致突变、致癌性的 杂环胺类化合物

到目前为止，已发现了20多种杂环胺，具有 强烈的致突变性，还被证明可引起实验动 物多种组织的肿瘤。
杂环胺对食品的污染，已成为食品安全领域 关注的热点问题之一。
一、食品中杂环胺的种类 二、食品中杂环胺形成的机制 三、杂环胺的致癌致突变等毒性
（1）致突变 （2）致癌性 （3）心肌毒性 四、减少杂环胺暴露与危险性的措施
生成N-羟基衍生物，可直接与DNA或其他
细胞大分子结合；
氧化的氨基（N-OH）可进一步被乙酰基转 移酶、磺基转移酶、氨酰tRNA合成酶或磷 酸激酶酯化，形成具有高度亲电子活性的 终代谢产物。
杂环胺是移码突变物。用Ames试验检测显 示：杂环胺在S9代谢系统中有较强的致突变 性，其中TA98比TA100更加敏感（见下表）。
一、食品中杂环胺的种类
(1)氨基咪唑氮杂芳烃(aminoimidazo azaaren, AIA)：
名称类别
最初来源
喹啉类(quinoline
congeners, IQ)
烤沙丁鱼
喹喔类(quinoxaline 炸牛肉；碎牛肉与肌酐、
congeners, IQx) 苏氨酸肌酐与葡萄糖混合热解
吡啶类(pyridine 炸牛肉；碎牛肉与肌酐
三、杂环胺的致癌、致突变等毒性
（1）致突变 所有的杂环胺都是前致突变物，但必须经
过代谢活化才能产生致癌、致突变。经口 服，很快被吸收，通过血液分布于各组织。 肝脏是杂环胺的重要代谢器官，肠、肺、 肾等也有一定代谢能力。
杂环胺代谢活化有两个过程：
环外氨基由细胞色素P450（CYP）IA2催化，
回变菌落数/μg
TA98
TA100
433 000
7 ຫໍສະໝຸດ Baidu00
661 000
30 000
145 000
14 000
183 000
8 000
163 000
9 000
续表 杂环胺在Ames试验中致突变性比较
化合物
Trp-P-1(蚓哚) Trp-P-2
Glu-P-1(咪唑) Glu-P-2
AαC(吡啶并吲哚)
Trp-P-1 吲哚 0.21 0.19 0.12
0.10
PhIP 吡啶类
27 ― ― ― 6.6 69 69.2
二、食品中杂环胺形成的机制
实验结果表明：氨基酸和肌酸是杂环胺合 成的重要前体物，糖的存在可能是起催化 作用。Jagerstad 等提出 IQ（喹啉）型杂环 胺形成的机制：
图 IQ型杂环胺的形成机制和前体化合物
congeners)
混合热解
苯并噁嗪类
(2)氨基咔啉(amino-carboline congener)：
名称类别
最初来源
α-咔啉(AαC) 大豆蛋白热解产物
γ-咔啉
色氨酸热解产物
δ-咔啉
谷氨酸热解产物
苯并吡啶
苯丙氨酸热解产物
图 常 见 杂 环 胺 的 化 学 结 构
烤鱼或烤肉 甲醇提取
稳定性同位素标记内标
0.19 0.21
0.25
0.21
0.15
2.50
0.19
0.18
0.21
0.04
―
0.16
续表 一些西方国家膳食中杂环胺的含量(ng/g)
样品 烤牛肉 炸牛肉 烤羊肉 烤鸡肉 烤猪肉 烤鱼 炸鱼
8-MeIQx 喹喔啉
2.11 0.64 1.01 2.33 0.69 1.70 0.03
4,8-DiMeIQx 喹喔啉 1.80 0.12 0.67 0.81 0.16 5.40 6.44
75 000
1 500
6 000
28 000
320
660
突变位点主要是第13密码子，常见的是 G T 颠换；
此外，还发现p53突变，也涉及鸟嘌呤的改 变，即密码子175和248，突变类型为
G T 和 G A 颠换。
（2）致癌性
所测试的杂环胺对啮齿类动物均具有致癌
性。除了PhIP外，致癌的主要靶器官是肝 脏，但多数杂环胺可诱发其他多种部位的 肿瘤。诱导50%动物发生肿瘤所需的剂量 （TD50）见下表。 有人采用5种杂环胺，按其各自致癌剂量的 1/5染毒，其致癌效应有相加作用。
回变菌落数/μg
TA98
TA100
39 000
1 700
104 000
1 800
49 000
3 200
1 900
1 200
300
20
续表 杂环胺在Ames试验中致突变性比较
化合物
MeAαC PhIP IQx
黄曲霉素B1 苯并[α]芘B[α]
回变菌落数/μg
TA98
TA100
200
120
1 800
120
酸碱分配
“蓝棉”吸附(纤维素/Cu-酞花 青)
反相HPLC-MS
正相HPLC(硅胶或CN柱)
或GC-MS
反相HPLC-MS或GC-MS
图 杂环胺的分析流程图
表 一些西方国家膳食中杂环胺的含量(ng/g)
样品
烤牛肉 炸牛肉 烤羊肉 烤鸡肉 烤猪肉 炸鱼
IQ Trp-P-2 AαC
MeAαC
喹啉 吲哚 吡啶并吲哚 吡啶并吲哚
0.7 肝,皮肤,阴蒂腺,耳皮脂腺 11.0 肝,肺,造血系统
续表 不同杂环胺对大鼠和小鼠的致癌能力
化合物 Trp-P-1 Trp-P-2
PhIP
动物
大鼠 小鼠 大鼠 小鼠 大鼠 小鼠
表 不同杂环胺对大鼠和小鼠的致癌能力
化合物
动物
饲料中 浓度(%)
TD50 (mg/kg)
靶器官
大鼠 0.03
0.7 肝,肠,皮肤,阴蒂腺等
IQ
小鼠 0.03
14.7 肝,前胃,肺
大鼠 0.03 4-MeIQ 小鼠 0.04
0.1 肝,皮肤,口腔,乳腺等 8.4 肝,前胃
大鼠 0.04 8-MeIQx 小鼠 0.06
S9活化系统可诱导哺乳动物细胞的DNA损
害，如基因突变、染色体畸变、姐妹染色 体交换、DNA断裂、程序外DNA修复合成 和癌基因活化等。杂环胺与动物体内DNA 形成加合物，是致癌、致突变的基础。
表 杂环胺在Ames试验中致突变性比较
化合物
IQ(喹啉) 4-MeIQ(喹喔啉)
8-MeIQx 4,8-DiMeIQx 7,8-DiMeIQx
致突变、致癌性的 杂环胺类化合物
在食品加工、烹调过程中，由于蛋白质、 氨基酸热解产生杂环胺类化合物，是一类 具有致突变、致癌的物质。
早在1939年Widmark就发现用烤马肉的提取 物涂布于小鼠的背部，可诱发乳腺肿瘤， 并未引起人们的注意。
20世纪70年代后，Sigimura和Nagao等发现， 直接以明火或炭火炙烤的烤鱼，有强烈的 致突变性。烧焦的肉，甚至正常“烹调的 肉也检出强烈的致突变性，才激起人们的 关注。