【正文】 4GluP2C10H8N4367PheP1C11H10N2264圖74 常見(jiàn)雜環(huán)胺的化學(xué)結(jié)構(gòu)TrpP1：2氨基1，4二甲基9H吡啶并[4，3b]吲哚；TrpP2：2氨基1甲基9H吡啶并[4，3b]吲哚；GluP1：2氨基6甲基9H吡啶并[1，2a∶3′，2′d]咪唑； GluP2：2氨基二吡啶并[1，2a∶3′，2′d]咪唑；AaC：2氨基9H吡啶并吲哚； MeAaC：2氨基3甲基9H吡啶并吲哚；IQ：2氨基3甲基9H咪唑并[4，5f]喹啉；MeIQ：2氨基3，4二甲基咪唑并[4，5f]喹啉；MeIQx：2氨基3，8二甲基咪唑并[4，5f]喹喔啉；4，8DiMeIQx：2氨基3，4，8三甲基咪唑并[4，5f]喹喔啉；IQx：2氨基3甲基咪唑并[4，5f]喹啉；PhIP：2氨基1甲基6苯基咪唑并[4，5b]吡啶早期的Ames檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，幾乎所有經(jīng)過(guò)高溫烹調(diào)的肉類(lèi)食品都有致突變性，而不含蛋白質(zhì)與氨基酸的食品致突變性很低。在由肌酸（或肌酐）、氨基酸和糖組成的模擬系統(tǒng)中顯示，肌酸或肌酐是雜環(huán)胺的限速前提物，肌酐是雜環(huán)胺中造成致突變性所必需基團(tuán)α氨基3甲基咪唑基的來(lái)源。通過(guò)同位素標(biāo)記試驗(yàn)表明，肌肉組織中的氨基酸和肌酸或肌酐是形成雜環(huán)胺的重要前提物質(zhì)。糖與氨基發(fā)生的美拉德（Millard）反應(yīng)也可能起重要作用，但沒(méi)有糖存在也可以形成雜環(huán)胺，提示可能是催化作用。目前認(rèn)為肌酸、肌酐、游離氨基酸和糖等是形成雜環(huán)胺的前提物，它們?cè)诟邷貤l件下可以形成雜環(huán)胺。試驗(yàn)表明，除了食品中前提物含量外，反應(yīng)溫度和時(shí)間是雜環(huán)胺形成的最關(guān)鍵因素，肉中的水分抑制雜環(huán)胺的形成。肉類(lèi)在油煎之前添加氨基酸，其雜環(huán)胺產(chǎn)量比不加氨基酸的高許多倍，而許多高蛋白低肌酸的食品，如動(dòng)物內(nèi)臟、牛奶、奶酪和豆制品等產(chǎn)生的雜環(huán)胺遠(yuǎn)低于含有肌肉的食品。煎、炸、烘、烤食品的烹調(diào)溫度高且食品表面脫水，因而比相應(yīng)的水煮食品產(chǎn)生的雜環(huán)胺多。烹調(diào)時(shí)間的影響不及溫度明顯，實(shí)驗(yàn)顯示，在200℃的油炸溫度下，雜環(huán)胺主要在前5min形成，在5～10min形成速度減慢，延長(zhǎng)烹調(diào)時(shí)間雜環(huán)胺含量不再增加，其原因是肉中水溶性前體物已經(jīng)隨水分遷移到鍋底所致。因此將鍋底殘留物作為勾芡湯汁食用，雜環(huán)胺的攝入量將成倍增加。有關(guān)中國(guó)食品中雜環(huán)胺的研究較少，一些西方國(guó)家食品中雜環(huán)胺含量見(jiàn)表73。 表73 一些西方國(guó)家食品中雜環(huán)胺含量 （ngg 1 ） 種類(lèi)IQ4MeIQ8MeIQx4，8DiMeIQxTrpP1TrpP2AaCMeAaCPhIP烤牛肉27炸牛肉烤羊肉烤雞肉烤豬肉烤魚(yú)69炸魚(yú)除了肉類(lèi)食品外，葡萄酒和啤酒含有雜環(huán)胺，香煙中也存在各種雜環(huán)胺。所有的雜環(huán)胺都是前致突變物，須經(jīng)過(guò)體內(nèi)代謝活化后才有致癌、致突變性。隨膳食進(jìn)入機(jī)體的雜環(huán)胺可很快被胃腸道吸收，通過(guò)血液分布于全身大部分組織。肝臟是雜環(huán)胺的主要代謝器官，腸、肺和腎臟也有一定的代謝能力。 動(dòng)物試驗(yàn)表明，雜環(huán)胺的毒性主要表現(xiàn)為致癌性、致突變性和心肌毒性。雜環(huán)胺可在體外和動(dòng)物體內(nèi)與DNA形成加合物，這是其致癌、致突變性的基礎(chǔ)。Ames試驗(yàn)表明，雜環(huán)胺在S9代謝活化系統(tǒng)中具有強(qiáng)致突變性。在哺乳動(dòng)物體外細(xì)胞致突變?cè)囼?yàn)中，發(fā)現(xiàn)雜環(huán)胺在S9代謝活化后能引起哺乳動(dòng)物細(xì)胞DNA的損傷，包括基因突變、染色體畸變、姊妹染色體交換、DNA斷裂、DNA修復(fù)合成及癌基因活化等。所測(cè)雜環(huán)胺對(duì)嚙齒動(dòng)物均有致癌性（所試劑量超過(guò)食品中實(shí)際含量的10萬(wàn)倍）。除了PhIP外，雜環(huán)胺致癌的靶器官主要是肝臟，但大多數(shù)雜環(huán)胺還可以誘發(fā)其他多種部位的腫瘤。IQ對(duì)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物具有致癌性的事實(shí)提示，雜環(huán)胺也可能對(duì)人類(lèi)致癌。給大鼠經(jīng)口攝入IQ和PhIP兩周后，電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)出現(xiàn)心肌組織灶性壞死、伴慢性炎癥、肌原纖維融化和排列不齊以及T小管擴(kuò)張等病變。目前雜環(huán)胺對(duì)人的致癌性研究，還主要通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)進(jìn)行推論，缺乏直接資料。盡管食品中雜環(huán)胺含量極低，但前提物普遍存在于雞、魚(yú)、肉等食品中，簡(jiǎn)單加熱即可形成雜環(huán)胺。而且這類(lèi)食品除在烹調(diào)過(guò)程中形成雜環(huán)胺外，還可能產(chǎn)生諸如亞硝基化合物、多環(huán)芳烴等其他可能的致癌物質(zhì)，這些致癌物共同作用就有可能導(dǎo)致人類(lèi)的腫瘤。因此日常膳食中應(yīng)盡量避免過(guò)高溫度烹調(diào)雞、魚(yú)、肉等食品。食品中雜環(huán)胺的鑒定主要依靠質(zhì)譜和核磁共振法。隨著大多數(shù)雜環(huán)胺的結(jié)構(gòu)被確定，雜環(huán)胺標(biāo)準(zhǔn)物和穩(wěn)定同位素標(biāo)記的類(lèi)似物質(zhì)也被制備出來(lái)，許多實(shí)用的定量分析方法相繼建立。如Yamaizuml和Turesky等的液相色譜質(zhì)譜方法；Mljrray等的氣相色譜質(zhì)譜方法及Gross等的固相萃取HPLC方法。這些方法的特點(diǎn)是特異性強(qiáng)、靈敏度高，但需要復(fù)雜而昂貴的儀器，一般實(shí)驗(yàn)室難以進(jìn)行。此外，Vanderlaan等建立了測(cè)定MeIQX和PhIP的單克隆抗體免疫測(cè)定法，使樣品純化方法大為簡(jiǎn)化，但這些特異性抗體尚未商品化。在這些測(cè)定方法中，比較實(shí)用的是固相萃取HPLC方法。該方法一次進(jìn)樣可以同時(shí)分析10種雜環(huán)胺。g1，熒光檢測(cè)器＜g1。由于食品種類(lèi)多，成分復(fù)雜，雜環(huán)胺的含量又很低（ngg1），因此食品樣品的制備和純化是分析檢測(cè)的最關(guān)鍵步驟。食品中雜環(huán)胺的檢測(cè)目前還沒(méi)有國(guó)標(biāo)方法。下面以固相萃取HPLC法測(cè)定牛肉中雜環(huán)胺含量的實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)述如下。（1）取樣 ，用NaOH的甲醇溶液（1mol L1）+，離心，取上清液上LiChrolutEN的固相萃取柱（ mol L1NaOH3ml預(yù)平衡。）（2）洗脫 包括以下步驟。①用甲醇∶NaOH（55∶45，體積比）3ml溶液洗脫，除去親水性雜質(zhì)。②。③用乙醇∶己烷（20∶80，體積比），除去疏水性雜質(zhì)。④用甲醇∶NaOH（55∶45，體積比）3ml溶液洗脫。⑤。⑥最后用乙醇∶二氯甲烷（10∶90，體積比）。（3）濃縮 洗脫液用N2濃縮至近干，用三乙胺（磷酸調(diào)節(jié)pH值為3）∶乙腈（50∶50，體積比）100μL 定容。色譜柱：反相苯基柱（orbax SBPheny 15μm，46250mm）或反相C18柱（LiChrospher RP18e 5μm，4125mm）；流動(dòng)相：L1三乙胺（磷酸調(diào)節(jié)pH值為3）∶乙腈，梯度洗脫，在30min內(nèi)梯度由95∶5到65∶35（若為C18柱，在20min內(nèi)梯度由95∶5到70∶30）；檢測(cè)器：采用HPLC二極管陣列檢測(cè)器檢測(cè)。掃描波長(zhǎng)為220～400nm，檢測(cè)波長(zhǎng)為265nm，檢測(cè)溫度為室溫。本方法以肉提取液為基質(zhì)，變異系數(shù)為3%～5%，極性雜環(huán)胺IQ、MeIQ 、MeIQx、IQx、4，8DiMeIQx的回收率為62%～95%，檢出限為3ngg1；非極性雜環(huán)胺PhIP、MeAaC的回收率為79%，檢出限為9ngg1。二惡英（Dioxin）是一種無(wú)色無(wú)味的脂溶性物質(zhì)，它并不是一種單一性物質(zhì)，而是結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似的眾多同類(lèi)物或并構(gòu)體有機(jī)化合物的簡(jiǎn)稱。因其化學(xué)物質(zhì)獨(dú)立，毒性極強(qiáng)，而成為食品安全中化學(xué)污染重要的危害因素。、性質(zhì)與污染途徑二惡英是由2個(gè)或1個(gè)氧原子聯(lián)接2個(gè)被氯取代的苯環(huán)組成的三環(huán)芳香族有機(jī)化合物，包括多氯二苯并二惡英（Polychlorinated dibenzopdioxins， 簡(jiǎn)稱PCDDs）和多氯二苯并呋喃（Polychlorinated dibenzopfurans， 簡(jiǎn)稱PCDFs），共有210種同類(lèi)物，統(tǒng)稱為二惡英類(lèi)。二惡英類(lèi)的分子結(jié)構(gòu)如圖75所示，每個(gè)苯環(huán)上可以取代1~4個(gè)氯原子，存在眾多的異構(gòu)體，其中PCDDs有75種異構(gòu)體/同類(lèi)物，PCDFs有135種異構(gòu)體 （見(jiàn)表74）。其中有17種（）被認(rèn)為對(duì)人類(lèi)和生物危害最為嚴(yán)重，其中毒性最強(qiáng)，具有“世紀(jì)之毒”之稱的是TCDD（見(jiàn)圖7－6）。圖7－5 二惡英類(lèi)的分子結(jié)構(gòu)表7－4 PCDDs和PCDFs的異構(gòu)體數(shù)取代氯原子數(shù)PCDDs異構(gòu)體數(shù)PCDFs異構(gòu)體數(shù)1242101631428422385142861016724811圖76 2，3，7，8四氯二苯對(duì)二氧化物（TCDD）的分子結(jié)構(gòu)二惡英是一類(lèi)非常穩(wěn)定的親脂性固體化合物，其熔點(diǎn)較高，分解溫度大于700℃，極難溶于水，可溶于大部分有機(jī)溶劑（參見(jiàn)表75），所以二惡英類(lèi)容易在生物體內(nèi)積累。自然界的微生物降解、水解和光解作用對(duì)二惡英類(lèi)的分子結(jié)構(gòu)影響較小，難以自然降解。表75 二惡英類(lèi)的理化性質(zhì)項(xiàng) 目2，3，7，8四氯二噁英（2，3，7，8TCDD）八氯二噁英（O8CDD）1. 分子量3224562. 熔點(diǎn)（℃）3051303. 分解溫度（℃）7007004. 溶解度對(duì)二氯苯（ppm）14001830氯代苯（ppm）7201730苯（ppm）570—氯仿（ppm）370560辛醇（ppm）48—甲醇（ppm）10—丙酮（ppm）110380水（ppt）—5. 化學(xué)穩(wěn)定性普通酸穩(wěn)定穩(wěn)定堿穩(wěn)定有條件分解氧化劑強(qiáng)氧化劑分解穩(wěn)定二惡英基本上不會(huì)天然生成，也沒(méi)有人為的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。除了科學(xué)工作者以科研為目的而進(jìn)行少量合成之外，環(huán)境中的二惡英來(lái)源大致有以下幾種：。調(diào)查表明，城市固體廢物以及含氯的有機(jī)化合物如多氯聯(lián)苯、五氯酚、PVC等焚燒時(shí)排出的煙塵中含有PCDDs和PCDFs。例如，PCBs廣泛使用于變壓器、電容器和油墨中，這類(lèi)物品的燃燒，特別是油墨和含油墨的物品混入生活垃圾進(jìn)入焚燒廠，它們?cè)诓煌耆紵臈l件下，將會(huì)產(chǎn)生PCDFs。五氯酚是一種木材防腐劑，經(jīng)防腐處理的木材及其木屑、下腳料等，在加熱制成合成板或焚燒時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生PCDDs和PCDFs。聚氯乙烯（PVC）被廣泛用于電纜線外覆及家用水管等，遇火燃燒亦會(huì)產(chǎn)生PCDDs和PCDFs。也有不少科學(xué)研究人員認(rèn)為任何燃燒過(guò)程都可能或多或少地產(chǎn)生二惡英。 廢物焚燒過(guò)程中，二惡英產(chǎn)生機(jī)制目前尚不完全清楚，一般認(rèn)為，其形成途徑有以下三種。（1） 從頭合成碳、氫、氧和氯等元素通過(guò)基元反應(yīng)生成PCDDs/PCDFs，稱為二惡英的“從頭合成（De Novo Synthesis）”。從頭合成發(fā)生在燃燒等離子區(qū)或燃燒后的煙羽中，如果煙道氣中含有HCl（或Cl）、O2和H2O等物質(zhì)，那么在300~400℃溫度下就會(huì)在含碳飛灰的表面合成二惡英，飛灰中的金屬及其氧化物或硅酸鹽是“從頭合成”過(guò)程的催化劑（圖77）。 圖77 二惡英類(lèi)的從頭合成過(guò)程示意圖（2） 在燃燒過(guò)程中由含氯前體物通過(guò)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)生成二惡英前體物包括聚氯乙烯、氯代苯、五氯苯酚等，在燃燒中前體物分子通過(guò)重排、自由基縮合、脫氯或其他分子反應(yīng)等過(guò)程生成PCDD和PCDF[10]，生成溫度為300~700℃。 （3） 固體廢物本身可能含有痕量的二惡英類(lèi)由于二惡英具有一定的熱穩(wěn)定性，所以當(dāng)固體廢物燃燒時(shí)，如果沒(méi)有達(dá)到分解破壞二惡英分子的溫度等條件，這些二惡英就會(huì)被釋放出來(lái)。對(duì)于燃燒溫度較低的焚燒爐，這種情況是可能發(fā)生的。 上述三個(gè)途徑在固體廢物焚燒爐的二惡英形成中都可能起作用，各種途徑的重要性則取決于具體的爐型、工作狀態(tài)和燃燒條件。由于各焚燒爐的處理量差別很大，而且其工藝設(shè)計(jì)和操作條件各異，所以幾乎每個(gè)焚燒爐的二惡英排放都會(huì)有所不同，即使同一制造商的同一爐型，也會(huì)因運(yùn)行時(shí)間、操作狀態(tài)和維護(hù)情況等條件的差別而有不同水平的二惡英類(lèi)排放，而且差別會(huì)相當(dāng)大。另外，還存在其他一些二惡英類(lèi)排放源，如燃煤電站、金屬冶煉、抽煙以及含鉛汽油的使用等，是環(huán)境二惡英類(lèi)的次要來(lái)源。其生成條件為溫度大于145℃，有鄰鹵酚類(lèi)物質(zhì)，堿性環(huán)境或有游離氯存在。苯氧乙酸類(lèi)除草劑、五氯酚木材防腐劑等的生產(chǎn)過(guò)程常伴有二惡英類(lèi)產(chǎn)生。目前，大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始削減此類(lèi)化學(xué)品的生成和使用，如美國(guó)已經(jīng)全面禁止2，4，5三氯苯氧乙酸的使用和限制木材防腐劑及六氯苯的生成和使用，以減少二惡英類(lèi)的環(huán)境污染。 。以上三種過(guò)程均可導(dǎo)致環(huán)境二惡英類(lèi)污染，但其貢獻(xiàn)大小不同。從日本1990年的調(diào)查結(jié)果來(lái)看，垃圾焚燒排放的二惡英類(lèi)為3100~7400g/a，占總排放量（3940~8450g/a）的80~90%，可見(jiàn)，就目前而言，垃圾焚燒排放的二惡英類(lèi)所占比重是很大的。 二惡英進(jìn)入人體的途徑主要是通過(guò)食品，占90%～95%，此外，還可通過(guò)呼吸和皮膚進(jìn)入人體。由于該類(lèi)物質(zhì)會(huì)在人體的脂肪組織中累積，因此嬰兒可以從母乳中攝取到二惡英。下面就二惡英進(jìn)入到人體的途徑以及規(guī)定限量總結(jié)如下：　　機(jī)體本底載量——據(jù)報(bào)道，在美國(guó)成年人體脂中的二惡英循環(huán)濃度平均為7pg/g脂肪（即1萬(wàn)億分之7）。機(jī)體總載量為約100000pg。每日接觸量——成年人接觸二惡英的平均量約為1pg/kg/天?！　】諝庵袧舛取饕獊?lái)自各種燃燒，包括汽車(chē)尾氣、混合垃圾的燃燒等。在市區(qū)，～?！?～30pg/g/天）。（即6pg/g/天）。焚化爐灰塵污染有二惡英的水平在10000pg/g級(jí)。農(nóng)業(yè)使用污染有二惡英的農(nóng)藥（如2，4，5三氯苯氧乙基，2（2，4，5三氯苯氧）丙酸，2（2，4，5三氯苯氧）乙基2，2二氯丙酸鹽，0，0二甲基0（2，4，5三氯苯基）亞硫磷酸酯（皮蠅磷），以及2，2′亞甲基二（3，4，