食品安全风险分析技术丛书--生物标志物与食品安全风险评估

俗话说，“民以食为天，食以安为先”。食品安全问题是在保障国民健康和社会稳定发展的过程中必须解决的关键问题之一。目前，国际通行的食品安全隐患的防控方式是食品安全风险评估。食品安全风险评估，指对食品、食品添加剂中生物性、化学性和物理性危害因素对人体健康可能造成的不良影响所进行的科学评估，它是国际食品法典委员会（CAC）和各国政府制定食品安全法律法规、标准等的主要科学依据。通过开展食品安全风险评估工作，有助于加强相关决策的科学性，提高食品安全监管水平。在食品安全问题上，依法治理是解决问题的最大保障。为了把食品安全风险评估纳入法制化的轨道，我国颁布了《中华人民共和国食品安全法》《国务院关于加强食品等产品安全监督管理的特别规定》等相关法律法规，国务院卫生行政等部门负责组织食品安全风险评估工作，以法律为依据保障人民群众的食品安全。需要指出的是，上述法律法规的执行必须以科学手段为依托。只有通过简单实用、高效快速的科学方法鉴定食品安全问题，将食品安全风险评估落到实处，才能有力打击相关违法犯罪行为，切实保障食品安全。
目前，研究食品安全风险评估相关的生物标志物，开发相关的快速检测技术和提高检测灵敏度，正逐渐在食品安全风险评估和风险管理过程中发挥关键作用。生物标志物是一系列可以用来客观评价正常生理过程、疾病产生过程或干预治疗的反应指标，主要包括暴露生物标志物、效应生物标志物和易感性生物标志物等。生物标志物也是生物体受到损害时的重要预警指标，涉及细胞分子结果和功能的变化，生化代谢过程的变化，生理活动的异常表现及个体、群体或整个生态系统的异常变化等, 可用来评价人体中是否累积有毒有害物质及其健康效应。许多研究表明，食物中污染物、有害添加物（包括潜在致癌物）等的暴露与人群中特定疾病的发病率有关。近年来，研究者们基于生物标志物与暴露途径、暴露来源以及结局的关系，提出了生物标志物框架途径以支持风险评估。化学协会国际理事会（ICCA）和欧洲化学物质生态毒理学与毒理学中心（ECETOC）已经制定出生物监测数据解释导则和化学性风险评估中整合生物监测数据的框架。生物标志物的相关研究成果与制定食品中病原体、农药、兽药和化学污染的含量标准，以及制定添加剂使用量有直接联系。鉴于此，各国各地区纷纷出台相应的支持政策，促进知识的积累与共享，建立生物标志物共享数据库，如美国的BMDB数据库、英国的UKBiobank数据库、印度的GOBIOM数据库等。我国食品安全领域的风险评估起步较晚，生物标志物在食品安全风险评估中的应用与国外相关应用相比较为薄弱。本书系统介绍了生物标志物相关基础知识，总结国内外生物标志物在食品安全风险评估方面应用研究现状，对推动我国食品安全风险评估和风险管理工作有重要意义。
本书由中国科学院上海营养与健康研究所、上海交通大学公共卫生学院、国家食品安全风险评估中心和北京市疾病预防控制中心的十几位教授、研究员及其研究团队负责撰写。本书共分六章。第一章，宋海云教授等人介绍了生物标志物的基本概念；第二章，王慧教授、隋海霞研究员和贾旭东研究员等人着重介绍了食品安全风险评估的内容；第三章，尹慧勇教授等人详细描述了生物标志物的基本检测技术；第四章，乐颖影教授和张焱教授等人详细介绍了食品安全风险评估中的暴露生物标志物；第五章，由六位教授（詹丽杏、武爱波、乐颖影、应浩、王滔、冯英）及助手对食品安全风险评估中的效应生物标志物进行了专业而易懂的描述；第六章，李国君研究员等人详细阐述了食品安全风险评估中的易感性生物标志物。
在本书的撰写过程中，孙金丽、黄萍、李晓娇、王永兵、叶小丽、赵亚男、姚旋、郭婧妤、魏宁、冯晓燕、杨云霞、薛新丽、朱明江、肖梦晴、夏林、仲珊珊、褚倩倩、陈群、何立伟、李子南、高珊等人参与了编写工作，并负责参考文献的收集和整理，在此表示衷心的感谢。同时，由于编写人员知识水平有限，书中难免有错误和不妥之处，还请各位专家批评指正！

编者
2020年3月

王慧，教授、博士生导师，上海交通大学医学院公共卫生学院院长，上海交通大学特聘教授，中国科学院上海营养与健康研究所客座研究员，国家杰出青年基金获得者，国家百千万人才工程入选者，中国青年女科学家奖获得者，中科院百人计划，上海市三八红旗手，上海市学术带头人，上海市领军人才，上海市毒理学会理事长，科技部重点专项“个人健康监测大数据云平台”首席科学家。长期从事主动健康与慢病防控、营养与食品安全基础和应用研究，在Nature、Nature Genetics、Gut、EHP、PNAS、CCR等国际杂志发表SCI论文130余篇，申请专利37项（授权17项），成果转化7项，形成国家、行业标准8 项，获计算机软件著作权登记3项，《公卫食验室》系列视频著作权1项，全系列50集入选"学习强国"平台，获科技部2018年全国科普微视频作品奖，牵头构建"论坛+作品+大赛+培训+活动"多维度、立体化的科普实践体系，建设上海市公共卫生与预防医学科普服务平台。任国务院食品安全委员会专家委员会委员，首届食品安全国家标准审评委员会微生物分委会主任委员，第二届国家食品安全风险评估专家委员会委员，中国营养学会营养转化医学分会副主任委员，中国毒理学会理事、食品毒理学专业委员会副主任委员，上海市预防医学会副会长等，并任国内外多家杂志编委。

《生物标志物与食品安全风险评估》由中国科学院上海营养与健康研究所、上海交通大学公共卫生学院、国家食品安全风险评估中心和北京市疾病预防控制中心的十几位教授、研究员及其研究团队负责撰写。本书依次介绍了生物标志物的基本概念，食品安全风险评估概述，生物标志物的基本检测技术，食品安全风险评估中的暴露生物标志物、效应生物标志物和易感性生物标志物。本书汇总了食品安全风险评估涉及的生物标志物的经典研究结果，还精选了国际上最新的相关研究进展，相关专业术语解释精准，语言通俗易懂。
本书可作为生物标志物或食品安全风险评估相关研究人员的专业参考书，也可以作为食品安全监管人员乃至关注食品安全问题的非专业人员深入了解风险评估的专著。

第一章生物标志物概述001
第一节生物标志物的概念、筛选和验证001
一、生物标志物的概念001
二、生物标志物的筛选和验证002
第二节生物标志物的研究和应用004
一、生物标志物的研究概况004
二、生物标志物的应用006
第三节食品安全风险评估中的生物标志物009
一、生物标志物和食品安全风险评估的研究概况009
二、食品相关的生物标志物009
三、展望014
参考文献014

第二章食品安全风险评估概述017
第一节风险评估的基本概念和步骤017
一、食品安全风险评估017
二、我国的食品安全风险评估021
三、风险评估的基本原则021
第二节生物标志物在风险评估中应用的挑战022
一、膳食暴露评估022
二、暴露生物标志物所面临的挑战023
参考文献024

第三章生物标志物基本检测技术026
第一节生化分析026
一、初级分离026
二、PCR技术032
三、核酸探针检测技术036
四、基因芯片039
五、生物传感器技术044
六、分子印迹技术051
第二节波谱分析055
一、紫外可见光谱法055
二、红外光谱分析056
三、拉曼光谱分析058
四、分子荧光光谱分析060
五、原子吸收光谱分析061
六、核磁共振分析062
第三节免疫分析技术068
一、放射免疫分析技术069
二、酶免疫分析技术071
三、免疫荧光技术073
四、化学发光免疫分析技术075
五、免疫色谱技术与胶体金技术076
六、其他技术 077
第四节流式细胞术079
一、原理079
二、应用080
第五节质谱分析081
一、基本原理081
二、仪器081
三、应用094
参考文献097

第四章食品安全风险评估中的暴露生物标志物101
第一节食品安全相关污染物初始物作为暴露生物标志物101
一、金属离子101
二、双酚A111
三、真菌毒素112
四、多环芳烃115
五、多溴二苯醚117
第二节食品安全相关污染物代谢产物作为暴露生物标志物118
一、氯丙醇118
二、邻苯二甲酸酯119
三、杂环胺121
四、丙烯酰胺123
五、拟除虫菊酯125
第三节问题与展望126
参考文献127

第五章食品安全风险评估中的效应生物标志物133
第一节血液毒性生物标志物133
一、血液毒性生物标志物概述134
二、展望142
第二节免疫毒性生物标志物142
一、免疫细胞毒性生物标志物143
二、免疫分子类免疫毒性生物标志物145
三、细胞因子类免疫毒性生物标志物147
四、研究进展和展望148
第三节神经毒性生物标志物150
一、有机磷酸酯化合物150
二、丙烯酰胺154
三、展望154
第四节内分泌毒性生物标志物155
一、内分泌系统和内分泌干扰物155
二、内分泌毒性物质156
三、研究进展161
四、展望164
第五节生殖发育毒性生物标志物164
一、男性生殖毒性生物标志物165
二、女性生殖毒性生物标志物171
三、新型生物标志物展望176
第六节遗传毒性的生物标志物176
一、背景176
二、遗传毒性的检测方法177
三、生物标志物177
四、研究进展184
五、展望190
参考文献192

第六章食品安全风险评估中的易感性生物标志物209
第一节药物或毒物代谢酶基因多态性210
一、Ⅰ相代谢酶代表——细胞色素P450211
二、Ⅱ相代谢酶代表——谷胱甘肽硫转移酶213
第二节DNA修复酶基因多态性215
一、X线修复交错互补基因1216
二、X线修复交错互补基因3216
三、核苷酸切除修复交叉互补基因1217
四、核苷酸切除修复交叉互补基因2/人类着色性干皮病基因D217
第三节其他遗传易感性生物标志物218
一、金属硫蛋白218
二、对氧磷酶220
三、其他物质220
第四节基因多态性检测方法220
一、限制性片段长度多态性221
二、单链构象多态性221
三、PCR-ASO探针法221
四、PCR-SSO法221
五、PCR-SSP法222
六、PCR-荧光法222
七、PCR-DNA测序222
八、PCR指纹图法222
九、基因芯片法223
十、扩增片段长度多态性法223
十一、变性梯度凝胶电泳法223
十二、随机扩增多态性DNA法224
十三、第二代DNA测序技术224
参考文献226

附录中英文名词对照229