甜蜜素和蛋白糖對蠶豆根尖細胞的致突變作用

王虹+王欣欣+曹陽

摘要：為研究甜蜜素和蛋白糖對蠶豆根尖細胞的致突變作用，采用蠶豆根尖細胞的微核和染色體畸變試驗方法，以不同質量濃度甜蜜素和蛋白糖為誘導物，測定蠶豆根尖細胞的微核率和染色體畸變率。結果表明，不同濃度的甜蜜素和蛋白糖能誘發微核的產生，隨著濃度升高，微核率增加，且蛋白糖微核率高于甜蜜素；甜蜜素和蛋白糖能產生多種類型的染色體畸形。甜蜜素1000mg/L無致突變性，甜蜜素2000mg/L、蛋白糖100mg/L致突變效應低，甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L致突變效應較強，蛋白糖800mg/L致突變效應最強。

關鍵詞：甜蜜素；蛋白糖；蠶豆根尖細胞；微核率；染色體畸形率

中圖分類號：R155.5+1；S643.601文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）11-0061-02

甜蜜素和蛋白糖是食品加工中常用的2種甜味劑，屬于高倍甜味劑。甜蜜素主要成分是環己基氨基磺酸鈉，甜度是蔗糖的30倍，口感極似蔗糖，是目前我國食品應用最多的高倍甜味劑之一；蛋白糖別稱阿斯巴甜，甜度是蔗糖的200倍，由阿斯巴甜（天門冬酰苯丙氨酸甲酯）等復配而成，可用于食品、飲料及餐飲，但對酸及熱的穩定性較差，不宜用于焙烤食品[1-2]。本試驗利用不同質量濃度的甜蜜素和蛋白糖對蠶豆根尖進行處理，同時采用陽性對照組和陰性對照組，觀察甜蜜素和蛋白糖對蠶豆根尖細胞微核率和染色體畸變的影響[3-5]，了解其致突變作用，為其安全使用提供一定的理論依據。

1材料與方法

1.1材料

蠶豆（ViciafabaL.），為陜西省西安市市場上銷售的當年新種子；甜蜜素（sodiumcyclamate）、蛋白糖（proteinglucose），購于陜西省西安市市場。

1.2溶液配制

陽性對照NaN3溶液：稱取分析純NaN3256mg定溶于1L蒸餾水中，配成256mg/L原液，再稀釋成64、16、4mg/L等3個濃度梯度。陰性對照為蒸餾水。

甜蜜素最大劑量為8000mg/L，利用梯度稀釋配制成最大劑量的1/2、1/4、1/8，分別為4000、2000、1000mg/L；同樣方法蛋白糖最大劑量為800mg/L，分別稀釋成400mg/L（1/2）、200mg/L（1/4）、100mg/L（1/8）。

1.3試驗方法

試驗方法參照孔志明的方法[6]。按試驗方法采用配置的各濃度蛋白糖和甜蜜素處理蠶豆根尖。常規制片，用改良的石炭酸品紅染液染色[7-8]，壓片鏡檢。每組觀察5個根尖，每個根尖觀察2000個細胞、200個分裂相，分別按下列公式計算每個根尖的微核率、染色體畸變率和微核指數：

微核率（FMN）=微核數/1000個細胞×1000‰；

染色體畸變率（AF）=染色體畸變數/分析的染色體總數×100%[9]；

微核指數（MI）=樣本的微核率/陰性對照的微核率[10]。

微核指數在0～1.50間為基本沒有污染，1.51～2.00之間為輕污染，2.01～3.50之間為中污染，>3.50為重污染[11]。將樣本的蠶豆根尖微核指數>1.50定為開始產生致突變作用[12-14]。

1.4統計學分析

應用SPSS13.0進行方差分析，采用新復極差法進行多重比較。

2結果與分析

2.1甜蜜素對蠶豆根尖細胞微核率和染色體畸形率的影響

從表1可看出，NaN3各處理組微核率和染色體畸形率與陰性對照相比多差異顯著，說明NaN3作為陽性藥物作用明顯。從對蠶豆根尖細胞微核率的影響上看，甜蜜素1000、2000mg/L組與陰性對照組和NaN34mg/L組間差異不顯著；甜蜜素4000、8000mg/L組間差異不顯著，這2組與NaN34mg/L組差異不顯著，但與NaN316、64、256mg/L組差異顯著。從對蠶豆根尖細胞染色體畸形率的影響上看，甜蜜素1000、2000、4000mg/L組與NaN34mg/L組差異不顯著，甜蜜素8000mg/L組與NaN316mg/L組間差異不顯著，但與NaN364、256mg/L組間差異顯著。綜合上述分析，甜蜜素1000mg/L無致突變效應，甜蜜素2000mg/L致突變效應較弱，甜蜜素4000、8000mg/L致突變效應較強。

2.2蛋白糖對蠶豆根尖細胞微核率和染色體畸形率的影響

由表1還可看出，對蠶豆根尖細胞微核率的影響，蛋白糖100mg/L組與陰性對照組差異不顯著，蛋白糖100、200、400mg/L組與NaN34mg/L組差異不顯著，蛋白糖800mg/L與NaN316、64、256mg/L組差異不顯著；對蠶豆根尖細胞染色體畸形率的影響，蛋白糖100、200、400mg/L組與NaN34mg/L組差異不顯著，蛋白糖800mg/L組與NaN316mg/L組差異不顯著，但與NaN364、256mg/L差異顯著。

綜上所述，蛋白糖100、200、400mg/L致突變效應較弱，蛋白糖800mg/L致突變效應較強。

2.3不同質量濃度甜味劑對蠶豆根尖細胞微核指數的影響

從表2可以看出，甜蜜素1000mg/L的微核指數低于1.50，屬于無污染；甜蜜素2000mg/L和蛋白糖100mg/L微核指數在1.51～2.00之間，屬于輕度污染；甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L的微核指數在2.01～3.50之間，屬于中度污染，蛋白糖800mg/L微核指數在3.50以上，屬于重污染。NaN3各組的微核指數都>2.00。因此，甜蜜素1000mg/L是安全的，甜蜜素2000mg/L和蛋白糖100mg/L具有較低的致突變性，其余各組產生致突變效應。

2.4甜味劑致蠶豆根尖細胞染色體畸形類型

甜蜜素和蛋白糖能誘導染色體產生多種類型的畸形[15]，包括染色體斷片、染色體橋、染色體環、染色體游離、染色體滯后、染色體粘連等，其中以染色體粘連為主（圖1）。

3結論與討論

本試驗結果表明，不同質量濃度的甜蜜素和蛋白糖均能誘導蠶豆根尖細胞產生微核，較低濃度的甜味劑對蠶豆根尖細胞的微核率影響作用較弱，但隨著濃度升高，其微核率逐漸升高，致突變效應增強。蛋白糖各處理組的微核率高于甜蜜素各處理組，與陽性對照組NaN3相比，最大劑量蛋白糖的微核率介于NaN364mg/L組和256mg/L組之間，甜蜜素最高劑量的微核率介于NaN34mg/L組和16mg/L組之間。不同質量濃度的甜蜜素和蛋白糖產生的染色體畸形率相差不大，但在同一種甜味劑中隨著濃度升高，染色體畸形率增大。由此可見，高濃度的甜蜜素和蛋白糖具有一定的致畸作用，且蛋白糖的致畸效應大。根據微核率和微核指數的分析可知，甜蜜素1000mg/L無致突變效應，甜蜜素2000mg/L、蛋白糖100mg/L致突變效應低，甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L致突變效應較強，蛋白糖800mg/L致突變效應最強。

經研究，甜蜜素水解后能形成有致癌作用的環乙胺，環乙胺的主要排泄途徑是尿，因此對膀胱致癌的危險性最大。盡管大量研究證明甜蜜素無致癌、致畸作用，但因美國國家科學研究委員會和國家科學院1986年報告有促進和可能致癌性問題，因此至今在美國聯邦法規中仍規定“禁止直接加入或用于食品”[16]。蛋白糖中的阿斯巴甜在人體內分解時產生天門冬氨酸和苯丙氨酸，產生氨基酸并不代表是蛋白質，同樣也沒有蛋白質的特性和營養價值，因而蛋白糖是安全的。在我國的食品衛生使用標準中，阿斯巴甜是唯一一種未加限制使用量的人工合成的甜味劑。從試驗結果可以看出，我國市場上銷售的蛋白糖的致突變性比甜蜜素高，可能是因為現在市場上很多低價位的蛋白糖是用糖精鈉和甜蜜素復配而成的。

大使用范圍及用量的公告（衛生部公告2012年第1號）規定：可在糕點、餅干、面包中使用甜蜜素的最大使用量為1.6g/kg。根據本試驗結果，甜蜜素這一用量是安全的，市場上銷售的蛋白糖的安全用量范圍可參考定在0.1～0.2g/kg之間。

參考文獻：

[1]李宏梁.食品添加劑安全與應用[M].北京：化學工業出版社，2011：275-276.

[2]周家華.食品添加劑安全使用指南[M].北京：化學工業出版社，2011：186-188.

[3]HeddleJA，CiminoMC，HayashiM，etal.Micronucleiasanindexofcytogeneticdamage：past，present，andfuture[J].EnvironmentalandMolecularMutagenesis，1991，18（4）：277-291.

[4]沙亦凝，周耀紅，周維鎬.蠶豆根尖微核技術在環境監測中的應用[J].生物學教學，2005，30（4）：74-75.

[5]GrantWF.Higherplantassaysforthedetectionofchromosomalaberrationsandgenemutations—abriefhistoricalbackgroundontheiruseforscreeningandmonitoringenvironmentalchemicals[J].MutationResearch，1999，426（2）：107-112.

[6]孔志明.環境毒理學[M].南京：南京大學出版社，2004：196-198.

[7]屈艾，朱衛中，王秀琴，等.稀土多元復合肥和三種稀土元素的遺傳毒性研究[J].遺傳，2001，23（3）：243-246.

[8]錢曉薇.硫酸鋁對蠶豆根尖細胞遺傳毒性效應的研究[J].浙江大學學報：農業與生命科學版，2003，29（4）：413-418.

[9]盧龍斗，常重杰.遺傳學實驗技術[M].合肥：中國科學技術大學出版社，1996：34-35.[HJ1.75mm]

[10]國家環境保護局.環境監測技術規范：生物檢測[M].北京：國家環境保護局，1986：75-78.

[11]丁曉雯，李紅，王海燕.環磷酰胺對蠶豆根尖細胞微核率的影響[J].食品科學，2010，31（1）：194-197.

[12]袁振華，丁友昌.浙江幾種傳統腌制食品的致突變性及抗突變研究[J].癌變·畸變·突變，2003，15（2）：91-93.

[13]程彬，袁振華.3種天然抗突變物對食品致突變性的拮抗作用[J].浙江預防醫學，2003，15（7）：36-36，48.

[14]蔣梅蘭.用蠶豆根尖細胞微核技術研究發芽馬鈴薯的遺傳毒理作用[J].浙江師大學報：自然科學版，2001，24（3）：73-76.

[15]李宏.土壤農藥殘留物對蠶豆根尖細胞微核及染色體畸變的影響[J].貴州農業科學，2009，37（4）：182-184.

[16]李春艷，馮愛國.我國食品添加劑的行業現狀及發展趨勢[J].農業機械，2011（35）：121-126.

2.4甜味劑致蠶豆根尖細胞染色體畸形類型

甜蜜素和蛋白糖能誘導染色體產生多種類型的畸形[15]，包括染色體斷片、染色體橋、染色體環、染色體游離、染色體滯后、染色體粘連等，其中以染色體粘連為主（圖1）。

3結論與討論

本試驗結果表明，不同質量濃度的甜蜜素和蛋白糖均能誘導蠶豆根尖細胞產生微核，較低濃度的甜味劑對蠶豆根尖細胞的微核率影響作用較弱，但隨著濃度升高，其微核率逐漸升高，致突變效應增強。蛋白糖各處理組的微核率高于甜蜜素各處理組，與陽性對照組NaN3相比，最大劑量蛋白糖的微核率介于NaN364mg/L組和256mg/L組之間，甜蜜素最高劑量的微核率介于NaN34mg/L組和16mg/L組之間。不同質量濃度的甜蜜素和蛋白糖產生的染色體畸形率相差不大，但在同一種甜味劑中隨著濃度升高，染色體畸形率增大。由此可見，高濃度的甜蜜素和蛋白糖具有一定的致畸作用，且蛋白糖的致畸效應大。根據微核率和微核指數的分析可知，甜蜜素1000mg/L無致突變效應，甜蜜素2000mg/L、蛋白糖100mg/L致突變效應低，甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L致突變效應較強，蛋白糖800mg/L致突變效應最強。

經研究，甜蜜素水解后能形成有致癌作用的環乙胺，環乙胺的主要排泄途徑是尿，因此對膀胱致癌的危險性最大。盡管大量研究證明甜蜜素無致癌、致畸作用，但因美國國家科學研究委員會和國家科學院1986年報告有促進和可能致癌性問題，因此至今在美國聯邦法規中仍規定“禁止直接加入或用于食品”[16]。蛋白糖中的阿斯巴甜在人體內分解時產生天門冬氨酸和苯丙氨酸，產生氨基酸并不代表是蛋白質，同樣也沒有蛋白質的特性和營養價值，因而蛋白糖是安全的。在我國的食品衛生使用標準中，阿斯巴甜是唯一一種未加限制使用量的人工合成的甜味劑。從試驗結果可以看出，我國市場上銷售的蛋白糖的致突變性比甜蜜素高，可能是因為現在市場上很多低價位的蛋白糖是用糖精鈉和甜蜜素復配而成的。

大使用范圍及用量的公告（衛生部公告2012年第1號）規定：可在糕點、餅干、面包中使用甜蜜素的最大使用量為1.6g/kg。根據本試驗結果，甜蜜素這一用量是安全的，市場上銷售的蛋白糖的安全用量范圍可參考定在0.1～0.2g/kg之間。

參考文獻：

[1]李宏梁.食品添加劑安全與應用[M].北京：化學工業出版社，2011：275-276.

[2]周家華.食品添加劑安全使用指南[M].北京：化學工業出版社，2011：186-188.

[3]HeddleJA，CiminoMC，HayashiM，etal.Micronucleiasanindexofcytogeneticdamage：past，present，andfuture[J].EnvironmentalandMolecularMutagenesis，1991，18（4）：277-291.

[4]沙亦凝，周耀紅，周維鎬.蠶豆根尖微核技術在環境監測中的應用[J].生物學教學，2005，30（4）：74-75.

[5]GrantWF.Higherplantassaysforthedetectionofchromosomalaberrationsandgenemutations—abriefhistoricalbackgroundontheiruseforscreeningandmonitoringenvironmentalchemicals[J].MutationResearch，1999，426（2）：107-112.

[6]孔志明.環境毒理學[M].南京：南京大學出版社，2004：196-198.

[7]屈艾，朱衛中，王秀琴，等.稀土多元復合肥和三種稀土元素的遺傳毒性研究[J].遺傳，2001，23（3）：243-246.

[8]錢曉薇.硫酸鋁對蠶豆根尖細胞遺傳毒性效應的研究[J].浙江大學學報：農業與生命科學版，2003，29（4）：413-418.

[9]盧龍斗，常重杰.遺傳學實驗技術[M].合肥：中國科學技術大學出版社，1996：34-35.[HJ1.75mm]

[10]國家環境保護局.環境監測技術規范：生物檢測[M].北京：國家環境保護局，1986：75-78.

[11]丁曉雯，李紅，王海燕.環磷酰胺對蠶豆根尖細胞微核率的影響[J].食品科學，2010，31（1）：194-197.

[12]袁振華，丁友昌.浙江幾種傳統腌制食品的致突變性及抗突變研究[J].癌變·畸變·突變，2003，15（2）：91-93.

[13]程彬，袁振華.3種天然抗突變物對食品致突變性的拮抗作用[J].浙江預防醫學，2003，15（7）：36-36，48.

[14]蔣梅蘭.用蠶豆根尖細胞微核技術研究發芽馬鈴薯的遺傳毒理作用[J].浙江師大學報：自然科學版，2001，24（3）：73-76.

[15]李宏.土壤農藥殘留物對蠶豆根尖細胞微核及染色體畸變的影響[J].貴州農業科學，2009，37（4）：182-184.

[16]李春艷，馮愛國.我國食品添加劑的行業現狀及發展趨勢[J].農業機械，2011（35）：121-126.

2.4甜味劑致蠶豆根尖細胞染色體畸形類型

甜蜜素和蛋白糖能誘導染色體產生多種類型的畸形[15]，包括染色體斷片、染色體橋、染色體環、染色體游離、染色體滯后、染色體粘連等，其中以染色體粘連為主（圖1）。

3結論與討論

本試驗結果表明，不同質量濃度的甜蜜素和蛋白糖均能誘導蠶豆根尖細胞產生微核，較低濃度的甜味劑對蠶豆根尖細胞的微核率影響作用較弱，但隨著濃度升高，其微核率逐漸升高，致突變效應增強。蛋白糖各處理組的微核率高于甜蜜素各處理組，與陽性對照組NaN3相比，最大劑量蛋白糖的微核率介于NaN364mg/L組和256mg/L組之間，甜蜜素最高劑量的微核率介于NaN34mg/L組和16mg/L組之間。不同質量濃度的甜蜜素和蛋白糖產生的染色體畸形率相差不大，但在同一種甜味劑中隨著濃度升高，染色體畸形率增大。由此可見，高濃度的甜蜜素和蛋白糖具有一定的致畸作用，且蛋白糖的致畸效應大。根據微核率和微核指數的分析可知，甜蜜素1000mg/L無致突變效應，甜蜜素2000mg/L、蛋白糖100mg/L致突變效應低，甜蜜素4000、8000mg/L和蛋白糖200、400mg/L致突變效應較強，蛋白糖800mg/L致突變效應最強。

經研究，甜蜜素水解后能形成有致癌作用的環乙胺，環乙胺的主要排泄途徑是尿，因此對膀胱致癌的危險性最大。盡管大量研究證明甜蜜素無致癌、致畸作用，但因美國國家科學研究委員會和國家科學院1986年報告有促進和可能致癌性問題，因此至今在美國聯邦法規中仍規定“禁止直接加入或用于食品”[16]。蛋白糖中的阿斯巴甜在人體內分解時產生天門冬氨酸和苯丙氨酸，產生氨基酸并不代表是蛋白質，同樣也沒有蛋白質的特性和營養價值，因而蛋白糖是安全的。在我國的食品衛生使用標準中，阿斯巴甜是唯一一種未加限制使用量的人工合成的甜味劑。從試驗結果可以看出，我國市場上銷售的蛋白糖的致突變性比甜蜜素高，可能是因為現在市場上很多低價位的蛋白糖是用糖精鈉和甜蜜素復配而成的。

大使用范圍及用量的公告（衛生部公告2012年第1號）規定：可在糕點、餅干、面包中使用甜蜜素的最大使用量為1.6g/kg。根據本試驗結果，甜蜜素這一用量是安全的，市場上銷售的蛋白糖的安全用量范圍可參考定在0.1～0.2g/kg之間。

參考文獻：

[1]李宏梁.食品添加劑安全與應用[M].北京：化學工業出版社，2011：275-276.

[2]周家華.食品添加劑安全使用指南[M].北京：化學工業出版社，2011：186-188.

[3]HeddleJA，CiminoMC，HayashiM，etal.Micronucleiasanindexofcytogeneticdamage：past，present，andfuture[J].EnvironmentalandMolecularMutagenesis，1991，18（4）：277-291.

[4]沙亦凝，周耀紅，周維鎬.蠶豆根尖微核技術在環境監測中的應用[J].生物學教學，2005，30（4）：74-75.

[5]GrantWF.Higherplantassaysforthedetectionofchromosomalaberrationsandgenemutations—abriefhistoricalbackgroundontheiruseforscreeningandmonitoringenvironmentalchemicals[J].MutationResearch，1999，426（2）：107-112.

[6]孔志明.環境毒理學[M].南京：南京大學出版社，2004：196-198.

[7]屈艾，朱衛中，王秀琴，等.稀土多元復合肥和三種稀土元素的遺傳毒性研究[J].遺傳，2001，23（3）：243-246.

[8]錢曉薇.硫酸鋁對蠶豆根尖細胞遺傳毒性效應的研究[J].浙江大學學報：農業與生命科學版，2003，29（4）：413-418.

[9]盧龍斗，常重杰.遺傳學實驗技術[M].合肥：中國科學技術大學出版社，1996：34-35.[HJ1.75mm]

[10]國家環境保護局.環境監測技術規范：生物檢測[M].北京：國家環境保護局，1986：75-78.

[11]丁曉雯，李紅，王海燕.環磷酰胺對蠶豆根尖細胞微核率的影響[J].食品科學，2010，31（1）：194-197.

[12]袁振華，丁友昌.浙江幾種傳統腌制食品的致突變性及抗突變研究[J].癌變·畸變·突變，2003，15（2）：91-93.

[13]程彬，袁振華.3種天然抗突變物對食品致突變性的拮抗作用[J].浙江預防醫學，2003，15（7）：36-36，48.

[14]蔣梅蘭.用蠶豆根尖細胞微核技術研究發芽馬鈴薯的遺傳毒理作用[J].浙江師大學報：自然科學版，2001，24（3）：73-76.

[15]李宏.土壤農藥殘留物對蠶豆根尖細胞微核及染色體畸變的影響[J].貴州農業科學，2009，37（4）：182-184.

[16]李春艷，馮愛國.我國食品添加劑的行業現狀及發展趨勢[J].農業機械，2011（35）：121-126.