食品中4－甲基咪唑的暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

路楊 劉印平 王麗英 楊立新 崔澤

焦糖色作為一種食品添加劑，色澤、口感好，且性質(zhì)較為穩(wěn)定，因此在調(diào)味品、飲料等食品中的應(yīng)用非常廣泛。4-甲基咪唑（4-methylimidazole，4-MeI）是由III、IV類焦糖色生產(chǎn)過(guò)程中的還原糖氨化反應(yīng)產(chǎn)生的化合物，即美拉德反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的微量雜質(zhì)成分。近年來(lái)對(duì)4-MeI開展的慢性毒性與致癌性研究表明，4-甲基咪唑具有類似吡啶、吡咯的毒性，抑制細(xì)胞色素P450同功酶，在人的肝臟中發(fā)生催化反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生許多低分子質(zhì)量致癌物，能夠誘發(fā)動(dòng)物驚厥，還會(huì)導(dǎo)致甲狀腺腫瘤，有致癌和白血病的風(fēng)險(xiǎn)。2013年，國(guó)際癌癥機(jī)構(gòu)（International Agency for Research on Cancer，IARC）將4-甲基咪唑列為2B類致癌物，即人類可見的致癌物。由于目前尚缺乏充分的人群流行病學(xué)證據(jù)，對(duì)4-甲基咪唑（4-MeI）和已知代謝物致突變性和致癌性的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)多集中在動(dòng)物小鼠身上。不過(guò)在2020年世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單中，4-甲基咪唑仍被列為2B類致癌物。

雖然4-MeI有比較大的危害性，但由于其是合格食品添加劑焦糖中的物質(zhì)，且含量在允許的范圍內(nèi)，那么對(duì)人體就不會(huì)產(chǎn)生太大的損害。目前有關(guān)膳食中攝入4-甲基咪唑暴露風(fēng)險(xiǎn)的研究較少，相關(guān)食品中4-甲基咪唑的限量標(biāo)準(zhǔn)也有待補(bǔ)充完善。我國(guó)GB 1886.64-2015《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 焦糖色》中規(guī)定，4-MeI指標(biāo)不超過(guò)200mg/kg。

本研究在前期工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)定期對(duì)調(diào)味劑及飲料進(jìn)行攝入調(diào)查，測(cè)定了市售的醬油樣品、醋和飲料樣品中4-甲基咪唑的污染水平，并運(yùn)用點(diǎn)評(píng)估方式評(píng)價(jià)4-甲基咪唑在人群中的暴露水平，旨在確定4-甲基咪唑的主要膳食來(lái)源，以及4-MeI在調(diào)味劑及飲料中的實(shí)際水平，更好地保障群眾的食品安全。

一、材料和儀器

1.材料。所有樣品均購(gòu)自石家莊的各大超市，包括醬油、醋和飲料樣品，抽樣方式為隨機(jī)分段采樣，基本涵蓋了市面上銷售的各類常見品牌，并覆蓋不同檔次的包裝形式，共采集139份。其中，2016年分3次（分別為3月、8月和12月）采集64份樣品，所有樣品的商品標(biāo)簽說(shuō)明中均標(biāo)注含有焦糖色，包括25份醬油樣品（生抽、老抽、黃豆醬油、兒童醬油、紅燒醬油、悶燒醬油、鮮貝露和蒸魚豉油等），23份醋樣品（陳醋、米醋、香醋、老醋和餃子醋等），16份飲料樣品（可樂(lè)、蘋果醋、酸梅汁、酸棗汁和冰糖葫蘆汁等）。2020年分3次（分別為1月、6月和10月）采集75份樣品，其中有28份樣品的商品標(biāo)簽標(biāo)注含有焦糖色。醬油樣品包括生抽、老抽、黃豆醬油、紅燒醬油、醬香醬油等，共計(jì)25份;醋樣品包括陳醋、米醋、香醋、老醋和餃子醋等，共計(jì)24份;飲料樣品包括紅茶、可樂(lè)、紅牛、酸梅汁、藍(lán)莓汁和櫻桃汁等，共計(jì)26份。

2.試劑。4-MEI（C4H6N2）標(biāo)準(zhǔn)品，純度99.5%，美國(guó)sigma公司;D5-4-MEI標(biāo)準(zhǔn)品，加拿大C/D/N Isotopes;乙腈，色譜純，德國(guó)默克公司;甲酸，色譜純，英國(guó)J.T.Baker公司;實(shí)驗(yàn)中所用水均為屈臣氏蒸餾水，屈臣氏香港有限公司。

3.儀器。TSQ Quantum Access MAX高效液相色譜串聯(lián)三重四極桿質(zhì)譜，美國(guó)Thermo Scientific，Sunnyvale，CA;高速臺(tái)式離心機(jī)，昆山市超聲儀器有限公司;氮吹儀，美國(guó)Organomation公司;Waters Oasis MCX固相萃取柱（60mg），美國(guó)Waters公司。

二、實(shí)驗(yàn)與方法

1.液相色譜條件。Polaris C18-A液相色譜柱（2.1mm×100mm，1.8μm）;柱溫30℃;進(jìn)樣量2μL;流動(dòng)相：A為水相（含0.05%氨水），B為乙腈;流速0.3mL/min;時(shí)間6.5min。

2.質(zhì)譜條件。電噴霧離子源（electrospray ionization，ESI）;掃描方式是正離子掃描;監(jiān)測(cè)方式是多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)（multiple reaction monitoring，MRM）;毛細(xì)管電壓3.0kV;離子源溫度150℃;脫溶劑氣溫度400℃;脫溶劑氣流速800L/h;錐孔反吹氣流速150L/h;碰撞氣為氬氣，碰撞氣流量0.16mL/min。

3.標(biāo)準(zhǔn)溶液配制。（1）4-MeI標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液：分別精確稱取4-MeI和D5-4-MeI標(biāo)準(zhǔn)品10mg，用純凈水溶解定容至10mL，4-MeI和D5-4-MeI的濃度均為1.0mg/mL，然后置于4℃冰箱中保存。進(jìn)一步用水稀釋后，得到2.0μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)使用液和1.0μg/mL的內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)使用液。

（2）標(biāo)準(zhǔn)工作液：分別吸取一定體積的4-MeI標(biāo)準(zhǔn)使用液置于1.5mL進(jìn)樣瓶中，各加入0.1mL內(nèi)標(biāo)使用液，用含0.05%氨水的水/乙腈（95∶5，V∶V）溶液補(bǔ)足至1.0mL，配制成4-MeI濃度分別為0.01μg/mL、0.05μg/mL、0.1μg/mL、0.2μg/mL、0.5μg/mL、1.0μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)工作液。

4.樣品前處理。（1）樣品凈化前準(zhǔn)備。①醬油樣品：準(zhǔn)確移取醬油樣品0.4mL至離心管中，依次加入乙腈0.8mL和內(nèi)標(biāo)使用液0.1mL，混勻后渦旋10min，離心3min。移取上清液至10mL玻璃管中，依次加入濃度為0.02mol/L的鹽酸溶液200μL和純凈水1mL，混勻待SPE凈化。②醋樣品：準(zhǔn)確移取1.0mL樣品至離心管中，加入內(nèi)標(biāo)使用液0.2mL，離心3min。取上清液0.5mL至玻璃管中，依次加入濃度為0.02mol/L的鹽酸溶液100μL和純凈水1.4mL，混勻待凈化。③果蔬汁飲料樣品：準(zhǔn)確移取果蔬汁樣品0.5mL至玻璃管中，依次加入濃度為0.02mol/L的鹽酸溶液100μL、純凈水1.3mL、內(nèi)標(biāo)使用溶液0.1mL，混勻待凈化。④可樂(lè)樣品：超聲10min除去可樂(lè)樣品中的二氧化碳，其余準(zhǔn)備工作與果蔬汁飲料樣品相同。

（2）樣品凈化。依次使用3mL甲醇、3mL水活化Waters Oasis MCX 3 cc（60mg）固相萃取柱，再將樣品液加入到活化好的小柱中，用3mL水和3mL甲醇依次淋洗，用3mL濃度為5%的氨水/甲醇（V∶V）洗脫收集。洗脫液用氮?dú)獯蹈珊?，用?.05%氨水的水/乙腈（95∶5，V∶V）溶液定容至1.0mL，混勻后過(guò)0.22μm濾膜，上機(jī)分析。

三、結(jié)果與分析

1.測(cè)定方法。4-甲基咪唑的測(cè)定采用UHPLC-MS/MS方法，分別以醬油、醋、飲料樣品為加標(biāo)基質(zhì)進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)目標(biāo)化合物的定量限及其在樣品中的存在水平，設(shè)定4個(gè)不同的加標(biāo)水平（50μg/kg、100μg/kg、200μg/kg和500μg/kg），3種基質(zhì)樣品中4-Mel的平均回收率范圍是93.7%-107.3%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍是3.8%-7.4%，說(shuō)明目標(biāo)化合物的回收率和精密度良好。4-甲基咪唑在醬油中的檢出限為10.0μg/kg，在醋和飲料中的檢出限為8.0μg/kg。

2.未檢出數(shù)據(jù)的處理。因?yàn)楸狙芯课礄z出數(shù)據(jù)的樣品數(shù)占總樣品量的比例≤60%，故所有未檢出數(shù)據(jù)用1/2檢出限（LOD，limit of detection）代替。在本實(shí)驗(yàn)條件下，7份飲料樣品未檢出4-Mel（包含2份功能性飲料及部分茶飲料），飲料中4-甲基咪唑的檢出限為8.0μg/kg，未檢出值按4.0μg/kg計(jì)算。

3.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。（1）攝入情況調(diào)查。根據(jù)2010-2012年中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與健康狀況監(jiān)測(cè)，我國(guó)全人群及食用人群對(duì)允許添加焦糖色食品的每日消費(fèi)量水平如表1所示，體重值參考標(biāo)準(zhǔn)是60kg。

（2）醬油、醋和飲料樣品中4-甲基咪唑的污染水平和暴露評(píng)估。本研究中4-甲基咪唑的暴露風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采用點(diǎn)評(píng)估方式，以平均值進(jìn)行估計(jì)，即取4-甲基咪唑近幾年的平均殘留水平和人群的平均攝入量，按下方的公式計(jì)算出人群對(duì)4-甲基咪唑的日均暴露量。

在上述公式中，E是被調(diào)查人群每天每公斤體重4-甲基咪唑的暴露量，μg/kg·bw/day;f是人群該食品的平均攝入量，g/d;C是該食品中4-甲基咪唑的平均殘留水平，μg/kg;W是被調(diào)查人群的平均體重，kg。

4-甲基咪唑在醬油、醋及飲料中的污染水平及暴露水平如表2所示?；诒敬卧u(píng)估結(jié)果，在一般的膳食消費(fèi)水平下，根據(jù)全人群4-MeI的暴露量可以看出，全人群4-甲基咪唑的膳食來(lái)源主要是醬油和醋。這與梁江等人的研究結(jié)果一致，可能是因?yàn)獒u油、醋和復(fù)合調(diào)味料是導(dǎo)致飲食中攝入焦糖色素的主要因素，而4-甲基咪唑是焦糖色素來(lái)源的副產(chǎn)物。基于可樂(lè)型飲料和果汁型飲料的食用人群而言，醬油、醋、果蔬汁飲料和可樂(lè)對(duì)4-甲基咪唑的暴露量分別為0.078μg/kg·bw、0.097μg/kg·bw、0.085μg/kg·bw和0.071μg/kg·bw。

美國(guó)加州環(huán)境健康危害評(píng)估環(huán)保辦公室（Office of Environmental Health Hazard Assessment，OEHHA）聯(lián)合美國(guó)國(guó)家毒理學(xué)研究計(jì)劃（NationalToxicologyProgram，NTP）將4-MeI歸于可疑致癌物一類中，并發(fā)布了關(guān)于4-甲基咪唑的重要風(fēng)險(xiǎn)水平，認(rèn)為暴露在29μg/d天的水平下是安全的。2018年，F(xiàn)olmer DE等通過(guò)2009-2012年中國(guó)健康和營(yíng)養(yǎng)檢查調(diào)查的非連續(xù)兩天的營(yíng)養(yǎng)檢查數(shù)據(jù)，建立了國(guó)家飲食趨勢(shì)-營(yíng)養(yǎng)攝入數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)人群食用含有焦糖色的食物時(shí)，對(duì)4-MeI的暴露量顯著高于攝入一般熱處理加工食物。比利時(shí)一項(xiàng)關(guān)于4-甲基咪唑在食品和飲料中的暴露數(shù)據(jù)顯示，4-MeI在食物中的最高含量為2835μg/kg，人群膳食中4-MeI的日平均攝入量為0.4-3.7μg/ kg·bw，而咖啡、可樂(lè)和啤酒是比利時(shí)人飲食攝入4-MeI的主要貢獻(xiàn)者。

將本研究中4-甲基咪唑的污染水平和暴露量（表2）與OEHHA制定的人群無(wú)顯著風(fēng)險(xiǎn)水平及上述其它國(guó)家的飲食暴露量進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，在一般的膳食消費(fèi)水平下，本研究中膳食焦糖色來(lái)源的副產(chǎn)物4-甲基咪唑?qū)θ巳杭帮嬃闲拖M(fèi)人群的健康風(fēng)險(xiǎn)均處于較低水平。隨著社會(huì)的進(jìn)步，開發(fā)新的焦糖色素、改善色素穩(wěn)定性、降低4-甲基咪唑的要求也將逐步提高。但目前來(lái)看，我國(guó)仍需加強(qiáng)焦糖色使用標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)的管理，盡快補(bǔ)充完善食品中4-甲基咪唑的限量標(biāo)準(zhǔn)。

四、結(jié)論與討論

作為一種涉及食品質(zhì)量安全的重要有機(jī)化合物，4-甲基咪唑在正常膳食攝取下是安全的。醬油和醋是一般人群攝入4-甲基咪唑的主要膳食來(lái)源，飲料型愛好食用人群攝入4-甲基咪唑的健康風(fēng)險(xiǎn)也處于可接受水平。建議進(jìn)一步調(diào)查我國(guó)居民膳食焦糖色的主要貢獻(xiàn)食品，如醬油、醋和復(fù)合調(diào)味料中4-甲基咪唑的殘留水平，必要時(shí)開展專項(xiàng)監(jiān)測(cè)，并對(duì)高暴露人群的健康風(fēng)險(xiǎn)予以? ? ? ? ?關(guān)注。

基金項(xiàng)目：河北省科技計(jì)劃項(xiàng)目（18275505D）。

作者簡(jiǎn)介：路楊（1982-），女，河北石家莊人，碩士研究生，副主任技師，主要研究方向?yàn)槭称钒踩c檢測(cè)。

*通信作者：崔澤，主任醫(yī)師，主要研究方向?yàn)轭A(yù)防醫(yī)學(xué)。