淮南联合大学 奇云
走下焙烤业神坛的“老臣”
——非法食品添加物“溴酸钾”解读
淮南联合大学 奇云
Old minister stepped down from altar of bakery
溴酸钾(potassium bromate)是一种含有钾离子和溴酸根离子的强氧化剂,分子式KBrO3。溴酸钾呈白色菱形结晶或结晶性粉末,无臭,加热至370℃时分解成溴化钾和氧气。在常温下稳定。易溶于水,微溶于乙醇。溴酸钾在面粉发酵、醒发及焙烤工艺过程中起到一种氧化剂的作用,使用了溴酸钾后的面粉更白,制作的面包能快速膨胀,更具有弹性和韧性,在焙烤业被认为是最好的面粉改良剂之一。然而必须指出的是,溴酸钾为致癌物,且会损害人的中枢神经、血液及肾脏,世界卫生组织已经宣布禁用为面粉处理剂,许多国家也已停止使用。
溴酸钾是烘焙业的“老臣”,迄今已有90年历史。1914年随着Ward焙烤公司与彼斯堡大学共同发起的研究课题所生成美国专利的使用,溴酸钾被初次用于美国焙烤工业中。从那时起溴酸钾便作为氧化剂用于焙烤工业中。1941年5月,美国食品与药物管理局正式通过溴酸盐添加量为每百万分之75份的面粉的使用,随后该标准于1952年又被用于面包及面卷中。德国是第一个在酵母发酵面团中使用溴酸钾的欧洲国家(1926年)。溴酸钾开始时是以溶液的形式被喷于面粉上;后来以干粉的形式添加,并且成为普遍使用的方法。
过去人们一直认为,当各种烘焙条件得到正确控制,溴酸钾将转化成惰性的、无害的溴化物。然而,随着检测技术和设备的进步,日本和英国的烘焙实验表明,依然有溴酸钾残留在焙烤后的面包中。日美科学家在多年前的实验中已发现溴酸钾是一种致癌物质,过量食用会损害人的中枢神经、血液及肾脏。国际癌症研究机构也已将该化合物列为致癌物质。
1983年,日本的动物研究发现,溴酸钾在试验条件下对老鼠有致癌作用。该项研究重复了104个星期,并且还进行了更低浓度的试验。用100万分之500浓度喂养的试验组出现了存活时间缩短及体重增长抑制的症状。用100万分之500,100万分之250及100万分之125处理的老鼠,出现了明显的肾腺炎及腺瘤的综合症状。用浓度高于100万分之30的溴酸钾喂养的组,鼠的肾脏突变发病率显著提高。当试验结果公布时,国际癌证研究机构将该化合物列为致癌物质。从此,一场反对使用溴酸钾的国际运动开始。英国重复了日本的试验并且得出了相同的结论。他们的焙烤试验表明焙烤面包中的残余物高达10亿分之300。这次试验中得出了技术结论,并且欧洲食品统一立法运动致使英国开始禁止使用溴酸钾,自1990年4月1日开始生效。如今,在欧盟的所有成员国中都禁止使用溴酸钾。1992年2月,加拿大焙烤委员会建议其成员主动停用溴酸钾。接受了这个挑战后,加拿大的焙烤工业界肩负起了从其配方中彻底消除溴酸钾的任务。1994年6月30号,澳酸钾被从面粉及面包中允许添加的配料名单中去除,包括进口及加拿大生产的溴酸盐制品。
美国加州于1991年条款65中宣布溴酸钾为一种致癌毒素。州立法呼吁在加州所有的焙烤制品中取消使用溴酸钾或者要在所有的焙烤制品包装上贴上癌症警告标签。最后,相比于在包装上贴上规定的标签,加州的焙烤商们都宁愿改用了无溴酸盐工艺。在美国除加州之外的其他州都设有相关立法。
在美国德莱尼修正案中有关食品、药物及化妆品的条款中规定,所有致癌的食品添加剂通常都可以被禁止。然而,由于在德莱尼修正案于1958年生效之前美国食品及药物管理局已经批准了溴酸盐的使用,这便更加增加了机构禁止使用溴酸盐的难度。先批准的情况使得要想改变这种现状,美国食品及药物管理局必须通过立法说明溴酸盐具有健康问题。美国食品及药物管理局没有禁止使用溴酸盐,而是自1991年起呼吁焙烤商们自动停止使用溴酸盐,并且取得了部分的胜利。1991年焙烤业经与食品及药物管理局磋商后,自动将溴酸钾添加量从100万分之75降至100万分之50。美国食品及药物管理局已自行对溴酸钾的危险性进行了调查,并且确定焙烤制品中溴酸盐的安全残余含量应为10亿分之20。
1992年,在联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂联合专业委员会(JECFA)的第39号报告中,溴酸钾被明确认定为一种可致癌的有害物质。在这份报告发出后,许多国家主动禁止了溴酸钾的使用。目前,包括欧盟、澳大利亚、马来西亚、巴西、阿根廷、智利、乌拉圭、新加坡、泰国、香港和台湾在内的大多数国家和地区,都也已禁用溴酸钾。
第39号报告指出:“通过口服的长期的毒性/致癌性研究表明,溴酸钾会导致老鼠患肾细胞瘤,腹膜间皮瘤,以及甲状腺小囊泡细胞瘤,并且使仓鼠肾细胞瘤发病率轻微上升。由这些研究以及通过活体及实验室的诱变试验结果可以得出,溴酸钾是一种致癌的有害物质。采用更敏感的试验方法得出的结果已经证实,即使溴酸钾以可接受的允许剂量用于面粉的处理时,面包中仍然存在着溴酸钾。”基于以上发现,委员会认为使用溴酸钾作为面粉处理剂是不当的,同时决定撤消以前允许的限量水平。这份报告发布以后,一些国家做出了反应,主动禁止了溴酸钾的使用。1995年,该委员会的第44号报告仍持相同的立场,暂时未发现新的毒害数据。从此自1999年8月起,溴酸盐在新加坡、泰国、澳大利亚和新西兰被禁止使用,马来西亚于2000年11月开始禁止使用溴酸盐。在南美的大部分国家,溴酸盐也被禁止使用,这些国家包括巴西、阿根廷、智利、乌拉圭、玻利维亚、委内瑞拉和哥伦比亚。溴酸盐在秘鲁和厄瓜多尔仍被允许使用,允许的限量分别是100万分之75和100万分之25。
我国卫生部2005年5月30日发布《2005年第9号公告》,禁止溴酸钾作为面粉处理剂在小麦粉中使用。在卫生部的这个公告发布之前,我国规定面粉烘焙物中溴酸钾残余量不能超过100万分之30(最大使用量0.03克/千克),即每千克中不能超过30毫克。如果超过,就将对人体产生较大危害。
2005年6月21日,国家质检总局、国家标准化委员会联合发出通知,根据国家卫生部门对溴酸钾的安全性评估结果,溴酸钾不宜继续作为面粉的处理剂使用。自2005年7月1日起,在GB 2760《食品添加剂使用卫生标准》中取消溴酸钾作为面粉处理剂,食品生产加工企业在生产过程中不得使用溴酸钾生产食品。
溴酸钾的使用有两种流程,一是在面粉生产过程中使用,一是在食品制作过程中添加。2009年卫生部发布的《食品中可能违法添加的非食用物质和易滥用的食品添加剂品种名单(第二批)》中明确规定,溴酸钾属于违法添加物质。
作为面粉改良剂,因其添加方便,效果明显,在面制品中应用最为广泛。溴酸钾的作用机理是氧化蛋白质结构中的巯基,生成二硫健,形成网状结构,从而增强面粉的弹性和透气性,致使面团产生坚韧、蓬松和柔软的感观效果。例如,使用过溴酸钾的面包,会更白、更有弹性和韧性、发酵得更漂亮,可达到优质小麦面粉的效果。
然而,溴酸钾进入人体后很难分解,且有一定的蓄积累加作用,达到一定剂量会有急性毒理作用,致死剂量为5~500毫克/千克。在国家禁止将溴酸钾作为小麦粉添加剂,科学家寻求溴酸钾替代品的同时,不少非法生产商仍在小麦粉中添加溴酸钾,且有相当一部分超标严重。
1983-1986年,日本通过长期毒性/致癌性实验表明:溴酸钾在实验条件下对大鼠有致癌作用。其后的多项研究证实了日本的实验结果,表明溴酸钾是一种毒害基因的致癌物质,可导致动物的肾脏、甲状腺及其他组织发生癌变。
美国研究人员的实验证明,溴酸钾毒性较强,可引起中枢神经麻痹,使血红蛋白生成氧化血红蛋白,摄入后尚可引起呕吐、腹泻、肾脏障碍、高铁血红蛋白血症。这一观点在国内的研究中也得到了证实。
使用了溴酸钾后的面粉和面包的一致特征是,面粉更白,制作出来的面包更具有弹性和韧性。因此,吃面条、馒头要辨别颜色。具体讲,好面粉并非越白越好。发现溴酸钾危害之后,各国都在努力寻找能替代溴酸钾的健康无害物质。通过不断努力研发和试验,目前能替代溴酸钾的产品有:各类酶制剂、VC及乳化剂,但它们必须在复配情况下才能达到良好的使用效果。
目前,我国常用的溴酸钾测定方法主要有比色法、离子色谱法、气相/液相色谱法、分光光度法、滴定法等等。这些方法分别具有一定的优势和利弊,比色法先采用阴离子交换树脂纯化样品,再以4,4′-二胺基-3,3′-二甲基联苯溶液显色,用分光光度法定量,但在定量时会发生光谱重叠性干扰,影响结果的准确性。液相色谱法的仪器配置高,消耗大,亦难控制。对于一个无机离子来说,最好的分析手段应首推离子色谱法,但是由于没有大容量分离柱的限制和检测灵敏度的限制,加之面制品中大量的无机氯离子的干扰,做起来比较麻烦。