食品中铅对人体危害的风险评估_中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所

2013

Sep

食品中铅对人体危害的风险评估

来源：中国食物与营养

大多数普通消费者的食品安全观念仅仅局限在农药兽药残留和假冒食品上，对重金属污染影响食品安全的问题知之甚少。铅是对人体毒性最强的重金属之一。由于人类的各种活动，特别是随着近代工业的发展，铅向大气圈、水圈以及生物圈不断迁移，再加上食物链的累积作用，人类对铅的吸收急剧增加，吸收值已接近或超出人体的容许浓度。铅的摄入已经成为危害人体健康不容忽视的社会问题，从食品安全角度研究铅与人体健康之间的关系，评估铅给人类健康带来的风险具有重要的学术价值和现实意义。

评估框架

1995年食品法典委员会（CAC）对风险评估所下的定义是：对由于人体暴露于食源性危害而产生的危害人体健康的已知或潜在的作用的发生可能性与严重程度所做的科学评估。这一过程包括以下步骤：危害鉴定（hazard identification）、危害特征描述（hazard characterization）、暴露评估（exposure assessment）、风险特征描述（risk characterization）。

     1、鉴定
     危害鉴定是指对某种已知有潜在影响健康的因素进行的认定。危害鉴定的目的在于确定人体摄入化学物的不良反应，对这种不良效应进行分类和分级。铅是典型的慢性或积累性毒物。当个体暴露于低剂量铅时，一般观察不到对人体健康造成的影响，文献没有报道过它的LD50值。经过短期铅盐饲喂，从实验动物得到的最低可观察致死剂量范围为300～400mg/kg。
（1）对神经系统的影响。当人暴露于高浓度的铅时，最明显的临床病症是脑部疾病。症状常为易怒、注意力不集中、头痛、肌肉发抖、失忆以及产生幻觉，严重的将导致死亡。该种情况通常在血铅水平超过了300&GYQMjing61549;g/dl时发生。在血铅水平为100&GYQMjing61549;g/dl时还观察到了其他一些针对中枢神经系统的间歇作用。这种综合症常在儿童身上观察到。特别是当血铅水平超过30&GYQMjing61549;g/dl时，神经传导速度的降低常被认为与之有关。
（2）对肾脏的影响。铅可能会导致两种肾病。一种是常在儿童中观察到的急性肾病，它是由于短期高水平铅暴露，造成线粒体呼吸及磷酸化被抑制，致使能量传递功能受到损坏。这种损坏作用一般是可逆的。有文献报道，可检测到肾功能损害对应的最低血铅水平为40&GYQMjing61549;g/dl。另一种肾病是由于长期铅暴露导致肾丝球体过滤速率降低以及肾小管的不可逆萎缩。
（3）对血液的影响。人体因为铅慢性毒害引起的最主要病症之一是贫血。铅引起机体产生贫血，原因之一是通过干扰血红蛋白的重要组成部分亚铁血红素的合成而阻滞血红蛋白生物合成，红血球生命周期缩短，血液合成受阻。造成贫血的另一个原因是铅引起溶血，铅与红细胞膜上的三磷酸腺苷酶结合并对它产生抑制作用，该酶可以控制红细胞膜K+、Na+、H2C的分布；当酶的作用被抑制时，K+、Na+、H2C的分布失控，红细胞皱缩、细胞膜弹性降低、脆性增大，红细胞在血液循环中易受伤破碎，造成溶血，最终引起贫血。当血铅水平达到80～100&GYQMjing61549;g/dl时，血红素的抑制作用能被检出。
（4）对发育的影响。Need leman等人曾报道，波士顿一组妇女在怀孕期间有过铅暴露，她们的后代出现先天性畸形的机率增加。还有报道，新生儿体重的减少以及妊娠期的缩短与子宫铅暴露量有关，但与之相悖的结论也有报道。
     在非职业性铅暴露水平下，最重要也是研究最多的是铅对儿童神经行为发育的影响。Need leman等人曾报道了儿童血铅水平与儿童智商（IQ）值减少之间的相关性。很多类似的典型实验都研究了这个问题。
（5）对心血管的影响。铅暴露可能导致高血压和心血管疾病发生率的增加。
（6）对生殖功能的影响。流产和死产可能与孕前以及孕期内铅暴露相关；另外，严重职业性铅暴露会导致男性精子数量减少和畸态精子数量增多。
（7）致癌作用。铅对动物具有肯定的致癌作用，对人的致癌作用目前证据不充分。国际癌症研究机构（IARC）将其分类为2B类，即对动物是致癌物，对人类为可疑致癌物。有报道，铅冶炼厂和电池厂工人的肺癌、消化道癌以及肾癌的标准死亡率从1升至2.5，其对应的血铅范围为40～100&GYQMjing61549;g/dl。
（8）致死效应。由于职业性铅暴露，血铅含量超过50&GYQMjing61549;g/dl时，死亡率增加。在该种暴露情况下的死亡原因常与铅污染引起的心血管疾病、肾病以及癌症相关。

2、危害特征描述
危害特征描述是指由此危害引起的不良健康作用的评估，该步骤的核心是剂量—反应关系评估，即确定暴露于化学性、生物性与物理性因子的大小（剂量）和与之相关的不良健康作用（反应）的严重程度和/或频率的关系。剂量—反应关系拟合模型是在相应暴露模型的基础上加上剂量—反应部分发展而得。
Schwartz在Bellinger等人研究的基础上，进一步完善了血铅含量与IQ值之间的剂量-反应关系模型，该模型包含13个变量。结果发现，一个IQ分数变化对应着2～4&GYQMjing61549;g/dl的血铅含量变化，并且在高血铅含量时影响更为显著。Schwartz还进行了七个研究的转换分析，根据文献中的剂量－反应关系的回归系数来估计相关的变量。在该分析中发现，血铅含量从10&GYQMjing61549;g/dl升至20&GYQMjing61549;g/dl时，会导致约2.5个IQ分数的下降。但以上分析对于风险评估的目的来说存在着缺陷，主要表现在没有将人口变化（易感人群）以及评估的不确定性（测量误差、采样偏差、模型选择等）考虑在内。国际法典委员会食品添加剂与污染物委员会（CCFAC）使用三种关系模型（linear, hockey stick, Hill）来代表剂量－反应关系中的不确定性；两种关系模型（normal, lognormal）来代表人口变化因素。其中三参数的Hill模型被给予了更多关注，因为它在低剂量铅暴露下提供了更好的数据吻合。

3、暴露评估
暴露评估是指生物性、化学性与物理性因子通过食品或其它相关来源摄入量的定性和/或定量评估。对于大多数非吸烟人群，铅暴露主要来自食物和水。对于婴儿和幼童，食物、空气、水、灰尘或土壤都是造成铅暴露的重要潜在途径，同时对于4～5月大的婴儿，牛奶、配方奶粉和水是铅暴露的最主要来源。
食品摄入量调查主要有三种：食品日记、24h膳食回忆调查以及膳食历史调查。
铅是慢性毒物，需要对长期的暴露进行安全性评估。对于经常摄入的食物种类，消费者常对某一特定食品消费很多次，这时的铅摄入量用食品的消耗分布与食品中铅含量的算术平均值的乘积来表示。总铅摄入量通过在蒙特卡罗（Monte-Carlo）模型中拟合不同的分布得到。然而，简单的加合不同分布并不能将特定食品种类的相互关系考虑在内，因为一种食品的高摄入量可能伴随着其他种类食品的摄入。这种相关关系可以通过引入统计关系模型来关联各种食品，或者对食品消费调查得到的数据进行精确地拟合。对于较少食用的品种，个人的铅摄入量用一段时间内铅摄入量的平均值代表。如果铅暴露偶尔发生或是短时间内的高水平暴露，常用O’Flaherty药物动力学模型来表示。
铅在地球上广泛存在，其水平大致符合log正态分布且向高水平倾斜，在平均铅水平很低时，很多人实际上已经处于铅高暴露状态下，特别是婴儿和儿童。城市儿童以及低收入家庭也常常可能处于铅高水平暴露下。Lacey等人很好地评估了婴儿血铅值与膳食摄入铅之间的关系。对于婴儿与幼童铅摄入量与其血铅含量之间的关系，合理的拟合应该有如下的对应：膳食铅摄入量为0时，血铅含量应大致为15g/dl。
另外，在进行暴露评估时为了减少不确定性，专家的意见是另一重要资料。虽然专家判断的本身不能作为证据，但他们的推论是以可获得的资料为基础的。

4、风险特征描述
风险特征描述是指依据危害鉴定、暴露评估以及危害特征描述的结果，考虑不确定性，定性和/或定量估计特定人群的已知或潜在不良健康作用的发生概率。根据国际法典委员会食品添加剂与污染物委员会（CCFAC）的数据，当前膳食中含有的铅污染对人体健康影响总的来说可以忽略不计，但是，含有高水平铅含量的食品仍然在流通领域中存在。
婴儿和儿童以及职业性人群是铅污染的高危人群。如果以单位体重计算，婴儿和儿童需要更多能量、水、空气以及食物，并且他们的肝、肾、神经及免疫系统不完善。同时，婴儿和儿童的行为习惯也可能是造成铅高暴露的一个重要原因，例如吮吸手指或其他物体，吞食非食物类物质如异食症等。根据CCFAC的评估，如果按照单位体重摄入量来计算，儿童及婴儿的铅摄入量是成人的2～3倍。其中，最重要也是研究最多的是铅对儿童神经行为发育的影响。低浓度铅暴露造成儿童认知能力低下、智力水平降低。很多研究都证明，血铅含量与儿童IQ值有着相互联系。另外，由于孕产妇的铅暴露会对腹中胎儿的生长发育带来直接影响，所以孕产妇也是铅污染的易感人群之一。
模型的不确定性在暴露评估和危害特征描述中有重要意义。用数学形式的剂量反应关系代表实际生物性过程具有很大的不确定性，尽管如此，数学模型仍然是当今预测对人体健康产生不良作用的最常用方法，并且在制定政策中也是行之有效的。

铅的食品安全风险评估存在的问题及发展趋势

食品安全问题可以对社会产生巨大的政治和经济影响，因此，食品安全风险评估问题受到各国的普遍重视。铅作为重要的有毒重金属之一，其对人体的毒性，已有相当多的研究积累。但在设计铅剂量－反应评估时，还存在着以下问题：第一，大多数研究都是个体研究，不利于得出较全面的评价。有必要在获得原始数据的基础上，整理归纳，以某种统一的格式，设计选择适合的模型，模型应包含所有变量；第二，涉及很多潜在变量的流行病学研究结论通常取决于所用的模型，当模型不同时很难将不同的研究进行比较；第三，用最适合的测试方式衡量不同的终点，如衡量IQ值时，最好选择其认知能力以及运动能力作为其测试指标；第四，大多数研究都只建立了铅暴露与行为表现之间的关系而不是评估铅暴露与产生的结果之间的定量关系，分析都只是基于比较铅高暴露和铅低暴露组的统计学意义，而不是真正剂量-反应关系的评估。在对铅的风险评估中，剂量－反应关系的研究仍然有待发展；以机制为基础的、致癌和非致癌统一的随机性暴露模型是风险评估的发展方向，在此领域尚有待进行深入的研究。