张相如：六年时间找出自来水烹饪中的新毒性物质

　　

生物通报道：自来水我们每天都要用到，但是真的用对了吗？近期来自香港科技大学和南京大学研究人员在经过六年的探索研究之后，利用新技术发现了新型极性碘代消毒副产物，他们指出，用氯胺消毒的自来水做饭，可能会在你的食物中产生潜在有害毒素。

   这一研究报告公布在国际水协会权威杂志《Water Research》上，引发了多方关注。文章作者、香港科技大学副教授张相如（Xiangru Zhang）博士与南京大学的助理教授潘旸（Yang Pan）等人发现自来水中的氯或氯胺，可能与添加到食物中的碘盐发生反应，从而产生一种酸：次碘酸，并且这种酸可以与食物和自来水中的其它有机物发生反应，烹饪后产生碘代消毒副产物，这项研究发现的极性碘代消毒副产物在本领域几乎是全新的。

碘代消毒副产物具有什么危害？

   饮用水中的碘代消毒副产物主要包括碘代甲烷、碘代乙酸、碘代乙酰胺、碘酸盐等。2008年的一项研究以中国仓鼠卵细胞为试验材料，分析了碘代消毒副产物的慢性毒性，结果发现这种副产物相对于三氯甲烷、卤乙酸等常规消毒副产物而言，具有更强的细胞毒性和遗传特性，能诱导卵巢细胞DNA损伤。

   张相如教授解释道，“目前美国环境保护总署要求自来水中的余氯量范围在0.05‒4.0 毫克/升。余氯量不能过低是为了防止微生物在自来水运输过程中重新滋生。余氯量不能过高是因为含有大量余氯的自来水会产生难闻的氯味；且会增加消毒副产物的生成。

   自来水中的碘代消毒副产物主要产生于自来水消毒过程中（水源水中的碘离子被消毒剂氧化后生成次碘酸，并紧接着和水源水中的天然有机物发生反应生成碘代消毒副产物）。在烹饪食物的过程中（例如煲汤）碘代消毒副产物也可能产生，这是由于自来水中的残余消毒剂会和加碘食盐中的碘离子反应生成次碘酸，紧接着和烹饪中投加的食物及自来水中的天然有机物发生反应，生成碘代消毒副产物。所以食物中是否含有碘代消毒副产物与烹饪的过程是密切相关的。”

新毒性物质

   在这项最新研究中，研究人员分析了用氯化和氯胺消毒自来水烹饪过程中形成的碘代消毒副产物，“采用超效液相色谱/电喷雾电离-三重四极杆质谱技术，我们检测到了非常多的新型极性碘代消毒副产物，其中鉴定出结构式/分子式的就有14种，包括3-碘-4-羟基苯甲醛, 3-碘-4-羟基苯甲酸, 3-碘-4-羟基-5-甲基苯甲酸, 二碘乙酸, 3,5-二碘-4-羟基苯甲醛, 3,5-二碘-4-羟基苯甲酸, 2,6-二碘-4-硝基苯酚, 2,4-二碘-6-硝基苯酚, 和2,4,6-三碘苯酚”潘旸博士说。

   “在构思这项研究之初，基于碘代消毒副产物的生成机理，香港科技大学土木与环境工程系张相如教授预期在烹饪过程中会产生碘代消毒副产物。但真正能够检测出这些消毒副产物，不仅仅在于拥有这么一台先进仪器，还在于张相如教授所领导的研究组开发并采用了一种全新的方法：三重四极杆质谱中的前体离子扫描方式，来检测所有已知及未知的极性碘代消毒副产物，并将之用于本研究中”。

   这项研究历时6年，在模拟烹饪水样的配制、预处理方法、检测方法、碘代消毒副产物结构式/分子式鉴定、比较毒性实验、生成条件探索等方面都遇到了各种各样的问题。“当我们遇到问题时，深入分析其原因，并尝试不同的解决手段、重复繁琐的实验，最终这些问题都得到了比较好的解决”，潘旸博士表示。

专家的建议

   这项研究的重要之处还在于研究人员在不同的温度和时间里，模拟用不同类型的自来水进行烹饪，并加入面粉和碘盐，以探究会形成什么碘代消毒副产物。结果发现烹饪条件，如使用的水和盐的种类、烹调温度和时间，都对碘代消毒副产物的形成产生影响。在这项研究中，这些分子以不同浓度存在于模拟的烹饪水中，范围从0.72到7.63微克/升。优化烹饪条件，可以减少烹饪水中碘代消毒副产物的浓度。

   研究人员建议，使用氯化消毒、而不是氯胺消毒的自来水，并使用添加碘酸钾（而不是碘化钾）的食盐。在较低的温度下烹饪，用更短的时间烹饪，也可以限制碘代消毒副产物的形成。

   “在我国，大多数自来水厂都使用氯进行消毒，并且市场上大多数含碘食盐都是用碘酸钾作碘强化剂。这对于控制烹饪过程中碘代消毒副产物的生成是很有帮助的 ，”张相如教授说，“不过在我们的实验中发现，使用含氯自来水以及用碘酸钾作碘强化剂的食盐进行烹饪还是能产生个别碘代消毒副产物，但是生成的数量和种类相比起使用含氯胺自来水以及用碘化钾作碘强化剂的食盐进行烹饪要少得多。消毒副产物对人体的危害主要是长期积累的（慢性毒性），也就是说随着时间的增加风险可能相应升高。所以我们平时在烹饪食物过程中（例如煲汤）是可以采用一些方法减少碘代消毒副产物的生成。

比如：

（1）对于使用氯胺作为自来水消毒剂的地区，我们建议将自来水煮沸以后再添加面粉和食盐进行烹饪（这样可使自来水中大部分的余氯提前分解）；

（2）选择用碘酸钾作碘强化剂的含碘食盐（避免使用碘化钾作碘强化剂的食盐）；在非缺碘地区，可以使用无碘食盐；

（3） 在烹饪过程中，先加入食物，并尽可能晚地加入含碘食盐；

（4）在烹饪过程中，尽可能使用较低的烹饪温度和较短的烹饪时间。”

下一步研究组计划

   为了更进一步的了解消毒副产物的影响，该研究组也计划在未来深入探索烹饪过程中产生的碘代消毒副产物对人体的健康风险是怎样的？ 除了目前报道的碘代消毒副产物，在烹饪过程中是否有其他类别的消毒副产物产生？这些消毒副产物是否和碘代消毒副产物有相互影响？

欢迎大家共同探讨，参考页面：http://www.ce.ust.hk/

作者简介：
张相如教授：于2002年获伊利诺伊大学博士学位。现为香港科技大学工学院环境工程专业主任和土木与环境工程系副教授。目前担任《Chemosphere》和《TrEAC》编委。

潘旸博士：于2013年获香港科技大学博士学位。现为南京大学环境学院助理教授。

原文摘要：
Identification, toxicity and control of iodinated disinfection byproducts in cooking with simulated chlor(am)inated tap water and iodized table salt
Abstract：Chlorine/chloramine residuals are maintained in drinking water distribution systems to prevent microbial contamination and microorganism regrowth. During household cooking processes (e.g., soup making), the residual chlorine/chloramines in tap water may react with the iodide in iodized table salt to form hypoiodous acid, which could react with remaining natural organic matter in tap water and organic matter in food to generate iodinated disinfection byproducts (I-DBPs). However, I-DBPs formed during cooking with chloraminated/chlorinated tap water are almost completely new to researchers. In this work, by adopting precursor ion scan of m/z 127 using ultra performance liquid chromatography/electrospray ionization-triple quadrupole mass spectrometry, many new polar I-DBPs formed during cooking with chloraminated/chlorinated tap water were detected and proposed with structures, of which 3-iodo-4-hydroxybenzaldehyde, 3-iodo-4-hydroxybenzoic acid, 3-iodo-4-hydroxy-5-methylbenzoic acid, diiodoacetic acid, 3,5-diiodo-4-hydroxybenzaldehyde, 3,5-diiodo-4-hydroxybenzoic acid, 2,6-diiodo-4-nitrophenol, 2,4-diiodo-6-nitrophenol, and 2,4,6-triiodophenol were confirmed with standard compounds. With the aid of ultra fast liquid chromatography/ion trap-time of flight-mass spectrometry, molecular formula identification of five new I-DBPs (C8H5O4I, C7H4NO4I, C8H5O5I, C7H4NO5I, and C8H6O3I2) was achieved. A developmental toxicity with a recently developed sensitive bioassay was conducted for the newly identified I-DBPs, suggesting that phenolic I-DBPs (except for iodinated carboxyphenols) were about 50–200 times more developmentally toxic than aliphatic I-DBPs. The major I-DBPs in a baseline simulated cooking water sample were determined to be from 0.72 to 7.63 μg/L. Polar I-DBPs formed under various disinfection and cooking conditions were compared, and suggestions for controlling their formation were provided.