第三章食品工業(yè)中的污染物第一節(jié)二噁英及其類(lèi)似物1、二噁英的結(jié)構(gòu)及其來(lái)源2、毒性當(dāng)量和毒性當(dāng)量因子3、毒理學(xué)4、毒作用機(jī)制5、食品測(cè)定方法6、危險(xiǎn)性評(píng)估1.結(jié)構(gòu)和來(lái)源（StructureandSource）1.1二噁英（Dioxin）Polychlorodibenzo-p-dioxin(PCDD)有75種同系物1.結(jié)構(gòu)與來(lái)源1.1二噁英（Dioxin）

這是最典型的一種也是毒性最大的一種。1.結(jié)構(gòu)與來(lái)源1.2呋喃（Furan）Polychloro-dibenzofuran,PCDF有135個(gè)同系物1.結(jié)構(gòu)與來(lái)源1.2呋喃（Furan）ChlorinatedDibenzoFuran1.StructureandSource1.3多氯聯(lián)苯（PolychlorinatedBiphenyls,PCB）有209個(gè)同系物1.結(jié)構(gòu)與來(lái)源1.4來(lái)源

燃燒：工業(yè)副產(chǎn)物、非工業(yè)或自然過(guò)程的副產(chǎn)物，通常包含燃燒。森林大火、垃圾燃燒爐、某些除草劑生產(chǎn)、紙漿或紙1.結(jié)構(gòu)與來(lái)源1.4來(lái)源除草劑橙劑生產(chǎn)的副產(chǎn)物：越戰(zhàn)中使用AgentOrange：2,4,5-T+2,4-D1.結(jié)構(gòu)與來(lái)源1.4來(lái)源2,4,5-T：LD50為389mg/kg（小鼠）and500mg/kg（大鼠）生產(chǎn)2,4,5-T污染微量的TCDD：60ppm現(xiàn)在通過(guò)適當(dāng)?shù)闹瓶蓪CDD水平控制在0.005ppm1.結(jié)構(gòu)與來(lái)源1.4來(lái)源Notreesarealive.1.結(jié)構(gòu)與來(lái)源1.4來(lái)源TCDDisreportedtobeextremelytoxictohuman.1.結(jié)構(gòu)與來(lái)源1.4來(lái)源PCB在變壓器和電容器中廣泛用于冷卻劑和絕緣劑在日本和臺(tái)灣都發(fā)生過(guò)油病“Riceoildisease”？2.毒性當(dāng)量（ToxicEquivalentQuantity,

TEQ）dioxin,furan和PCB同系物的毒性是不同的毒性由強(qiáng)到弱為：CCD>CDF>>PCB>>2.毒性當(dāng)量（ToxicEquivalentQuantity,TEQ）toxicequivalencyfactor,TEF2，3，7，8-TCDD是毒性最強(qiáng)的，因此將其TEF設(shè)為1，余下化學(xué)物的TEF與其相比較而定。樣品中總的毒性當(dāng)量（TEQ）可以根據(jù)毒性當(dāng)量因子(TEF)及其含量進(jìn)行計(jì)算。3.毒理學(xué)3.1毒性3.1.1致死作用與“消瘦綜合癥”P(pán)CDD/Fs屬極強(qiáng)毒性等級(jí)，其中2，3，7，8-TCDD的LD50

（半致死劑量）為1ug/kg。3.毒理學(xué)3.1毒性3.1.1致死作用與“消瘦綜合癥”特點(diǎn)是：死亡時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)周，染毒幾天內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的“消瘦綜合癥”，低于致死劑量也可引發(fā)體重減少，而且呈現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系。機(jī)理可能是：通過(guò)下丘腦下部的垂體的影響而減少飼料進(jìn)食量。3.1.2胸腺萎縮胸腺由淋巴細(xì)胞組成器官，起著維持細(xì)胞免疫、確保T淋巴細(xì)胞發(fā)育成熟的作用。在非致死劑量時(shí)二噁英可引起實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的胸腺萎縮，主要以胸腺淋巴細(xì)胞減少為主。對(duì)于發(fā)育中的胎鼠及新生鼠，胸腺對(duì)于二噁英作用更加敏感，而且胸腺萎縮伴隨免疫抑制。3.1.3免疫毒性免疫功能的改變可嚴(yán)重影響機(jī)體的抵抗力。免疫抑制可以導(dǎo)致傳染病的，發(fā)病率增加，癥狀加重。如按體重計(jì)10pg/g劑量的一次染毒2，3，7，8-TCDD，染毒小鼠感染流感病毒的死亡率增加，提示PCDD/Fs抑制小鼠免疫作用的劑量極低。3.1.4氯痤瘡二噁英毒性的一個(gè)特征性標(biāo)志是氯痤瘡，它使皮膚發(fā)生增生或角化過(guò)度、色素沉著，以痤瘡形式出現(xiàn)，并伴隨胸腺萎縮及“消瘦綜合癥”。3.1.5肝毒性可在各種動(dòng)物見(jiàn)到二噁英染毒所致肝毒性，然而其損害的嚴(yán)重程度則取決于所試動(dòng)物種屬。3.1.6生殖毒性2，3，7，8-TCDD使大鼠、小鼠及靈長(zhǎng)類(lèi)雌性動(dòng)物的受孕、痤窩數(shù)與子宮重量減少及以月經(jīng)排卵變?yōu)楸憩F(xiàn)的卵巢功能障礙。二噁英可引起睪丸形態(tài)改變，主要以精細(xì)胞減少為特征。有證據(jù)表明，30年前曾接觸過(guò)二噁英的男子。精子計(jì)數(shù)較同年人下降50%。3.1.7發(fā)育毒性和致畸性二噁英對(duì)幾種種屬的動(dòng)物具有致畸作用，也對(duì)嚙齒動(dòng)物發(fā)育構(gòu)成毒性。胎兒對(duì)二噁英敏感性更高。如參加越戰(zhàn)的退伍美軍官兵的妻子自發(fā)性流產(chǎn)和所生子女出生缺陷增加30%。（落葉劑）3.1.8致癌劑I級(jí)致癌物（IARC,1997）,是沒(méi)有遺傳毒性的致癌物，主要表現(xiàn)為促癌作用；二噁英是一個(gè)全致癌物，單用二噁英本身即可誘發(fā)癌癥。3.2生化效應(yīng)3.2.1生長(zhǎng)因子及其受體的改變細(xì)胞的增殖與分化受到機(jī)體的嚴(yán)密控制，如果失去控制就會(huì)產(chǎn)生發(fā)育異常與癌癥。這一控制過(guò)程受到各種生長(zhǎng)因子的調(diào)節(jié)。主要有表皮生長(zhǎng)因子（EGF）、生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化因子-α（TGF-α）及生長(zhǎng)抑制因子。3.2生化效應(yīng)3.2.1生長(zhǎng)因子及其受體的改變生長(zhǎng)因子通過(guò)膜受體進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化和凋亡。二噁英可以改變生長(zhǎng)因子及其受體的水平。3.2.2激素及其受體的改變二噁英可改變部分激素及其受體的水平，如雌激素受體、糖皮質(zhì)激素、胰島素水平的降低。此外，二噁英也可以改變動(dòng)物及其組織中雌激素、孕激素、雄激素、甲狀腺激素水平。3.2.3酶活性的改變PCDD/Fs可以增加CYP1A1和1A2活性，改變細(xì)胞代謝所涉及的活性。3.3種屬差異4毒作用機(jī)制TCDD在細(xì)胞水平通過(guò)烴受體（Ah）發(fā)揮作用，受體通過(guò)與二噁英的結(jié)合而被活化，在基因水平發(fā)揮毒性作用。芳烴受體：為細(xì)胞漿中存在的信使蛋白質(zhì)，與固醇類(lèi)激素受體相似起著信號(hào)傳導(dǎo)與基因轉(zhuǎn)錄的作用。芳烴受體蛋白分子量約為270KD，由結(jié)合配體二噁英的特殊功能序列亞單位單體（約95KD）與2個(gè)分子量為90KD的熱休克蛋白組成。配體結(jié)合特殊功能序列單體（95KD）2個(gè)熱休克蛋白（90KD）芳烴受體特殊功能序列包括與二噁英特殊性結(jié)合的部位及螺旋-環(huán)-螺旋基序區(qū)域。二噁英作為配體與胞漿中芳烴受體結(jié)合使其2個(gè)熱休克蛋白及1個(gè)P50蛋白發(fā)生解離脫落活化，活化芳烴受體通過(guò)蛋白質(zhì)間的相互作用，與胞漿中的芳烴受體核轉(zhuǎn)位蛋白ARNT結(jié)合形成約為175KD的異源性蛋白質(zhì)二聚體。上述結(jié)合體轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞核中，并與核中DNA特殊序列二噁英響應(yīng)因子DRE結(jié)合。特殊序列二噁英響應(yīng)因子DRE位于特定轉(zhuǎn)錄基因5’末端之前，與活化的芳烴受體結(jié)合后，DNA構(gòu)象發(fā)生改變，特定基因組轉(zhuǎn)錄，使細(xì)胞增生與分化發(fā)生改變，導(dǎo)致相應(yīng)的效應(yīng)與毒性及其致癌性。TCDD配體結(jié)合特殊功能序列單體（95KD）2個(gè)熱休克蛋白（90KD）二噁英-配體結(jié)合特殊功能序列亞單位2個(gè)熱休克蛋白，1個(gè)P50蛋白異源性蛋白質(zhì)二聚體（175KD）芳烴受體核轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白核內(nèi)二噁英響應(yīng)因子-異源性蛋白質(zhì)二聚體特定基因組轉(zhuǎn)錄細(xì)胞分化增生發(fā)生改變芳烴受體與具有特定芳香平面結(jié)構(gòu)（共平面環(huán)結(jié)構(gòu)）的PCDD/Fs發(fā)生特異性結(jié)合，其結(jié)合能力與平面結(jié)構(gòu)上鹵素取代位子有關(guān)。2，3，7，8-TCDD的作用最強(qiáng)，與芳烴受體的親和力也最強(qiáng)。PCDD/Fs對(duì)不同品系小鼠的效應(yīng)強(qiáng)度不同，這與不同品系的Ah受體編碼基因差別有關(guān)。5.食品測(cè)定方法5.1化學(xué)分析法皮克pg(10-12克)；納克ng（10-9克）;微克ug(10-6)TDI（tolerabledailyintake）:美國(guó)國(guó)家科學(xué)院專(zhuān)家委員會(huì):100pg/kg.dTEQ；歐洲：1-10pg;日本：1-10pg；WHO:1-10pg;5.食品測(cè)定方法5.1化學(xué)分析法二噁英的分析屬于超痕量、多組分（同系物、異構(gòu)體的分離）和復(fù)雜的前處理技術(shù)，對(duì)特異性、選擇性和靈敏度的要求極高，成為當(dāng)今食品和環(huán)境分析領(lǐng)域的難點(diǎn)。國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法：EPA1613法，僅測(cè)定2，3，7，8-取代的17種PCDD/Fs，采用HRGC/HRMS方法。參考文獻(xiàn)：.國(guó)內(nèi)外二噁英檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)制修訂現(xiàn)狀與進(jìn)展.環(huán)境污染與防治，2014，36（1）：80-83國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)組織有關(guān)二噁英的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)二噁英分析標(biāo)準(zhǔn)

1.前處理包括提取和凈化。提取前,加入14Ｃ標(biāo)記的內(nèi)標(biāo)物，用以測(cè)定經(jīng)提取、凈化處理后的回收率。為除去共提取物中的干擾組分,需要對(duì)提取液進(jìn)行凈化,目前大多采用色譜法進(jìn)行凈化,如分配、吸附及排阻色譜。2.分離：采用HRGC可從PCDD/Fs中分離單一同系物異構(gòu)體。非極性固定相可有效地將PCDD/Fs含有相同氯原子的各組分離而極性固定相可以將各組中的異構(gòu)體進(jìn)行分離。通常要使用多根色譜柱分離。3.定量：主要采用多離子檢測(cè)的質(zhì)譜法，這可提高選擇性、減少共提取物的干擾，分辯率在10000的共聚焦磁式高效質(zhì)譜可提供更高的特異性。5.2生物測(cè)定法原理：因?yàn)椋粒枋荏w是ＰＣＤＤ/Ｆｓ發(fā)揮毒性作用機(jī)制的基礎(chǔ)物質(zhì),它的被活化程度與ＰＣＤＤ/Ｆｓ毒性相一致,而ＰＣＤＤ/Ｆｓ活化Ａｈ受體能力與其ＴＥＱｓ有關(guān),目前所建立的生物學(xué)篩選方法均據(jù)此進(jìn)行。5.2生物測(cè)定法二噁英可活化芳烴受體蛋白，從而導(dǎo)致細(xì)胞色素體系中部分酶的表達(dá)，如芳香烴羥化酶（AHH）和9-乙氧基-3異吩唑酮-o-脫乙基酶（EROD)的活性與PCDD/Fs對(duì)芳烴受體活化的結(jié)構(gòu)-效應(yīng)關(guān)系呈正比，也呈劑量反應(yīng)關(guān)系。利用這一生物試驗(yàn)系統(tǒng)采用大鼠肝癌細(xì)胞系H-2-11E或乳腺癌細(xì)胞系進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，很容各種基質(zhì)中PCDD/Fs和PCB的毒性當(dāng)量，所用的指標(biāo)為AHH和EROD，所試的基質(zhì)為魚(yú)提取物、PCB與PCDP污染的米糠油、各種食品提取物、五氯酚鈉污染的食品。6.危險(xiǎn)性評(píng)估芬蘭Kiviranta,H;Ovaskainen,MAL;Vartiainen,T.MarketbasketstudyondietaryintakeofPCDD/Fs,PCBs,andPBDEsinFinland.EnvironmentInternational,2004,30,(7):

923-932WehavemeasuredtheconcentrationsofPCDD/F,PCBs,andPBDEin10marketbasketsconsistingofalmost4000individualfoodsamplesrepresenting228differentfooditems,andalsointhetotaldietbasket.PBDEs通常作為阻燃劑被添加到聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料、不飽和聚酯、ABS樹(shù)脂和聚丙烯等塑料制品中，被廣泛應(yīng)用于電子電器、儀器儀表、紡織和建筑、包裝材料、玩具、生活日用品等領(lǐng)域.塑料制品中的PBDEs多為添加型阻燃劑，其與聚合物是機(jī)械混合，并不形成化學(xué)鍵，塑料中脫離而進(jìn)入環(huán)境.2009年5月進(jìn)入斯德哥爾摩公約。WealsoassessedtheaveragedailyintakesofthesesubstancesbytheFinnishadultpopulation.TheaveragedailyintakeofsumofPCDD/FsandPCBsasWHOtoxicequivalentswasassessedtobe115pg,whichwas1.5pgWHO-TEq/kgbodyweightusinganaveragemeanweightof76kgforthegeneralpopulationinFinland.ThecontributionoffishtotheintakeofPCDD/Fswasbetween94%and72%,dependingonwhetherlowerorupperboundconcentrationswereused.WithrespecttoPCBs,thecontributionoffishwas80%.ThecalculatedintakeofPBDEsof44ng/daywasparabletointakeassessmentsfromothercountries.FishalsocontributedmosttothePBDEintake,buttherewassomeothersourceofPBDEs.魚(yú)類(lèi)代謝有機(jī)污染物的能力較弱！比利時(shí)VoorspoelsS,CovaciA,NeelsH.DietaryPBDEintake:Amarket-basketstudyinBelgium.EnvironmentInternational,2007,33:93–97大連地區(qū)母乳中二噁英污染水平處于世界平均水平7.垃圾焚燒爐意大利的三個(gè)垃圾焚燒爐附近空氣和土壤中的二噁英Atthefirstsite,locatedinanagricultural,cattle-breeding,typically.flattishareaofthePoValley,thedioxinconcentrationshadalreadybeenmeasuredbeforethestart-upofthenewMSWI.Thesedioxinconcentrationswerethenagainmeasuredaftertwoyearsofcontinualoperationoftheincinerator.ThePCDD/Fsconcentrationsappearnottohavebeenaffectedandwerefoundtobeinarangeof22–125fgI-TEQm3intheairsamplesand0.7–1.5pgI-TEQg1inthesoilsamples.ThesecondsiteislocatedinanindustrialdistrictoftheVenetoRegion,inthesurroundingsofanoldMSWIthatisnotequippedwithBestAvailableTechnology(BAT)dioxinremovalsystem.ThePCDD/Fsconcentrationsintheairsampleswerebetween144and337fgI-TEQm3.Thisisatypicalrangeofvaluesforindustrialareas,whilethesoilsamplesshowedcontaminationlevelsbetween1.1and1.4pgI-TEQg1.ThethirdsiteliesintheAdigeValley,nearaMSWIthathasbeenequippedwithBATfor.fluegascleaning.Theobservedvaluesrangedfrom10to67fgI-TEQm3fortheairsamplesand0.08–1.2pgI-TEQg1forthesoilsamples.某省市圾焚燒發(fā)電廠區(qū)域二噁英背景調(diào)查據(jù)報(bào)道，我國(guó)四川重慶、德陽(yáng)兩座垃圾焚燒廠超標(biāo)99倍，北京超標(biāo)10.8倍。廣東：已建成20多家，廣某省市生活垃圾總量以每年10%的速度遞增，工業(yè)垃圾以每年3-5%的速度遞增，預(yù)計(jì)未來(lái)十年，還有近30家投入生產(chǎn)。課外思考題：1.二噁英有什么樣的毒性？毒性作用的機(jī)理是什么？2.你怎樣看待垃圾焚燒？3.我國(guó)二噁英的污染現(xiàn)狀如何？課外閱讀1.ZhangLei,LiJingguang*,ZhaoYunfeng,LiXiaowei,WenSheng,ShenHaitao,WuYongning*.Polybrominateddiphenylethers(PBDEs)andindicatorpolychlorinatedbiphenyls(PCBs)infoodsfromChina:levels,dietaryintake,andriskassessment.JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2013;61:6544-65512.ZhangLei,LiJingguang*,LiuXiao,ZhaoYunfeng,LiXiaowei,WenSheng,WuYongning*.Dietar