食品毒理学绪论

绪论一、毒理学起源、食品毒理学科来源毒理学（toxicology）是一门古老的科学，是研究物理、化学、生物等因素对机体有害影响的科学。

“toxicology”一词是由希腊文“toxikon”与“logos”两个词组合演变而来，原文含义是“描述毒物的科学”，毒物学是毒理学的前身。

人类对自然界中有毒物质的认识可追溯到数千年前，人类都在识别食物的同时鉴别出药物和有毒的动植物，到“神农尝百草”时期，人们已进入有目的的采药治病阶段，这是医药科学的萌芽，也是毒物学的开端。

但直至欧洲文艺复兴时期（15世纪）瑞士著名的药理学与毒理学家Paracelusus （1493—1541）才奠定了毒理学的基础。

他明确提出剂量概念，指出所用物质都是有毒的，是否为毒物只是由于剂量不同。

即“所有的物质都是毒物，没有一种不是毒物的。

正确的剂量才使得毒物与药物得以区分”（The dose makes the Poison）。

一般来说，毒物和非毒物之间没有严格的界限。

同一种化学物质，由于使用剂量、对象和方法的不同，可能是毒物，也可能是非毒物。

例如亚硝酸盐（nitrate）对正常人是毒性物质，但对氰化物中毒者则是有效的解毒剂。

另外，人体对硒（Se）的每日安全摄入量为50～200μg ，如低于50μg 则会导致心肌炎，克山病等疾病，并诱发免疫功能低下和老年性白内障的发生；如摄入量在200～1000μg之间则会导致中毒，如每日摄入量超过1mg则可导致死亡。

此后，随着欧洲工业生产的发展，工人劳动环境的恶化，发生了各种职业中毒。

科学家在研究职业中毒和防治过程中促进了毒理学的发展。

职业中毒－工业毒理学是近代毒理学开始形成。

西班牙学者Orfila（1798—1853）为近代毒理学的创始人，他通过实验系统观察了化学物与生物体间的关系，并提出了化学分析在鉴定中毒事件中的重要性，为近代法医毒理学奠定了基础。

他还出版了最早的毒理学书籍。

到了20世纪，某些西方国家利用化学合成物制造出战争毒剂，并在第一次和第二次世界大战中使用，杀害了成千上万的平民。

此时期也萌发出现了军事毒理学。

但在很长时期内毒理学是描述中毒的表现，毒理学真正摆脱了以描述为主，开始化学物中毒机理研究，形成现代毒理学的时期，是20世纪50年代。

由于社会生产的快速发展，大量化学物进入人类环境，这些外源化学物对生物界、尤其是对人类的巨大负面效应引起了关注。

表1-1 世界八大公害事件时间地点主要污染物中毒人数1930 1948 1956 1943 1955 1953 1968 1960 比利时马斯河谷美国多诺拉城英国伦敦美国洛杉矶日本富山县日本水俣、新泻日本安知日本四日SO2、氟化物、粉尘SO2、金属粉尘SO2、烟尘光化学烟尘镉甲基汞多氯联苯SO2、烟尘、石油化工废气6000余人死亡60人6000余人死亡20人4000余人死亡全市1/2人患红眼病400余人死亡患病258人,死128人患病2000余人,死352人中毒1684人,死30余人患病800余人,死36人另外，还有震惊世界的反应停事件、TCDD污染（除草剂）以及多种化学物的致癌作用等等，毒理学者对此作了很大努力。

又由于分子生物学、生物化学以及放射性同位素技术、化学分析技术等的飞速发展，大大推进了外源化学物遗传毒性、致畸毒性研究方法的发展，丰富了毒理学的内涵，其研究对象则以机体的微观世界和生物圈的宏观世界两方面齐头并进。

在宏观方面，开展了环境污染物对人和动物危害的流行病学和生态学调查，阐明了不少病因；在微观方面，探索亚细胞和分子水平的变化，在化学毒物损害生物体的机理上揭示了许多本质现象。

目前毒理学从不同领域、不同角度、不同深度形成了众多的、交叉的毒理学分支学科：按研究学科的领域不同，形成了工业毒理学、动物毒理学、植物毒理学、环境毒理学、生态毒理学、地理毒理学、昆虫毒理学、食品毒理学、药物毒理学、军事毒理学、临床毒理学、人群毒理学、分析毒理学、比较毒理学、法医毒理学和管理毒理学等分支学科。

按对人和动物的受损伤部位或系统不同，形成了呼吸毒理学与肺脏毒理学、皮肤毒理学、肝脏毒理学、肾脏毒理学、血液毒理学、眼毒理学、神经与精神毒理学、行为毒理学、免疫毒理学、生殖发育毒理学和遗传毒理学等分支学科。

按外源化学物中毒机理研究的角度和深度不同，形成了生化毒理学（含毒物动力学）、膜毒理学、免疫毒理学、分子毒理学、受体毒理学，甚至量子毒理学等分支学科。

预计未来还将会出现新的分支学科。

按外源化学物的分类角度，出现了金属毒理学、有机溶剂毒理学、高分子化合物毒理学、农药毒理学和放射毒理学等分支学科。

如上众多的毒理学分支学科，既在毒理学领域之内形成交叉，又与生命科学领域相关学科有交叉。

可见，毒理学经历了漫长的发展过程才形成今天的现代毒理学。

现代毒理学作为一门新兴的边缘学科并得到迅速发展只是近几十年的事，它是研究外源化学物对生物体的损害作用以及两者之间相互作用的科学。

食品毒理学是现代毒理学的一门分支学科。

食品应具备的基本条件是：卫生安全、无毒无害；含有人体所需要的营养素和有益成分；感官性状良好、可被人体接受。

但是食品除了含有人体必需的营养物外，也可能含有身体非必需的甚至有害生物或化学物质，而营养素过剩也会对身体造成损害。

所有这些存在于外界环境中，可能与机体接触并进入机体，在体内呈现一定的生物学作用的化学物质，统称为外源化学物（extenal toxicants），又称为“外源生物活性物质”。

它既包括在食品生产、加工中人类使用的物质，也包括食物本身生长中存在的物质。

蔬菜上的农药残留是有害无益的，但有些外源化学物对健康有利如大蒜中的大蒜素。

所以，不应把外源化学物统统认为是对健康有害的。

与外源化学物相对的概念是内源化学物，是指机体内原已存在的和代谢过程中所形成的产物或中间产物。

某种物质通过物理损伤以外的机制引起细胞或组织损伤时称为有毒（toxic）。

通常认为在日常接触途径和剂量下即能对机体产生损害作用的外源性化学物称为有毒物质或毒物（toxicants）；毒物具有的对细胞和/或组织产生损伤的能力称为毒性（toxicity）。

有毒物质在一定条件下产生的临床状态称为中毒（intoxication, poisoning）。

食品毒理学（food toxicology）是研究食品中外源化学物的性质、来源与形成、它们的不良作用与可能的有益作用及其机制，并确定这些物质的安全限量和评定食品的安全性的科学，是现代食品卫生学的一个重要组成部分。

食品毒理学的作用就是从毒理学的角度，研究食品中可能含有的外源化学物质对食用者的毒作用机理，检验和评价食品（包括食品添加剂）的安全性或安全范围，从而达到确保人类健康目的。

二、食品毒理学的内容及与其他学科的关系本书主要包括两部分：（1）基础毒理学部分包括食品毒理学的基本概念、外源化学物在体内的转运与转化过程、食品安全性毒理学评价程序及其基本的操作方法；（2）食品中常见毒性物质的分析，包括动物类食品中的天然毒素、植物类食品中的天然毒素、食品中的微生物毒素、食品中的工业污染物、食品中的农药残留、食品加工、贮藏中的毒性物质等内容。

本书的目的是希望同学们在掌握毒理学的基本概念及毒物在体内的一般作用规律之后，知道外源化学物安全性评价的程序和基本方法，从而更深地理解食品安全标准的含义；并在此基础上学会分析常见的毒性物质的来源、污染食品或进入人体的途径、对人体的毒性作用及其机制，并知道如何预防该毒素的产生或去除该毒素，从而保障食品的安全。

食品毒理学是理论性和实践性均很强的一门学科。

它与许多基础学科和食品工程类课程有密切关系。

其中最为密切的有机化学、生物化学、生理学、微生物学、分子生物学、病理学、实验动物学、动物医学、免疫学、遗传学、农药学、植物保护学、仪器分析、食品科学、环境科学、公共卫生学乃至经济学和管理学等学科。

三、食品毒理学的任务1．研究食品中外源物化学物的分布、形态、及其进入人体的途径与代谢规律，阐明影响中毒发生和发展的各种条件。

所研究的外源化学物，除包括工业品及工业使用的原材料、食品色素与添加剂、农药等传统的物质外，近来又出现了氯丙醇、丙烯酰胺、疯牛病、兽药（包括激素）残留、霉菌毒素污染等新的毒理学问题。

在食品加工过程中，有时可以形成多种污染物，如烤鸭和烤羊肉串可以产生某些致癌物和致突变物（如多环芳烃和杂环胺等）；腌制和腊肉、鱼食品中可以产生致癌物（如亚硝胺）。

2．研究化学物在食物中的安全限量，评定食品的安全性，制定相关卫生标准。

维持人类正常生理所必需的营养素，如各种维生素、必需微量元素，甚至脂肪、蛋白质和糖等的过量摄取可以引发某些毒副作用，尤其是一些微量元素，如锌、硒、锰等。

因此，在食品毒理学领域研究外源化学物的同时，也应研究必需营养素过量摄入所引起的毒性作用3．研究食品中化学物的急性和慢性毒性，特别应阐明致突变、致畸、致癌和致敏等特殊毒性，提出早期诊断的方法及健康监护措施。

食品毒理学肩负着保护人体健康、保护生态环境的重大责任，它是人类生活最为贴近的毒理学的两 个基本功能 检测理化因素产生的有害作用的性质 （危害性鉴定功能） 评价在特殊暴露条件下出现毒性的可能性 （危险度评价功能）学科之一。

所以，有人把它作为一个警察学科，既要对进入环境的各类化学品签发护照，又要对进入环境的化学品的危害性进行评价。

四、食品毒理学研究方法从方法学来说，毒理学的研究方法可分为两大类。

一是微观方法即从细胞水平甚至分子水平观察到多方面毒物作用现象，其中包括一些极微小的毒作用表现。

另一大类方法是宏观方法，亦即研究人的整体以至于人的群体与毒物相互作用的关系。

（一）实验室研究毒理学研究的最终目的是研究外源化学物对人体的损害作用（毒作用）及其机制，但在人体的研究实际上难以实现，毒理学主要是借助于动物模型模拟引起人体中毒的各种条件，观察实验动物的毒性反应，再外推到人。

由于动物，特别是哺乳动物和人体在解剖、生理和生化代谢过程方面有很多相似之处，这就是动物实验的结果可以外推到人的基础。

毒理学实验室试验分为体内试验和体外试验。

1.in vivo test）也称为整体动物试验。

实验对象采用哺乳动物，例如大鼠、小鼠、豚鼠、家兔、仓鼠（hamster）、狗和猴等。

在特殊需要情况下，也采用鱼类或其他水生生物、鸟类、昆虫等。

可严格控制接触条件，测定多种类型的毒作用（一般毒作用、特殊补作用）。

检测外源化学物的一般毒性，多在整体动物进行，例如急性毒性试验，亚急性毒性试验、亚慢性毒性试验和慢性毒性试验等。

哺乳动物体内试验是毒理学的基本研究方法，其结果原则上可外推到人；缺点：体内试验影响因素较多，难以进行代谢和机制研究。

2.体外试验（in vitro test）利用游离器官、培养的细胞或细胞器进行研究，多用于外源化学物对机体急性毒作用的初步筛检、作用机制和代谢转化过程的深入观察研究。