食品接觸材料中納米顆粒的風險評估研究進展

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　　摘  要：文章綜述了近年來食品接觸材料中納米顆粒的風險評估研究進展，研究納米顆粒的物理化學特性對胃腸道吸收的影響。評估納米顆粒毒性的一個挑戰是它們的物理化學性質可能在不同的環境中發生變化。在給定條件下充分表征納米顆粒的物理化學形式是必要的，并對未來研究趨勢進行展望。
　　關鍵詞：納米顆粒;遷移;風險評估
　　中圖分類號：TB383        文獻標志碼：A         文章編號：2095-2945（2019）09-0036-03
　　Abstract： In this paper， the research progress of risk assessment of nanoparticles in food contact materials in recent years was reviewed， and the effects of physicochemical properties of nanoparticles on gastrointestinal absorption were studied. One of the challenges in assessing the toxicity of nanoparticles is that their physicochemical properties may change in different environments. Thus， it is necessary to fully characterize the physicochemical forms of nanoparticles under given conditions， and the trend of future research is prospected.
　　Keywords： nanoparticles; migration; risk assessment
　　納米材料是指物質結構在三維空間中至少有一維處于納米尺度（0.1～100nm之間），或由納米結構單元構成的且具有特殊性質的材料[1]。
　　當材料粒子尺寸進入納米量級（0.1～100nm之間）時，會呈現出量子尺寸效應、小尺寸效應、表面界面效應和宏觀量子隧道效應，因而納米材料展現出許多特有的化學、催化、光學、電磁等性能，在催化材料、光學材料、醫用材料、磁介質等新材料方面有著廣闊的應用前景，同時也推動著基礎研究的發展[2]。
　　食品接觸材料是用于食品生產，加工，儲存，準備和盛裝期間與食品接觸的材料和物品。將納米材料引入食品包裝行業可以改善包裝材料的柔韌性，阻隔性，機械強度，耐熱性和抗菌性。納米技術的新材料在食品接觸材料領域得到廣泛應用。
　　由于潛在的人類暴露，評估從食品接觸材料遷移到食物的納米顆粒重要性引起了科學界和立法界的興趣[3]。遷移定義為通過亞微觀傳質過程將物質或是組分從食品接觸材料傳遞到食品。遷移被認為是食品接觸材料風險評估的主要關鍵因素[4]。遷移納米顆粒的潛在健康風險與它們的小尺寸有關，與普通的食品接觸材料相比含有納米顆粒的食品接觸材料表現出不同的物理化學性質，并且由于通過天然生物屏障的能力增加和更快的通過而具有更高的生物利用度[5]。根據EFSA的科學觀點（EFSA 2009），必須闡明納米科學和納米技術在食品和食品接觸材料中產生的潛在風險，并且贊同新食品接觸材料的應用取決于遷移評估結果。本文旨在總結近年來食品接觸材料中納米顆粒的風險評估研究進展，并對未來研究趨勢進行展望。
　　1 食品接觸材料中納米顆粒的風險評估
　　可能最復雜的問題是最終釋放的納米顆粒是否會對人類健康構成威脅。已知納米顆粒的毒性取決于納米顆粒的各種物理化學性質。已經確定的納米顆粒毒理學的三個原則涉及納米顆粒的獨特特性[6]。在納米模型中，“運輸原理”用于解釋特定材料的固有毒性特別有效，通常非常精確地調節體細胞中離子和分子的攝取。然而，如果納米顆粒不溶解但是長時間保持穩定或是在細胞中積聚，納米顆?？赡芤粤硪环N方式變得“活躍”?！氨砻嬖怼蓖ㄟ^大量表面原子和表面效應來解釋納米顆粒的小尺寸可能引起化學反應性的增強?！安牧显怼庇脕斫忉尲{米顆粒的毒性取決于納米材料本身，包括材料特性、化學成分、表面特性和潛在雜質。
　　如果納米顆粒從食品接觸材料中遷移出并且長久存在食物中，消費者可能通過胃腸道暴露。胃腸道壁吸收納米顆粒的機制是很復雜的，對于胃腸道中納米顆粒的運動軌跡知之甚少[7，8]。需要更詳細地研究納米顆粒的物理化學特性對胃腸道吸收的影響。嚙齒動物的數據顯示納米顆?？梢赃M入體內通過腸道吸收[9，10]，但吸收被限制在相對少量的小于1%的劑量（以質量單位表示）。胃腸道吸收可能受到納米顆粒上不同涂層的影響[7，10]。食物中的蛋白質可能顯著影響胃腸道對納米顆粒吸收和納米顆?？缭郊毎琳系目赡苄浴榱搜芯课改c道中納米顆粒的轉化，建議測試胃腸液中納米顆粒的穩定性，例如通過體外消化試驗[11]。尚未研究不同體外消化模型對納米顆粒溶解和降解造成多大程度的偏差。最近納米顆粒的體外消化方案顯示，食物成分不會導致納米顆粒攝入的誤導性和不確定性[12]。如果納米顆粒被胃腸道吸收后，納米顆粒會進入血液并進一步進入人體器官中[10，13]。在大多數情況下，肝臟和脾臟似乎是納米顆粒積聚的主要器官[10，14]。發現大鼠中含金的納米顆粒分布與納米顆粒尺寸有關。最小的納米顆粒在不同器官中都有分布，包括血液，肺，肝，脾，腎，胸腺，腦和睪丸[14]。較大的納米顆粒主要存在于肝臟和脾臟中。在體內納米顆粒與蛋白質相互作用可以隨時改變并增強納米顆粒的膜交叉和細胞穿透能力[15，16，17]，從而影響納米顆粒的生物學效應。 　　目前非納米材料的風險評估范例也同樣適用于納米顆粒。但是，風險評估應包括有關納米顆粒特定性質的考慮，例如其化學成分，物理化學性質和與人體組織的相互作用[7，11]。評估納米顆粒毒性的一個挑戰是它們的物理化學性質可能在不同的環境中發生變化。在給定條件下（例如，在食品中和在給定的測試條件下）充分表征納米顆粒的物理化學形式十分必要的。確定納米顆粒特性是否受到不同環境的影響[11]。為了支持評估食品接觸材料中納米顆粒的潛在風險，EFSA制定了關于納米科學和納米技術在食品和飼料鏈中應用的風險評估的指導文件（EFSA 2011），旨在供申請人和風險評估人員使用。作為本文件的一部分，針對六種不同情況概述了納米顆粒的毒性測試方法，這取決于納米顆粒的持久性/降解性（情況1-4）和非納米形式的毒性數據的可得性（情況5-6）。這六個情況是：（1）食品接觸材料中納米顆粒的持續存在;（2）納米顆粒從食品接觸材料的遷移;（3）在攝入前，納米顆粒轉化為非納米模型;（4）消化過程中納米顆粒的降解;（5）非納米形式的危害信息的可得性;（6）非納米形式的無危害信息。如果納米顆粒遷移到食物中并持續存在于食物和腸胃道消化液中，對特定的納米特性進行危害識別和表征的毒性測試，應與EFSA指南（EFSA 2011）給出的非納米型數據（如果有這些數據）進行比較。
　　EFSA（EFSA 2008）對食品接觸材料中非納米模型進行指導和EFSA（2016）最近的新要求申請人提供給定的物質的具體遷移量/預期人類暴露水平的毒理學數據集。然而，由于對納米顆粒的毒性了解有限，EFSA目前認為這種范例不適用食品接觸材料的風險評估。必須逐個評估納米顆粒[11，18]。遷移發生時，納米顆粒的毒理學測試應根據EFSA指導進行，從評估潛在的遺傳毒性開始[11，18]。
　　納米材料風險評估的主要限制在納米顆粒的檢測和表征上缺乏（高質量）人類暴露數據。能夠檢測低濃度和1-100nm全尺寸范圍內的納米顆粒的適當分析方法對于提供納米顆粒遷移的證據至關重要。納米顆粒的溶出速率和物理化學性質在不同的基質中有所不同，因此測量這些參數的標準測試方法對于納米材料的風險評估是至關重要的[19]。大多數現有數據來自空氣傳播測量和吸入的納米顆粒，而食品和消費品的納米顆粒暴露評估很少[8，10，11]。此外迫切需要對納米顆粒進行長期暴露研究，因為人類長期暴露后最有可能發生潛在的健康影響[10]。納米顆粒遷移到食物中，應該考慮的另一個問題是食物基質本身可能與遷移的納米顆粒的相互作用而發生變化。納米顆粒有可能與有機分子的官能團相互作用，如羧基，羥基，氨基或羰基，這可能導致食物中蛋白質、脂類和多糖的變化。
　　2 結束語
　　 評估食品接觸材料中遷移納米顆粒的風險是最復雜的問題。目前還缺乏食品中遷移的納米顆粒和胃腸道中遷移的納米顆粒風險評估的相關數據。需要進一步研究納米顆粒與食品的相互作用，并在不同的食品基質中表征納米顆粒。需要考慮食品基質的變化對遷移納米顆粒的影響。有待更詳細地研究納米顆粒的物理化學特性對胃腸道吸收的影響。建議使用體外消化模型預測胃腸道中納米顆粒的遷移。
　　參考文獻：
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　　[9]Chen Z，Meng H，Xing G，Chen C，Zhao Y，Jia G， Wang T，Yuan H， Ye C，Zhao F， et al. Acute toxicological effects of copper nanoparticles in vivo[J]. Toxicology Letters. 2006（163）：109-120.
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