《Food Safety and Risk》：Food additives at the intersection of food safety, freshness, and human health: a comprehensive review
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食品添加剂是现代全球食品供应链中确保微生物安全、延长货架期以及维持感官属性的重要工具。然而，高度加工食品消费量的上升引发了人们对长期接触化学物质所带来生理影响的担忧。通过分析欧洲食品安全局（European Food Safety Authority, EFS
食品添加剂是现代全球食品供应链中确保微生物安全、延长货架期以及维持感官属性的重要工具。然而，高度加工食品消费量的上升引发了人们对长期接触化学物质所带来生理影响的担忧。通过分析欧洲食品安全局（European Food Safety Authority, EFSA）与美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration, FDA）的监管框架，本文识别出累积风险评估中存在的关键空白。本综述旨在聚焦于向清洁标签（clean-label）替代品的范式转变，为平衡技术必要性与消费者健康长寿提供路线图。综述结果支持当前关于食品添加剂的双重范式：一方面，其在减少食源性病原体和化学降解方面具有毋庸置疑的功效；另一方面，近期临床和临床前数据将特定合成制剂与代谢紊乱、系统性炎症以及肠道微生物群共生失调联系起来。
引言
现代城市化进程及食品供应系统的全球化，使得人类对食品保藏技术的依赖达到了前所未有的程度。食品添加剂被美国食品药品监督管理局（FDA）和国际食品法典委员会（Codex Alimentarius, FAO/WHO）等国际监管框架定义为在生产、加工、处理或包装过程中有意添加到食品中，以直接或间接改变其物理、化学、生物或感官特性的物质。随着饮食模式的改变和食品加工技术的进步，其在提升食品品质、风味、防止微生物污染和延长货架期方面的应用日益增加。食品添加剂种类繁多，包括增稠剂、着色剂、甜味剂、乳化剂、香料和调味品。尽管美国食品药品监督管理局认为许多食品添加剂是相当安全的，但它们仍可能对消费者构成健康风险。过去，食品添加剂的主要目标很简单：阻止腐败并根除急性食源性疾病。不可否认的是，合成抗菌剂、稳定剂和抗氧化剂的组合已经减少了全球范围内诸如肉毒杆菌等致命感染的爆发，并减缓了高脂商品中的脂质氧化。然而，超加工食品（ultra-processed foods, UPFs）主导了现代营养格局，其使用添加剂不仅是为了基本安全，还为了在多年的货架期内人为模仿新鲜度、改变质地和提高适口性。这种系统性转变使添加剂暴露与偶尔消费脱钩；日常膳食现在充满了复杂的人造食品化学品组合。同时，流行病学数据越来越多地将高摄入超加工食品与非传染性慢性疾病的激增相关联，包括代谢综合征、炎症性肠病（Inflammatory Bowel Diseases, IBD）和神经退行性疾病。合成抗氧化剂如丁基羟基茴香醚（butylated hydroxyanisole, BHA）、丁基羟基甲苯（butylated hydroxytoluene, BHT）和特丁基对苯二酚（tertiary butyl hydroquinone, TBHQ）的使用引发了食品安全担忧，特别是考虑到它们潜在的不良健康影响。研究表明，高剂量的BHA和BHT可能具有致癌性并可能影响内分泌系统。过量摄入TBHQ与对DNA和生殖器官的负面影响有关。在现代全球化的食品体系中，食品添加剂是用于延长货架期、确保微生物安全和保持感官品质不可或缺的工具。然而，消费者对超加工食品依赖性的同步增长显著增加了人类长期接触各种合成制剂的风险。本综述系统地评估了食品添加剂的双重作用——它们在维护食品安全和新鲜度方面的关键功能，以及它们对人类健康的分子和系统层面的影响。
综述方法
本综述对涵盖2000年至2026年出版物的同行评议文献进行了系统和详尽的评估，主要检索了Scopus、Web of Science、ScienceDirect、PubMed和Google Scholar等主要学术数据库。文献检索策略结合了主要和次要关键词，例如“食品添加剂”、“防腐剂”、“乳化剂”、“人造甜味剂”、“食用色素”、“食品安全”和“人体健康”，并使用布尔运算符（AND, OR）来细化和扩展检索范围。此外，还对关键综述文章的参考文献列表进行了人工筛选，以识别数据库检索未捕捉到的相关研究。
食品添加剂类别概述
食品添加剂是指在生产、加工、处理、包装、运输或储存食品过程中有意添加的物质。其功能通常分为四大类：维持或改善营养价值、保持新鲜度（防止腐败）、改善一致性和质地、以及增强感官特性（风味、颜色）。
食品添加剂的功能分类
食品添加剂根据其功能进行分类。这张信息图提供了基于科学共识的添加剂分组方式的高级视图。食品添加剂的安全性评价在很大程度上依赖于多层次的毒理学方案，从细胞突变测试到长期啮齿动物测试，以确定可接受的每日摄入量（acceptable daily intakes, ADIs）。然而，大多数细胞和免疫失调的证据来自体外和动物模型，这些模型中的暴露水平通常高于人类在饮食中实际摄入的水平，因此难以直接转化为对人类健康的影响。乳化剂在体外肠道上皮模型中会改变粘蛋白层，在体内（动物）诱导低度炎症。人造甜味剂在体外破坏细胞葡萄糖转运体，在动物中引起葡萄糖不耐受，并在人类中将摄入量与代谢综合征联系起来。对食品添加剂的严格评估需要在危害（hazard）与风险（risk）之间进行严格的操作区分。危害识别确立了在特定实验条件下产生不良健康效应的生物学可能性，而健康风险则是危害和实际人类膳食暴露的量化函数。
防腐剂与延长货架期
食品防腐添加剂是延缓食品变质的天然或合成物质。它们可以抑制细菌、真菌的生长，或者作为抗氧化剂抑制食品成分的氧化。防腐剂对于防止食品腐败至关重要。此类别进一步细分为抗菌剂和抗氧化剂。抗氧化剂无论是天然的还是合成的，都广泛应用于肉类、水果、蔬菜、饮料、香料、脂肪和油脂行业，以改善外观、风味、颜色并延长货架期。它们通过抑制或清除自由基来阻止或延缓氧化降解。
质构剂与创造口感和稳定性
质构剂决定了许多加工食品的物理稠度。它们确保酱汁不分层、冰淇淋保持奶油状、烘焙食品具有结构。在不影响营养质量的前提下改变食品质地和液体稠度，将在吞咽困难管理中发挥关键作用，以确保患者能够满足其营养需求。质地是定义产品质量和可接受性乃至货架期的关键食品属性之一。主要的子类别是乳化剂、稳定剂和增稠剂。
保证新鲜度和安全性的保存范式
要理解公共卫生争论，必须首先确立这些化合物的技术必要性。食品添加剂大致可分为针对化学变质（氧化）或生物变质（微生物增殖）的类别。食品保藏不可或缺，因为食品在制备、储存或分销环节容易因微生物污染或因内在酶活性引起的自动氧化而发生腐败。近年来，化学工艺被广泛使用。然而，长期使用带来的健康挑战效应为用作合成添加剂替代品的天然化合物铺平了道路。
抗菌防腐剂与病原体缓解
微生物污染是对公共健康的直接、急性威胁。拮抗化合物被用来破坏细胞膜、使代谢酶变性或改变潜在病原体的内部pH值。研究表明，某些抗菌防腐剂可能引发葡萄糖耐受异常并干扰肠道微生物群落，对肠道健康产生负面影响。亚硝酸盐和硝酸盐在腌肉制品中对抑制肉毒杆菌孢子萌发至关重要。它们还能稳定肌原纤维蛋白，产生特征性的粉红色和腌制风味。根据FDA的数据，超过3000种添加剂被允许用于食品，目的是赋予或维持特定的功能和感官特性，以及延长货架期。抗菌剂是这些添加剂之一；然而，在全球食品市场中，它们仅占所有添加剂使用量的5%。虽然这些添加剂曾被认为在规定水平下食用是安全的，但基于特定暴露条件的更近期研究揭示了包括几种抗菌剂在内的某些食品添加剂可能存在的安全问题。
抗氧化剂与机械新鲜度的科学
自由基和脂质自氧化会通过产生令人不快的挥发性化合物和破坏脂溶性维生素来降低食品质量。抗氧化剂是食品工业中添加的物质，用于对抗损害蛋白质、脂质和细胞DNA的自由基，从而防止脂肪酸败和加速老化过程。抗氧化剂可以是天然或合成的，它们是还原剂或在生物系统代谢活动中产生的自由基清除剂。由于不同的毒性和致癌性问题，源自食品和药用植物的天然抗氧化剂越来越受到青睐。合成抗氧化剂如BHA、TBHQ和BHT通过向脂质过氧自由基提供一个氢原子来终止氧化链式反应，从而发挥作用。这使富含脂质的食品在数月或数年内保持结构稳定和感官新鲜。
慢性暴露的健康影响——生理代价
慢性二氧化钛暴露值得在炎症性肠病患者中进行仔细研究。他们受损的肠道屏障完整性可能会增加二氧化钛的吸收，从而提高其对添加剂诱导的不良健康影响的易感性。二氧化钛最不利的影响是吸入暴露和膳食摄入。虽然批准食品添加剂的急性毒性经过了严格筛选，但当代研究重点关注的是传统毒理学模型可能忽略的慢性、低剂量代谢和免疫影响。二氧化钛（TiO2）常被用作食品中的增白剂。病理生理机制将慢性食品添加剂摄入与全身病理学联系起来，通过每日摄入合成添加剂从局部肠道紊乱过渡到慢性非传染性疾病。
肠道微生物群失调与肠道屏障萎缩
人类胃肠道中存在着由数万亿细菌组成的复杂生态系统，对免疫和代谢平衡至关重要。新兴的动物和体外人体肠道模型表明，几种常见添加剂可能成为这一敏感生态的化学干扰物。一项系统综述指出，摄入人造甜味剂，包括安赛蜜K、阿斯巴甜、糖精、三氯蔗糖、甜蜜素和纽甜，与肠道微生物群的改变有关。然而，由于这些发现主要依赖于动物模型和小型人类队列，需要进一步的大规模临床研究来阐明这些化合物在人类中的生理相关性。乳化剂在胃肠道内像洗涤剂一样，积极降解保护性粘蛋白层，导致细菌直接移位，引发类似炎症性肠病的低度慢性肠道炎症。非营养性甜味剂虽然不含热量，但这些分子可以选择性地改变微生物类群，有利于那些能从饮食中优化能量获取的种群，这在临床队列中与葡萄糖耐受不良和胰岛素抵抗存在矛盾的相关性。
致癌途径、细胞应激与遗传毒性
遗传毒性是指一种物质对细胞遗传成分造成不良影响的能力。一些防腐剂的代谢副产物已知会导致氧化应激和细胞突变。亚硝酸钠在酸性胃环境中与仲胺相互作用会产生N-亚硝基化合物。高浓度的合成抗氧化剂已被证明可通过诱导微粒体酶合成、改变细胞稳态途径而在长期生物测定中表现出癌症促进倾向。纳米颗粒形式的二氧化钛因其在组织中的生物蓄积性以及在细胞水平上通过活性氧积累无法排除遗传毒性的担忧，最近被EFSA禁用。
神经行为与内分泌干扰
柠檬黄和诱惑红历来被标记为可能引起过敏反应；正在进行的儿科试验和行为模型将人工色素消费与加剧的多动行为联系起来，推测是通过组胺释放和锌螯合机制。
食品添加剂的潜在累积或协同效应
食品供应的全球化创造了一个复杂的监管环境，同一化学物质经常通过不同的科学视角来看待。当前全球食品安全评估的根本缺陷在于单一化合物评估范式。监管毒理学档案基于孤立的化学研究来确定ADI。然而，现代消费者不会单独摄入一种化合物。一顿单一的加工餐可能会引入由5至15种不同的乳化剂、防腐剂、着色剂和风味增强剂组成的混合物。标准监管风险矩阵完全未能绘制这种协同、累积的毒理学影响，即所谓的鸡尾酒效应。
未来展望与智能保藏技术
受消费者需求变化和更严格科学评估的驱动，食品工程行业正在积极探索无需合成添加剂即可实现食品安全和新鲜度的替代方法。生物活性植物提取物、精油和微生物细菌素可以提供很高的客户满意度。然而，由于基质变异、高化学复杂性、潜在的致敏性以及在高浓度下的剂量依赖性细胞毒性或促氧化活性，它们的安全性评估很困难。智能保藏使行业从大量直接化学添加转向智能、可控释放和混合保藏系统，如纳米封装、活性和智能包装。
生物防腐剂与植物化学网络
自然界中存在许多可以替代合成替代品的抗菌和抗氧化化合物，例如来自迷迭香、百里香和牛至的提取物，含有高浓度的香芹酚、百里香酚和迷迭香酸。细菌素是由乳酸菌核糖体合成的肽，能特异性靶向食源性病原体，同时在人体胃肠道上部迅速被人蛋白酶降解，不影响远端结肠微生物组。
新型物理技术
先进的物理处理技术，如高压处理（high-pressure processing, HPP），可以在不破坏维生素或风味分子共价键的情况下瞬间灭活营养体病原体，从而完全替代化学添加剂，同时保持生物安全性和感官新鲜度。智能活性包装将挥发性天然抗菌剂直接整合到可生物降解的包装薄膜中。该系统仅在腐败标志物增加时系统性地释放保藏剂，大大降低了食品本身的总化学负荷。在包装、生物传感和数据科学的交汇点，智能精油系统现在能够将监测挥发物、微生物代谢物或精油释放的生物传感器与触发质量管理决策规则的人工智能引擎相结合。
结论
食品添加剂仍然是全球食品架构的基本支柱，确保了整个庞大运输网络的结构性保藏和微生物保护。然而，“急性生存可以证明慢性生物破坏是合理的”这一范式在科学上已不再站得住脚。现代食品体系的进步在很大程度上依赖于食品添加剂和主动保藏技术来延长货架期、防止腐败和维护安全。然而，在人体健康、新鲜度提升和食品安全的交叉点上，仍然存在重大的科学挑战和局限性。新兴的科学证据表明，慢性膳食暴露于合成稳定剂、着色剂和防腐剂会破坏宿主的生物稳态，导致代谢紊乱、肠道菌群失调和系统性炎症。目前，人类数据主要限于前瞻性观察队列，这些数据显示了添加剂消费与健康结果之间的关联，但由于整体饮食质量的残余混杂因素，无法建立直接的因果关系。总体而言，证据表明有必要向替代性客户满意度方法进行范式转变，提供了一个现实的框架，用天然替代品取代合成制剂，同时保持微生物安全性。现有法规主要评估单个添加剂，而不是来自高加工食品饮食的长期联合暴露。
