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肉桂膠(CassiaGum)是由肉桂(Cassiatora,也稱C.obtusifolia)的胚乳加工制成的一種粉狀物質,其貿易名稱為DIAGUMcS(在法國暫時批準期間也稱為MucigelX18H)。在國外市場上以兩種形式銷售:一種是100%cassiaTora/obtusifolia種子胚乳制成的粉狀物質;另一種是與其他凝膠劑或增稠劑(如角叉膠、槐豆膠、瓜爾豆膠、瓊脂、黃原膠等)混合而成的復合添加劑。
肉桂膠適用于與其他膠質結合生產凝膠體,在食品中有很大的潛在應用價值,可用作增稠劑、乳化劑、泡沫穩定劑、保水劑等。其用量與槐豆膠和瓜爾豆膠相似。
肉桂膠80年代方在國外出現,并進行了有關的毒理學實驗。目前,歐洲已批準肉桂膠用于寵物食品(EECno.499)作為穩定劑(增稠劑、膠凝劑)。日本健康福利部1995年8月10日第160號公告批準肉桂膠用作食品添加劑。美國成立了由毒理學、藥理學和食品科學專家組成的專家組,評審肉桂膠作為增稠劑用于人和寵物食品的安全性。我國目前尚未見生產、使用或研制該種產品的報道。
1主要成分及特性
肉桂膠在結構與化學特性上與槐豆膠和瓜爾豆膠相近。肉桂膠由75%以上的多糖構成。半乳糖與甘露糖的比率是1∶5。甘露糖占77.2%~78.9%,半乳糖占14.7%~15.7%,葡萄糖占6.3%~7.1%。
根據結構上相近的多聚半乳甘露聚糖瓜爾豆膠的分子量〔1〕和槐豆膠的分子量〔2〕,測出肉桂膠的分子量為200000和300000〔3〕。
肉桂膠是一種灰黃色粉末狀物質,具有特有的水果樣香味,在冷水中溶解良好并形成膠質溶液,煮沸后形成高黏滯性的水狀膠體。與其他凝膠劑或增稠劑如角叉膠或黃原膠結合用于水溶液時,形成凝膠體。5%溶液的pH值為6.5~7.5。
2毒理學研究
2.1急性口服毒性肉桂膠的急性口服毒性很低,雄鼠口服LD50值大于5000mg/kgBW。〔4〕
2.2亞慢性毒性動物對肉桂膠的耐受性很強。在用狗、貓和大鼠進行的三種亞慢性毒性研究中,僅見與劑量無關的進食量減少,但與肉桂膠在胃腸道的吸收及隨后的容積增加有關,未發現明顯的毒性。
SchuhW〔5〕將小獵犬分為2個試驗組和1個對照組,每組雄、雌各4只。在兩組實驗動物的罐裝飼料中分別摻入0.75%和2.5%的肉桂膠(平均劑量約為每天1000和3500mg/kgbW),連續喂養90d。對照組接受含有角豆莢的類似飼料。
生化和血液學檢驗結果是兩個試驗組的雄、雌小獵犬都出現周期性輕微的生化和血液學的變化。但認為與肉桂膠無關,與對照組比較,大部分不隨劑量和時間而變化。對所有動物都進行了骨髓檢查,尿分析以及肉眼病理學(包括器官重量)研究。對高劑量組和對照組所有動物的主要器官以及低劑量組動物的肝、腎、心都進行了病理檢查。結果未發現與肉桂膠有關的毒副作用,動物的生存率為100%,實驗組動物對水的需求隨劑量增加而增加,這可能與肉桂膠在胃腸道對水的潴留有關。
ViratM〔6〕將貓分成3組,每組雄、雌各5只,在每組貓的標準罐裝飼料中分別摻入0、5、25mg/g的肉桂膠(平均劑量大約是每天250mg/kgBW和1250mg/kgbW),連續喂養91d。
對臨床、血液、尿液和生物學方面的影響進行了觀察和評價,結果都在正常范圍之內。對各動物主要器官進行的組織學檢查也未顯示出明顯的病理學變化。
ZuhlkeU在一項28d的研究〔7〕中,將Sprague-Dawley鼠分成6組,每組雄、雌各5只,前5組將肉桂膠摻入鼠的粉狀飼料中喂飼,每組的質量分數分別為0、2.5、10、25、50mg/g,平均劑量水平分別為每天0,125、500、1250、2500mg/kgbW),連續喂養28d。第6組喂飼未摻肉桂膠的飼料,而經胃腸道給予肉桂膠的蒸餾水懸浮液,一天2次,劑量為每天1000mg/kgbW。
血液學檢驗觀察到的變化有:10、50mg/g劑量組雄鼠和雌鼠的紅細胞計數和血細胞總容積顯著性減少,10、25mg/g劑量組雄鼠和雌鼠的血紅蛋白平均值顯著減少。10、25、50mg/g劑量組雄鼠的白細胞計數顯著性增加,但無明顯的劑量—反應關系。
臨床化學發現每天10、25、50、1000mg/kgBW灌胃劑量組的雄鼠和后兩組的雌鼠的血鈉水平出現下降。10、25mg/g劑量組雌鼠平均甘油三磷酸脂水平顯著性增加,以上兩種變化與劑量有相關。50mg/g劑量組雄鼠平均總蛋白質(-6.2)和白蛋白水平(-7.7)顯著性降低。25mg/g劑量組雄鼠的血鉀水平(+13.0)有顯著性升高,而每天1000mg/kgBW灌胃劑量組的雄鼠血氯化物水平顯著性降低。每天50mg/g劑量組的雄鼠和10,25mg/g及1000mg/kgbW灌胃劑量組的雌鼠體重增長顯著性減少,分別為-20%和-17%。這些效果在給予實驗室動物高劑量糖類膠的實驗中也曾經觀察到,〔8〕因此,Zuhlku認為無生物學的顯著性意義。
對所有動物都進行了解剖,并對主要組織器官進行了肉眼觀察。對照組、高劑量組和每天1000mg/kgbW灌胃劑量組實驗動物的所有主要器官都進行了病理檢查。每天10、50mg/g和1000mg/kgBW灌胃劑量組的雄鼠平均絕對腎重量顯著性降低,分別為-8.0%,-15.3%和-6.9%。50mg/g劑量組的雌鼠平均相對腎重量有顯著性增加(+11.3%),但無劑量反應關系,因為雄鼠無相對重量的變化而雌鼠無絕對重量的變化,故這些腎重量的變化與處理無關。
2.3繁殖和生長毒性在將肉桂膠作為一種飼料混合物進行的貓一代繁殖、大鼠二代繁殖和兔管飼法畸形學等繁殖和生長毒性研究中,未產生任何明顯的胚胎毒性或致畸性。
ViratM〔9〕在對貓的一代繁殖研究中,將90只貓分成3個親代組(F0代),每組10只雄貓和20只雌貓,每組分別喂飼含0、7.5、25mg/g肉桂膠(平均劑量大約是每天0、375、1250mg/kgbW),連續喂養581d。喂至第252天時,使一只雄貓和同組中的兩只雌貓交配。于F0代產后第4天挑選出一窩超過4只的小貓(F1代)。將F1代喂至第91天處死,將F0代喂至第581天處死,處死后的F0和F1代均進行解剖及臨床和生化檢驗。
血液學檢驗未發現與處理有關的變化。兩個實驗組雌貓在182d時活化凝血酶原時間有顯著性減少,但無生物學意義。在91d后,25mg/g實驗組雄性和雌性貓及7.5mg/g組雄鼠和雌貓的血膽紅素有統計學上顯著性增高。從第182天開始,這些變化只在25mg/g實驗組雄和雌貓中可觀察到。這種膽紅素值的變化是短暫的,且未達到具有生物學意義的程度。
對高劑量組和對照組所有F0代及其后代F1代都進行了病理檢查,對所有F1代貓進行了X線骨骼檢查。在F1代的高劑量組中,死產和新生期死亡結合的發病率明顯較高。ViratM〔12〕認為,盡管最高劑量組無明顯肯定的繁殖毒性,但7.5mg/g肉桂膠被認為是無可見副作用的劑量。
MclntyreMD〔10〕在用大鼠進行的兩代繁殖實驗中,將250只大鼠分成5組,每組雄、雌鼠各25只,分別喂食0、5000、20000、50000μg/kg的肉桂膠和50000μg/kg的高純化肉桂膠(劑量水平大約是每天0、250、1000、2500mg/kgbW),所有親代鼠(F0代)在交配前喂飼大約70d。F0代雌鼠產后哺養后代(F1代)到斷奶。喂飼F1代70d后,使F1代雌、雄鼠交配,F1代雌鼠產后撫養它的后代(F2)到斷奶。將所有F0代和F1代大鼠處死后都進行解剖,對喂食50000μg/kg肉桂膠的實驗組和對照組進行了病理學檢驗。結果未見有與化合物有關的副作用,也未發現與肉桂膠有關的性腺功能、交配行為、懷孕、分娩及對后代的生長、發育的副作用。給予高純化肉桂膠組的F1和F2代幼鼠,有輕微的體重降低,但統計學上不顯著。
MullerW〔11〕在進行的畸形學研究中,將實驗動物分成3組,每組20只懷孕新西蘭兔。從交配后第6天開始分別管飼肉桂膠濃度為0、17.5、50mg/mL(每天0、350、1000mg/kgBW)蒸餾水,連續22d。在交配后第28天將所有動物都處死進行檢查。在臨床觀察、死亡率、解剖發現、懷孕率、植入、植入后丟失或胎兒缺陷方面未見與化合物有關的副作用。
2.4致癌性和誘變性至今尚未見有關肉桂膠致癌性和誘變性研究的報道。已有的研究證實,其他膠如槐豆膠、瓜爾豆膠和tara膠,在相應的實驗研究中喂食大鼠和小鼠是無致癌性和無誘變性的。其中化學結構上與肉桂膠相近的槐豆膠對F344/N大鼠或B6C3F1小鼠實驗〔12〕無致癌性,并且無誘變性〔13〕。用含瓜爾豆膠濃度為25000μg/kg或50000μg/kg(大約每天1250mg/kgBW或2500mg/kgBW)的混合物飼養的F344/N大鼠或B6C3F1小鼠721d,無致癌性〔14〕。用含tara膠濃度為0、25000、50000μg/kg(每天0、1250、2500mg/kgbW)的飼料喂養F344/N大鼠2年,未發現與實驗物質有關的致癌效果。〔15〕
3結論
綜上所述,肉桂膠急性口服毒性較低,在亞慢性、繁殖和生長毒性研究中未見明顯的副作用。這些資料可為將肉桂膠考慮作為一般公認為安全物質(GRAS)在人和寵物食品中使用提供依據。
參考文獻
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10MclntyreMD.Twogenerationoral(Dietaryadministration)reproductiontoxicitystudyintherat.HazeltonFrance.ReportNo710791.HazeltonFrance.lesoncins,LArbresle,Cedex.261990,6
11MullerW.Cral(gavage)teratogenicitystudyintherat.HazeltonlaboratoriesReport.No.725-14/50HazeltonLaboratoriesDeutschlandGmbH,kesselfeldMunster,1989,11,23
12NTPCarcinogenesisbioassayoflocustbeanguminF344/NratsandB6C3F1mice.NTP-80-66,1981
13MaxwellWA,etal.StudyofthemutageniceffectsofFDA-71-12(Locusbeangum).StanfordResearchInstitute.StanfordCA,1972
14NTPCarcinogenesisbioassayofguarguminF344/NratsandB6C3F1mice.nTP-TR-229NIHPublicationNo.82-1785USDHHS,PublicHealthService,NationalinstituteofHealth.WashingtonDC,1982
15BorzellecaJF,etal.Evaluationofthesafetyoftaragumasafoodingredient.Areviewoftheliterature.JournaloftheAmericanCollegeoftoxicology,1993,12:81~89