甜蜜素和蛋白糖对蚕豆根尖细胞的致突变作用
2015-01-15王虹王欣欣曹阳
王虹+王欣欣+曹阳
摘要：为研究甜蜜素和蛋白糖对蚕豆根尖细胞的致突变作用，采用蚕豆根尖细胞的微核和染色体畸变试验方法，以不同质量浓度甜蜜素和蛋白糖为诱导物，测定蚕豆根尖细胞的微核率和染色体畸变率。结果表明，不同浓度的甜蜜素和蛋白糖能诱发微核的产生，随着浓度升高，微核率增加，且蛋白糖微核率高于甜蜜素；甜蜜素和蛋白糖能产生多种类型的染色体畸形。甜蜜素1000mg/L无致突变性，甜蜜素2000mg/L、蛋白糖100mg/L致突变效应低，甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L致突变效应较强，蛋白糖800mg/L致突变效应最强。
关键词：甜蜜素；蛋白糖；蚕豆根尖细胞；微核率；染色体畸形率
中图分类号：R155.5+1；S643.601文献标志码：A文章编号：1002-1302（2014）11-0061-02
甜蜜素和蛋白糖是食品加工中常用的2种甜味剂，属于高倍甜味剂。甜蜜素主要成分是环己基氨基磺酸钠，甜度是蔗糖的30倍，口感极似蔗糖，是目前我国食品应用最多的高倍甜味剂之一；蛋白糖别称阿斯巴甜，甜度是蔗糖的200倍，由阿斯巴甜（天门冬酰苯丙氨酸甲酯）等复配而成，可用于食品、饮料及餐饮，但对酸及热的稳定性较差，不宜用于焙烤食品[1-2]。本试验利用不同质量浓度的甜蜜素和蛋白糖对蚕豆根尖进行处理，同时采用阳性对照组和阴性对照组，观察甜蜜素和蛋白糖对蚕豆根尖细胞微核率和染色体畸变的影响[3-5]，了解其致突变作用，为其安全使用提供一定的理论依据。
1材料与方法
1.1材料
蚕豆（ViciafabaL.），为陕西省西安市市场上销售的当年新种子；甜蜜素（sodiumcyclamate）、蛋白糖（proteinglucose），购于陕西省西安市市场。
1.2溶液配制
阳性对照NaN3溶液：称取分析纯NaN3256mg定溶于1L蒸馏水中，配成256mg/L原液，再稀释成64、16、4mg/L等3个浓度梯度。阴性对照为蒸馏水。
甜蜜素最大剂量为8000mg/L，利用梯度稀释配制成最大剂量的1/2、1/4、1/8，分别为4000、2000、1000mg/L；同样方法蛋白糖最大剂量为800mg/L，分别稀释成400mg/L（1/2）、200mg/L（1/4）、100mg/L（1/8）。
1.3试验方法
试验方法参照孔志明的方法[6]。按试验方法采用配置的各浓度蛋白糖和甜蜜素处理蚕豆根尖。常规制片，用改良的石炭酸品红染液染色[7-8]，压片镜检。每组观察5个根尖，每个根尖观察2000个细胞、200个分裂相，分别按下列公式计算每个根尖的微核率、染色体畸变率和微核指数：
微核率（FMN）=微核数/1000个细胞×1000‰；
染色体畸变率（AF）=染色体畸变数/分析的染色体总数×100%[9]；
微核指数（MI）=样本的微核率/阴性对照的微核率[10]。
微核指数在0～1.50间为基本没有污染，1.51～2.00之间为轻污染，2.01～3.50之间为中污染，>3.50为重污染[11]。将样本的蚕豆根尖微核指数>1.50定为开始产生致突变作用[12-14]。
1.4统计学分析
应用SPSS13.0进行方差分析，采用新复极差法进行多重比较。
2结果与分析
2.1甜蜜素对蚕豆根尖细胞微核率和染色体畸形率的影响
从表1可看出，NaN3各处理组微核率和染色体畸形率与阴性对照相比多差异显著，说明NaN3作为阳性药物作用明显。从对蚕豆根尖细胞微核率的影响上看，甜蜜素1000、2000mg/L组与阴性对照组和NaN34mg/L组间差异不显著；甜蜜素4000、8000mg/L组间差异不显著，这2组与NaN34mg/L组差异不显著，但与NaN316、64、256mg/L组差异显著。从对蚕豆根尖细胞染色体畸形率的影响上看，甜蜜素1000、2000、4000mg/L组与NaN34mg/L组差异不显著，甜蜜素8000mg/L组与NaN316mg/L组间差异不显著，但与NaN364、256mg/L组间差异显著。综合上述分析，甜蜜素1000mg/L无致突变效应，甜蜜素2000mg/L致突变效应较弱，甜蜜素4000、8000mg/L致突变效应较强。
2.2蛋白糖对蚕豆根尖细胞微核率和染色体畸形率的影响
由表1还可看出，对蚕豆根尖细胞微核率的影响，蛋白糖100mg/L组与阴性对照组差异不显著，蛋白糖100、200、400mg/L组与NaN34mg/L组差异不显著，蛋白糖800mg/L与NaN316、64、256mg/L组差异不显著；对蚕豆根尖细胞染色体畸形率的影响，蛋白糖100、200、400mg/L组与NaN34mg/L组差异不显著，蛋白糖800mg/L组与NaN316mg/L组差异不显著，但与NaN364、256mg/L差异显著。
综上所述，蛋白糖100、200、400mg/L致突变效应较弱，蛋白糖800mg/L致突变效应较强。
2.3不同质量浓度甜味剂对蚕豆根尖细胞微核指数的影响
从表2可以看出，甜蜜素1000mg/L的微核指数低于1.50，属于无污染；甜蜜素2000mg/L和蛋白糖100mg/L微核指数在1.51～2.00之间，属于轻度污染；甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L的微核指数在2.01～3.50之间，属于中度污染，蛋白糖800mg/L微核指数在3.50以上，属于重污染。NaN3各组的微核指数都>2.00。因此，甜蜜素1000mg/L是安全的，甜蜜素2000mg/L和蛋白糖100mg/L具有较低的致突变性，其余各组产生致突变效应。
2.4甜味剂致蚕豆根尖细胞染色体畸形类型
甜蜜素和蛋白糖能诱导染色体产生多种类型的畸形[15]，包括染色体断片、染色体桥、染色体环、染色体游离、染色体滞后、染色体粘连等，其中以染色体粘连为主（图1）。
3结论与讨论
本试验结果表明，不同质量浓度的甜蜜素和蛋白糖均能诱导蚕豆根尖细胞产生微核，较低浓度的甜味剂对蚕豆根尖细胞的微核率影响作用较弱，但随着浓度升高，其微核率逐渐升高，致突变效应增强。蛋白糖各处理组的微核率高于甜蜜素各处理组，与阳性对照组NaN3相比，最大剂量蛋白糖的微核率介于NaN364mg/L组和256mg/L组之间，甜蜜素最高剂量的微核率介于NaN34mg/L组和16mg/L组之间。不同质量浓度的甜蜜素和蛋白糖产生的染色体畸形率相差不大，但在同一种甜味剂中随着浓度升高，染色体畸形率增大。由此可见，高浓度的甜蜜素和蛋白糖具有一定的致畸作用，且蛋白糖的致畸效应大。根据微核率和微核指数的分析可知，甜蜜素1000mg/L无致突变效应，甜蜜素2000mg/L、蛋白糖100mg/L致突变效应低，甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L致突变效应较强，蛋白糖800mg/L致突变效应最强。
经研究，甜蜜素水解后能形成有致癌作用的环乙胺，环乙胺的主要排泄途径是尿，因此对膀胱致癌的危险性最大。尽管大量研究证明甜蜜素无致癌、致畸作用，但因美国国家科学研究委员会和国家科学院1986年报告有促进和可能致癌性问题，因此至今在美国联邦法规中仍规定“禁止直接加入或用于食品”[16]。蛋白糖中的阿斯巴甜在人体内分解时产生天门冬氨酸和苯丙氨酸，产生氨基酸并不代表是蛋白质，同样也没有蛋白质的特性和营养价值，因而蛋白糖是安全的。在我国的食品卫生使用标准中，阿斯巴甜是唯一一种未加限制使用量的人工合成的甜味剂。从试验结果可以看出，我国市场上销售的蛋白糖的致突变性比甜蜜素高，可能是因为现在市场上很多低价位的蛋白糖是用糖精钠和甜蜜素复配而成的。
大使用范围及用量的公告（卫生部公告2012年第1号）规定：可在糕点、饼干、面包中使用甜蜜素的最大使用量为1.6g/kg。根据本试验结果，甜蜜素这一用量是安全的，市场上销售的蛋白糖的安全用量范围可参考定在0.1～0.2g/kg之间。
参考文献：
[1]李宏梁.食品添加剂安全与应用[M].北京：化学工业出版社，2011：275-276.
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[15]李宏.土壤农药残留物对蚕豆根尖细胞微核及染色体畸变的影响[J].贵州农业科学，2009，37（4）：182-184.
[16]李春艳，冯爱国.我国食品添加剂的行业现状及发展趋势[J].农业机械，2011（35）：121-126.
2.4甜味剂致蚕豆根尖细胞染色体畸形类型
甜蜜素和蛋白糖能诱导染色体产生多种类型的畸形[15]，包括染色体断片、染色体桥、染色体环、染色体游离、染色体滞后、染色体粘连等，其中以染色体粘连为主（图1）。
3结论与讨论
本试验结果表明，不同质量浓度的甜蜜素和蛋白糖均能诱导蚕豆根尖细胞产生微核，较低浓度的甜味剂对蚕豆根尖细胞的微核率影响作用较弱，但随着浓度升高，其微核率逐渐升高，致突变效应增强。蛋白糖各处理组的微核率高于甜蜜素各处理组，与阳性对照组NaN3相比，最大剂量蛋白糖的微核率介于NaN364mg/L组和256mg/L组之间，甜蜜素最高剂量的微核率介于NaN34mg/L组和16mg/L组之间。不同质量浓度的甜蜜素和蛋白糖产生的染色体畸形率相差不大，但在同一种甜味剂中随着浓度升高，染色体畸形率增大。由此可见，高浓度的甜蜜素和蛋白糖具有一定的致畸作用，且蛋白糖的致畸效应大。根据微核率和微核指数的分析可知，甜蜜素1000mg/L无致突变效应，甜蜜素2000mg/L、蛋白糖100mg/L致突变效应低，甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L致突变效应较强，蛋白糖800mg/L致突变效应最强。
经研究，甜蜜素水解后能形成有致癌作用的环乙胺，环乙胺的主要排泄途径是尿，因此对膀胱致癌的危险性最大。尽管大量研究证明甜蜜素无致癌、致畸作用，但因美国国家科学研究委员会和国家科学院1986年报告有促进和可能致癌性问题，因此至今在美国联邦法规中仍规定“禁止直接加入或用于食品”[16]。蛋白糖中的阿斯巴甜在人体内分解时产生天门冬氨酸和苯丙氨酸，产生氨基酸并不代表是蛋白质，同样也没有蛋白质的特性和营养价值，因而蛋白糖是安全的。在我国的食品卫生使用标准中，阿斯巴甜是唯一一种未加限制使用量的人工合成的甜味剂。从试验结果可以看出，我国市场上销售的蛋白糖的致突变性比甜蜜素高，可能是因为现在市场上很多低价位的蛋白糖是用糖精钠和甜蜜素复配而成的。
大使用范围及用量的公告（卫生部公告2012年第1号）规定：可在糕点、饼干、面包中使用甜蜜素的最大使用量为1.6g/kg。根据本试验结果，甜蜜素这一用量是安全的，市场上销售的蛋白糖的安全用量范围可参考定在0.1～0.2g/kg之间。
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[16]李春艳，冯爱国.我国食品添加剂的行业现状及发展趋势[J].农业机械，2011（35）：121-126.
2.4甜味剂致蚕豆根尖细胞染色体畸形类型
甜蜜素和蛋白糖能诱导染色体产生多种类型的畸形[15]，包括染色体断片、染色体桥、染色体环、染色体游离、染色体滞后、染色体粘连等，其中以染色体粘连为主（图1）。
3结论与讨论
本试验结果表明，不同质量浓度的甜蜜素和蛋白糖均能诱导蚕豆根尖细胞产生微核，较低浓度的甜味剂对蚕豆根尖细胞的微核率影响作用较弱，但随着浓度升高，其微核率逐渐升高，致突变效应增强。蛋白糖各处理组的微核率高于甜蜜素各处理组，与阳性对照组NaN3相比，最大剂量蛋白糖的微核率介于NaN364mg/L组和256mg/L组之间，甜蜜素最高剂量的微核率介于NaN34mg/L组和16mg/L组之间。不同质量浓度的甜蜜素和蛋白糖产生的染色体畸形率相差不大，但在同一种甜味剂中随着浓度升高，染色体畸形率增大。由此可见，高浓度的甜蜜素和蛋白糖具有一定的致畸作用，且蛋白糖的致畸效应大。根据微核率和微核指数的分析可知，甜蜜素1000mg/L无致突变效应，甜蜜素2000mg/L、蛋白糖100mg/L致突变效应低，甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L致突变效应较强，蛋白糖800mg/L致突变效应最强。
经研究，甜蜜素水解后能形成有致癌作用的环乙胺，环乙胺的主要排泄途径是尿，因此对膀胱致癌的危险性最大。尽管大量研究证明甜蜜素无致癌、致畸作用，但因美国国家科学研究委员会和国家科学院1986年报告有促进和可能致癌性问题，因此至今在美国联邦法规中仍规定“禁止直接加入或用于食品”[16]。蛋白糖中的阿斯巴甜在人体内分解时产生天门冬氨酸和苯丙氨酸，产生氨基酸并不代表是蛋白质，同样也没有蛋白质的特性和营养价值，因而蛋白糖是安全的。在我国的食品卫生使用标准中，阿斯巴甜是唯一一种未加限制使用量的人工合成的甜味剂。从试验结果可以看出，我国市场上销售的蛋白糖的致突变性比甜蜜素高，可能是因为现在市场上很多低价位的蛋白糖是用糖精钠和甜蜜素复配而成的。
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