一图读懂 | 油脂中的潜在污染物

民以食为天，食以安为先! 
 
随着国家一系列生育政策的出台，国内对于婴幼儿配方食品安全的关注度也持续上升。对于婴幼儿食品企业和供应商来说，严把食品安全质量关，精准营养配比，守护每个家庭的健康是应有的责任、使命和担当。
 
作为油脂行业的一员，益海嘉里一直持续关注奶粉用油中的污染物管控。其中，对于3-氯丙醇酯(3-MCPDE)/缩水甘油酯(GE)，在国内国外还处于混沌之时，益海嘉里早在2008年就开始对他们围剿了。

3-MCPDE/GE 是什么？

3-氯丙醇（3-MCPD）和缩水甘油是存在于食品中的两种污染物。
 
其中，3-MCPD最早于1978 年[1]首次以游离态形式被发现，其毒性主要体现在肾脏毒性、生殖毒性、神经毒性、免疫毒性、致突变性等方面。2011年，国际癌症研究所(IARC)将3-MCPD设定为2B级（可能致癌），缩水甘油设定为2A级（致癌可能性较高）。其中，游离态的3-MCPD大多存在于配制酱油、盐酸水解植物蛋白调味液中。而和奶粉关联度比较大的是和脂肪酸酯化后的结合态，即：3-氯丙醇酯（3-MCPDE）和缩水甘油酯（GE）。

游离态的3-MCPD和缩水甘油易致癌，那结合态的3-MCPDE/GE也致癌吗？目前，还没有定论。但对3-MCPDE/GE潜在危害的认知要从他们的发现之路说起了。

3-MCPDE/GE如何震惊油脂界

GE在油脂中的发现，是基于采用不同检测方法得到的3-MCPDE数据有显著性差异，而后研究发现，在油脂精炼时会伴随产生GE[2]。所以，这里尤其要讲的是3-MCPDE的发现，可谓是一石激起千层浪。
 
20世纪以前，人们的关注点主要在游离态的3-MCPD。
 
直到2004年捷克科学家Svejkovska等[3]提出食品中3-MCPD仅少数以游离形式存在，更多的是以与脂肪酸结合的酯类形式存在。随后，2008年德国安全风险评估中心(Bundesinstitut für Risikobewertung: BfR)呼吁要降低含油食品以及油炸脂肪中 3-MCPDE的含量[4]。虽然，当时他们并不掌握关于3-MCPDE的毒理学数据，但是他们此前进行的人体肠道细胞体外研究发现3-MCPDE在消化吸收过程中以很高的比例转化为游离态，而游离态的3-MCPD在体内的毒性评估在当时已经得到证实。至此，国际社会才开始重视3-MCPDE的问题。2008年，欧洲食品安全局（EFSA）发布了3-MCPDE的风险评估报告，大部分原引德国风险评估中心的研究内容。

2009年初，国际生命科学分会 (ILSI) 和欧洲委员会 (EC) 召开了关于食品中的3-MCPDE的首次国际研讨会，并呼吁来自20个国家70多名参与者行动起来，首要任务是通过油脂行业的风险管控措施减少3-MCPDE的产生。同年，美国油脂化学家协会（简称AOCS，是一个历史超百年的油脂专业领域的学术团体），以《食品中的氯酯：一个急迫的新问题》（Chloroesters in foods: An emerging issue）对3-MCPDE进行全面讨论，并断定3-MCPDE已成为油脂食品中一个新的潜在危害因子[5]。

四个维度“围剿”3-MCPDE/GE

现在来看，2008年无疑成为国际社会热议3-MCPDE的起始年份。同年年底，当中国的食品行业还在为三聚氰胺毒奶粉事件诚惶诚恐，益海嘉里研发中心负责人就把从AOCS国际年会上获取得关于3-MCPDE的尚处于“混沌状态”的信息带回了国内，开始了围剿之路。

客观来看，当时关于3-MCPDE的很多问题都还没搞清楚：

Q1 毒理性评估还缺乏有效证据
虽然，游离态的3-MCPD已有毒理评价，但关于结合态3-MCPDE的毒性数据全无。

Q2 检测方法没有验证
当时没有统一公认的检测方法，全球不同实验室对同一样品的3-MCPDE检测结果差异很大，这让后续研究举步维艰。

Q3 形成机制尚不完全清楚
AOCS的总结是通过氯源和脂质反应的结果，但具体是什么氯源？如何带入到油脂加工中的？哪个环节产生的？怎么产生的？都不清楚。

Q4 油脂生产管控3-MCPDE的有效措施空缺
国际趋势是要降低3-MCPDE，没错！但如何在精炼和食品加工过程中减少 3-MCPDE的形成？哪些管控措施是有效的？没有经验可借鉴。
 
本着对食品安全的至高追求和对油脂污染物管控的责任担当，益海嘉里研发中心决定从四个维度进行技术攻关，在国内乃至全球率先开展了对3-MCPDE/GE的全方位研究，取得了傲人成绩。这包括：
 
01 毒理性评估
 关于3-MCPDE毒性，从细胞毒性、肾脏毒性和睾丸毒性等不同角度进行了系统评估，首次发现了其对肾脏和睾丸的特异性损失，并阐明了机制为细胞凋亡[6]。

02 检测方法开发并参加国际环评
工欲善其事必先利其器，没有标准有效的检测方法，就不能对3-MCPDE的含量进行精准判定。所以，研究团队花费了近3年时间，攻克了检测难题。
 
Wilmar-09间接法在首次参加欧盟组织的检测能力环评中就取得了令人满意的成绩。

在由30多个国家的实验室参与的对同一个油样的检测数据对比中，Wilmar-09间接法凭借z=1.0，小于允许偏差，获得检测能力的强有力验证。
 
而后开展的AOCS直接方法的环评中，有全球25家实验室参加的17家检测数据，Wilmar-11直接法有效数据平均值的偏差最小。
 
参与国际环评的这些工作，为国际标准的统一做出了很大贡献。
 
而后，AOCS先后发布了4种方法，并在全球进行推广。ISO 18363 的1法、2法、3法即AOCS的c法、b法、a法转化而来。
 
03 首次提出并验证了3-MCPDE的自由基形成机理
关于3-MCPDE是怎么形成的，当时有四种假说，仅停留在理论推导的层面，均无实验证据。

借助多种先进的分析技术，包括电子自旋共振技术(ESR)、傅里叶变换-红外光谱技术(FT-IR), 四极杆飞行时间质谱（UPLC−Q−TOF MS）等[7]，首次提出并验证了以环氧鎓自由基为中间体的3-MCPDE的形成机理。
 
这些基础研究的开展为工艺管控指明了方向，提供了强有力的科学证据，加速了工艺开发进度。
 
04 工艺管控分步骤
基于益海嘉里拥有强大的全产业链，建立了系统的3-MCPDE管控机制。
 
从油料作物开始调查，降低土壤中无机氯、减少油料果实有机氯积累、对毛油的新鲜度进行严格把控，在脱胶、碱炼、脱色等步骤尽最大限度减少含氯前体物质残留，用更加温和的条件进行脱臭，成为对3-MCPDE（包括GE）管控的有力措施。
 
我们创新性地开发了针对不同油种及不同地区的控制工艺，早在2011年就率先实现3-MCPDE和GE的工业化控制，在中国、印尼、马来西亚和欧洲等地区的工厂成功落地产业化。项目已申请5项技术发明专利（4项已经授权，1项在审查中，授权的4项专利中有1项为PCT国际专利且在欧洲、马来西亚、印尼、中国4个国家皆获得授权）已发表4篇高水平SCI科学研究文章[6,8-10]。

至此，从基础到应用再到产业化，形成了很好的闭环。
 
2012年5月，中国粮油学会科技成果鉴定认为，关键控制技术达到国际领先水平，2013年荣获“中国粮油学会科技奖一等奖“。

油中污染物的管控，我们一直都在路上 

关于3-MCPDE/GE油脂污染物的管控之路一走就是10余年，至今在国内乃至全球仍走在3-MCPDE/GE管控的前列。

3-MCPDE/GE的研究，没有止境

如果说对3-MCPDE/GE的深入研究给了我们与世界同行交流的舞台，那么对3-MCPDE的持续关注更让我们找到了自身价值。 
 
从2009年Wilmar-09间接法的建立、参与国际环评，到2011年Wilmar-11直接方法建立并参与国际环评，再到2020年甘油中低含量3-MCPD、缩水甘油GE检测方法自主开发（目前已被AOCS接收为官方方法正在组织国际联合验证），在国际同行的眼中，我们一直走在前列。
 
近年来，随着欧盟进行对3-MCPDE/GE更严格的法规限量，与此同时，随着香港爆出奶粉中3-MCPDE事件，国内对3-MCPDE/GE的认知也在不断提升法规监管也会越来越严苛。
 
2020年，我们受邀参与GB5009.191《食品安全国家标准食品中氯丙醇及其脂肪酸酯含量的测定》的实验室联合验证工作。
 
污染物的管控，没有止境

我们引进德国全自动检测设备，经过系统优化，实现了对包括3-MCPDE/GE、矿物油、塑化剂等在内的众多污染物快速而稳定的全自动检测；3-MCPDE/GE的定量限（LOQ）达到20 ppb、矿物油定量限低至0.5 ppm，处于国际先进水平。
 
写在后面

从史前人类第一次将长毛猛犸象的臀部扔在火上并产生多环芳烃（PAHs）以来，基于加工的食品污染物已经存在了数千年。相比之下，食品安全机构开始对食品污染物进行风险评估还不到百年。所以，我们仍需秉持谦虚的态度，努力提高食品的安全系数，在不确定中寻找确定答案，致力于为人类健康提供有力保障。
 
Reference：
[1] 向晓玲,赵波,李春松,吴平谷,沈建福, 食用油中3-氯丙醇酯的研究进展[J].中国油脂, 2017, 42(07): 59-64.
[2] Kuhlmann J., WeiBhaar R., Second Workshop on analysis of 3-MCPD-esters  in edible oils [R]. Berlin: Federal Institute for Risk Assesment(BfR), 2008: 13-15.
[3] Svejkovska B., Novotny Ondrej, Divinova V., Réblová Zuzana, Doležal Marek, Velisek Jan., Esters of 3-chloropropane-1,2-diol in foodstuffs [J]. Czech Journal of Food Sciences, 2004, 22. 190-196.
[4] BfR(2007): Stellungnahme Nr. 047/2007: Säuglingsanfangs- und Folgenahrung kann gesundheitlich bedenkliche 3-MCPD-Fettsäureester enthalten.
[5]https://www.aocs.org/stay-informed/inform-magazine/featured-articles/chloroesters-in-foods-an-emerging-issue-april-2009?SSO=True
[6] Man Liu, Boyan Gao, Fang Qin, Pingping Wu, Haiming Shi, Wei Luo, Ai-Niu Ma, Yuanrong Jiang, Xuebing Xu, Acute oral toxicity of 3-MCPD mono- and di-palmitic esters in swiss mice and their cytotoxicity in NRK-52E rat kidney cells [J]. Food and Chemical Toxicology, 2012, 50(10): 3785-3791.
[7] Huawen Xu, Yuanrong Jiang，Determination of Glycidyl Fatty Acid Ester in Edible Oil by Double SPE Column and LC-MS Method [C], 2012, Annual Conference of China Oil and Fat.
[8] Zhang Xiaowei, Boyan Gao, Fang Qin, Haiming Shi, Yuanrong Jiang, Xuebing Xu, Liangli Yu, Free radical mediated formation of 3-monochloropropanediol (3-MCPD) fatty acid diesters[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2013,61(10): 2548-2555.
[9] Zhongfei Zhang, Boyan Gao, Xiaowei Zhang，Yuanrong Jiang, Xuebing Xu, Liangli Yu, Formation of 3-Monochloro-1,2-propanediol (3-MCPD) Di- and Monoesters from Tristearoylglycerol (TSG) and the Potential Catalytic Effect of Fe2+ and Fe3+ [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63(6):1839-48.
[10] Hai Zhang, Pengwei Jin, Min Zhang, Ling-Zhi Cheong, Peng Hu, Yue Zhao, Liangli Yu, Yong Wang, Yuanrong Jiang, Xuebing Xu, Mitigation of 3-MCPD Esters Formation by Radical Scavengers [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2016, 64(29): 5887–5892.