氯丙醇酯和缩水甘油酯复合膳食暴露及小型猪代谢生物标志物研究

Chloropropanols esters and glycidyl fatty acids are the most concerned issue worldwide recently. It was reported that there is a high contamination level of chloropropanols esters in fatty-foods, and with higher health risk. However, the research was mainly focus on 3-MCPD esters, there were few data about contamination level and exposure of 2-MCPD esters and other chloropropanols esters and glycidyl esters, and there was no report on the composite dietary exposure of such substances. No references on the metabolism and bioavailability of other chloropropanols esters are reported (in particular the research in the miniature pigs, whose metabolism is more similar to human body than rodent animals), except for 3-MCPD esters in rats. The present project intends to carry out the cumulative dietary exposure of chloropropanols esters and glycidyl esters by using the total diet samples (TDS); to analyze the bioavailability of chloropropanols esters and glycidyl fatty esters in vivo in the minipigs; to identify the latent metabolic biomarkers when treated with a range of doses of chloropropanols esters and glycidyl fatty esters for a long-term by using metabonomics technology. All the studies will serve to provide basis for the accurate assessment of human diet exposure to these compounds and the formulation of the limit standard.

氯丙醇酯和缩水甘油酯是近年各国食品安全研究热点。氯丙醇酯在油脂食品中污染水平较高，健康风险较大，但国内外研究多集中在3-MCPD酯上，对于2-MCPD酯等其他氯丙醇酯和缩水甘油酯污染及暴露研究较少，更未见该类物质复合的膳食暴露报道。尽管已有3-MCPD酯和缩水甘油酯大鼠代谢动力学研究，但其他氯丙醇酯的生物利用率及长期暴露的代谢生物标志物研究未见报道（特别是在代谢方面更接近人的小型猪研究）。本研究拟借助中国总膳食研究进行膳食氯丙醇酯及缩水甘油酯的复合暴露评估研究；研究氯丙醇酯和缩水甘油酯在小型猪体内的生物利用率；通过长期不同剂量暴露，以代谢组学手段进行氯丙醇酯和缩水甘油酯在小型猪体内的代谢生物标志物研究。通过该项目的研究为我国准确评估该类化合物膳食暴露风险和制定食品中的限量标准提供基础数据支持。

自从1978年氯丙醇在酸解植物蛋白中被发现，再到2006年在食用油中发现氯丙醇酯的存在，由此引发的食品安全问题引起了国内外的广泛关注。目前对于氯丙醇及其酯和缩水甘油及其酯的研究逐渐由食用油加工工艺优化向体内代谢转变，对于3-氯-1,2-丙二醇（3-MCPD）和缩水甘油的暴露水平、体内生物标志物检测、代谢路径的研究成为相关领域科学家关注的重点。在外暴露研究中，通过中国总膳食研究，获得我国人群成年人氯丙醇、氯丙醇酯的膳食暴露水平。在内暴露研究中，这两种污染物特异性生物标志物仍未有较大突破。首先，通过高分辨质谱技术结合统计学分析，对干预了3-MCPD和缩水甘油的SD大鼠的尿液进行代谢组学分析，通过剂量效应关系以及统计学模型，筛选得到特异性的生物标志物。通过对化合物的一二级质谱解析，分别首次发现4种3-MCPD和8种缩水甘油特异性暴露标志物并成功解析其化学结构，另外分别发现6种和14种特异性暴露标志物并得到其分子式和精确质量数，还鉴定得到3种3-MCPD和缩水甘油共有的暴露标志物，其中一个共有的标志物即为DHPMA。最终实现了这两种化合物尿液代谢暴露谱解析。同时，效应标志物在正负离子模式下分别有57个和68个化合物与数据库比对成功，进而通过分析其代谢路径发现，三羧酸循环、乙醛酸和二羧酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢这四条代谢路径是它们共同且重要的代谢路径。丁酸代谢、谷胱甘肽代谢，以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢这三条代谢路径是缩水甘油尿液代谢的重要路径；泛酸和辅酶A生物合成以及硫代谢这两条路径是3-MCPD尿液代谢的重要路径。随后对干预3-MCPD棕榈酸二酯和缩水甘油棕榈酸酯的大鼠进行尿液和血清的代谢组学分析，在尿液中发现了DHPMA这一生物标志物。此后合成了DHPMA和血红蛋白加合物，并建立了UHPLC-MS-MS的检测方法，实现了大鼠和人体的内暴露分析。相关研究结果将加深对食品中氯丙醇和缩水甘油膳食暴露危害与健康毒理效应的基础科学认识，为完善其体内暴露谱解析与风险评估体系提供科学依据，对于利用靶向和非靶向手段开展食品污染物体内代谢组学研究具有重要的借鉴意义。