馬立田 北京中大華遠認證中心 100833

 

作者介紹: 馬立田 北京中大華遠認證中心   食品安全管理體系高級審核員    

1984年畢業于北京農業大學 生物化學專業

質量管理體系      國家注冊高級審核員

食品安全管理體系 國家注冊審核員培訓教師

工作經歷：從事食品工藝、標準、檢驗研究

中國食品發酵工業研究院          高級工程師

國家食品質量監督檢驗中心        高級工程師

國家兒童營養品質量監督檢驗中心 主任

1998年起從事質量管理體系認證，2002年起從事食品安全管理體系的認證的研究工作。

摘要:本文從食品毒理學的角度論述了食品添加劑的安全性,探討了食品添加劑最大使用量與ADI、LD50之間的關系，為正確認識和使用食品添加劑提供了理論基礎。

關鍵詞：食品添加劑、食品毒理學、ADI、LD50 、最大使用量 

 

前言

食品添加劑對于改善食品色香味，對于食品原料乃至成品的保質保鮮，對于提高食品的營養價值，對于食品加工工藝的改善以及新產品的開發等諸多方面，都發揮著極為積極的作用。由于食品工業的快速發展，食品添加劑已經成為現代食品工業的重要組成部分，并且已經成為食品工業技術進步和科技創新的重要推動力。

對食品添加劑的毒理學的評價是正確認識和安全使用食品添加劑的基礎。

一．食品添加劑的基本概念

   FAO／WHO在1962年所提出的食品添加劑的國際定義為：“國際食品標準計劃中的食品添加劑，是指其本身通常不作為食品消費，也不作為通常食品的典型成分使用的物質，所以，不論有無營養價值，在食品的制造、加工、調制、處理、裝填、包裝、運輸或保管的過程中，出于技術目的(包括調味、著色、賦香等)而有意識地添加到食品中的物質。這些物質本身或其副產物直接或間接地成為食品的一部分，或給食品的性質以影響，或者可以充分造成預結果。它們不包括污染物質或者是為了維持或改善食品營養價值的物質”。    

根據《中華人民共和國食品衛生法》（1995年）的規定：食品添加劑是指“為改善食品品質和色、香、味，以及為防腐和加工工藝的需要而加入食品中的化學合成或者天然物質”；同時規定，“為增強營養成分而加入食品中的天然或人工合成的屬于天然營養素范圍的食品添加劑”稱為“營養強化劑”。因此，營養強化劑顯然也屬于食品添加劑范疇。

在食品加工和原料處理過程中，為使之能夠順利進行，還有可能應用某些輔助物質。這些物質本身與食品無關，如助濾、澄清、潤滑、脫膜、脫色、脫皮、提取溶劑和發酵用營養劑等，它們一般應在食品成品中除去而不應成為最終食品的成分，或僅有殘留。對于這類物質特稱之為食品加工助劑。     

               

二． 食品添加劑分類

根據GB12493-1990《食品添加劑分類和代碼》規定，按其主要功能作用的不同分為：酸度調節劑、抗結劑、消泡劑、抗氧化劑、漂白劑、膨松劑、膠姆糖基礎劑、著色劑、護色劑、乳化劑、酶制劑、增味劑、面粉處理劑、被膜劑、水分保持劑、營養強化劑、防腐劑、穩定和凝固劑、甜味劑、增稠劑和其它共21類。

因食品用香料品種太多單獨列出，見GB/T 14156-1993《食品用香料分類與編碼》。

GB2760《食品添加劑使用衛生標準》,按照食品添加劑的功能分類分為酸度調節劑、抗結劑、消泡劑、抗氧化劑、漂白劑、膨松劑、膠姆糖基礎劑、著色劑、護色劑、乳化劑、酶制劑、增味劑、面粉處理劑、被膜劑、水分保持劑、營養強化劑、防腐劑、穩定和凝固劑、甜味劑、增稠劑、其他、香料共22類，并以附錄的形式發布了“食品用香料名單”、“膠姆糖中膠基物質及其配料名單”以及“食品工業用加工助劑推薦名單”。 

三. 食品毒理學概念

食品毒理學（food toxicology）研究食品中外源化學物的性質，來源與形成，它們的不良作用與可能的有益作用及其機制，并確定這些物質的安全限量和評定食品的安全性的科學。食品毒理學的作用就是從毒理學的角度，研究食品中可能含有的外源化學物質對食用者的毒作用機理，檢驗和評價食品（包括食品添加劑）的安全性或安全范圍，從而達到確保人類的健康目的。

食品中的外源化學物也可能在一定條件下呈有益作用或不良作用。

毒理學的一個基本原則和首要目的就是要對毒性進行定量。歐洲中世紀的科學家 Paracelsus（1493～1541）曾說過：“所有的物質都是毒物，沒有一種不是毒物的。正確的劑量才使得毒物與藥物得以區分”（The dose makes the Poison）。一般來說，毒物和非毒物之間沒有嚴格的界限。同一種化學物質，由于使用劑量、對象和方法的不同，則可能是毒物，也可能是非毒物。例如，亞硝酸鹽（nitrate）對正常人是毒性物質，但對氰化物中毒者則是有效的解毒劑。另外，人體對硒（Se）的每日安全攝入量為50～200μg ，如低于50μg 則會導致心肌炎，克山病等疾病，并誘發免疫功能低下和老年性白內障的發生；如攝入量在 200～1000μg之間則會導致中毒，如每日攝入量超過 1mg則可導致死亡。毒性物質按其來源可分為天然、合成和半合成三類，按其用途及分布范圍可分為工業、環境、食品有毒成分、農用、醫用、軍事、放射性、生物性和化妝品中分布的有害化學物，按其毒性強弱又可分為劇毒、高毒、中毒、低毒、微毒等。毒性物質主要通過化學損傷使生物體受其損害。所謂化學損害是指通過改變生物體內的生物化學過程甚至導致器質性病變的損傷。如有機磷酯化合物類農藥主要通過抑制膽堿酯酶的活性，使生物體乙酰膽堿超常累積，因而導致生物體的極度興奮而死亡。

 

四．食品安全性毒理學評價 

是指從毒理學角度對食品進行安全性評價。其法律依據是《中華人民共和國食品衛生法》第九條第二項：禁止生產經營含有毒、有害物質或者被有害物質污染，可能對人體健康有害的食品。從這項規定中可見并非任何含有害物質的食品都不能生產或銷售，而是當它們在性質和數量上有可能對人體健康產生損害時不得生產或銷售。

我國食品添加劑標準化技術委員會于1980年年會首次提出制定毒性評價問題。衛生部(81)衛防字第11號文件將制定“食品安全性毒理學評價程序和方法”列入《1981～1985年全國食品衛生標準科研規劃》。從此“程序”得到政府立項，投入經費、組織人才、集中設備優勢，開展廣泛而深入的研究，促使食品毒理學的成長與發展。一些食源性傳染病得到了有效的控制，農產品和加工食品中的有害化學殘留也開始納入法制管理的軌道。我國于1982年制定了《中華人民共和國食品衛生法》（試行），經過13年的試行階段1995年由全國人大常務委員會通過，成為具有法律效力的食品衛生法規。在工農業生產和市場經濟加速發展、人民生活水平提高和對外開放條件下，食品安全狀況面臨著更高水平的挑戰。國家相繼制定和強化了以《食品衛生法》為主體的有關食品安全性的一系列法律法規，初步形成了以衛生管理部門、工商管理部門和技術監督部門為主體的管理體制。但是，我國在進入21世紀和面向全球經濟一體化的時代，食品的安全性問題形勢依然嚴峻，還要從認識、管理、法規、體制，以及研究、監測等方面作更多的工作，才能適應客觀形勢發展的需要。

食品毒理學原是毒理學和食品衛生學的一個組成部分，世界衛生組織（WHO）、世界糧農組織（FAO）和美國食品藥物管理局（FDA）是現代食品毒理學的先驅。20世紀70年代，這些組織提出應以食品安全性評估為重點，將食品毒理學從食品營養和衛生學科中單獨分離出來，并成立了有關食品衛生方面的機構。我國于七八十年代在全國各個省市建立了食品檢驗和食品衛生檢測網。1994和1995年我國又分別正式頒布和實施了《食品安全性毒理學評價程序和方法》標準和《食品衛生法》。這些法規標準、及食品監督機構為我國食品質量和安全性提供了法律和行政上的保障。

五．毒性參數和安全限值

    可以利用兩種方法來描述或比較外源化學物的毒性，一種是比較相同劑量外源化學物引起的毒作用強度，另一種是比較引起相同的毒作用的外源化學物劑量，后一種方法更易于定量，這就規定了下列毒性參數和安全限值的各種概念。

    在實驗動物體內試驗得到的毒性參數可分為兩類。一類為毒性上限參數，是在急性毒性試驗中以死亡為終點的各項毒性參數。另一類為毒性下限參數，即有害作用閾劑量及最大未觀察到有害作用劑量，可以從急性、亞急性、亞慢性和慢性毒性試驗中得到。毒性參數的測定是毒理學試驗劑量-效應關系和劑量-反應關系研究的重要內容。

    1. 致死劑量或濃度 指在急性毒性試驗中外源化學物引起受試實驗動物死亡的劑量或濃度，通常按照引起動物不同死亡率所需的劑量來表示。

    (1) 絕對致死量或濃度(LDl00或LCl00)：指引起一組受試實驗動物全部死亡的最低劑量或濃度。由于一個群體中，不同個體之間對外源化學物的耐受性存在差異，個別個體耐受性過高，并因此造成100％死亡的劑量顯著增加。所以表示一種外源化學物的毒性高低或對不同外源化學物的毒性進行比較時，一般不用絕對致死量(LDl00)，而采用半數致死量(LD50)。LD50較少受個體耐受程度差異的影響，較為準確。

    (2) 半數致死劑量或濃度(LD50或LC50):指引起一組受試實驗動物半數死亡的劑量或濃度。它是一個經過統計學處理計算得到的數值，常用以表示急性毒性的大小。LD50數值越小，表示外源化學物的毒性越強，反之LD50數值越大，則毒性越低。與LD50概念相似的毒性參數，還有半數致死濃度(LC50)，即能使一組實驗動物在經呼吸道接觸外源化學物一定時間(一般固定為2或4小時)后，死亡50％所需的濃度(mg/m3)。環境毒理學中，還有半數耐受限量(median tolerance limit，MTL)用于表示一種環境污染物對某種水生生物的急性毒性，即一群水生生物(例如魚類)中50％個體在一定時間(48h)內可以耐受(不死亡)的某種環境污染物在水中的濃度(mg/L)，一般用MTL48表示。

    (3) 最小致死劑量或濃度(MLD，LD0l或MLC，LC0l): 指一組受試實驗動物中，僅引起個別動物死亡的最小劑量或濃度。

    (4) 最大耐受劑量或濃度(MTD，LD0或MTC，LC0):指一組受試實驗動物中，不引起動物死亡的最大劑量或濃度。

    2. 觀察到的有害作用的最低劑量(lowest observed adverse effect level，LOAEL) 在規定的暴露條件下，通過實驗和觀察，一種物質引起機體(人或實驗動物)形態、功能、生長、發育或壽命可檢測到的有害改變的最低劑量或濃度，此種有害改變與同一物種、品系的正常(對照)機體是可以區別的。LOAEL是通過實驗和觀察得到的，應具有統計學意義和生物學意義。

    3. 未觀察到的有害作用劑量(no observed adverse effect level，NOAEL) 在規定的暴露條件下，通過實驗和觀察，一種物質不引起機體(人或實驗動物)形態、功能、生長、發育或壽命可檢測到的有害改變的最高劑量或濃度。機體(人或實驗動物)在形態、功能、生長、發育或壽命改變可能檢測到，但被判斷為非損害作用。

    4. 未觀察到的作用劑量(no observed effect 1evel，NOEL) 在規定的暴露條件下，通過實驗和觀察，與同一物種、品系的正常(對照)機體比較，一種物質不引起機體(人或實驗動物)形態、功能、生長、發育或壽命可檢測到的改變的最高劑量或濃度。在具體的實驗研究中，比NOAEL高一檔的實驗劑量就是LOAEL。應用不同物種品系的實驗動物、接觸時間、染毒方法和指標觀察有害效應，可得出不同的LOAEL和NOAEL。

    急性、亞急性、亞慢性和慢性毒性試驗都可分別得到各自的LOAEL或NOAEL。因此，在討論LOAEL或NOAEL時應說明具體條件，并注意該LOAEL有害作用的嚴重程度。LOAEL或NOAEL是評價外源化學物毒性作用與制訂安全限值的重要依據，具有重要的理論和實踐意義。

    5. 閾值 為一種物質使機體(人或實驗動物)剛開始發生效應的劑量或濃度，即稍低于閾值時效應不發生，而達到或稍高于閾值時效應將發生。一種化學物對每種效應都可有一個閾值，因此一種化學物可有多個閾值。對某種效應，對不同的個體可有不同的閾值。同一個體對某種效應的閾值也可隨時間而改變。就目前科學發展程度，對于某些化學物和某些毒效應還不能證實存在閾劑量(如遺傳毒性致癌物和性細胞致突變物)。閾劑量應該在實驗測定的NOEL和LOEL之間。在利用NOEL或LOEL時應說明測定的是什么效應，什么群體和什么染毒途徑。當所關心的效應被認為是有害效應時，就稱為NOAEL或LOAEL。閾劑量并不是實驗中所能確定的，在進行危險性評價時通常用NOAEL或NOEL作為閾值的近似值。

    6. 安全限值 動物試驗外推到人通常有三種基本的方法：利用不確定系數(安全系數)；利用藥物動力學外推(廣泛用于藥品安全性評價并考慮到受體敏感性的差別)；利用數學模型。毒理學家對于“最好”的模型及模型的生物學意義尚無統一的意見。

    安全限值是指為保護人群健康，對生活和生產環境和各種介質(空氣、水、食物、土壤等)中與人群身體健康有關的各種因素(物理、化學和生物)所規定的濃度和接觸時間的限制性量值，在低于此種濃度和接觸時間內，根據現有的知識，不會觀察到任何直接和/或間接的有害作用。也就是說，在低于此種濃度和接觸時間內，對個體或群體健康的危險度是可忽略的。安全限值可以是每日容許攝入量(ADI)、可耐受攝入量(TI)、參考劑量(RfD)、參考濃度(RfC)和最高容許濃度(MAC)等。

    (1) 每日容許攝入量(acceptable daily intake，ADI)是以體重表達的每日容許攝入量，以此量終生攝入無可測量的健康危險性(標準人為60kg)。

    (2) 可耐受攝入量(tolerable intake，TI)是由IPCS(國際化學品安全規劃署)提出的，是指沒有可估計的有害健康的危險性對一種物質終生攝入的容許量。取決于攝入途徑，TI可以用不同的單位來表達，如吸入可表示為空氣中濃度(如μg/m3或mg／m3)。

    (3) 參考劑量和參考濃度是美國環境保護局(EPA)對非致癌物質進行危險性評價提出的概念。參考劑量(reference dose，RfD)和參考濃度(reference concentration，RfC)，是指一種日平均劑量和估計值。人群(包括敏感亞群)終身暴露于該水平時，預期在一生中發生非致癌(或非致突變)性有害效應的危險度很低，在實際上是不可檢出的。

   (4) 最高容許濃度(maximal allowable concenrtation，MAC): 系指某一外源化學物可以在環境中存在而不致對人體造成任何損害作用的濃度。我國在制訂MAC時遵循“在保證健康的前提下，做到經濟合理，技術可行”的原則，因此與上述幾種以保護健康為基礎的安全限值有區別。MAC的概念對生活環境和生產環境都適用，但人類在生活與生產活動中的具體接觸情況存在較大差異，同一外源化學物在生活環境中與生產環境中的MAC也不相同。

7．不確定系數和安全系數 

安全系數(safety factor，SF):是根據所得的最大無有害作用劑量(NOAEL)提出安全限值時，為解決由動物實驗資料外推至人的不確定因素及人群毒性資料本身所包含的不確定因素而設置的轉換系數。安全系數一般采用100，據認為安全系數100是為物種間差異(10)和個體間差異(10)兩個安全系數的乘積。

　 不確定系數(UF)：為求得可耐受攝入量(TI)說明關鍵研究(pivotal study)的適宜性(可信性)，物種間外推，在人個體間變異，全部資料的適宜性(充分性)和毒性的性質的各個因子的乘積。將臨界效應(critica1 effect)的NOAEL或LOAEL除以不確定系數即求得安全限值。。

 

六．食品安全性毒理學評價試驗的四個階段和內容

第一階段：急性毒性試驗：它是一次性投較大劑量后觀察動物的變化，觀察期大約為１周，從而判定動物的致死量（ＬＤ）和半致死量（ＬＤ５０）。半致死量是指實驗動物死亡一半的投藥量。如果投藥量大于5000mg/kg，無死亡，可認為該品毒性較低，無需做致死量精確測定。

第二階段：遺傳毒性試驗，30 天喂養試驗，傳統致畸試驗

遺傳毒性試驗的組合應該考慮原核細胞與真核細胞、體內試驗與體外試驗相結合的原則。從Ames 試驗或V79/HGPRT 基因突變試驗、骨髓細胞微核試驗或哺乳動物骨髓細胞染色體畸變試驗、TK 基因突變試驗或小鼠精子畸形分析（或睪丸染色體畸變分析試驗）中分別各選一項。

①基因突變試驗：鼠傷寒沙門氏菌/哺乳動物微粒體酶試驗（Ames 試驗）為首選，其次考慮選用V79/HGPRT 基因突變試驗，必要時可另選其它試驗。

②骨髓細胞微核試驗或哺乳動物骨髓細胞染色體畸變試驗。

③TK 基因突變試驗。

④ 小鼠精子畸形分析或睪丸染色體畸變分析。

⑤ 其它備選遺傳毒性試驗：顯性致死試驗、果蠅伴性隱性致死試驗，非程序性DNA合成試驗。

⑥30 天喂養試驗。

⑦ 傳統致畸試驗。

第三階段：亞慢性毒性實驗：實驗期在３個月左右，檢驗該品的毒性對機體的重要器官或生理功能的影響包括繁殖和致畸實驗

第四階段：慢性毒性實驗：考查少量該品長期對機體的影響，確定最大無作用量（ＭＮＬ），一般以壽命較短敏感的動物的一生為一個試驗階段，如用大白鼠試驗２年小白鼠試驗1.5年。

 

七． 食品添加劑的毒理學評價程序

見GB 15193.1-2003 《食品安全性毒理學評價程序》相關章節

6.4.1 食品添加劑

6.4.1.1 香料

鑒于食品中使用的香料品種很多，化學結構很不相同，而用量很少，在評價時可參考國際組織和國外的資料和規定，分別決定需要進行的試驗。

 

6.4.1.1.1凡屬世界衛生組織(WHO) 已建議批準使用或已制定日容許量者，以及香料生產者協會(FEMA) 、歐洲理事會(COE)和國際香料工業組織(IOFI)四個國際組織中的兩個或兩個以上允許使用的，參照國外資料或規定進行評價。

6.4.1.1.2 凡屬資料不全或只有一個國際組織批準的先進行急性毒性試驗和本程序所規定的致突變試驗中的一項，經初步評價后，再決定是否需進行進一步試驗。

6.4.1.1.3 凡屬尚無資料可查、國際組織未允許使用的，先進行第一、二階段毒性試驗，經初步評價后，決定是否需進行進一步試驗。

6.4.1.1.4 凡屬用動、植物可食部分提取的單一高純度天然香料，如其化學結構及有關資料并未提示具有不安全性的，一般不要求進行毒性試驗

6.4.1.2 其他食品添加劑

6.4.1.2.1 凡屬毒理學資料比較完整，世界衛生組織已公布日容許量或不需規定日容許量者，要求進行急性毒性試驗和兩項致突變試驗，首選Ames試驗和骨髓細胞微核試驗。但生產工藝、成品的純度和雜質來源不同者，進行第一、二階段毒性試驗后，根據試驗結果考慮是否進行下一階段試驗。

6.4.1.2.2 凡屬有一個國際組織或國家批準使用，但世界衛生組織未公布日容許量，或資料不完整者，在進行第一、二階段毒性試驗后作初步評價，以決定是否需進行進一步的毒性試驗。

6.4.1.2.3 對于由動、植物或微生物制取的單一組分，高純度的添加劑，凡屬新品種需先進行第一、二、三階段毒性試驗，凡屬國外有一個國際組織或國家已批準使用的，則進行第一、二階段毒性試驗，經初步評價后，決定是否需進行進一步試驗。

6.4.1.3 進口食品添加劑

要求進口單位提供毒理學資料及出口國批準使用的資料，由國務院衛生行政主管部門指定的單位審查后決定是否需要進行毒性試驗。

 

6.4.2 食品新資源和新資源食品

食品新資源及其食品，原則上應進行第一、二、三個階段毒性試驗，以及必要的人群流行病學調查。必要時應進行第四階段試驗。若根據有關文獻資料及成分分析，未發現有毒或毒性甚微不至構成對健康損害的物質，以及較大數量人群有長期食用歷史而未發現有害作用的動、植物及微生物等(包括作為調料的動、植物及微生物的粗提制品)可以先進行第一、二階段毒性試驗，經初步評價后，決定是否需要進行進一步的毒性試驗。

 

八．食品添加劑的使用限量與相關參數

 

國際上常用ADI、LD50作為主要毒性安全性指標為，其中，ADI值（Acceptable Daily Intake）也就是每天每千克體重允許攝入的毫克數，聯合國FAO/WHO所屬的食品添加劑專家聯合委員會（JECFA）每年依據各國所用食品添加劑的毒性報告提出，由聯合國食品添加劑法規委員會（CCFA）每年年會討論，并對某種食品添加劑的ADI做出評價、修改或撤銷各國對此都已接受。大家知道，ADI值是根據對小動物（大鼠、小鼠等）近乎一生的長期毒性試驗中所求得的最大無作用量（MNL）,取其1/100-1/500作為ADI值。各國依據ADI值制定出允許在食品中的最大添加量，就食品安全性方面來看，應該說是有保證的。

 

幾種常見的食品添加劑的ADI值

表1

  注：食品添加劑在食品中的最大使用量一般是依據JECFA推薦的"丹麥預算法(DBM)"來推算的,這種方法目前已被世界各國公認和采用,即:食品添加劑的最大使用量=40×ADI

 

半數致死量(LD50)

LD50是判斷食品添加劑安全性的第二種常用指標,也是任何食品添加劑都必須進行的毒理學評價中的第一個階段急性毒性試驗指標.它一般表明了食品添加劑急性毒性的大小.
我國衛生部1994年在《食品安全性毒理學評價標準》中將用于食品中化學物質依據LD50分成六大類,如表2

表2

一般來講,對動物毒性很低的物質,對人體的毒性也很低，LD50越大表明其毒性越小,在食品使用時其安全性越高,表3是幾種常見的食品添加劑的LD50。

表3

 
通過表3可以看出,過氧化苯甲酰屬于實際無毒類,苯甲酸屬于低毒類,而肉制品常用的亞硝酸鈉和亞硝酸鉀以及早餐谷類所添加的營養強化劑氧化鋅,都屬于中毒類.

 

表4給出了幾種食品防腐劑的相關安全參數

表4食品防腐劑的最大使用量和安全參數

 

從表4通過可以看出, 十二烷基二甲基溴化胺（新潔爾滅）、乳酸鏈球菌素屬于實際無毒類,苯甲酸、山梨酸、穩定態二氧化氯屬于低毒類, 2，4-二氯苯氧乙酸屬于中毒類。
 

綜上所述，我國已建立起了較為完善的食品添加劑的管理制度，按照法規標準的要求，在批準的范圍和限量條件下使用食品添加劑，就能夠保證食品安全。

 

 

 

參考文獻(法規標準)：

中華人民共和國食品衛生法

食品添加劑衛生管理辦法

衛生部食品添加劑申報與受理規定

食品添加劑生產企業衛生規范

食品營養強化劑衛生管理辦法

GB2760-1996 食品添加劑使用衛生標準

GB9685-2003 食品容器、包裝材料用助劑使用衛生標準

GB 12493-1990 食品添加劑分類和代碼

GB/T 14156-1993 食品用香料分類與編碼

GB 14880-1994 食品營養強化劑使用衛生標準

GB/T 15193.1-2003  食品安全性毒理學評價程序

GB/T 15193.18-2003   日容許攝入量（ADI）