玉米胚芽抗氧化肽的急性毒性和致突變性

張鳴鏑，趙會燕，劉靜波*，王 瑩，趙駿捷，孫曉萌

（吉林大學軍需科技學院，吉林 長春 130062）

玉米胚芽抗氧化肽的急性毒性和致突變性

張鳴鏑，趙會燕，劉靜波*，王 瑩，趙駿捷，孫曉萌

（吉林大學軍需科技學院，吉林 長春 130062）

研究玉米胚芽抗氧化肽在小鼠體內的急性毒性及致突變性，為其開發應用提供安全保障。采用最大耐受量法、小鼠精子畸形實驗、骨髓微核實驗和Ames實驗對玉米胚芽抗氧化肽進行急性毒性和致突變性研究。結果表明：玉米胚芽抗氧化肽對小鼠的急性經口最大耐受劑量（maximum tolerated dose，MTD）大于34 g/kg（以體質量計）；3 項致突變實驗結果均為陰性，故玉米胚芽抗氧化肽無急 性毒性和致突變性。

玉米胚芽抗氧化肽；精子畸形；骨髓微核；鼠傷寒沙門氏菌回復突變實驗（Ames實驗）

玉米胚芽粕是玉米油廠生產加工過程中產生的主要副產物[1]，富含多種人體所必需的氨基酸、多糖和膳食纖維，其粗蛋白含量約為23%[2]，是一種極好的植物蛋白資源。玉米胚芽蛋白具有良好的功能特性[3-6]，國內外多利用玉米胚芽蛋白作為食品添加劑，廣泛應用于肉制品[7-8]、糕點[9-10]和飲料[11-13]的生產加工中。自由基理論認為隨著年齡增長，體內抗氧化酶活力下降，過多的自由基影響細胞物質和能量代謝的正常進行，導致衰老、腫瘤、心血管疾病、免疫功能低下等很多退行性疾病[14-15]。隨著人民生活水平日益提高，人們對高效、低毒的抗氧化物質的訴求也日益增大。因此，對抗氧化肽的研究成為近年來學者們關注的重點課題。

玉米胚芽抗氧化肽是以玉米胚芽粕制備的玉米胚芽蛋白為底物，采用生物酶酶解技術制備的混合肽，具有消化吸收快、水溶性好和抗氧化等良好的功能特性，其分子質量主要分布在145.56～3 844.47 D[16]。目前工業上多采用濕法脫胚和壓榨法、浸出法相結合的方式提取玉米胚芽油[17]，故玉米胚芽粕中可能殘留二氧化硫和其他有機溶劑。并且提取玉米胚芽蛋白時通常采用較高濃度的氫氧化鈉，強堿的使用容易引發“胱賴反應”從而產生有毒物質。因此，對玉米胚芽抗氧化肽進行系統的毒理學評價具有深遠的現實意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉米胚芽抗氧化肽 吉林大學軍需科技學院營養與功能食品研究室自制。

實驗動物配合飼料，由長春市億斯實驗動物技術有限責任公司提供，許可證編號（SCXK-（吉）2010-0001）；鼠傷寒沙門氏菌TA97、TA98、TA100、TA102 上海桑戈生物科技有限公司；伊紅（醇溶） 天津市瑞金特化學品有限公司；小牛血清 杭州四季青生物材料研究所；快速姬姆薩染液 南京建成科技有限公司；甲醇、氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、磷酸一氫鉀、磷酸氫二鉀、磷酸氫二鈉氧化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸氫鈉銨、硫酸鎂均為分析級 北京化工廠；環磷酰胺、L-組氨酸、D-生物素、輔酶-Ⅱ（氧化型）、葡萄糖-6-硫酸鈉、漿液、二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）、2-氨基芴（2-amino fluorene，2-AF）、敵克松（dexon fenaminosulf，DAPA）、甲基磺酸甲酯（methyl mathanesulfonate，MMS）、1,8-二羥基蒽醌（1,8-second hydroxyl anthraquinone，1,8-HAQ） 美國Sigma公司。

1.2 實驗動物和飼養環境

急性毒性實驗：體質量（20±2）g，雌雄各半，共40 只；小鼠精子畸形實驗：體質量（30±5）g，雄性，共25 只；骨髓微核實驗：體質量25～30 g，雌雄各半，共50 只。以上實驗用鼠均為SPF級ICR小鼠，由長春市億斯實驗動物技術有限責任公司提供。本實驗中，動物飼養室環境溫度控制在（22±2）℃、相對濕度控制在（50±5）%、換氣頻率≥10 次/h、采用12 h光照/黑暗并控制噪音小于60 dB。

1.3 方法

1.3.1 小鼠急性毒性實驗[18]

采用國標中最大耐受劑量（maximum tolerated dose，MTD）法，根據玉米胚芽抗氧化肽的溶解性及其在注射器中的可流動性為指標，確定受試物的使用質量濃度為0.85 g/mL。實驗小鼠在適應環境3 d后按照體質量隨機分為2 組，即實驗組和空白對照組。首次灌胃前，實驗小鼠隔夜空腹16 h，自由飲水。采用經口灌胃的途徑對實驗組小鼠給予受試物，按國標要求每次實驗小鼠的灌胃體積為0.2 mL/10 g（以體質量計，下同）。本實驗中2 次給予小鼠受試物，時間為上午8：00和12：00，故實驗組最終累計給予玉米胚芽抗氧化肽的量為34 g/kg；給予空白對照組小鼠相同體積的蒸餾水[19]，灌胃2 h后，重新給予食物。給予受試物后密切觀察并記錄實驗小鼠的生理活動表現。觀察期間不限制攝食和飲水，每天記錄實驗小鼠的體質量、攝食量和飲水量。7 d后采用脊椎脫臼法處死所有存活的實驗小鼠（處死前禁食4 h），迅速解剖并收集心臟、肝臟、腎臟、胸腺、肺、脾、腎、睪丸、附睪等臟器，稱其質量并計算臟器系數。對有明顯病變的實驗小鼠進行組織病理學檢查。

1.3.2 小鼠精子畸形實驗[20]

實驗小鼠在適應環境4 d后按照體質量隨機分為5 組，即陰性對照組，玉米胚芽抗氧化肽低、中、高劑量組和陽性對照組。實驗中選取10 g/kg為最高給藥劑量，再下設中劑量5 g/kg、低劑量2.5 g/kg，陰性對照組給予相同體積的蒸餾水，陽性對照組給予40 mg/kg的環磷酰胺。連續5 d經口灌胃，首次灌胃后的第35天用頸椎脫臼法處死實驗小鼠，將兩側附睪取出，常規制備小鼠精子涂片。在高倍鏡下觀察，每只實驗小鼠各檢查結構完整的精子1 000 個，記錄畸形精子數并計算精子畸形率。

1.3.3 小 鼠骨髓微核實驗[21]

實驗小鼠在適應環境4 d后按照體質量隨機分成5 組，即陰性對照組，玉米胚芽抗氧化肽低、中、高劑量組和陽性對照組。選取10 g/kg為最高給藥劑量，再下設中劑量5 g/kg、低劑量2.5 g/kg。陰性對照組給予相同體積的蒸餾水，陽性對照組給與40 mg/kg的環磷酰胺。本實驗采用30 h給予受試物法，即早8：00第一次給予玉米胚芽抗氧化肽，隔天早8：00第二次給予，當日14：00頸椎脫臼處死小鼠，迅速取出胸骨，常規制備骨髓涂片。在油鏡下觀察計數1 000個嗜多染紅細胞（polychromatic erythrocyte，PCE）中的微核數，計算微核率。

1.3.4 鼠傷寒沙門氏菌回復突變實驗（Ames實驗）[22]

將玉米胚芽抗氧化肽在紫外燈下輻照殺菌15 min后，溶于DMSO。實驗中設置玉米胚芽抗氧化肽含量分別為8、40、200、1 000、5 000 ?g/plate共5 個劑量組，分別為實驗組A、B、C、D、E。陽性對照組分別是：加S9活化系統時，TA97、TA98、TA100均使用2-AF，劑量是10 ?g/plate，TA102使用1,8-HAQ，劑量是60 ?g/plate；不加S9活化系統時，TA97、TA98、TA102均使用DAPA，劑量是50 ?g/plate，TA100使用MMS，劑量是1 ?L/plate。本實驗采用平板摻入法，同時設置5 個實驗組，陽性對照組、陰性對照組和溶劑對照組。每一菌株的每一劑量組均做3 個平行皿，37 ℃培養48 h后觀察每個培養基上回變菌落數。若各實驗組的回變菌落數目是陰性對照組的2 倍以上，并具有一定的劑量反應關系或至少某一測試點有可重復的并有統計學意義的陽性反應，則可判定實驗結果為陽性，該受試物具有致突變性。

1.4 數據處理及統計

小鼠急性毒性實驗中采用SPSS 19.0數據處理軟件獨立樣本t檢驗，置信區間百分比為95%；其他3項致突變實驗中均采用SPSS 19.0軟件進行數據處理，設置P=0.05，對實驗數據均值進行單因素方差分析。先對數據進行方差齊性檢驗，若方差齊性，則選用LSD法進行多個劑量組與對照組實驗數據均值間的兩兩比較，若方差不齊則選用Dunnett’s T3法進行數據的兩兩比較。

2 結果與分析

2.1 小鼠急性毒性實驗結果

2.1.1 一般觀察結果

給予小鼠玉米胚芽抗氧化肽后，實驗小鼠未見明顯中毒現象，7 d內無小鼠死亡。實驗期間，觀察并記錄實驗小鼠的體質量、攝食量和飲水量，計算小鼠急性毒性實驗中小鼠總食物利用率，具體結果見表1～3。由結果可知：空白對照組與實驗組的體質量、攝食量和飲水量均無顯著性差異。故玉米胚芽抗氧化肽的攝入沒有誘使受試小鼠產生食欲不振等現象，不影響小鼠的正常生長發育。

表1 急性毒性實驗小鼠體質量變化（x±s，n=10）Table 1 Changes in body weight of mice in acute toxicity test (x±s，n=10) g

表2 急性毒性實驗小鼠日攝食量和日飲水量變化（x±s，n=10）Table 2 Changes in daily intake and water intake of mice in acute toxicity tesstt (x ±s, n=10)

表3 急性毒性實驗小鼠食物利用率（x±s，n=10）Table 3 Food utilization of mice in acute toxicity test (x±s，n=10)

2.1.2 臟器系數分析

實驗第8天處死小鼠，解剖檢查各臟器無明顯異常，剝離臟器稱質量，計算臟器系數結果如表4，玉米胚芽抗氧化肽的攝入并未對實驗小鼠的臟器造成病變性的影響。

綜上所述：玉米胚芽抗氧化肽對雌雄小鼠的MTD值均大于34 g/kg，根據急性毒性分級標準，屬于實際無毒物質。

2.2 小鼠精子畸形實驗結果

表5 小鼠精子畸形實驗結果（x±s，n=5）Table 5 Results of sperm abnormality test for mice (x±s，n=5)

玉米胚芽抗氧化肽3 個劑量組的精子畸形率實驗結果如表5所示，經統計學檢驗結果可知：實驗組與陰性對照組比較均無顯著性差異（P＞0.05）；與陽性對照組比較有顯著性差異（P＜0.05）。故玉米胚芽抗氧化肽無誘發小鼠精子畸形的作用。

2.3 小鼠骨髓微核實驗結果

由表6可知，相較于陰性對照組，玉米胚芽抗氧化肽的3 個劑量組的骨髓微核率均無顯著性差異（P＞0.05），而陽性對照組（環磷酰胺組）具有極顯著差異（P＜0.01）。本實驗系統對誘變化合物敏感，且玉米胚芽抗氧化肽無誘使小鼠骨髓微核嗜多染紅細胞增加的作用。

表6 小鼠骨髓微核實驗結果（x±s，n=5）Table 6 Results of bone marrow cell micronucleus test for mice (x ±s,n=5)

2.4 Ames實驗結果

表7 玉米胚芽抗氧化肽Ames實驗結果（x ±s，n=3）Table 7 Results of of Ames test (x ±s,n=3)

由表7可知，玉米胚芽抗氧化肽每皿劑量在8～5 000 ?g/plate時，有或者沒有S9代謝活化系統對4 種菌株的平均回變菌落數均未超過陰性對照組的2 倍，并未見劑量反應關系，而陽性對照組在相同實驗條件下，均顯現出陽性反應。以上情況充分說明玉米胚芽抗氧化肽無致突變作用。

3 結3 論

本實驗為探討玉米胚芽抗氧化肽的安全性，對其進行了急性毒性實驗和3 項致突變實驗。結果表明玉米胚芽抗氧化肽屬實際無毒物質，并且3 項致突變實驗均表明玉米胚芽抗氧化肽不具有誘發突變的作用。本實驗中的玉米胚芽抗氧化肽的人體推薦日用量為3.6 g/（人?d），假設人的標準體質量為60 kg，則推薦攝入量（以體質量計）相當于60 mg/（kg?d）。采用的最高劑量遠遠大于人體推薦攝入量的100 倍，說明玉米胚芽抗氧化肽在推薦劑量范圍內使用是安全的。本結果為玉米胚芽抗氧化肽的產業化開發提供理論依據。

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Acute Toxicity and Mutagenicity of Corn Germ Antioxidant Peptide

ZHANG Ming-di, ZHAO Hui-yan, LIU Jing-bo*, WANG Ying, ZHAO Jun-jie, SUN Xiao-meng
(College of Quartermaster Technology, Jilin University, Changchun 130062, China)

In order to provide safety guarantee for its development and application, the acute toxicity and mutagenicity of corn germ antioxidant peptide (CGAP) in mice were evaluated by testing maximum tolerable dose (MTD), and mutagenicity of CGAP was studied by sperm abnormality test, bone marrow cell micronucleus test and Ames test. The results showed that MTD of CGAP was larger tha n 34 g/kg in mice and all the results of mutagenicity tests obtained were negative. Thus, CGAP does not show any acute toxicity or mutagenicity.

corn germ antioxidant peptide; sperm abnormal ity; bone marrow cell micronucleus; Salmonella typhimurium reverse mutation test (Ames test)

TS201.6

A

1002-6630（2014）13-0228-04

10.7506/spkx1002-6630-201413044

2014-05-29

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD33B03）；國家自然科學基金面上項目（31271907）；高等學校博士學科點專項科研基金（博導類）項目（20130061110088）

張鳴鏑（1971—），男，副教授，博士，研究方向為營養與功能食品。E-mail：zhangmd@jlu.edu.cn

*通信作者：劉靜波（1962—），女，教授，博士，研究方向為營養與功能食品。E-mail：ljb168@sohu.com