EHP：砷污染与不良妊娠结局和婴儿死亡率相关

在过去的几年里，食品中砷的话题受到来自美国和全球监管机构、公众媒体与科学界相当大的关注。很明显这是一个备受科学和监管审议的争议性话题，会显著影响食品产业。

虽然公众几十年来就已经知道摄入不同的食物或饮料可能会导致砷暴露，而发表在《 Consumer Reports 》杂志上对市场上可买到的果汁（ 2012 年 1 月）和大米制品（ 2012 年 1 月）的砷检测结果的分析显示，消费者对饮食中砷暴露的意识有所增强。

文章的结论是，美国食品药品监督管理局（FDA）应该建立有关果汁和大米制品中砷的联邦卫生标准。在 2013 年 7 月， FDA 提出了苹果汁中的无机砷亿分之一（ 10ppb ）的操作标准，这类似于美国环境保护署（ EPA ）的饮用水标准； FDA 认为这一标准在良好操作规范（ GMP ）下可实现并且可以保护公共卫生。虽然 FDA 尚未设立一个米制品砷标准，但联合国粮农组织 - 世界卫生组织（ FAO-WHO ）联合国际食品法典委员会于 2014 年 7 月确定精米中无机砷的最大值为 200ppb 。

食品中砷的来源

砷是一种天然或人为环境中存在的元素。 FDA 称，自然界中的砷来自受侵蚀的含砷岩石、火山喷发物、采矿和冶炼矿石的污染物和以前或现在含砷农药的使用。据称，在鸡饲料中添加的砷可能从养鸡场周边的径流排放进入环境中。一旦进入环境，砷就会通过土壤和水分被吸收进食品中。生产中长期需要水的食物，比如海产食品和大米，总会与高含量的砷污染物有联系。

区分污染食品的砷的特定形式是非常关键的。砷以有机和无机形式存在。常规的有机砷包括一甲基砷、二甲基胂和偶砷，而常规的无机砷则包括含三价（ As3+ ）和五价（ As5+ ）的砷酸盐。从毒理学角度来看，砷的健康问题主要来自于无机砷。可惜的是，最常规的检测程序只看总砷量并不区分无机和有机形式。因此，使用总砷的检验结果来评估饮食砷暴露可能夸大了无机砷的暴露量，除非在评估总砷中的无机砷含量上下功夫。

砷对健康的影响

无机砷被国际癌症研究机构（ IARC ）归为人体致癌物。该认定主要是因为台湾和智利的研究将含有高浓度砷（在几百 ppb 数量级）的地下水的摄入与皮肤癌、肺癌和膀胱癌联系起来。很显然，如此高水平的暴露是台湾和智利此类癌症的原因所在，但是，今天的消费者面对饮食中较低含量无机砷的时候，很难判断出会有什么风险。

传统的癌症风险评估方法假定致癌物的阈值不存在，这意味着接触任何有限数量的致癌物质都有导致癌症的潜在可能，尽管癌症的风险仍然与暴露有关。利用线性方法推算，可从高剂量研究预测低剂量的潜在风险；使用这种方法，美国国家研究委员会估计，消费者接触的饮用水中无机砷达到环境保护局（ EPA ）的 10 ppb 标准时，可能会导致约 1/300 的癌症增长率。最近生物监测的研究也表明了来自膳食暴露的中度和 / 或低剂量无机砷的潜在影响。

Cohen 等人 2013 年 发表的文章对缺少一个癌症阈值的假定进行了讨论，并且认为无机砷致癌作用的模式涉及形成活性三价砷盐的代谢物，在高剂量下，该物质在体内与细胞巯基反应引起细胞毒性和再生细胞的增殖。这种影响被认为是阈值效应，并且人体典型的膳食无机砷暴露被认为低于该阈值的毒性。

砷膳食暴露

来自高污染饮用水的无机砷暴露已经与皮肤癌、肺癌和膀胱癌联系在一起，但是当代的研究表明，美国消费者主要的砷暴露是来自食品，而非饮用水。 EPA 的研究人员使用的是传统的概率暴露评估方法加上尿液无机砷生物标志物的数据，饮食中的无机砷估计只有大约 7 ％来自饮用水。食物中无机砷暴露最高的代表是蔬菜（ 24 ％），其次是水果和果汁（ 18 ％）、大米（ 17 ％）、啤酒和葡萄酒（ 12 ％）、面粉、玉米和小麦（11 ％）以及家禽、猪肉、   牛肉和蛋（ 5 ％）。

Jara 和 Winter  于 2014 年发表了对不同人群总砷和无机砷膳食暴露的评估，其中 使用了美国 FDA 2006 ～ 2008 年总膳食研究所提供的砷污染数据。这项研究设置了一系列关于各种含无机砷的食物种类中总砷比例的情境。在总砷暴露方面，海产品占了总暴露量的 69% ，其次是谷物（包括大米在内）、豆类和种子（ 20% ）。谷物、豆类和种子三个食物群是和休闲食品和早餐谷物结合在一起的，以此确定大米在这些食物群的总砷含量中所发挥的具体作用。包括米粉、大米类休闲食品和米制品在内的含有大米的食品在这两种食物群的总砷暴露中占了 87% 。

图1.食物群对美国一般人群无机砷暴露的作用。牛奶、奶酪以及调味品、糖和甜味剂等食物群均未造成砷暴露。

通过使用一种更合理的场景（假定陆地总砷中的 70% 和海洋总砷的 10% 均为无机砷），美国一般人群无机砷暴露（图 1 ）的最高来源为谷物、豆类和种子（ 50% ），其次为海产品（ 24% ）、肉禽（ 8% ）以及饮料、水果和蔬菜（各占 5% ）。

图2.食物群对两岁儿童无机砷暴露的作用。牛奶、奶酪以及调味品、糖和甜味剂等食物群均未造成砷暴露。

图 2 和图 3 分别为两岁儿童和 6-11 个月大婴儿的无机砷暴露情况，测定方法同上。两岁年龄组的砷暴露也主要来自谷物、豆类和种子（ 50% ），而与美国一般人群组相比，来自饮料（ 14% ）、休闲食品和早餐谷物（ 12% ）的暴露量则有所增加。 6-11 个月大婴儿的无机砷暴露情况则大不相同；最主要的来源是饮料（ 34% ），其次是休闲食品和早餐谷物（ 29% ）及谷物、豆类和种子（ 25% ）。

美国环保署 2012 年将无机砷的参考剂量设置为每日 0.3 μg/ kg 。这一水平反映了对消费者每日暴露量的估计，是以一生中不断摄入而不会导致不利的非癌健康影响为标准的。联合国粮农组织 / 世界卫生组织食品添加剂专家委员会 2011 年将无机砷暴露量每日 2-7μg/kg 设定为有潜在皮肤癌、肺癌和膀胱癌风险的剂量水平。

图3.食物群对6-11个月大婴儿无机砷暴露的作用。牛奶、奶酪以及调味品、糖和甜味剂等食物群均未造成砷暴露。

最近的美国无机砷暴露评估值已经低于参考剂量和联合国粮农组织 / 世界卫生组织的关切水平。 Xue 等人 2010 年进行的研究估计一般人群无机砷暴露量为每日 0.03-0.04μg/kg 、五岁以下儿童为 0.08-0.23μg/kg 。 Jara 和 Winter 2014 年对九种实验组合进行的暴露评估表明所有人群组的无机砷暴露量均低于参考剂量，最高的为两岁儿童组（每日 0.11-0.28μg/kg ），美国一般人群组的暴露量为（每日 0.03-0.08μg/kg ）。

食品工业的影响

食品中砷的话题是科学和监管的主要争议之一，而预计未来几年此话题的热度将居高不下。了解美国和国际监管机构对 Cohen 等人提出的有关无机砷含量阈值致癌性的相关建议是很有趣的；如果科学意见倾向于阈值的做法，很可能会造成监管审查的适当放宽。另一方面，虽然目前食物中无机砷含量的估值低于参考剂量，仍有一些人群十分接近参考剂量。因此，基于新的科学发现而对参考剂量所做的任何修改都能显著改变争议，且能促进对含砷食品（除果汁和大米外）额外的监管审查。

美国设定了苹果汁中无机砷的监控含量（ 10 ppb ），而联合国粮农组织 - 世卫组织国际食品法典委员会制定了精米的监控含量（ 200 ppb ）。 FDA 监测数据表明， 94 组苹果汁测试样品中的 89 组显示的总砷含量低于 10 ppb ，其中总砷含量超过 10 ppb 的五个样品中无机砷的量未超过 10ppb 。 FDA 还分析了 487 组大米样品中的无机砷。印度香米、即速煮米、泰国香米、半熟或白色（长、中、短粒）大米样品中没有一种大米无机砷含量超过 200 ppb 。收集的 99 组糙米样品中有 18 组无机砷含量高于 200 ppb ，其中检测到的最高含量达 249 ppb 。应当注意的是，糙米中的含砷量预期是超过白米的，这是因为糙米含大量能富集砷的稻壳，而这些稻壳往往在白米的加工中被除去。因此，食品法典委员会制定的无机砷标准（ 200 ppb ）仅适用于精米，而不适用于糙米。

消费者无机砷暴露的评估可通过具体分析测量无机砷的方法加以改善，而不是分析总砷和其中无机砷的百分比估值。预测模型往往是谨慎的，且倾向于夸大无机砷含量，这可能导致无机砷暴露值的高估。虽然专门分析砷比分析总砷更昂贵，但关注食品中无机砷监控有助于将可能的膳食暴露最大化，从而显著改善暴露估计的准确度。