吳蘭 劉暢 王琛

摘? 要：食品工業(yè)飛速發(fā)展，人們對(duì)食品要求日益提高，其中很大程度上取決于食物香味。2，3-丁二酮（2，3-butanedione，BUT）是具有揮發(fā)性、黃油類顏色和氣味的香精。這些特性使BUT常常被添加到食品中。盡管BUT已經(jīng)被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局列為一般認(rèn)為是安全的，但研究表明，長(zhǎng)期暴露于高濃度的BUT蒸氣會(huì)導(dǎo)致肺功能受損，肺部存在限制性或阻塞性的呼吸道狹窄。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)存在短期和長(zhǎng)期暴露于BUT中導(dǎo)致的臨床發(fā)病癥狀。為了進(jìn)一步的深入研究BUT作為一種常見的食品添加劑的安全性，文章分別從細(xì)胞水平和動(dòng)物水平討論了BUT的毒理性質(zhì)。

關(guān)鍵詞：2，3-丁二酮;食品添加劑;毒性

中圖分類號(hào)：TS202.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）22-0062-02

Abstract： With the rapid development of food industry， people's demand for food is increasing day by day， which largely depends on the flavor of food. 2，3-butanedione（But） is a volatile， butter-colored and odorous essence. These properties make BUT often added to food. Although BUT has been listed as safe by the US Food and Drug Administration， studies have shown that long-term exposure to high concentrations of BUT vapor can lead to impaired lung function and restrictive or obstructive airway stenos is in the lungs. More and more studies have found that there are clinical symptoms caused by short-term and long-term exposure to BUT. In order to further study the safety of BUT as a common food additive， the toxicological properties of BUT were discussed at the cellular level and the animal level respectively.

Keywords： 2，3-butanedione; food additive; toxicity

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人們對(duì)食物的要求越來越高，在營(yíng)養(yǎng)性的基礎(chǔ)上，提出了色香味俱全的新要求。作為食用香精家族的一員，2，3-丁二酮（BUT）被廣泛用于餅干、糖果、奶油中[1]。BUT具有黃油獨(dú)特的風(fēng)味，較高的蒸氣壓，適合低劑量添加，是人造調(diào)味劑的重要組成部分[2]。BUT被FDA列為一般認(rèn)為是安全的（GRAS）[3]。目前尚未有報(bào)道提出BUT作為食品添加劑而影響人體的健康。但是在人工調(diào)味劑生產(chǎn)環(huán)境中，會(huì)發(fā)生吸入高濃度的BUT蒸氣的情況。同時(shí)，存在部分生產(chǎn)商為了提高經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，使用BUT作為原料的替代物生產(chǎn)食品，這對(duì)人類健康構(gòu)成了極大的威脅。

職業(yè)性暴露在高濃度BUT中，極易引起工作人員的肺功能疾病甚至是嚴(yán)重的呼吸系統(tǒng)疾病。研究表明，高濃度BUT會(huì)引起人體的閉塞性細(xì)支氣管炎[4]。這會(huì)對(duì)從事生產(chǎn)BUT的工作人員的身體健康帶來嚴(yán)重危害。研究人員通過在體內(nèi)外不同細(xì)胞和動(dòng)物上進(jìn)行研究，證明了BUT對(duì)細(xì)胞及動(dòng)物都存在一定程度的損害。本綜述旨在整合BUT相關(guān)的毒性知識(shí)，并重點(diǎn)討論BUT在細(xì)胞模型和動(dòng)物模型中的致病機(jī)制。

1 體外細(xì)胞毒性研究

BUT作為一種a-二酮，具有其特殊結(jié)構(gòu)。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，其可能會(huì)影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能[5]。然而，BUT的具體的作用機(jī)制尚不確定。接下來，我們總結(jié)了各類關(guān)于BUT在細(xì)胞水平上引起的損傷機(jī)制。

Fedan在2006年的研究中將上皮細(xì)胞暴露于10mM BUT中，實(shí)驗(yàn)通過檢測(cè)上皮細(xì)胞間的跨膜電阻值，發(fā)現(xiàn)BUT可以使得上皮細(xì)胞間跨膜電阻值下降，從而證明BUT可增加上皮層的通透性[6]。同時(shí)有實(shí)驗(yàn)表明，上皮細(xì)胞暴露于氣液界面BUT 濃度為60ppm或更高的濃度下達(dá)六個(gè)小時(shí)，導(dǎo)致上皮細(xì)胞間跨膜阻力完全喪失[7]。在另一項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)BUT形成了鳥苷加合物，作者認(rèn)為這有助于DNA解構(gòu)，并最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[8]。因此，體外研究表明了屏障功能喪失，DNA解構(gòu)，蛋白修飾。這些觀察結(jié)果與體內(nèi)研究暴露于較高濃度BUT后，上皮細(xì)胞發(fā)生損傷的結(jié)果一致。

2 體內(nèi)毒性研究

研究發(fā)現(xiàn)[9]，暴露于BUT的大鼠體重急劇降低。在恢復(fù)期間，暴露于BUT環(huán)境中的動(dòng)物體重繼續(xù)下降。有研究表明[10]，上皮損傷最密切的原因是BUT。該研究中，大鼠暴露于高濃度BUT蒸氣中6小時(shí)，出現(xiàn)劑量依賴性鼻壞死性化和膿性鼻炎。觀察肺部發(fā)現(xiàn)，暴露于最高濃度BUT的動(dòng)物中有兩只觀察到上皮損傷。掃描電鏡表征該上皮損傷，顯示氣道上皮細(xì)胞變平，伴隨著纖毛損失和上皮層間隙的形成。另一項(xiàng)研究中[11]，顯示了BUT暴露值與大鼠氣道病變發(fā)展之間的明確聯(lián)系。表明氣管內(nèi)滴注 BUT對(duì)大鼠造成氣道上皮嚴(yán)重?fù)p傷，肺功能改變，氣道中性粒細(xì)胞增多。氣道分泌細(xì)胞顯著降低。最終發(fā)展成為閉塞性細(xì)支氣管炎（BO）。同時(shí)用小鼠做實(shí)驗(yàn)對(duì)象，小鼠會(huì)發(fā)生與大鼠相同程度的鼻和氣道上皮損傷，但它們并未發(fā)展成BO樣病變。

3 BUT毒性研究的新進(jìn)展

據(jù)最新研究進(jìn)展，并沒有對(duì)暴露于BUT工作環(huán)境中的工人有具體且有效的治療和防護(hù)方案。Whiteson等人在其2014年的研究中提到囊性纖維化患者微生物菌落產(chǎn)物代謝物會(huì)產(chǎn)生BUT[12]，當(dāng)一些患者的攝入的BUT含量過高

時(shí)，能夠發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的肺組織損害。研究表明抗生素治療可能影響了產(chǎn)生BUT的微生物的活性。但這些僅針對(duì)于人體內(nèi)源性產(chǎn)生的BUT治療有效，并沒能夠有指出外界因素BUT環(huán)境中的有效治療方案。同時(shí)，即便FDA將BUT列為GARS，這并不意味著在作為食品添加劑中的香精，廣泛應(yīng)用在食物當(dāng)中，對(duì)人體是無(wú)害的。

4 結(jié)束語(yǔ)

很早就有關(guān)于BUT對(duì)人呼吸道以及肺部損傷的報(bào)道[13]，近幾年也有很多的研究關(guān)于長(zhǎng)期暴露于高濃度BUT環(huán)境中的工作人員的上皮細(xì)胞以及肺部的損傷。但很少有文獻(xiàn)中提到如何解決此類問題，目前尚不清楚在大鼠和小鼠之間對(duì)BUT應(yīng)激反應(yīng)中是否存在相同的分子機(jī)制。大多數(shù)的研究?jī)H僅是限制于BUT蒸氣對(duì)人體傷害的相關(guān)研究，并沒有出現(xiàn)針對(duì)食品中的BUT人體器官的損傷進(jìn)行研究，尤其BUT對(duì)人體最大解毒器官肝臟的研究幾乎沒有，我們應(yīng)該給予重視。即使FDA已指定BUT為GRAS，但這只能說明BUT的使用量在添加到食品中時(shí)所需要的量是相對(duì)安全的。因此，在解決由BUT帶來的職業(yè)性肺部疾病以及閉塞性細(xì)支氣管炎的同時(shí)，也應(yīng)該對(duì)人在飲食中攝入的BUT更多的關(guān)注。

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