基于生物标志物GSH-BDA的食品中呋喃暴露评估新策略

《Archives of Toxicology》:Biomarker-based approach to human exposure assessment of furan in food

【字体: 时间:2025年04月05日 来源:Archives of Toxicology 4.8

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  为解决食品加工污染物呋喃暴露评估的不确定性,德国维尔茨堡大学团队通过10名志愿者低/高呋喃饮食干预实验,采用稳定同位素稀释LC-MS/MS技术监测尿液中GSH-BDA等代谢物。研究发现GSH-BDA能特异性反映外源性呋喃暴露,估算日均摄入量0.05-1.20μg/kg bw/d与EFSA数据吻合,同时揭示烟草烟雾是重要干扰因素,为食品污染物风险评估提供了可靠的生物监测方法。

  

在现代食品工业中,高温加工过程会产生一种名为呋喃(furan)的潜在有害物质。这种无色易挥发的化合物不仅存在于咖啡、罐头食品等日常饮食中,更令人担忧的是,它已被证实具有肝毒性致癌性。欧洲食品安全局(EFSA)2017年的风险评估报告指出,当前基于食品中呋喃含量的暴露评估方法存在显著不确定性,可能导致对公众健康风险的高估或低估。这种不确定性主要源于食品制备方式的个体差异、商业加工食品贡献率的假设,以及复热过程中的挥发损失等因素。

面对这一挑战,德国维尔茨堡大学毒理学系的C.Kalisch、M.Reiter和A.Mally团队开展了一项创新性研究。他们另辟蹊径,尝试通过监测人体尿液中的呋喃代谢产物来更准确地评估暴露水平。这种生物标志物监测方法的优势在于能够直接反映人体实际吸收和代谢的呋喃量,规避了传统食品含量分析的诸多局限。相关研究成果发表在毒理学领域权威期刊《Archives of Toxicology》上,为食品污染物风险评估提供了新的技术路径。

研究团队采用了多项关键技术:首先设计为期10天的人体干预实验,10名健康志愿者(5男5女,含吸烟与非吸烟者)依次进行常规饮食、3天低呋喃饮食、3天高呋喃饮食和3天恢复期饮食;建立稳定同位素稀释液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)方法,结合柱切换技术定量分析尿液中四种呋喃代谢物(GSH-BDA、NAcLys-BDA、NAcCys-BDA-Lys及其亚砜);同时通过检测咖啡酸和可替宁评估咖啡与烟草的影响;最后基于大鼠实验确定的代谢物排泄率推算人体每日呋喃摄入量。

研究结果部分,通过"TOXICOKINETICS AND METABOLISM"研究发现,GSH-BDA(谷胱甘肽与活性代谢物BDA的结合物)在非吸烟者尿液中随饮食变化显著波动:低呋喃饮食期≤0.56±0.31μg/g肌酐/天,高呋喃饮食期升至3.14±2.19μg/g肌酐/天(p<0.05)。而吸烟者GSH-BDA始终较高(低呋喃期4.03±2.73μg/g肌酐/天),且与尿可替宁水平显著相关(Spearman R=0.8983),证实烟草是重要暴露源。

"Biomarker-based approach"部分显示,基于大鼠2.18%的排泄率推算,非吸烟者每日摄入量(0.05-1.20μg/kg bw/d)与EFSA数据(0.11-1.22μg/kg bw/d)高度吻合。而NAcLys-BDA虽含量最高(非吸烟者40.3±16.8至116.1±36.1μg/g肌酐/天),但因存在不明背景干扰,不适合用于暴露评估。

"Material and methods"详细介绍了创新的分析技术:柱切换LC-MS/MS将GSH-BDA检测限降至0.02 ng/mL;乙酸酐衍生化处理实现NAcCys-BDA-Lys的准确定量;多反应监测(MRM)模式确保四种代谢物的特异性检测。

这项研究的重要意义在于首次系统验证了GSH-BDA作为呋喃暴露特异性生物标志物的可靠性。相比传统食品含量分析法,这种生物监测方法能更真实反映个体实际暴露水平,特别是解决了烹饪方式差异带来的评估偏差。研究发现吸烟会导致GSH-BDA水平显著升高,提示在人群监测中需考虑烟草烟雾的干扰。虽然代谢物排泄率存在种属差异,但通过引入人体排泄率数据(2.85-3.10%)可进一步提高评估准确性。这些发现为制定更精准的呋喃暴露限值和风险评估策略提供了科学依据,也为其他食品加工污染物的生物监测研究提供了方法论参考。

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