构建体外全仿生消化系统和吸收模型评估灰褐牛肝菌（Boletus griseus）镉污染健康风险的研究

Yunnan province is of the highest edible mushroom resources in China. Wild edible Boletaceae mushrooms are a kind of agricultural and forestry products with high yield for export in Yunnan province. Our mass investigation showed that B. griseus showed a strong bioaccumulation for cadmium (Cd). Cd contents of B. griseus were high, and showed significant differences among specimens from different geographical origin. This project aims to design an in vitro bio-mimicking digestion system and absorption model for bioaccessibility and bioavailability assays of Cd in B. griseus for the health risk assessment. This project focus on three objectives: (1) the design of an in vitro bio-mimicking gastrointestinal microbial ecosystem digestion system to digest and release Cd from B. griseus for the analysis of bioaccessibility; (2) the design of an Caco-2/HT29-MTX co-culture monolayer cell model to uptake and absorb Cd from digestion solution of B. griseus for the analysis of bioavailability; (3) the assessment of health risk of Cd from B. griseus based on the bioaccessibility and bioavailability assays, and the analysis of the effects of geographical origin on the bioaccessibility and bioavailability of Cd in B. griseus. The project will provide the scientific basis for the assessment and control of food safety and quanlity of B. griseus.

野生食用牛肝菌是云南省大宗出口农产品，本团队调研发现灰褐牛肝菌对镉具有很强的生物富集作用，菌体镉含量很高，不同产地样本间差异大。本项目拟建立体外全仿生消化系统和吸收模型研究灰褐牛肝菌菌体镉的生物有效性，进而评估菌体镉污染的健康风险：（1）构建人体胃肠道微生态全仿生消化系统，对不同产地灰褐牛肝菌样本进行快速、批量的全仿生消化，分析菌体镉的生物可给性；（2）构建Caco-2/HT29-MTX共培养单层细胞吸收模型，对不同产地灰褐牛肝菌全仿生消化液中的镉进行快速、批量的摄取和吸收研究，分析菌体镉的生物利用率；（3）基于全仿生消化系统和单层细胞吸收模型，评价人体摄食灰褐牛肝菌对镉的暴露量及健康风险，分析不同生长环境对菌体镉生物形态的影响，对灰褐牛肝菌人日均安全膳食量及其镉安全限量标准提出推荐量。本项目立足多样本的研究和统计分析，可为灰褐牛肝菌食品安全风险评估和质量控制政策的制定提供科学依据。

云南省是我国乃至世界野生食用菌主产区，近几年来野生食用菌年产量持续增加，2021年产量为28.04万吨，年产值达211.13亿元，支撑云南省食用菌产业创造了逐年递增的综合产值，云南省政府志在推进食用菌产业综合产值达千亿。由此，云南野生食用菌食品安全性评价和控制研究至关重要。项目明确并聚焦灰褐牛肝菌天然富镉问题，采集三个典型区域灰褐牛肝菌样本，建成人体胃肠道微生态全仿生消化模型和Caco-2单层细胞吸收模型，从灰褐牛肝菌菌体总镉含量、生物可给性、生物有效性三个维度，评估灰褐牛肝菌镉污染的膳食健康风险。研究发现：（1）灰褐牛肝菌富集的镉在胃部酸性环境中具有最高的溶出水平，在小肠中性近碱性环境中镉的生物可给性显著降低，肠道菌群发酵过程中可吸收或吸附消化液中的镉，进一步降低其生物可给性。但是灰褐牛肝菌中镉的生物可给性与其产地和总镉水平的相关性都不显著。（2）在合适的细胞小室中培养12d后Caco-2细胞可分化形成完整致密的、近腔侧分化为刷状边缘的单层细胞模型；高镉水平灰褐牛肝菌小肠消化液中镉浓度可达1267.5 μg/L，但是并未对Caco-2单层细胞造成损伤，提示消化液溶出的镉可能与真菌多糖、肽、氨基酸等物质结合，降低其对Caco-2细胞的毒性作用；消化液中的镉经Caco-2单层细胞作用后，在细胞中快速积累，但是进入循环系统的扩散转运率低。总体上各地采集的灰褐牛肝菌中镉的生物有效性均较低。（3）基于灰褐牛肝菌菌体镉总量，对灰褐牛肝菌单独膳食量计算得到人体经口摄食对三个区域灰褐牛肝菌中镉的日均暴露量（ADD）为0.90μgkg-1d-1~5.23μgkg-1d-1，基本都超出了美国环保总局和世卫组织推荐的镉的参考暴露剂量（RfD值，1.0 μgkg-1d-1），具有很高的膳食健康风险；即便是考虑了小肠部生物可给性，镉含量较高的样本的ADDBAC值依然高于RfD值。基于灰褐牛肝菌菌体镉含量水平，提出消费者在出产季节对灰褐牛肝菌的日均安全膳食量不应超过0.155kg鲜重。项目研究不仅为云南野生食用菌重金属安全性评估提供了有效的方法模型，也为膳食中其他有害物质的风险评价提供了理论基础。