20世紀70年代末，人們發(fā)現(xiàn)從烤魚或烤牛肉炭化表層中提取的化合物具有致突變性。而且其致突變活性比苯并［a]芘強烈。隨后在魚和肉制品以及其他含氨基酸和蛋白質(zhì)的食品中也發(fā)現(xiàn)類似的致突變性物質(zhì)。經(jīng)20多年的研究證明，這類致突變物質(zhì)主要是復(fù)雜的雜環(huán)胺類化合物，例如，咪唑、喹啉、甲基咪唑喹啉等。人和動物主要是通過食品攝入的。因為雜環(huán)胺類具有較強的致突變性，而且大多數(shù)已被證明可誘發(fā)實驗動物多種組織腫瘤，所以，它對環(huán)境尤其是對食品的污染以及對人類健康的危害，已經(jīng)備受關(guān)注。

一、雜環(huán)胺的種類

根據(jù)化學結(jié)構(gòu)，雜環(huán)胺化合物一般可分為5大類。

(1)吡啶并咪唑或吲哚類：如3-氨基-1，4-二甲基-5H吡啶并[4，3-b]吲哚(Trp-P-1)、3-氨基-1-甲基-5H-吡啶并[4，3-b]吲哚(Trp-P-2)、2-氨基-6-甲基-二吡啶并[1，2-a：3’-d]咪唑(G1u-p-1)、2-氨基-9H-吡啶并[2，3-6]吲哚(AaC)、2-氨基-3-甲基-9H-吡啶并[2，3-6]吲哚(MeAaC)等。

(2)咪唑并喹啉類：如2-氨基-3-甲基咪唑并[4，5-f]喹啉(IQ)、2-氨基-3，4-二甲基咪唑并[4，5-f]喹啉(MelQ)等。

(3)咪唑并喹喔啉類：如2-氨基-3-甲基咪唑[4，5-f]喹喔啉(IQx)、2-氨基-3，8-二甲基咪唑[4，5-f]喹喔啉(MeIQx)等。

(4)咪唑并吡啶類：如2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4，5-b]吡啶(PhIP)等。

(5)苯并噁嗪類：如2-氨基-3，4-二甲基咪唑[4，5-f]-4H-1，4-苯并噁嗪、2-氨基-3-甲基咪唑[4，5-F]-4H-1，4-苯并嗯嗪等。

二、雜環(huán)胺的產(chǎn)生

模擬試驗發(fā)現(xiàn)，肉類在油煎之前分別添加氨基酸和肌酸，其雜環(huán)胺產(chǎn)量均比對照高許多倍，但添加氨基酸者對致突變譜有很大影響，而添加肌酸者與對照沒有差別，未影響致突變譜。另外，檢測發(fā)現(xiàn)許多高蛋白低肌酸食品如動物內(nèi)臟、牛奶、奶酪和豆制品等產(chǎn)生的雜環(huán)胺遠低于含有肌肉的食物。食品中雜環(huán)胺的形成的主要前體物質(zhì)是肌肉組織中的氨基酸和肌酸或肌酸酐，其中氨基酸可能是決定性前體物質(zhì)。

美拉德反應(yīng)除能產(chǎn)生誘人的焦黃色和獨特風味外，還可形成許多雜環(huán)化合物。從美拉德反應(yīng)中得到的混合物，表現(xiàn)為很多不同的化學和生物特性，其中，有促氧化物和抗氧化物、致突變物和致癌物以及抗突變物和抗致癌物。由等物質(zhì)的量還原性單糖和氨基酸組成的美拉德反應(yīng)模型所形成的許多產(chǎn)物在Ames檢驗中呈現(xiàn)致突變性，其中包括由淀粉／甘氨酸、乳糖／酪胺和麥芽糖／氨組成的反應(yīng)模型。用¹⁴C標記的葡萄糖進行的實驗證明，葡萄糖的碳原子確實摻入到一些雜環(huán)胺分子中。因此，有人認為美拉德反應(yīng)可能在雜環(huán)胺形成過程中起重要作用。

在食品加工過程中，加工方法、加熱溫度和時間對雜環(huán)胺形成影響很大。實驗顯示，煎、炸、烤產(chǎn)生雜環(huán)胺多，而水煮則不產(chǎn)生或產(chǎn)生很少；油煎豬肉時將溫度從200℃提高到300℃，致突變性可增加5倍；肉類在200℃油煎時，雜環(huán)胺產(chǎn)量在最初5min就已很高，但隨著烹調(diào)時間延長，肉中雜環(huán)胺含量有下降趨勢，可能是部分前體物和形成的雜環(huán)胺隨肉中脂肪和水分遷移到鍋底殘留物中的緣故。一些烹調(diào)食品中雜環(huán)胺含量見表9—12。

三、毒性與危害

(一)毒性

雜環(huán)胺屬于前致突變物(或致癌物)。但是，雜環(huán)胺只有被機體吸收，經(jīng)過一系列代謝活化后，才具有致癌和致突變作用。通過消化道進入機體的雜環(huán)胺能很快被吸收，并隨血液分布到身體的大部分組織。主要在肝臟代謝。

1、遺傳毒性

Ames試驗結(jié)果顯示，雜環(huán)胺對鼠傷寒沙門菌DNA CG堿基序列熱點的改變具有很高的親和性。雜環(huán)胺對哺乳類細胞也具有顯著的遺傳毒性，表現(xiàn)為誘發(fā)基因突變、染色體畸變、姐妹染色單體交換、DNA鏈斷裂和程序外DNA合成等。動物試驗表明，大多數(shù)雜環(huán)胺可在體外和動物體內(nèi)與DNA共價結(jié)合形成雜環(huán)胺一DNA加合物，可見這類化合物是高度潛在的致突變物質(zhì)。DNA加合物的形成在肝臟中含量最高，其次為腸、腎和肺。

2、致癌性

在大劑量時，雜環(huán)胺對動物具有致癌性。大多數(shù)雜環(huán)胺主要在肝臟中代謝轉(zhuǎn)化，因此它們在肝臟中的含量最高，其致癌的主要靶器官也是肝臟，同時還可誘發(fā)其他組織器官的腫瘤。另外，一些其他致癌物、促癌物和細胞增生誘導劑還可能會大大增強雜環(huán)胺的致癌性。

評價食品中的雜環(huán)胺對人的潛在致癌危險性是一個十分復(fù)雜的過程，需要考慮雜環(huán)胺的攝入量、侵害部位、生物有效量、量一效關(guān)系、個體特征以及其他影響因素。目前關(guān)于雜環(huán)胺對人體的致癌性研究，還主要是通過動物試驗進行推論，缺乏直接資料。

3、心肌毒性

Davis等用胎鼠原代細胞研究了IQ和PhIP的細胞毒性。電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，暴露于這兩種雜環(huán)胺的細胞發(fā)生線粒體水腫和變形等。給8只大鼠經(jīng)口攝入：IQ和PhIP兩周后，有7只出現(xiàn)心肌組織灶性壞死、肌原纖維融化以及T小管擴張等病變。Tholrgeirtwn等用猴進行試驗后發(fā)現(xiàn)，心臟呈局灶性損傷，細胞線粒體水腫和脊的密度消失、肌節(jié)排列紊亂等。

(二)對人體健康的危害

根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部1985年的食品攝人量調(diào)查報告，美國人均每天攝入肉、禽和魚224．5g。肉類在190⁰C每面煎炸6min后，其中的PhIP和MeIQx含量分別為1.9ng／g和1.3ng／g。以此推算，則每個人每天僅從肉類食品攝入的PhIP和MeIQx的平均量就可達到720ng。如果肉在250℃每面煎炸10min，PhlP和MelQx的含量分別為24ng／g和8ng／g，則每天平均攝入量可達7184ng。

Friesen等用³²P標記和氣相色譜-質(zhì)譜方法，檢測了24份人的結(jié)腸、胰腺和膀胱手術(shù)標本中的雜環(huán)胺-DNA加合物。發(fā)現(xiàn)2份結(jié)腸樣品中含有PhIP-DNA加合物。致癌物-DNA加合物的形成被普遍認為是癌發(fā)生的啟動子。研究提示PhIP和其他雜環(huán)胺可能與人的結(jié)腸癌等有關(guān)。

流行病學研究發(fā)現(xiàn)，烹調(diào)食品與癌癥的發(fā)生有一定的相關(guān)性。Willett等報告指出，經(jīng)常食用牛肉、豬肉或羊肉的人患結(jié)腸癌的危險性高。Steineck等綜述了肉類烹調(diào)方法與癌癥危險性之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常食用煎炸肉類制品易患結(jié)腸癌和直腸癌。

參考資料：環(huán)境中有毒有害物質(zhì)與分析檢測