丙烯酰胺进入生物体后 ， 其中 10% 左右在线 粒体细胞色素 P450 中的氧化酶作用下 ， 转变成为 环氧丙酰胺
[4-6]
。 环氧丙酰胺是一种具有强遗传毒
[7] [8]
性的物质 ， 能攻击 DNA 分子 ， 引发突变 ， 且其基 因毒性具有明显的累积效应 。 此外 ， 有研究表明 环氧丙酰胺会造成人体细胞中氧化压力的急剧上 升 ， 增加其它疾病的发病风险 [9]。 以往对丙烯酰胺毒性的防护研究主要集中在 其形成抑制方面 ， 尤其是在热加工过程中如何采 取各种措施以降低食品中丙烯酰胺的含量 ， 并在 利用天然产物作为其抑制剂领域取得了显著的成 果[10-12]。 近年来 ， 已有不少研究者开始关注构建丙
CYP2E1 酶的催化下 ，生成环氧丙酰胺
[5，20]
。 所生成
的环氧丙酰胺同样可以与谷胱甘肽结合后降解生 成 2 种硫醇尿酸化合物 （GAMA 和异 GAMA ）。 除 谷胱甘肽外 ， 人体对于环氧丙酰胺具有另一种解 毒的途径 ： 在环氧化物水解酶的作用下 ， 一部分环 氧 丙 酰 胺 可 以 被 转 化 成 无 毒 的 1，2- 二 羟 基 丙 酰 胺
2
张
英 1*
杭州 310028 ）
（1 浙江大学食品科学与营养系 摘要
杭州 310029
浙江大学化学系
丙烯酰胺是一种潜在的致癌物 ， 自 2002 年被报道在 热 加 工 食 品 中 高 含 量 存 在 后 ， 引 起 了 国 际 社 会 的 广
泛关注 。 有研究发现 ， 丙烯酰胺对人体的危害主要是由于其代谢产物环氧丙酰胺造成的 。 本文综述了近年来在 环氧丙酰胺的分析方法 、 代谢机理 、 基因毒性等方面的研究进展 ； 并结合利用天然产物抑制丙烯酰胺体内毒性 的研究成果 ， 对其危害的深层次防护提出展望 。 关键词 文章编号 丙烯酰胺 ； 环氧丙酰胺 ； 代谢机理 ； 基因毒性 ； 体内防护
[21-22]
。 上述的 AAMA 、GAMA 、 异 GAMA 、1，2- 二
[4，20]
羟基丙酰胺甚至少量游离的丙烯酰胺都可以通过 尿液排出体外 。 其中 ，AAMA 的量约为 GAMA 的 10 倍 ， 而异 GAMA 含量远远低于 GAMA[23]。 由 于 AAMA 是尿液中丙烯酰胺主要的结合物 ， 很多 研究中 ， 都选择 AAMA 作为评价人体暴露于丙烯
丙烯酰胺的体内代谢途径 丙烯酰胺通过饮食 、 吸烟 [16-18] 甚至化妆品 [19] 进
入体内后 ， 有 2 条主要的代谢途径 （ 见图 1 ）：1 ） 在
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中 国 食 品 学 报
酰胺的生物学指标 。
2011 年第 4 期
谷胱甘肽 S- 转移酶的作用下 ， 与还原型谷胱甘肽 结合生成 AA- 谷胱甘肽结合物 ， 再降解生成硫醇 尿酸化合物 （AAMA ） ； 2） 在细胞色素 P450 中
第 11 卷 第 4 期 2 0 1 1 年 7 月
中 国 食 品 学 报
Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology
Vol． 11 No． 4 Jul． 2 0 1 1
丙烯酰胺代谢机理及其体内毒性防护的研究进展
李 栋1 金 成1 汤谷平 2
[1-3]
1
1.1
丙烯酰胺的体内代谢过程
肝脏 CYP2E1 单氧合酶在丙烯酰胺代谢中 肝 脏 细 胞 色 素 P450 中 的 CYP2E1 是 一 种 代
。
的作用 谢外来异物的单氧合酶 ， 主要代谢一些小分子的 物质 ， 包括 N- 亚硝胺 、 苯以及一系列重要的工业 化学物 ， 对人体具有极其重要的毒理学和遗传学 意义 [13-14]。 利用 CYP2E1 缺失的小鼠模型 ， 在同样摄入 丙烯酰胺的情况下， 其体内检出与环氧丙酰胺 （GA ） 有关的 GA-DNA 和 GA- 血红蛋白结合物的 含量远远低于正常小鼠 [15]。 利用同位素示踪法得 到了相似的结果 ， 在 CYP2E1 缺失的小鼠尿液中 ， 摄入丙烯酰胺后无法检测到 GA 或者与 GA 有关 的化合物 [5]。 此外 ，CYP2E1 缺失的小鼠具有更强 的抵御丙烯酰胺对精子细胞的诱变破坏能力 [9]， 从 而可以推断 CYP2E1 在丙烯酰胺向环氧丙酰胺的 转化过程中起重要作用 。
收稿日期 ： 2010-07-27 基金项目 ： 国家自然科学基金资助项目 （No.30972486 ）； 国家 “ 十一五 ” 科技支撑计划 （2009BADB9B07 ）； 浙江省自然科学基金 （Y307450 ） 作者简介 ： 李栋 ， 男 ，1984 年出生 ， 博士生 通讯作者 ： 张英
1.2[Βιβλιοθήκη 8]此外 ， 丙烯酰胺和环氧丙酰胺都是蛋白质的 烷化剂 。 它们能和血红蛋白的氨基末端缬氨酸结 合 ，生成性质稳定的化合物 AA-Hb 和 GA-Hb[24-25]。 这两种结合物在血液中的残留时间较长 ， 通常超 过 1 周 ， 这个过程对肌体有毒害作用 [26]。 由于代谢 过程的原因 ， 短时间内 ， 血液中游离的丙烯酰胺和 环氧丙酰胺含量可以更好地反映生物体对丙烯酰 胺的急性中毒情况 [27]， 但因残留时间短 ， 故无法及 时监控 。 而血液中的 AA-Hb 和 GA-Hb 则性质稳 定 ， 可以作为评价生物体丙烯酰胺暴露水平的重 要指标 。 Pelle 等[28]正是通过测定人群的 AA-Hb 和
烯酰胺防护的第二道防线 ， 即利用天然产物抑制 环氧丙酰胺在体内的基因毒性和细胞毒性 。 本文 就当前国内外对丙烯酰胺体内代谢机理和环氧丙 酰胺毒性防护的研究进行综述 ， 以期为人类丙烯 酰胺危害的深层次防护提供新思路 。
FA）对食品中的丙烯酰胺进行了系统的危险性评
估 ， 逐渐认识到丙烯酰胺所具有的遗传毒性 、 致癌 —— 环氧丙酰胺 性等几乎都与其体内的代谢产物 — （Glycidamide ，GA ） 有关
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早 在 1994 年 ， 国 际 癌 症 研 究 署 （IARC ） 就 将 丙烯酰胺 （Acrylamide ，AA ） 列为准致癌物 。 2002 年 以来 ， 随着高含量 （mg/kg 级 ） 丙烯酰胺在热加工食 品中的检出 ， 国 际 粮 农 组 织 （FAO ） 和 世 界 卫 生 组 织 （WHO ） 会同食品添加剂联合专家委员会 （JEC-