20世紀70年代末，人們發(fā)現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的食品中也發(fā)現類似的致突變性物質。經20多年的研究證明，這類致突變物質主要是復雜的雜環(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，已經備受關注。

一、雜環(huán)胺的種類

根據化學結構，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)胺的產生

模擬試驗發(fā)現，肉類在油煎之前分別添加氨基酸和肌酸，其雜環(huán)胺產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)現許多高蛋白低肌酸食品如動物內臟、牛奶、奶酪和豆制品等產生的雜環(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。

美拉德反應除能產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。從美拉德反應中得到的混合物，表現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。由等物質的量還原性單糖和氨基酸組成的美拉德反應模型所形成的許多產物在Ames檢驗中呈現致突變性，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、烤產生雜環(huán)胺多，而水煮則不產生或產生很少；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)胺產量在最初5min就已很高，但隨著烹調時間延長，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，大多數雜環(huán)胺可在體外和動物體內與DNA共價結合形成雜環(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。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。大多數雜環(huán)胺主要在肝臟中代謝轉化，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、量一效關系、個體特征以及其他影響因素。目前關于雜環(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，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只大鼠經口攝入：IQ和PhIP兩周后，有7只出現心肌組織灶性壞死、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，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

根據美國農業(yè)部1985年的食品攝人量調查報告，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-質譜方法，檢測了24份人的結腸、胰腺和膀胱手術標本中的雜環(huán)胺-DNA加合物。發(fā)現2份結腸樣品中含有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)胺可能與人的結腸癌等有關。

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

參考資料：環(huán)境中有毒有害物質與分析檢測