食品安全性评价的科学基础是利用毒理学原理和手段，通过动物实验和对人的观察，阐明某一（化学）物质的毒性及其潜在危害，以便为人类使用这些化学物质的安全性做出评价，为制订预防措施特别是卫生标准提供理论依据。
（一）受试物的要求
受试物是能代表人体进食的样品，必须是符合既定的生产工艺和配方的规格化产品。受试物纯度应与实际使用的相同，在需要检测高纯度受试物及其可能存在杂质的毒性或进行特殊试验时，可选用纯品或以纯品和杂质分别进行毒性检测。对受试物的用途、理化性质、纯度、所获样品的代表性以及与受试物类似的或有关物质的毒性等信息要进行充分了解和分析，以便合理设计毒理学试验、选择试验项目和试验剂量。
（二）估计人体可能的摄入量
经过调查、研究和分析，对人群摄入受试物的情况做出估计，包括一般人群摄入量、每人每日平均摄入量、某些人群最高摄入量等。掌握了人体对受试物的摄入情况，即可结合动物试验的结果对受试物的危害程度进行评价。
毒理学评价试验包括四个阶段：第一阶段为急性毒性试验；第二阶段包括遗传毒性试验，传统致畸试验和短期喂养试验；第三阶段为亚慢性毒性试验（90d喂养试验、繁殖试验、代谢试验）；第四阶段是慢性毒性试验（包括致癌试验）。并非所有受试物均需做四个阶段的试验，不同受试物按照以下原则进行选择。
（1）凡属国内创新的化学物质，一般要求进行四个阶段的试验，特别是对其中化学结构提示有慢性毒性或致癌作用可能者，或者产量大、使用面积广、摄入机会多者，必须进行四个阶段试验。同时，在进行急性毒性、90d喂养试验和慢性毒性（包括致癌）试验时，要求用两种动物。
（2）凡属与已知物质（指经过安全性评价并允许使用者）的化学结构基本相同的衍生物，则可根据第一、第二、第三阶段试验的结果，由有关专家进行评议，决定是否需要进行第四阶段试验。
（3）凡属已知的化学物质，如多数国家已允许使用于食品，并有安全性的证据，或世界卫生组织已公布日许量者，同时国内的生产单位又能证明国产产品的理化性质、纯度和杂质成分及含量均与国外产品一致，则可先进行第一、第二阶段试验。如试验结果与国外相同产品一致，一般不再继续进行试验，否则应进行第三阶段实验。
（一）急性毒性试验
急性毒性是指一次给予受试物或在24h内多次给予受试物，观察引起动物毒性反应的试验方法。进行急性毒性试验的目的是了解受试物的毒性强度和性质，为蓄积性和亚慢性试验的剂量选择提供依据。急性毒性试验一般分别用两种性别的小鼠或大鼠作为受试动物，进行LD50的测定。LD50（Median Lethal Dose），即半数致死量或称致死中量，指受试动物经口一次或在24h内多次染毒后，能使受试动物有半数（50%）死亡的剂量，单位为mg/kg。LD50是衡量化学物质急性毒性大小的基本数据，其倒数表示在类似试验条件下不同化学物质毒性强弱。但LD50不能反映受试物对人类长期和慢性的危害，特别是对急性毒性小的致癌物质无法进行评价。
（二）遗传毒性试验、传统致畸试验和短期喂养试验
1. 试验目的及方法
遗传毒性试验的目的是对受试物的遗传毒性和潜在致癌作用进行筛选。遗传毒性试验需在细菌致突变试验、小鼠骨髓微核率测定或骨髓细胞染色体畸变分析、小鼠精子畸形分析和睾丸染色体畸变分析等多项备选试验中选择四项进行，试验的组合必须考虑原核细胞和真核细胞、生殖细胞与体细胞、体内和体外试验相结合的原则。
致畸试验：了解受试物对胎仔是否具有致畸作用。
短期喂养试验：对只需进行第一、第二阶段毒性试验的受试物进行短期喂养试验，目的是在急性毒性试验的基础上，通过30d短期喂养试验，进一步了解其毒性作用，初步估计最大无效剂量。
蓄积毒性试验：蓄积毒性试验的目的是了解受试物在体内的蓄积情况，如果一种外来化学物质多次进入机体，其前次进入剂量尚未完全消除，后一次剂量又已经进入，则这一化学物质在体内的总量将不断增加，此种现象称为蓄积性。当有毒化学物质每次在体内蓄积一定数量后，蓄积总量超过中毒阈剂量，即超过能使机体开始出现毒性反应的最低剂量时，机体就可呈现毒性作用。
蓄积试验通常采用蓄积系数法或20d试验法。蓄积系数法是将某种化学物质按一定时间间隔，分次给予动物，经过一定时间反复多次给予后，如果该物质全部在体内蓄积，则多次给予的总剂量与一次给予同等剂量的毒性相当；反之，如果该化学物质在体内仅有一部分蓄积，则分次给予总量的毒性作用与一次给予同等剂量的毒性作用将有一定程度的差别，而且蓄积性越小，相差程度越大。因此，用蓄积系数K来表示一种化学物质蓄积性大小，K等于一次给予所需的剂量LD50与分次给予所需的总剂量LD50（n）之比，即K＝LD50/LD50（n）。
K值越大，表示蓄积性越弱，K值越小，表示蓄积性越强。一般K值估计蓄积性方法为：K＜1高度蓄积，K≥1明显蓄积，K≥3中等蓄积，K≥5轻度蓄积。
2. 结果判定
遗传毒性试验的四项试验中如其中三项试验为阳性，则表示该受试物很可能具有遗传毒性作用和致癌作用，一般应放弃该受试物应用于食品，无须进行其它项目的毒理学试验。如其中两项试验为阳性，而且短期喂养试验显示该受试物具有显著的毒性作用，一般应放弃该受试物用于食品；如短期喂养试验显示有可疑的毒性作用，则经初步评价后，根据受试物的重要性和可能摄入量等，综合权衡利弊再做出决定。如其中一项试验为阳性，则再选择其它两项遗传毒性试验；如再选的两项试验均为阳性，则无论短期喂养试验和传统致畸试验是否显示有毒性与致畸作用，均应放弃该受试物用于食品；如有一项为阳性，而在短期喂养试验和传统致畸试验中未见有明显毒性与致畸作用，则可进入第三阶段毒性试验。如四项试验均为阴性，则可进入第三阶段毒性试验。
（三）亚慢性毒性试验
亚慢性毒性包括90d喂养试验、繁殖试验和代谢试验。
1. 试验目的及方法
90d喂养试验主要是观察受试物以不同剂量水平经较长期喂养后对动物的毒性作用性质和靶器官，并初步确定最大无效剂量。繁殖试验可了解受试物对动物繁殖及对仔代的致畸作用，为慢性毒性和致癌试验的剂量选择提供依据。代谢试验可了解受试物在体内的吸收、分布和排泄速度以及蓄积性，寻找可能的靶器官，为选择慢性毒性试验的合适动物种系提供依据，同时了解有无毒性代谢产物的形成。对于我国创制的化学物质或是与已知物质化学结构基本相同的衍生物，至少应进行以下几项试验：胃肠道吸收；测定血浓度，计算生物半减期和其它动力学指标；主要器官和组织中的分布；排泄（尿、粪、胆汁）。有条件时可进一步进行代谢产物的分离和鉴定。对于世界卫生组织等国际机构已认可或两个及两个以上经济发达国家已允许使用的以及代谢试验资料比较齐全的物质，暂不要求进行代谢试验。对于属于人体正常成分的物质可不进行代谢试验。
2. 结果评价
根据上述三项试验中所采用的最敏感指标所得的最大无效剂量进行评价，原则是：最大无效剂量小于或等于人的可能摄入量的100倍者表示毒性较强，应放弃该受试物用于食品。最大无效剂量大于100倍而小于300倍者，应进行慢性毒性试验。大于或等于300倍者则不必进行慢性毒性试验，可进行安全性评价。
（四）慢性毒性（包括致癌）试验
慢性毒性试验实际上是包括致癌试验的终生试验。试验目的是发现只有长期接触受试物后才出现的毒性作用，尤其是进行性或不可逆的毒性作用以及致癌作用；确定最大无作用剂量，为最终评价受试物能否应用于食品提供依据。试验项目可将两年慢性毒性试验和致癌试验结合在一个动物试验中进行。用两种性别的大鼠或小鼠，根据慢性毒性试验所得的最大无效剂量进行评价，原则是：如慢性毒性试验所得的最大无效剂量小于或等于人的可能摄入量的50倍者，表示毒性较强，应予放弃；大于50倍而小于100倍者，需由有关专家共同评议；大于或等于100倍者，则可考虑允许使用于食品，并制定每日允许量。如在任何一个剂量水平上发现有致癌作用，且有剂量反应关系，则需由有关专家共同评议做出评价。慢性毒性试验是到目前为止评价受试物是否存在进行性或不可逆反应以及致癌性的唯一适当的方法。
（一）人的可能摄入量
除一般人群的摄入量外，还应考虑特殊和敏感人群（如儿童、孕妇及高摄入量人群）。
（二）人体资料
由于存在着动物与人之间的种族差异，在将动物试验结果推广到人时，应尽可能收集人群接触受试物后反应的资料，如职业性接触和意外事故接触等。志愿受试者体内的代谢资料对于将动物试验结果推广到人具有重要意义。在确保安全的条件下，可以考虑按照有关规定进行必要的人体试食试验。
（三）动物毒性试验和体外试验资料(www.xing528.com)
GB 15193.1—2014《食品安全国家标准 食品安全性毒理学评价程序》所列的各项动物毒性试验和体外试验系统虽然仍有待完善，却是目前所能得到的最重要的资料，也是进行评价的主要依据。当试验得到阳性结果，而且结果的判定涉及受试物能否应用于食品时，需要考虑结果的重复性和剂量-反应关系。
（四）由动物毒性试验结果推广到人
鉴于动物、人的种属和个体之间的生物特性差异，一般采用安全系数的方法，以确保对人的安全性。安全系数通常为100倍，但可根据受试物的理化性质、毒性大小、代谢特点、接触的人群范围、食品中的使用量及使用范围等因素，综合考虑增大或减小安全系数。
（五）代谢试验的资料
代谢研究是对化学物质进行毒理学评价的一个重要方面，因为不同化学物质、剂量大小，在代谢方面的差别往往对毒性作用影响很大。在毒性试验中，原则上应尽量使用与人具有相同代谢途径和模式的动物种系来进行试验。研究受试物在实验动物和人体内吸收、分布、排泄和生物转化方面的差别，对于将动物试验结果比较正确地推广到人群具有重要意义。
毒理学研究结果并不能简单的直接应用于人群，因为将实验动物小鼠的试验结果应用于70kg体重的人体是不合理的。从实验动物获得的数据推广到人群进行定量的危险评价时需要三个重要的假设：①实验动物和人群的反应要相对高；②实验暴露的反应与人的健康有关，并可外推到环境暴露（包括食品摄入）水平；③动物试验表明物质的所有反应，这个物质对人有潜在的毒副作用。通常在进行定量风险评价时可能有很大程度的不确定性。
（六）综合评价
在进行最后评价时，必须在受试物可能对人体健康造成的危害以及可能的有益作用之间进行权衡。评价的依据不仅是科学试验资料，而且与当时的科学水平、技术条件，以及社会因素有关。因此，随着时间的推移，很可能结论也不同。随着情况的不断改变，科学技术的进步和研究工作的不断进展，对已通过评价的化学物质需进行重新评价，做出新的结论。食品安全性评价与食品风险分析对于已在食品中应用了相当长时间的物质，对接触人群进行流行病学调查具有重大意义，但往往难以获得剂量-反应关系方面的可靠资料，对于新的受试物质，则只能依靠动物试验和其它试验研究资料。然而，即使有了完整和详尽的动物试验资料和一部分人类接触者的流行病学研究资料，由于人类的种族和个体差异，也很难做出能保证每个人都安全的评价。所谓绝对的安全实际上是不存在的。根据上述材料，进行最终评价时，应全面权衡和考虑实际可能，从确保发挥该受试物的最大效益，以及对人体健康和环境造成最小危害前提下做出结论。
将食品安全毒理学试验简要归纳如下所述。
1. 急性试验（一次暴露或剂量）
（1）测定半数致死量（LD50）。
2. 亚急性试验（连续暴露或每日剂量）
（1）3个月持续时间。
（2）2个或2个以上的实验动物（一种非啮齿动物类）。
（3）3个剂量水平（至少）。
（4）按预期或类似途径处理（受试物）。
（5）健康评价 包括体重、全面身体检查、血液化学、血液学、尿分析和功能试验。
3. 慢性试验（连续暴露或每日剂量）
（1）2年持续时间（至少）。
（2）从预试验筛选两种敏感实验动物。
（3）2个剂量水平（至少）。
（4）类似接触（暴露）途径处理（受试物）。
（5）健康评价 包括体重、全面检查、血液化学、血液学、尿分析和功能试验。
（6）所有动物全面的尸检和组织病理学检查。
4. 特殊试验
（1）致癌性。
（2）致突变性。
（3）致畸胎性。
（4）繁殖试验。
（5）潜在毒性。
（6）皮肤和眼睛刺激试验。
（7）行为反应。
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