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什么是二氧化钛？真的会引起DNA突变吗？

FoodTalks FoodTalks食品资讯 2024-01-04

本文为FoodTalks配料百科,作者Li。


彩虹糖

图片来源：Amazon


备受全球消费者们喜爱的“彩虹糖”陷入了舆论漩涡：2022年7月，美国消费者认为彩虹糖中添加的二氧化钛（Titanium Dioxide）会危害人体健康，因此向制造商玛氏（Mars）提出了集体诉讼。该事件引起了媒体的广泛报道。[1]

这个二氧化钛到底是什么东西，为什么会添加在彩虹糖中？一包小小的彩虹糖，难道真的能改变DNA？为什么欧盟会禁止二氧化钛，而美国、加拿大、英国、中国却不禁止？

先说结论：二氧化钛过去被认为是完全无害的，但近些年的科学研究却表示怀疑。确实有研究证明，纳米级二氧化钛（通常指直径小于100纳米）可能会对人体健康产生危害，但食品中通常使用微米级二氧化钛，也尚无明确证据证明，该类二氧化钛会产生同样的危害。

基于这些科研结论，欧盟在2022年1月14日禁止在食品中添加二氧化钛。[2] 但另一方面，在中国、美国、英国、加拿大等国家，二氧化钛仍然被视作合法的食品添加剂。要完全了解二氧化钛，我们还要从它的定义和功能说起。

目录 

一、二氧化钛的定义和功能
二、二氧化钛在食品领域的应用
三、食品行业为什么需要二氧化钛？
四、二氧化钛安全性的争议
五、二氧化钛的未来
六、相关新闻
七、推荐阅读
八、参考来源
九、商务合作-内容策划

一

二氧化钛的定义和功能


二氧化钛（Titanium Dioxide），化学式为TiO2，被称为钛白粉，被用作食物色素时又被称作E171，主要提取自钛铁矿和金红石，成品呈现为白色、不溶于水的固体状。

二氧化钛
图片来源：欧洲食品安全局官网

作为一种表现非常好的白色颜料，二氧化钛被广泛应用于油漆、造纸、塑料、玻璃、陶瓷、化妆品、食品、制药等多个领域中。根据分析机构Ceresana的数据，工业二氧化钛在油漆和涂料的应用份额超过了56%，而在食品和制药领域的占比则很少。[3]

二

二氧化钛在食品领域的应用


虽然使用量占整体产量不多，但是二氧化钛在食品领域应用广泛。如果你今天去一趟超市或者便利店，你可以在冰淇淋、巧克力、糖果、奶油、甜点、棉花糖、口香糖、糕点、涂抹酱料、调味品、蛋糕等多种食品中找到它的身影。[4]

以下是部分使用二氧化钛产品的配料表：


三

食品行业为什么需要二氧化钛？


二氧化钛作为一种无机物，拥有不透明性、优秀的白度和光亮度，且性质稳定，不易起化学变化，往往被认为是最佳的白色颜料。又因为它过去被认为是无毒的，且没有味道，二氧化钛同样是食品行业的白色着色剂首选。

（一）二氧化钛的优势


根据Food Insight的介绍，二氧化钛可以增强和提亮白色食品的颜色。例如，当食品厂商生产口香糖、糖霜、乳制品时，以及一些制药企业生产药片包衣时，会添加适度的二氧化钛来让它们的白色部分看起来更加明亮。或者在生产魔芋丝、粉丝等透明食品，添加二氧化钛可以制造不透明度，来改善这些食品的外观。

除此之外，因为二氧化钛具有高亮度，所以还具有反射紫外线的防晒功能。对于对紫外线敏感的食品，添加二氧化钛还可以实现防变质功效。[5]

（二）为什么不使用其他食品添加剂？


食品厂商们不是没有考虑过其他食品添加。

碳酸钙（Calclum Carbonate）同样是一种白色、天然存在的矿物质，在欧盟、美国、澳大利亚和新西兰，它是合法的食品色素。作为二氧化钛的一种替代，碳酸钙可以使用在糖果、酱汁和汤料中。然而因为它的颗粒比二氧化钛大的多，而且化学结构导致其反射光线的效果较差，其美白效果不如二氧化钛。而且在蒸馏过程中，碳酸钙可能会变黄。在巧克力包衣的应用中，碳酸钙在pH值3.0左右的使用效果并不理想。[6]

二氧化钛和碳酸钙的应用对比
图片来源：DDW公司官网

如果要考虑天然成分，一些淀粉产品也可以实现二氧化钛的部分功能。DDW公司（隶属于奇华顿）通过给汤、酱汁或者糖果中添加淀粉，成功给这些产品增加了不透明性；宜瑞安（Ingredion）公司则尝试使用大米淀粉作为二氧化钛的替代。[6][7] 但目前淀粉的替代功能仍然有限。

添加淀粉来实现不透明功能
图片来源：DDW公司官网

总而言之，尽管包括碳酸钙和淀粉在内的产品可以在某些功能上匹配二氧化钛，但目前仍然没有一种替代品可以实现二氧化钛的全部功能。而事实上，即使是在美国、欧盟等国家被认为是合法食品色素的碳酸钙，目前在中国也只能作为膨化剂使用到小麦粉中。在中国《食品安全国家标准-食品添加剂使用标准》（GB2760-2014）中，二氧化钛是唯一被允许的白色着色剂。[8]

四

二氧化钛的安全性争议


（一）为什么欧盟会禁止二氧化钛？


步入2010年代，大量科研团队开始研究二氧化钛的有害性。

2014年，美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，后文简称美国FDA）Tao Chen博士团队研究认为，基于动物实验，纳米级的二氧化钛存在“遗传毒性”（Genotoxicit），可能会造成细胞基因损伤。

江南大学食品学院姚卫蓉教授在科技日报的采访中，同样解释了纳米级二氧化钛的毒性机制。姚卫蓉教授介绍，目前的研究发现纳米级二氧化钛可能导致小鼠肝脏DNA氧化损伤增加，但没有看到对肺、肾、骨髓、大脑中的DNA氧化损伤。

上述研究提到的“遗传毒性”和“DNA氧化损伤”，只是在说二氧化钛可能会影响部分细胞的DNA，从而诱发癌变。事实上，人体每天都有一些细胞发生“DNA变异”而癌变，这里的“遗传毒性”并不会改变“整体的DNA”，换句话说，并不会影响人的生育和遗传。[9][10]

纳米级二氧化钛
图片来源：维基百科
作者：Robert Kamalov, Irina Dorosheva, Alexander Vokhmintsev, Ilya Weinstein

而随着相关研究的丰富，欧洲食品安全局（European Food Safety Authority，后文简称EFSA）对二氧化钛的安全性表达了关切。2021年，EFSA发布的一份公告称，该组织不再把二氧化钛视为安全的食品添加剂。EFSA的食品添加剂和调味剂专家主席Maged Younes教授表示，在数千项研究的评估后，他们没有办法排除二氧化钛存在“遗传毒性”的可能，而二氧化钛颗粒吸收率很低，这些颗粒可以在体内积累，因此食用二氧化钛存在风险。[11]

基于EFSA的公告和自身的评估，欧盟在2022年1月14日宣布，将在6个月周期后，完全禁止在食品中添加二氧化钛。[12] 跟随欧盟的脚步，包含沙特、也门、卡塔尔等国家在内的海湾标准组织也决定禁用二氧化钛，瑞士、韩国等国家也做出了同样的决定。[13]

（二）为什么美国、英国和加拿大却认为安全？


但并不是所有的国家政府和科研人员认可这一结论。

美国密歇根大学风险科学中心的Andrew Maynard在2015年的文章中提到，二氧化钛有害性研究关注的是“纳米级”颗粒，直径通常都小于100纳米。而如果要在食品中添加二氧化钛，并发挥出它的着色效果的话，需要使用大于100纳米的微米级二氧化钛，因此这些研究并无法支持食品级二氧化钛有害论。

Andrew Maynard还提到，虽然“纳米级”二氧化钛会进入细胞，但目前无法证明需要多少数量，以及在什么条件下会发生这种危害。而实验中使用的二氧化钛数量，要远比人体实际可能摄入的数量大得多。基于这些观点，他认为现在还无法证明食品级二氧化钛是有害的。[14]

也有一些国家做出了不同的反应。英国食品标准机构（The UK's Food Standards Agency，后文简称FSA）旗下科学咨询委员会对EFSA的意见进行了审查。在2022年1月发布的声明中，他们认为“目前的证据不支持EFSA的结论”，在进一步的评估完成之前，FSA不会跟随欧盟的脚步禁掉食品级二氧化钛。[15] 加拿大卫生部（Health Canada）表达了同样的结论：基于对现有科学数据的评估，目前尚没有发现能证明二氧化钛有安全问题的决定性科学证据。[16] 美国没有对二氧化钛发表任何特别声明，FDA于2022年发布的食品颜色添加剂名单中仍然有二氧化钛的身影。[17]

（三）在中国仍然合法


根据国家卫生健康委员会在2014年发布，目前仍然发挥效用的《食品安全国家标准-食品添加剂使用标准》（GB2760-2014），二氧化钛在中国是合法的食品着色添加剂。

国标规定了二氧化钛在部分食品中的最大使用量：在果酱、凉果类、话化类、糖果类等产品分类中，二氧化钛的最大使用量在0.5-10.0g/kg之间；糖果和巧克力制品包衣、固体饮料两类食品则没有限定最大使用量，这两项食品可以“按生产需要适量使用”二氧化钛。[8]

二氧化钛添加标准
图片来源：GB 2760-2014《食品安全国家标准食品添加使用标准》

（四）食品业内人士怎么看？


FoodTalks采访到了国内食品级二氧化钛供应商。

该业内人士表示，二氧化钛是着色力最好的白色颜料，还没有天然白色素可以替代掉它。在安全性方面，目前对于二氧化钛的争议集中在“纳米级”颗粒上，这一级别的二氧化钛主要使用在化妆品中，食品领域用“微米级”就可实现着色功效。

但该业内人士也同样表示，在大健康的趋势下，尽管目前国内没有禁止，知名品牌方也会尽可能不去使用二氧化钛，如需用到色素，也会尽量使用天然色素。在这个趋势下，国内食品级二氧化钛的市场会越来越小。

（五）消费者仍可放心购买？ 


作为生活在中国的消费者，要明确的是目前中国以及其他多个国家，仍然把二氧化钛视作安全的食品添加剂。

再加上食品中并没有使用引起争议的“纳米级”二氧化钛，只要二氧化钛的添加量未超过国家标准，笔者认为现在消费者不必过于担心二氧化钛食品的安全问题。

五

二氧化钛的未来


科学尚无定论，国家间的分歧又这么大，食品生产商要如何看待二氧化钛这一食品添加剂呢？如果放弃二氧化钛，可以使用什么样的替代品呢？

（一）食品厂商选择逐步放弃二氧化钛


对于食品厂商来说，虽然目前尚无明确结论，但“二氧化钛存在危害人体安全可能”仍然是一个争议的话题，部分国家或组织也确实禁止了它。

实际上，已经有多个厂家早已做出了放弃使用二氧化钛的承诺。2016年2月，玛氏发布公告承诺，将在未来五年内移除其食品产品中的人造色素，其中就包括二氧化钛；2015年3月，美国甜甜圈大亨Dunkin’ Donuts同样承诺将放弃使用二氧化钛。[18][19]

笔者同样建议食品厂商可以考虑逐步放弃二氧化钛，或者逐步寻找二氧化钛的替代品。这样即可以绕开部分国家或组织的政策壁垒，也可以在消费者越来越重视健康的趋势下，回避未来可能到来的市场和品牌风险。

（二）有哪些二氧化钛的替代品？ 

全球的食品配料厂商同样在积极寻找和开发二氧化钛的清洁替代品。我们汇总出了部分代表性产品：

1. 玉米淀粉


食品配料跨国巨头ADM（艾地盟），于2022年3月宣布推出可以替代二氧化钛的专有白颜料解决方案PearlEdge。该系列产品使用包括玉米淀粉在内的天然资源制作，可以为糖果、饮料、固体饮料、烘培产品、馅料、无糖产品、汤料、调味品、乳制品等各种品类提供明亮、稳定和均匀的白色色素。[20]

2. 大米淀粉


宜瑞安（Ingredion）在积极探索用大米淀粉替代二氧化钛。宜瑞安表示，这些大米淀粉产品成功地复制了二氧化钛的不透明度，目前已经在口香糖、糖果包衣和低脂肪乳制品方面取得了积极成果。宜瑞安同样在开发可以在更多应用中替代二氧化钛的选项。[7]

3. 小麦淀粉


小麦配料厂商Loryma推出了两款白度约为98、可以替代二氧化钛的小麦淀粉产品。天然小麦淀粉Lory Starch Irsi拥有小而均匀的颗粒，尺寸小于10微米，适用于轻度干燥或寒冷环境，可应用于包含巧克力、口香糖在内的糖果产品；抗性小麦淀粉Lory Starch Elara在水性环境或加热环境中不会变稠，并且可以产生提亮效果，可以应用在调味品、甜点或布丁等产品中。[21]

4. 碳酸钙


印度配料厂商ROHA推出了基于淀粉和碳酸钙的解决方案NIVEOUS。据ROHA官网介绍，这些产品全部使用天然原料，不添加防腐剂并且能在热和光下保持稳定，可以应用于饮料、糖果产品中。[22]

5. 其他选项


食品配料跨国巨头德乐（Döhler）同样推出了替代性解决方案White Diamond。根据德乐官网，该系列产品同样使用天然原料制成，可以与其他成分高度相容并且酸度稳定，并可以在成熟配方中轻松替换二氧化钛。White Diamond可以应用在烘焙奶油、固体饮料和糖果中。[23]

美国森馨公司则推出了可以替代二氧化钛的产品。2016年，森馨公司在AVALANCHE品牌下推出了两个清洁解决方案，该方案可以在低-中水分活度应用中替代二氧化钛，应用领域包括糖果包衣、包衣体系、糖霜谷物等产品。2017年，森信公司又推出了可以在中-高水分活度替代二氧化钛的Avalanche Ultra淀粉基料产品。[24]

可以替代二氧化钛的AVALANCE产品
图片来源：森馨公司官网

原料及添加剂生产商Blue California同样推出了具有清洁标签的食品级增白剂。Blue California副总裁Cuie Yan博士表示，经过在口香糖产品上的测试，该产品性能与二氧化钛匹敌，并且具有耐热性强、pH稳定的优势，还能给予食品出色的感官体验。Blue California已经在为该款产品申请专利。[25][26]

以下是部分二氧化钛替代性产品汇总：


总而言之，在彩虹糖中使用二氧化钛，并不是一个食品安全事件，而是一次科学进步和认知更新，就像“日心说”打破了“地心说”的绝对正确一样。科学的发展丰富着我们对于食品添加剂的认知，也推动着食品工业的发展，帮助人类走向更加安全和美好的未来。

六

相关新闻


查看下列汇总资源，请拉至文末点击“阅读原文”访问FoodTalks网站

  • 导致美国消费者起诉糖果公司的二氧化钛是什么

  • 彩虹糖产品被投诉含有二氧化钛，美国玛氏公司遭起诉

  • 国外禁止中国还在用的食品添加剂有哪些？

  • “好色”有道，2022年食品圈该如何玩得出“色”？

  • 二氧化钛是食品添加剂，含量过高对人体器官有伤害

  • ADM推出天然成分白色着色剂，可替代钛白粉

  • 食添白色素“二氧化钛E171”被禁后的替代盘点 


七

推荐阅读

‍


八

参考来源


查看下列汇总资源，请拉至文末点击“阅读原文”访问FoodTalks网站

[1] FoodTalks (2022), 《彩虹糖产品被投诉含有二氧化钛，美国玛氏公司遭起诉》
[2] European Commission (2021), Food safety: EU to ban the use of Titanium Dioxide (E171) as a food additive in 2022
[3] Ceresana (2022), Titanium Dioxide Market Report (TiO2)
[4] Health Knight (2022), Titanium Dioxide (E171) - Overview, Uses, Side Effects & More - Health Knight
[5] Food Insight (2018), What Is Titanium Dioxide?
[6] DDW, Titanium Dioxide Althernatives
[7] Ingredion (2021), Titanium dioxide replacement: The opacifying power of rice
[8] 中华人民共和国国家卫生健康委员会 (2014)，《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB2760-2014）
[9] Tao Chen, Jian Yan, Yan Li (2014), Genotoxicity of titanium dioxide nanoparticles
[10] FoodTalks (2022), 《二氧化钛是食品添加剂，含量过高对人体器官有伤害》
[11] ESFA (2022), Titanium dioxide: E171 no longer considered safe when used as a food additive
[12] European Commission (2022), Food safety: Food additive Titanium Dioxide banned as of this summer
[13] 中国营养保健食品协会 (2022), 《国际资讯| 二氧化钛：禁令正在蔓延（译文）》
[14] Andrew Maynard (2015), Dunkin’ Donuts ditches titanium dioxide – but is it actually harmful?
[15] Food Standards Agency (2022), FSA 22-06-19a - Risk Analysis Process Update
[16] Government of Canada (2022), Titanium dioxide (TiO2) as a food additive: Current science report
[17] U. S. Food & Drug Administration (2022), Summary of Color Additives for Use in the United States in Foods, Drugs, Cosmetics, and Medical Devices
[18] Centre For Food Safety (2016), Top Candy Company MARS Commits to Phasing Out Harmful Nanoparticles from Food Products
[19] The Guardian (2015), Dunkin' Donuts to remove titanium dioxide from donuts
[20] ADM (2022), ADM Gives Bright, Clean White a Place in the Rainbow
[21] LORYMA (2021), Alternatives from Loryma score with comparable brightening and functionality
[22] ROHA (2022), Looking At Titanium Dioxide Color Alternatives
[23] Döhler, 《White Diamond – 全新的天然解决方案》
[24] 森馨官网 (2017), 《在中-高水分活度应用中替代二氧化钛》
[25] FoodTalks (2022), 《“好色”有道，2022年食品圈该如何玩得出“色”？》
[26] BlueCalifornia (2022), Following EFSA Ban of Food Additive Titanium Dioxide (TiO2), Blue California Launches Clean-label Food Grade Whitening Agents as Alternatives


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