食品添加剂对人类健康的影响研究进展
作者: 余冬梅 代龙强
摘 要:食品添加剂是为了改善食品品质、保持食品稳定性、增加食品营养价值等而加入食品的天然或化学合成物质,在食品生产、加工和储存过程中起到了重要的作用。然而,食品添加剂的滥用会对人类健康产生负面影响,导致一些疾病的发生。本文详细介绍了食品添加剂与内分泌代谢性疾病、心血管疾病、癌症、炎症以及过敏反应之间的关系,旨在引起广大科研工作者和消费者的关注和重视,加强食品添加剂的监督和管理,确保食品安全。
关键词:食品添加剂;人类健康;安全性
Research Progress on the Impact of Food Additives on
Human Health
YU Dongmei DAI Longqiang
(1.Yunnan Vocational College of Mechanical and Electrical Technology, Kunming 650201, China;
2.Qilin Senior High School of Qujing, Qujing 655000, China)
Abstract: Food additives are natural or chemically synthesized substances added to improve food quality, maintain food stability, and increase nutritional value. They play an important role in food production, processing, and storage processes. However, the abuse of food additives can have negative effects on human health, leading to the occurrence of some diseases. Therefore, this article provides a detailed introduction to the relationship between food additives and metabolic diseases, cardiovascular diseases, cancer, inflammation, and allergic reactions. The aim is to attract the attention and attention of researchers and consumers, strengthen the supervision and management of food additives, and ensure their safe use.
Keywords: food additives; human health; safety
食品添加剂在食品加工中具有改善食品口感、色泽,延长保质期,提高营养价值等作用。但在食品生产过程中,部分生产企业滥用食品添加剂来改善食品的风味和外观,而忽略了原材料本身的品质和生产过程的质量控制,导致不合格的食品进入市场,增加了食品安全风险,并对消费者健康造成了损害,引起了一些重大疾病。因此,研究食品添加剂对人类健康的影响十分必要。
1 食品添加剂的分类及作用
根据食品添加剂的来源不同,其可分为天然食品添加剂和化学合成添加剂两大类。天然食品添加剂是一种天然的物质,主要通过提取动物、植物或微生物的代谢产物而获得;化学合成添加剂是通过一些复杂的化学反应(氧化、还原、成盐、缩合、聚合)而得到的物质。按照食品添加剂的功能类别不同,可以分为23类。一些常见的食品添加剂和作用功能如表1所示。
2 食品添加剂对人类健康的影响
2.1 食品添加剂与内分泌代谢性疾病
内分泌代谢性疾病是指人体的内分泌系统出现紊乱,导致体内激素和神经调节功能出现障碍的一类疾病,主要包括糖尿病、肥胖症、高钙血症和痛风等疾病。过量食用甜味食品对内分泌代谢性疾病的影响较大,这与食品中添加的甜味剂有着较大的关系。研究表明,长期摄入人造甜味剂阿斯巴甜和甜菊糖会对机体的激素水平产生一定的影响,损害实验动物和健康志愿者空腹血糖调节的能力,对后代的健康产生一定的影响,提高肥胖症发生的概率[1]。除此之外,高倍甜味剂三氯蔗糖可能会扰乱体内葡萄糖和脂质的代谢。研究者首先用高浓度的三氯蔗糖喂养小鼠,然后将小鼠的粪便培养物移植到无菌小鼠体内后,发现无菌小鼠同样会出现葡萄糖耐量受损,证明三氯蔗糖会导致出现代谢综合征[2]。
食品防腐剂被广泛应用到各种食品中。若人们食用含防腐剂较多的食品,会影响机体内分泌和代谢。例如,食品防腐剂对羟基苯甲酸酯能够提高血液中血清瘦素的水平、使脂肪大量堆积、干扰内分泌系统,从而导致肥胖[3];食品防腐剂丙酸盐也会导致内分泌系统紊乱,从而引起相关的慢性疾病。研究人员对健康志愿者进行了双盲安慰剂交叉研究,与安慰剂补充膳食相比,在混合膳食中添加与食品防腐剂浓度相当的丙酸盐,会导致志愿者餐后胰高血糖素和肾上腺素浓度增加,进而导致血糖升高以及出现代偿性高胰岛素血症,并且用相当于食品防腐剂的低剂量丙酸盐对小鼠进行慢性治疗,导致小鼠肥胖和胰岛素抵抗增加[4]。
2.2 食品添加剂与心血管疾病
心血管疾病又被称为循环系统疾病,冠心病、高血压、高血脂、急性心肌梗死和心绞痛等都属于心血管疾病,全世界每年有约1 500万人死于心血管疾病,居于各种死因的首位。甜味剂的摄入与心血管疾病的发生具有一定的联系。例如,高果糖玉米糖浆是一种新型的甜味添加剂,和传统的蔗糖相比,其在甜度、色度和黏稠度等物理性质上具有一定的优势,因此常用于冰淇淋、果汁饮料和各种糕类食品中,但研究表明,过多摄入含高果糖玉米糖浆的食物会导致心血管疾病和高脂血症的发生。
天然乳化剂磷脂酰胆碱进入人体后会被氧化为三甲胺-N-氧化物(Trimethylamine N-oxide,TMAO),研究发现,TMAO可以促使巨噬细胞中的胆固醇不断积累、动脉壁中泡沫细胞(吞噬了脂质的单核或组织细胞)聚集沉淀和动脉粥样硬化,从而增加心脏病、冠心病、中风等心血管疾病的发生风险[5]。但是,另一种天然乳化剂月桂酸单甘油酯(GlyceroI Monolaurate,GML)对心血管疾病的预防具有积极的作用。高剂量GML饲喂实验结果表明,添加1 600 mg·kg-1 GML能够明显降低小鼠体重和体脂率,改善内脏脂肪沉积和高脂血症[6]。因此,乳化剂对心血管疾病既有消极影响也有积极影响。
食品着色剂二氧化钛常添加于油炸食品、膨化食品和奶茶等高脂食品中,而这些食品常会促进动脉粥样硬化,从而导致冠心病和脑梗死。朱小强[7]研究发现,长期暴露于高胆碱西式饮食中的食品级二氧化钛(E171)会提高动脉粥样硬化发生的概率。
食品被膜剂也属于食品添加剂的一种,天然被膜剂的主要成分是三脂肪酸甘油酯、脂肪酸酯、脂肪酸和多聚糖等物质,常用于水果和冻肉的涂膜保鲜,还可以用于饼干、面包等糕点的脱膜。此外,猪油、棕榈仁油、代可可脂、巴西棕榈蜡和虫胶等物质中也含有三脂肪酸甘油酯、脂肪酸酯和脂肪酸等物质。过量摄入含有天然被膜剂的食品会导致人体血液中低密度脂蛋白胆固醇明显增加、高密度脂蛋白胆固醇显著减少,从而引发各种心血管疾病,如血栓、血管脆弱和血液黏稠等。ORSAVOVA等[8]研究发现,摄入过多的脂肪酸会使心血管引起的死亡风险增高。也有研究发现,中链饱和脂肪酸(Medium Chain Saturated Fatty Acid,MCSFA)不会诱发心血管疾病,但是其他类型的饱和脂肪酸(Saturated Fatty Acid,SFA)会导致血压升高,长时间摄入含脂肪酸的食品,血脂异常的风险将显著提高,如富含SFA的椰子油会导致心肌纤维化,从而引发慢性缺血性心脏病[9],这间接地说明了食品被膜剂会对心血管疾病产生一定的影响。
2.3 食品添加剂与癌症
癌症也被称为恶性肿瘤,与之相对的是良性肿瘤。癌症是由于机体内的细胞失去正常调控,过度增殖而引起的疾病。
甜味剂与癌症的发生具有一定的联系,过多摄入含高果糖玉米糖浆的食物会增加结肠癌发病的发生风险。GONCALVES等[10]研究表明,在没有肥胖和代谢综合征的情况下,与对照组小鼠相比,高果糖玉米糖浆处理的小鼠肠道肿瘤大小和肿瘤分级显著增加。YILMAZ等[11]研究发现,阿斯巴甜与癌症的发生也有一定的联系,因为阿斯巴甜代谢的副产物甲醛是公认的癌物质,会导致脱氧核糖核酸(Deoxyribo Nucleic Acid,DNA)损伤、有丝分裂错误和染色体畸变等。SOFRITTI等[12]研究发现,男性肝癌发病率会随着阿斯巴甜剂量的增加而显著升高,男性肺泡癌/细支气管癌的发病率显著提高,且与阿斯巴甜剂量呈线性关系。
抗氧化剂叔丁基对苯二酚(Tert-butyl Hydroquinone,TBHQ)是一种油溶性抗氧化剂,研究发现,较高剂量的TBHQ可以促进细胞凋亡,具有一定的致癌性[13]。在动物实验中,高剂量的TBHQ会导致胃肿瘤和DNA的损伤[14]。
护色剂亚硝酸盐能与肉及肉制品中的呈色物质相互作用,使食物呈现出良好的色泽,但是亚硝酸盐会与含仲胺的物质发生化学反应生成亚硝胺,而亚硝胺是一种强烈的化学致癌物质,因此大量食用含亚硝酸盐的食物会使患癌的风险增大。研究发现,亚硝酸钠会诱导人肝癌细胞(SMMC-7721)发生上皮间质转化(Epithelial-Mesenchymal Transition,EMT),促进其增殖和侵袭,用亚硝酸钠处理小鼠后,发现其肝癌组织内部蓄积大量的亚硝酸钠,并且会促进癌细胞向肺部转移[15]。除此之外,大量研究显示亚硝酸盐与食管癌、胃癌、膀胱癌和大肠癌的发生都有一定的关系[16]。
二氧化硅是一种拮抗剂,常用于盐及其制品、香辛料和固体复合调味料中,防止颗粒或粉状食品聚集结块。然而,大量的流行病学研究和动物实验证明二氧化硅会诱发肺癌,对DNA有直接的损伤作用,使已分化的细胞大量增殖[17]。
2.4 食品添加剂与炎症
炎症是生物组织受到创伤、感染等损伤因素的刺激而发生的一种防御反应。乳化剂作为加工食品中普遍存在的一种食品添加剂,在体外可增加细菌在上皮细胞间的转运,可能促进炎症性肠病的发生。CHASSAING等[18]研究发现在小鼠体内,羧甲基纤维素和聚山梨酯80两种低浓度的乳化剂可引起野生型宿主的低度炎症,并导致小鼠出现严重的结肠炎。VIENNOIS等[19]在小鼠的饮食中添加了聚山梨酯80和羧甲基纤维素,在剂量上模拟大多数加工食品中的乳化剂含量,发现摄入乳化剂会显著改变肠道菌群的种属组成,导致肠道菌群的促炎症作用更强,引发肠炎型疾病。此外,乳化剂GML也会对肠道产生一定的影响,在雌性小鼠的饲料中添加150 mg·kg-1的GML后,小鼠肠道中的菌群发生失调,引发系统轻度炎症[6]。
食品着色剂柠檬黄会降低肠道中玫瑰单胞菌、芽孢杆菌等益生菌的丰度,减少短链脂肪酸的含量,诱发氧化应激,提高促炎因子的表达,进而诱发肠道炎症反应[20]。
2.5 食品添加剂与过敏
过敏是一种异常的免疫反应,主要造成组织细胞损伤或生理功能障碍,疾病、药物、饮食和环境等因素都会导致过敏。香料香精作为一种非常重要的食品添加剂,在食品行业中应用广泛,但使用不当也会增加过敏反应的风险。例如,桂皮油是从肉桂树的茎叶中提取获得的一种天然香料,常用在肉类烹调中,也可以用于腌渍食品和面包、糕点等烘焙食品中,但大量食用会引起系统性接触性皮炎[21]。
3 食品添加剂的规范管理