预防和降低丙烯酰胺毒性的几种抗氧化剂

张璐璐，陈震东，袁 媛

(吉林大学军需科技学院食品质量与安全系，吉林长春130062)

预防和降低丙烯酰胺毒性的几种抗氧化剂

张璐璐，陈震东，袁 媛*

(吉林大学军需科技学院食品质量与安全系，吉林长春130062)

丙烯酰胺(AA)是一种对人体具有潜在致癌性的化合物，可导致细胞遗传物质DNA的损伤。高剂量的暴露会影响人和动物的神经系统与生殖系统，并对啮齿类动物具有一定的致癌性。一些生物抗氧化剂可以预防和降低AA对机体造成的危害，本文主要阐述了一些生物抗氧化剂对AA的抑制作用，尤其是生物抗氧化剂对于AA所致细胞毒性的保护作用。

丙烯酰胺(AA)，抗氧化剂，黄酮，多酚

1 预防丙烯酰胺毒性的抗氧化剂

2002年瑞典国家粮食管理局和斯德哥尔摩大学的研究人员宣布，油炸、高温烘烤食品中AA的含量比世界卫生组织规定的饮水中AA含量(成人每日＜1μg)高出500倍以上［5－6］，由于食品是人类生存的基本条件之一，因此这一发现引起了世界范围内对AA的关注。同年10月，英国Reading大学与瑞士雀巢研究中心共同研究表明，食品中的AA主要是由于马铃薯和谷类等食品原料中的天冬酰胺，通过美拉德反应，高温(＞121℃)烹调后产生。随后的大量科学实验研究发现，人工添加食品抗氧化剂(如竹叶抗氧化物、茶多酚等)可以抑制富含淀粉的食品在热加工过程中形成AA，即降低食物源中致癌物的有效含量，从而起到预防AA毒性的作用。

1.1 竹叶抗氧化物

竹叶抗氧化物(AOB)主要在AA的形成过程中起作用，即阻断或抑制AA的产生。对大多数食品体系而言，在高温加工前的预处理环节(浸泡、喷洒或添加配料过程)中添加AOB，在0.001%～0.01%的添加量水平即能达到50%以上的抑制率。张英等［7］将竹叶提取物与其他天然植物的提取物复配，其中竹叶提取物占总复配物的34%～95%，以浸泡、涂抹等方式将食品添加剂添加到食物中，研究结果表明，它对食品中AA的抑制率达到15%～98%。章宇等［8］发现，在以AA生成前体物还原糖和Asn为反应底物，180℃条件下加热的反应体系中，添加竹叶提取物和绿茶提取物可以有效抑制模拟体系中的AA形成，抑制率可以达到74%左右。用竹叶抗氧化物在0.01%～0.1%浓度范围处理食品原料，同样可使薯片、薯条、炸鸡翅中的AA含量下降50%～80%，充分表现了植物提取物在抑制AA形成中的有效作用［9］。

1.2 黄酮类物质

张英等［10］研究包括黄酮、异黄酮、黄酮醇、黄烷醇及其衍生物在内的24种生物黄酮对AA生成的抑制作用及其构效关系。浓度－抑制率关系研究表明，当生物黄酮的添加剂量为10－9mol/L时，对AA的抑制率达到最大。其中对于黄酮试样而言，其最大抑制率为25.3%，抑制作用最高的为染料木素;对于黄酮醇而言，其最大抑制率范围为48.9%～69.3%，最高为杨梅素;对于黄烷醇及其衍生物而言，其最大抑制率范围为50.1%～91.9%，最高为EGCG。Beealskia等［11］在油炸马铃薯用油中添加迷迭香(15mL油中混合5g)，可以减少大约25%的AA的形成。潘娜［12］等研究发现经过竹叶黄酮溶液浸泡薯条一段时间后再进行油炸薯条，则产品中的AA含量明显减少，并且随着黄酮溶液浓度的增加，抑制率也随之增强。

2 降低丙烯酰胺毒性的抗氧化剂

研究还发现AA本身是低毒的，当AA进入机体后经细胞色素P450 2E1催化氧化为环氧丙酰胺，后者才是对机体产生危害的根源。加入外源性抗氧化剂(如维生素C、蛋氨酸、大蒜素)作为AA毒性的抑制剂，能有效抑制AA的环氧化过程，并竞争性阻断环氧丙酰胺对DNA和血红蛋白的攻击从而降低AA对机体产生的危害。

2.1 维生素类

天然维生素C广泛存在于新鲜水果和绿色蔬菜中，在体内可直接参与氧化反应，或间接还原其它抗氧化系统，是重要的水溶性强抗氧化剂。杨翠香等［13］研究表明AA可诱导bax基因和抑制bcl－2基因表达，可能介导其神经毒作用，维生素C能够减轻AA的这种神经毒性作用。沈玉芹［14］等以AA腹腔注射小鼠，建立小鼠AA急性中毒模型，结果显示AA能够引起小鼠小脑过氧化脂质(LPO)含量显著增加，提示AA毒性与氧自由基增加密切相关。使用维生素C保护的小鼠，神经系统中毒症状减轻，小脑LPO含量明显下降，表明维生素C通过清除自由基能够减轻AA的神经毒性，对脑组织有保护作用。马红莲等［15］研究了维生素C对AA致小鼠DNA损伤的保护作用，结果表明，在AA染毒前及染毒过程中，给予一定量的维生素C，可使小鼠血浆和肝组织中MDA含量下降，SOD活性升高，显著减轻AA对小鼠两种细胞DNA氧化损伤作用。刘仁平［4］等研究不同浓度的维生素E和(或)硒对AA染毒V79细胞的拮抗作用，将0.5～10μmol/L的硒和(或)2.5～40mmol/L维生素E分别与1.5mmol/L的AA作用于体外培养的V79细胞，实验结果表明，低浓度的硒与维生素E均可降低AA所致的细胞毒性和基因毒性。

2.2 黄酮类

江城梅等［16］通过建立AA诱导的小脑神经细胞凋亡模型，观察自主性行为，测定氧化应激功能指标，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－PX)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化脂质(MDA)，并观察三羟异黄酮的保护作用。结果表明，染毒组自主性行为的活动次数明显减少。生化指标染毒组大鼠的小脑组织中GSH、SOD与对照组比较含量减少(P＜0.01)，MDA含量增加(P＜0.01)。三羟异黄酮保护组(50、100mg ·kg－1·d－1)能够使GSH、SOD含量增加，MDA减少，细胞形态结构损伤明显减轻。结论是三羟异黄酮能够抑制AA诱导的小脑神经细胞凋亡。赵红等［17］把大鼠分为4组，口服AA为染毒组，大豆异黄酮高、低剂量组在大鼠染毒的同时灌胃大豆异黄酮50、25mg/(kg·d)，正常对照组以等量蒸馏水灌胃，连续灌胃4周后，颈椎脱臼处死大鼠立即取小脑组织，进行过氧化物指标检测和形态学观察。结果染毒组和正常对照组之间差异有统计学意义(P＜0.05)，而对照组与大豆异黄酮高剂量组则差别不大(P＞0.05)。从而得出结论大豆异黄酮可能对AA的神经毒作用有一定的拮抗作用。

2.3 多酚类

姜黄素是从草本植物姜黄的根茎中提取出来的酚类色素，曹军等［18］对姜黄素对 AA所引起机体DNA保护做了研究，发现2.5μg/mL姜黄素能明显降低AA所致HepG 2细胞的细胞毒性，抑制AA引起的ROS生成，降低DNA链断裂程度，减少AA诱发的MN形成率。因此，2.5μg/mL姜黄素具有抗氧化作用，能防护AA的细胞毒性作用，减轻其氧化损伤及遗传毒性。羟基酪醇，又名3，4－二羟基苯乙醇，是一种天然多酚类化合物，广泛存在于橄榄科橄榄属植物的枝叶及果实中，特别是地中海地区的橄榄树中含量较高，是橄榄油的有效成分。张晓梅等［19］探讨羟基酪醇对AA所致的人肝癌细胞(HepG2)DNA氧化损伤的抑制作用。不同浓度的羟基酪醇(12.5、25、50μmol/L)分别预处理HepG2细胞30min后，再加入5或10μmol/L AA后，羟其酪醇预处理组各项指标较单独接触AA组明显降低，并且呈剂量依赖关系，最终得出结论羟基酪醇能够通过调控细胞氧化应激状态从而减轻AA所致的DNA氧化损伤。

2.4 其他抗氧化剂

马红莲等［15］通过实验证明番茄红素能够显著提高小鼠体内SOD活力，降低MDA含量，提高抗氧化系统功能，降低AA对淋巴细胞和肝细胞DNA损伤程度，减轻 AA所造成的氧化损伤作用。HideoKurebayashi［20］、Kyoung－Youl Lee［21］等认为蛋氨酸、异硫氰酸脂对环氧丙酰胺的形成具有抑制作用，从而抑制丙烯酰胺的毒性。褪黑素是松果体分泌的主要激素，具有很强抗氧化作用。陆惠萍等［22］发现褪黑素对丙烯酰胺导致的神经氧化损伤有较好的保护作用，而当丙烯酰胺中毒后，及时使用褪黑素也可降低活性氧水平，可起到一定的保护作用。

3 展望

丙烯酰胺广泛的存在于我们的生活中，预防和降低丙烯酰胺的毒性便成了我们工作的重点。虽然降低丙烯酰胺的形成的途径很多，但是考虑到食品体系的复杂性，一些措施可能会影响到食品中的各种营养成分，如碳水化合物、蛋自质、脂肪及食品中其他的微量成分等。添加外源性抗氧化剂不仅方便安全，而且对食品营养成分影响较小，所以成了各国科学家研究的热点。那么如何筛选天然、高效、无毒的外源性抗氧化剂来保护机体，以及抗氧化剂与丙烯酰胺的量效和构效关系这些都成了我们今后工作的重点。

此外改变传统的煎炸的烹饪习惯，使饮食均衡且具多元性，少食油炸食品，多食新鲜蔬菜和水果。若要食用油炸食品，最好同时食用适量的抗氧化物质，这些对于消除或降低AA的潜在毒性都是有积极意义的。

［1］刘仁平，童建.丙烯酰胺毒性的最新研究进展［J］.职业与健康，2006，22(1):12－14.

［2］Yang H J，Lee S H，Jin Y，et al.Genotoxicity and toxicological effects of acrylamide on reproductive system in male rats［J］.Vet Sci，2005，6(2):103－109.

［3］IARC(Internationl Agency Research on Cancer)Some introductrial chemicals Acrylamide［R］.IARC Monogra－phs on the Evaluation of Carcinogen Risks to Humans，1994，60: 389－433.

［4］刘仁平，童建，洪承皎.硒和维生素对丙烯酰胺致V79细胞毒性的拮抗作用［J］.职业与健康，2006，22(24):2161－2164.

［5］Rosen J，Heilenas K E.Analysis acrylamide in cooked foods by liquid chromatography tandem mass spectro－metry［J］. Analyst，2002，127:880－882.

［6］Tareke E，Rydberg P，Karlsson S，et al.Acrylamide:A cooking careinogent［J］.Chem Res Toxicol，2000(13):517－522.

［7］张英，章宇，吴晓琴，等.应用竹叶提取物作为热加工食品中丙烯酰胺抑制剂的方法［P］.CN1663477A，2005.

［8］Zhang Y，Zhang Y.Effect of natural antioxidants on kinetic behavior of acrylamide formation and elimination in low－moisture asparaginesglucose model system［J］.J Food Eng，2008，85: 105－115.

［9］Zhang Y，Chen J，Zhang X L，et al.Addition of antioxidant of bamboo leaves(AOB)effectively reduces acrylamide formation in potato crisps and French fries［J］.J Agric Food Chem，2007，55: 523－528.

［10］张英，龚金炎.竹叶酚性化学素抑制食品中丙烯酰胺形成及化解人体丙毒危害的作用和机制研究［J］.中国食品添加剂，2009(5):56－62.

［11］Becalskia，Lau B P Y，Lewis D，et al.Acrylamide in french fries:Influence of free amino acids and sugars［J］.J Agric Food Chem，2004，52:3801－3806.

［12］潘娜.竹叶黄酮的抗氧化性及对油炸薯条中丙烯酰胺抑制作用的研究［D］.北京:北京林业大学，2010.

［13］杨翠香，吕立夏，艾自胜，等.维生素C对丙烯酰胺急性中毒小鼠脑bax和bcl－2基因表达的影响［J］.同济大学学报:医学版，2003，24(2):116－119.

［14］沈玉芹，吕立夏，杨翠香.Vit C对丙烯酰胺诱导小脑损伤的保护作用［J］.同济大学学报，2004，20(5):372－373.

［15］马红莲.丙烯酰胺致小鼠细胞DNA损伤及抗氧化剂的保护作用研究［D］.山西:山西医科大学，2008.

［16］江城梅，赵文红，赵红，等.三羟异黄酮对丙烯酰胺致小脑神经元凋亡的影响［J］.蚌埠医学院学报，2009，34(l):l－4.

［17］赵红，江城梅，赵文红，等.大豆异黄酮对丙烯酰胺致大鼠小脑损伤的保护作用［J］.中国工业医学杂志，2009，22(1): 40－41.

［18］曹军，姜丽平，耿成燕，等.姜黄素对丙烯酰胺致HepG2细胞DNA损伤的保护作用［J］.卫生研究，2009，38(4):392－394.

［19］Zhang Xiaomei.Protective effect of hydroxytyrosol against acrylamide－induced cytotoxicity and DNA damage in HepG2 cells［J］.Mutation Research，2009，664:64－68.

［20］Hideo Kurebayashi，Yasuo Ohno.Metabolism of acrylamide to glycidamide and their cytotoxicity in isolated rat hepatocytes: Protective effect of GSH precursors［J］.Arch Toxicol，2006，80 (12):820－828.

［21］Kyoung－Youl Lee，Makoto Shibutani，KeikoKuroiwa，et al.Chemo prevention of acrylamid toxieity by antioxidative agents in rats－effeetive suppression of testicular toxicity by phenylethyl isothiocyanate［J］.Arch Toxieol，2005，79:531－541.

［22］陆惠萍.褪黑素对丙烯酰胺所致神经细胞氧化损伤保护作用的研究［D］.武汉:华中科技大学，2009.

Effect of antioxidants on preventing and reducing the toxicity of acrylamide

ZHANG Lu－lu，CHEN Zhen－dong，YUAN Yuan*
(College of Quartermaster Technology，Jilin University，Changchun 130062，China)

Acrylamide was a toxic compound that could lead the damage of DNA in cells.High doses of exposure of acrylamide could affect the nervous system and reproductive system of human and animals.It even had carcinogenicity to rodents.Some antioxidants played a significant role in preventing and reducing the toxicity of acrylamide，and this paper made a comprehensive overview about these antioxidants，especially the natural antioxidants on the protection effect of acrylamide－induced cell damage.

acrylamide;antioxidant;flavones;polyphenols

TS201.6

A

1002－0306(2012)08－0395－03

丙烯酰胺(Acrylamide，AA)不仅是一种人们较广泛接触的重要工业化合物，也是新型的医用高分子材料聚丙烯酰胺的合成材料。AA可通过消化道、呼吸道、皮肤黏膜等多种途径被机体吸收，其中经消化道吸收最快，在体内各组织广泛分布，还可通过胎盘和乳汁进入胎儿和婴幼儿体内。AA可以引起人体神经，主要是周围神经的损害［1］。通过职业接触人群的流行病学观察发现，长期低剂量接触AA的人群会出现嗜睡、情绪和记忆改变、幻觉和震颤等症状，同时伴随末梢神经病变(手套样感觉、出汗和肌肉无力等)。体外哺乳动物细胞培养实验和体内实验表明，AA可能有生殖毒性和致畸性［2］。国际癌症研究机构 (InternationalAgencyResearchonCancer，IARC)［3］将AA列为2A组“可能人类致癌物”。因此预防和降低AA对机体潜在危害已经成为当务之急。除了在职业人群中要加强防护，防止AA引起职业性中毒外，由于食物为普通人群接触AA的主要来源，因此调整日常饮食习惯就成为重要且行之有效的措施。有研究表明，AA能引起细胞DNA的氧化性损伤，其毒性效应的产生可能有自由基或活性氧的参与［4］。自由基可导致核酸、蛋白质、脂肪、糖类和生物膜发生损坏和老化，整个细胞功能下降，严重时细胞死亡。抗氧化剂可以通过抑制自由基的产生，直接清除自由基，或提高内源性抗氧化物质的水平来实现其抗氧化功能，对机体起到保护作用。人工添加外源性抗氧化剂(如:维生素C、维生素E、β－胡萝卜素、类胡萝卜素、类黄酮、辅酶Q10及微量元素硒)等，可以预防和降低丙烯酰胺的毒性，从而对机体起到保护作用。本文将从预防和降低丙烯酰胺毒性这两方面所使用的抗氧化剂做一综述，为后续的研究工作提供方便。

2011－05－11 *通讯联系人

张璐璐(1985－)，女，在读硕士，研究方向:食品安全与卫生检测。

国家自然科学基金(31000750)。