二氧化钛——生活的“洗白剂”！

TiO2作为食品添加剂已有50余年的历史，命名为E171。TiO2为白色粉末、是天然存在的氧化物，不易燃、无味、不溶于水、盐酸和有机溶剂，耐高温，不受食品加工的影响，良好的色泽度和抗污性等物理和光学特性使其作为食品着色剂广泛应用于糖果、饼干、冰淇淋等食品中，使食品增白、增亮。在口香糖中的含量为16000mg/kg，加工坚果为7000mg/kg，运用于食品中的TiO2其粒径一般介于10-50nm，近来，有研究表明，在体外或载体实验中，纳米二氧化钛会对器官生理结构和功能产生影响。
图1：TiO2结构图来源IntSynth
图2：TiO2毒理性图来源IntSynth
TiO2的暴露途径分为直接暴露途径和间接暴露途径，直接暴露通过口服含TiO2的食品，在胃肠道转运过程从食物基质中释放出来，到达肠黏膜，并向其他器官扩散，而后者则是从食品包装材料迁移进入食品中。
图3：不同途径摄入机体的二氧化钛在器官中的分布
目前关于食品级的研究主要有体内实验、体外实验两个方面，一项食品级 TiO2 对人肺成纤维细胞（WI-38）的急性毒性研究中，采用 50、200 μg/ml 食品级 TiO2 暴露 24、48 h，结果显示食品级 TiO2 暴露后，WI-38 细胞以剂量和时间依赖的方式产生大量的ROS 并导致线粒体膜受损和细胞周期（G2/M>S>G0/G1）的改变，并且炎症标志物 TNF 基因表达增加以及细胞应激相关基因 CYP1A 表达增加。在张天宇等的研究中，以大鼠为模型，用灌胃喂食的实验体系模拟了日常生活中二氧化钛的摄入途径和摄入剂量，探究了二氧化钛作为食品添加剂的生物安全性。
该研究对无菌动物房单独笼位的大鼠进行持续4周灌胃喂食200mg/kg体重（约为进食重量的0.2%）的纳米二氧化钛P25、1000mg/kg体重 (约为进食重量的1%)的纳米二氧化钛P25和1000mg/kg体重（约为进食重量的1%）的传统二氧化钛食品添加剂，对日常生活中口服途径摄入的二氧化钛的生物效应进行了模拟。结果显示：口服纳米二氧化钛P25的大鼠体重增长缓慢，而口服传统二氧化钛食品添加剂却没有类似现象，基于此现象对大鼠的生理结构和功能以及肠道菌群多样性分析。最终表明是由于纳米二氧化钛P25颗粒由于其较小的尺寸（较大的细胞毒性）对大鼠肠道表皮细胞和肠道微生物产生影响，进而引起消化系统功能衰退，进而体重增长减缓。即二氧化钛食品添加剂的生物安全性与其粒径大小和组成具有相关性，粒径越小对机体产生的影响越大。
图4：图 口服传统二氧化钛食品添加剂和纳米二氧化钛对大鼠体重的影响
但国家标准最高用量的传统二氧化钛食品添加剂中含有的纳米颗粒成分没有达到影响机体生长的阈值，即便如此，长期口服0.2%食物添加量的纳米二氧化钛会影响机体的生长和发育。
参考：
[1]张天宇. 二氧化钛作为食品添加剂的生物安全性研究[D].武汉大学,2020.