导图社区 食品中的硝酸盐亚硝酸盐-亚硝基压力和益处的风险
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编辑于2022-06-30 23:22:49食品中的硝酸盐/亚硝酸盐-亚硝基压力和益处的风险
摘要
活性氮含量增加导致亚硝化有害过程
导致细胞结构损伤
人们认为硝酸盐/亚硝酸盐可能转化为具有致癌作用的亚硝胺
这类化合物被用作添加剂,以提高食品质量,防止微生物污染和化学变化
文章主要讲
膳食中暴露于硝酸盐和亚硝酸盐的主要来源、亚硝酸盐/硝酸盐的代谢以及与膳食亚硝酸盐/硝酸盐有关的健康问题
着重强调
亚硝酸盐/硝酸盐对亚硝基应激的影响
亚硝酸盐/硝酸盐在肉制品中的作用
添加剂在肉制品中的替代品
导言
硝酸盐和亚硝酸盐离子在环境中广泛存在
植物食品(蔬菜)
水
饮用水摄入量较少(小于14%)
硝酸盐/亚硝酸盐也可作为动物来源食品的添加剂
亚硝酸盐每日摄入量(ADI)分别为0.06和0.07毫克/千克体重/天
硝酸盐日摄入量为3.7毫克/千克体重/天
据欧盟委员会前食品科学委员会(SCF)和粮农组织/世卫组织食品添加剂联合专家委员会(JECFA)
硝酸盐在人体的去向
摄入化合物中的60%~70%容易被吸收,并在尿液中迅速排出
亦可通过胃存活进入循环系统
可能参与产生具有毒理学重要性的亚硝胺
硝酸盐和亚硝酸盐饮食暴露的主要来源
人类饮食硝酸盐的来源
植物(蔬菜水果)85%-85%来自蔬菜
在富含硝酸盐的环境中生长的植物中积累的硝酸盐最多
与种子或块茎相比,多叶蔬菜的硝酸盐含量更高
硝酸盐生成含量其他影响因素:施用肥料、硝酸盐还原酶活性、生长速率、生长条件等因素(包括光照强度、降雨水平)
其他来源
水果、谷物、水、肉制品,以及治疗心绞痛和数字缺血的治疗方法
来源含量的其他影响因素
研究评估了热处理和储存条件等处理方法会导致硝酸盐的损失
增加贮藏温度对降低蔬菜亚硝酸盐含量(细菌促进硝酸盐还原为亚硝酸盐)
与新鲜水果和蔬菜相比,腌制产品硝酸盐含量普遍较低
与饮食亚硝酸盐/硝酸盐有关的健康问题
亚硝酸盐/硝酸盐的代谢
人体内的硝酸盐和亚硝酸盐被部分排出,并循环并还原成亚硝酸盐和氮氧化物,从而确保硝酸盐-亚硝酸盐-NO平衡
亚硝酸盐/硝酸盐主要来源
饮食
内源性形成
正常情况下
内源性硝酸盐和亚硝酸盐是在L-精氨酸/NO-合成酶途径中产生的。在内皮细胞中形成NO,其中精氨酸被代谢为瓜氨酸,在一氧化氮合成酶(NOSs)催化的途径中形成NO(高活性的化合物),与氧合蛋白(氧和血红蛋白)在血液中氧化成硝酸盐和亚硝酸盐
缺氧、缺血情况下
通过L-精氨酸/NO-合成酶途径产生NO受到抑制,膳食硝酸盐和亚硝酸盐是NO的唯一有效供体
硝酸盐生成亚硝酸盐过程
变化过程
日粮和唾液中的硝酸盐部分还原成亚硝酸盐,随后在硝酸盐-亚硝酸盐-NO途径中具有生物活性的氮氧化物(以履行生理功能),约5%-7%膳食硝酸盐和20%的唾液硝酸盐被共生细菌还原成口腔中的亚硝酸盐。
人体过程
口腔细菌种类,位于舌背,由硝酸盐还原酶(NOSs)催化,将硝酸盐还原成亚硝酸盐吞咽后,胃酸性环境中的硝酸盐和亚硝酸盐在各种酶(脱氧血红蛋白、肌红蛋白、神经珠蛋白、黄嘌呤氧化还原酶、醛氧化酶、碳酸氧化酶和线粒体酶)和非酶(pH依赖性还原)系统中代谢为NO以及其他生物活性氮氧化物(如N2O3,NO2),在小肠,它们被系统地吸收,最终在血液和血浆中。血液和组织中的NO可进一步自发氧化形成亚硝酸盐和硝酸盐,过量的硝酸盐由尿液排出(约占硝酸盐总量75%),而其余的则被重新吸收并集中在唾液腺,然后在唾液中分泌。唾液腺硝酸盐浓度比血浆高10-20倍。
硝酸盐在酸性条件下不稳定
自发地分解成亚硝酸盐和二氧化氮。因此,硝酸盐代谢产生的亚硝酸盐以及提供食物的亚硝酸盐可以在胃肠道中与N-亚硝基化合物的前体(如N-亚硝基化合物)发生额外的反应
硝酸盐生成亚硝酸盐过程
变化过程
日粮和唾液中的硝酸盐部分还原成亚硝酸盐,随后在硝酸盐-亚硝酸盐-NO途径中具有生物活性的氮氧化物(以履行生理功能),约5%-7%膳食硝酸盐和20%的唾液硝酸盐被共生细菌还原成口腔中的亚硝酸盐。
人体过程
口腔细菌种类,位于舌背,由硝酸盐还原酶(NOSs)催化,将硝酸盐还原成亚硝酸盐吞咽后,胃酸性环境中的硝酸盐和亚硝酸盐在各种酶(脱氧血红蛋白、肌红蛋白、神经珠蛋白、黄嘌呤氧化还原酶、醛氧化酶、碳酸氧化酶和线粒体酶)和非酶(pH依赖性还原)系统中代谢为NO以及其他生物活性氮氧化物(如N2O3,NO2),在小肠,它们被系统地吸收,最终在血液和血浆中。血液和组织中的NO可进一步自发氧化形成亚硝酸盐和硝酸盐,过量的硝酸盐由尿液排出(约占硝酸盐总量75%),而其余的则被重新吸收并集中在唾液腺,然后在唾液中分泌。唾液腺硝酸盐浓度比血浆高10-20倍。
对亚硝基应激的影响
酸性条件下,亚硝基转化成一系列活动性氮物种(RNS),亚硝基应激水平主要与RNS的浓度和暴露时间以及细胞抗氧化剂去除它们的能力有关
亚硝酸盐在人类生理中起着明显的作用,由于活性氧/氮形式含量的增加而产生的氧化/亚硝基应激又被认为是许多急慢性疾病的一个突出特征
危害
硝化应激引起的膜脂过氧化可能特别有害,因为它改变了膜流动性的程度,并由于膜结合受体或酶的失活而增加组织通透性
标志
亚硝基应激的特征标志
过氧亚硝酸根与蛋白质反应,可形成亚硝酸根
血液和尿液中亚硝基应激的间接指标
脂质过氧化过程产生多种相对稳定的产物,主要是对不饱和醛(丙二醛、4-羟基-2-壬醛、2-丙醛)
其中一些产品已被证明与蛋白质、DNA和磷脂具有简单的反应性,从而有助于许多疾病发病的产品例:丙二醛与蛋白质反应的临床相关性在动脉粥样硬化中得到了强调,而4-羟基-2-非烯醛具有大量的细胞毒性、致突变性、遗传毒性作用,包括酶失活、抑制蛋白质和DNA合成。
活性氮
活性氮包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)和过氧亚硝酸盐(ONOO-)
二氧化氮和过氧亚硝酸盐,在生物系统中,由于它们参与各种生物功能,它们的形成受到调节。然而,它不受控制的细胞内存在会产生显著的毒性,因为它可以针对各种生物分子,包括蛋白质、DNA、脂类和碳水化合物。因此,亚硝酸盐和NO在亚硝化胁迫条件下相对较高水平的发生可能与一系列不良事件有关,如诱变、致癌
图三
NO在水中不稳定
在细胞外环境中,NO与水和氧反应生成亚硝酸盐和硝酸盐阴离子
一氧化氮降解的一个重要途径是与超氧阴离子反应生成过氧亚硝酸根(ONOO)
一氧化氮和硝基酪氨酸水平升高与多种人类皮肤病(皮肤癌、系统性红斑狼疮、银屑病、荨麻疹、特应性皮炎)有关。
蛋白质是活性氮物种的主要靶点
蛋白质暴露在RNS中会引起蛋白质结构的重大物理变化,从而产生广泛的功能后果,包括抑制酶和结合活性,增加对聚集和蛋白质水解的易感性和改变免疫原性
饮食硝酸盐和亚硝酸盐的影响与癌症风险有关
研究结果不一致
有大量证据表明硝酸盐和亚硝酸盐摄入之间存在联系,乳腺癌,胃癌,肾细胞癌,成人胶质瘤,结直肠癌,食管癌和甲状腺癌的相对风险(RR)较高(高于1)
最近对流行病学研究的Meta分析表明,饮食硝酸盐与癌症风险之间的关联很弱,而在饮食亚硝酸盐的情况下,这种依赖性更明显。
饮食硝酸盐摄入与胃癌减少之间存在关联,而亚硝酸盐和N-亚硝胺的消费增加了这一风险。他们证明这一现象是合理的,因为膳食硝酸盐主要由蔬菜提供,任何保护作用都可能反映其他保护化合物(如抗氧化剂或维生素),而不是硝酸盐
从动物来源(包括加工肉类)摄入硝酸盐和亚硝酸盐与肾细胞癌(RCC)呈正相关,在硝酸盐和亚硝酸盐的总体摄入情况下,包括从植物来源,它们没有发现任何关联)
食用较高数量亚硝酸盐的人患甲状腺癌的风险增加。高水平的NO可能直接导致染色体断裂,或通过抑制DNA修复活性
Aschebrook-Kilfoy等人描述了动物来源亚硝酸盐摄入与甲状腺癌风险之间的联系,解释了肉类作为特定N-亚硝基化合物前体来源的特异性,这可能导致甲状腺癌。硝酸盐/亚硝酸盐富含胺和酰胺以及血红素铁的动物来源可能是内源性N-亚硝基化合物产量增加的原因,这可能导致癌症风险的增加
硝酸盐和亚硝酸盐本身不致癌,可能在其他过程中与其他化合物反应形成致癌物(内源性途径以及食品加工过程中)
饮食中对硝酸盐和亚硝酸盐的暴露增加,可导致以高铁血红蛋白血症形式的毒性。当亚硝酸盐和血红蛋白反应,使其无法携带氧气时,就会发生生化性贫血,并引起紫绀
紫绀是指血液中还原血红蛋白增多,导致皮肤和黏膜呈青紫色改变的一种临床表现,俗称为发绀。全身皮肤、黏膜均可出现发绀,但在皮肤较薄、色素较少和毛细血管丰富的部位,如口唇、鼻尖、舌、颊部等处较明显。
硝酸盐/亚硝酸盐对人体的好处
对心血管系统的积极影响
临床研究的结果表明,饮食硝酸盐改善内皮功能障碍和血管僵硬的老年人适度降低心血管风险
原因:较高的硝酸盐消耗可能通过减少血小板聚集而在中风和动脉粥样硬化预防中发挥作用。硝酸盐和亚硝酸盐的摄入也可以有效地保护缺血再灌注损伤,因为硝酸盐的抗氧化和抗炎特性
对内皮功能和血压的影响
硝酸盐和亚硝酸盐降低血压取决于硝酸盐转化为亚硝酸盐和NO
对动物测试数据表明,饮食硝酸盐和亚硝酸盐通过其抗氧化特性降低血压;之后又有临床研究证明硝酸盐和亚硝酸盐摄入的积极作用
硝酸盐的主要来源是植物,高血压预防的研究主要集中在硝酸盐和亚硝酸盐从这个来源
与NO形成的外源供体有关,它们在生理和治疗中具有潜在的有益作用
Coggan等人证明饮食硝酸盐可以提高人体肌肉在运动过程中的最大速度和力量,因为增加NO的可用性
与组织有关的疾病(心力衰竭、慢性阻塞性肺疾病)患者中,补充硝酸盐可显著提高NO的生物利用度,延长排气时间,降低运动舒张压
人类中与亚硝酸盐衍生的NO相关的一些生理特性与动脉血压、免疫反应、生物膜形成有关
亚硝酸盐在肉类加工中的应用
亚硝酸盐/硝酸盐在肉制品中的作用
做添加剂
亚硝酸盐形成一氧化氮是反应的先决条件
亚硝酸盐/硝酸盐在腌制肉制品中的有益作用与色泽增强的积极作用、腌制肉风味的发展、抗菌作用和抗氧化作用有关
亚硝酸盐/硝酸盐在开发独特的腌制肉风味中的作用尚不完全清楚
抗菌作用
与抑制细菌代谢酶,限制摄氧量,破坏质子梯度有关
亚硝酸盐也是众所周知的抑制肉毒梭菌孢子的生长
通过过氧缺失作用于脂质氧化
一氧化氮可以与自由基(羟基自由基、烷氧自由基和过氧自由基)反应,中断自由基链反应,并与过渡金属结合
肉类产品中亚硝酸盐/硝酸盐的替代品
行情:食品添加剂,特别是硝酸盐的减少,是肉类行业面临的最重要的困难之一消费者更喜欢天然添加剂而不是肉类产品配方中的化学品
蔬菜中存在的硝酸盐被还原成细菌培养的亚硝酸盐,因此有助于亚硝胺的形成
在肉制品中使用天然替代品来取代硝酸盐和亚硝酸盐是可行的,也可能是有益的
蔬菜汁粉和发酵剂培养物作为熟法兰克福香肠中亚硝酸盐的替代品进行了研究
用蔬菜汁粉和发酵剂(含有葡萄球菌)添加的肉制品具有与传统腌制产品相似的质量和感官属性,Kononiuk和Karwowska进行的研究表明,亚硝酸盐替代品对肉制品的质量特性有积极的影响。结果表明,添加酸乳清对发酵香肠中硝酸盐/亚硝酸盐的检测参数有相似的影响
结论
大多数硝酸盐是通过蔬菜消费的
蔬菜中的硝酸盐含量差异很大,尽管叶菜类(特别是芥菜和菠菜)含有最高水平的硝酸盐
硝酸盐离子无毒,但由于厌氧菌的作用(在胃肠道),5%-20%摄入的硝酸盐被转化为亚硝酸盐,毒性更大
向亚硝酸盐的转化和氮化合物向亚硝胺的进一步代谢与硝酸盐对消费者的负面影响有关
肉类工业与硝酸盐和亚硝酸盐的使用特别相关,因为这些物质被认为是肉类腌制中的多功能食品添加剂。由于潜在的致癌作用,硝酸盐和亚硝酸盐应限制在肉类工业。在肉类加工中寻找硝酸盐/亚硝酸盐的完美替代品是非常困难的