禁止ADA作為面粉添加劑。

7 結(jié)語

ADA作為面粉添加劑存在廣泛爭議，一些國家（包括我國）仍然允許其使用，但考慮到在面粉加工過程產(chǎn)生降解產(chǎn)物（主要是SEM）的危害性，本研究在實驗的基礎(chǔ)上，闡釋了面包中ADA的降解途徑和轉(zhuǎn)化規(guī)律，對面包中的ADA及其降解產(chǎn)物進行風險識別和風險評估，并從保障食品安全和食品貿(mào)易的角度提出在面粉中禁用ADA的風險管理建議，供生產(chǎn)廠商和相關(guān)管理機構(gòu)參考。同時，建議相關(guān)科研部門加大科學研究，盡快研究出高效、綠色、環(huán)保、安全的替代產(chǎn)品。

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