食品中那些有害物质的“安全标准”是怎么来的?

2011-5-03 08:55 来源: 科学松鼠会
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  生活中,我们经常听到"某某食物中的某有害物质超标了多少多少"的说法。细心的人可能会发现:同一种有害物质,在同一种食物中,不同国家的"安全标准"不尽相同。这就产生了一种"荒诞"的结果:有害物质在某个含量的一种食物,在一个国家是"安全"的,在另一个国家却是"有害"的。

  "安全标准"的意义,是低于它就"安全",超过它就"有害"么?要回答这个问题,我们先来介绍"安全线"是如何划定的。

  问题一:人体能够承受多少

  任何有毒有害物质,都需要在一定的量下才会对人体产生危害。要建立食物中的"安全标准",首先要知道人体能够承受多少的量。理想情况下,是要找到这样一个量:当人体摄入的这种物质低于这个量时,就不会受到损害;而高于这个量,就有一定的风险。这样的一个量,被定义为"无可测不利影响水平(no observed adverse effect level, 简称NOAEL) ".

  在实际操作中,NOAEL的确定并不容易。首先,"损害"如何界定?人体有各种生理指标,每一项指标都有正常的波动范围,如何来判断发生了"损害"呢?其次,出于人类的伦理,我们不能明知一种物质对人体有害,还拿人来做实验,让实验者吃到受害的地步。

  多数情况下,是用动物来做实验。首先,喂给动物一定量的目标物质,跟踪它在体内的代谢和排除情况。如果该物质很快被排出,那么问题就要简单一些。在一定的时间内(比如几个月)喂动物不同的量,检测各项生理指标,以没有动物出现任何生理指标异常的那个量为动物的"最大安全摄入量".如果这种物质在体内有积累,就比较麻烦,需要考虑在体内积累到什么量会产生危害,然后再计算每天每公斤体重能够承受的最大量。考虑到动物和人的不同,需要把这个量转化成每公斤体重的量,再除以一个安全系数(通常是几十到一百,有时甚至更高),来作为人的"安全摄入量".比如说,用某种物质喂老鼠,几个月之后,每天喂的量少于10毫克的那组老鼠都没有问题,而喂20毫克的那组老鼠中有一两只出现了不良反应,那么10毫克就是这次试验得到的"安全上限".假如这些老鼠的平均体重是100克,那么每公斤体重能够承受的量就是100毫克。然后用这个数据来估算针对人的"安全上限":如果采用100的安全系数,那么"安全标准"就定为每公斤体重1毫克;如果采用50作为安全系数,"安全标准"就定位每公斤体重2毫克。

  有的物质对人体的危害有比较多的研究数据。比如镉,在通过饮食进入人体的情况下最先出现的伤害在肾脏。镉会在肾脏累积,肾皮质(renal cortex)中的镉含量跟肾脏受损状况直接相关。当肾皮质中的镉含量在每公斤200毫克时,大约有10%的人会出现"可观测到的不利影响".世界卫生组织把这个含量的四分之一,即每公斤50毫克,作为"安全上限".然后考虑到饮食中镉的平均吸收率,以及能够排出的一部分镉,计算出每周每公斤体重吸收的镉在7微克以下时,对人体没有可检测到的损害。这个量叫做"暂定每周耐受量(provisional tolerable weekly intake,简称PTWI)".平均来说,这个量跟每天每公斤体重不超过1微克是一样的。对于一个60公斤的人,相当于平均每天不超过60微克。世卫组织采用这个"每周"的时间基准,是为了更好地表达"平均"的意思--比如说,如果今天吃了90微克,而明天控制到30微克,那么就跟两天各吃了60微克是一样的。

  还有一些有毒物质对人体的危害缺乏直接实验数据,对于动物的危害也是在大剂量下得到的。而通过饮食都是"小剂量长期摄入",这种情况下会有什么样的危害,就没有实验数据。科学家们会采用"大剂量"下得到的实验数据,来"估算"在小剂量长期摄入的情况下对人体的影响,从而制定"安全标准".这种"安全标准"就更加粗略,最终得到的数字跟采用的模型和算法密切相关。比如烧烤会产生一种叫做苯并芘的物质,在动物和体外细胞实验中体现了致癌作用。这种物质在天然水中也广泛存在,而在饮用水中的浓度范围内,它会产生什么样的致癌风险缺乏数据。根据已知的数据进行模型估算,如果一辈子饮用苯并芘浓度为每公斤0.2微克的水,增加的癌症风险在万分之一的量级。所以,美国主管机构设定饮用水中的苯并芘"目标含量"是零,而"实际控制量"则是每公斤0.2微克。

  问题二:特定食物中允许存在多少

  知道了人体对于某种物质的"安全耐受量",就可以指定它在某种食物中的"安全标准"了。

  有的有害物质几乎只来源于某种特定的食物,那么就用"每日最大耐受量"除以正常人会在一天之中吃的最大量而作为"安全标准".比如有一种叫做"莱克多巴胺"的瘦肉精,进行过人体试验,在每天每公斤体重67微克的剂量下没有出现不良反应。美国采用50的安全系数,把每天每公斤体重1.25微克作为普通人群的NOAEL值。假设一个50公斤的人每天要吃两斤半猪肉,得到猪肉中的允许残留量为每公斤50微克。

  有的有害物质则存在于多种食物中。比如镉,大米是一大来源,按照每公斤体重每天1微克的"安全限",一个60公斤的人每天可以摄入60微克。假设大米中的镉含量是每公斤200微克(即中国国家标准的0.2毫克),那么每天不超过300克大米,就还在"安全限"之下。此外,水和其他食物也是可能的来源。世卫组织认为来自于饮水的镉不应该超过"安全标准"的10%,假设一个60公斤的人每天摄入两升水,因此把饮用水中镉的安全标准定为每升3微克。

  问题三:如何理解"安全标准"

  显而易见,所谓的"安全标准"是人为制定的。制定的依据是目前所获得的实验数据。当有新的实验数据发现在更低的剂量下也会产生危害,那么这些"安全标准"就会相应修改。比如镉,也有一些初步实验显示在目前设定的安全量下,也有可能导致肾小管功能失调。如果在进一步的实验中,这一结果被确认,那么镉的"安全限"就会相应调低。

  此外,安全标准的设置中都会使用一个"安全系数".具体采用多大的系数,也是人为选择的。不确定性越大,所选择的安全系数也就越大。比如镉,制定标准是基于生理指标,4的安全系数就可以了。而莱克多巴胺,制定基准是6名志愿者的宏观表现,推广到全体人群的不确定性就比较大。在制定莱克多巴胺安全标准的时候,美国采用的安全系数是50,而得到每公斤猪肉50微克的标准。世卫组织和加拿大的安全系数就要高一些,最后得到的标准是每公斤40微克。而联合国粮农组织就更为保守,采用的标准是每公斤10微克。中国则采用是"零容忍",完全不允许存在。

  安全标准的制定还与人群中对该种食物的普遍食用量有关。比如说无机砷,世卫组织制定的安全上限是每天每公斤体重2微克,相当于60公斤的人每天120微克。在欧美,人们吃的米饭不多,很难超过这个量,也就没有对大米中的无机砷作出规定。而在中国,大米是主粮,就规定了每公斤150微克的"安全上限".或许基于类似的原因,日本大米中镉的"安全限"就比中国的要高,是每公斤400微克。

  不难看出,这些"安全限"只是一个"控制标准",并不是"安全"与"有害"的分界线。比如说,如果一个体重60公斤的人,每天吃500克每公斤含0.15毫克镉的大米,是"超标"的;而如果只吃200克每公斤含0.25毫克镉的大米,则处在"安全范围".这就象考试,总需要一个"及格线"--考了60分的人通过,考了59分的人重修,但这并不意味着得60分的人和得59分的人就有根本的差别。