利用体外消化/Caco-2细胞模型研究蔬菜中铅对人体的生物有效性

控制食物链中铅对人体的暴露量是解决人体铅中毒、保障人体健康的关键。蔬菜作为膳食的重要组成部分，明确其所含的铅对人体铅暴露量的贡献至关重要。相对于蔬菜中铅的总量，蔬菜中铅对人体的生物有效性更能准确反映人体对铅的吸收及铅对人体的毒性。本项目将针对参考物和典型污染区域（矿区和城乡结合部）蔬菜地常见蔬菜，通过改进体外消化系统，并进一步结合Caco-2细胞模型，建立起完善的体外消化/Caco-2细胞模型研究蔬菜中铅对人体的生物有效性。分析影响铅生物有效性的主要因素，阐明蔬菜中铅的总量、生物可给性、生物有效性之间的关系。明确蔬菜中铅对人体铅暴露量的贡献，提出降低蔬菜中铅的生物有效性的方法，为健康食用蔬菜提供建议。本项目的研究将丰富和发展蔬菜中铅的生物有效性及其对人体的健康风险研究的理论与方法，也将为我国建立食品安全预警和农作物种植结构的优化提供依据。

项目主要针对典型污染区域蔬菜地常见蔬菜，通过建立了较完善的体外消化/Caco-2细胞模型研究蔬菜中铅、镉对人体的生物有效性。主要的研究工作包括不同体外消化条件对土壤中铅、镉、砷生物可给性的影响；蔬菜中铅、镉体外消化方法建立；外源物质对蔬菜干样中铅生物有效性的影响；蔬菜鲜样中铅、镉生物有效性的影响因素；高铅、镉叶片进入土壤，对土壤中金属生物可给性的影响等。主要的结论有：不同浓度的铅溶液对Caco-2细胞的形态和活性的影响，随浓度的增大和作用时间的延长而增大。半数有效浓度（EC50）约为50mg•kg-1，半数有效时间（ET50）为4h。pH和固液比影响胃肠阶段小白菜中铅的溶出量，并且两个因子有交互作用。利用构建的体外消化/Caco-2细胞模型研究萝卜根、油菜、萝卜叶等干样发现，外源铁降低了萝卜叶和萝卜根中铅在胃阶段生物可给性，却提高萝卜叶在肠阶段的可给性。外源钙降低了萝卜叶在胃阶段，以及萝卜根、油菜、萝卜叶在肠阶段的生物可给性，对其他处理无显著影响。两种蔬菜中铅进入人体的风险，表现为萝卜根>油菜>萝卜叶。外源铁导致油菜中铅的生物有效性显著升高，而外源钙则使萝卜根中铅的有效性显著降低。萝卜叶中在胃阶段的生物可给性显著高于肠阶段，油菜和萝卜根相反（钙处理除外）。人体对300mg•kg-1铅处理蔬菜铅的吸收为每日耐受摄入量（PTDI）的28.1%，对500mg•kg-1铅处理蔬菜中铅在肠阶段的吸收为PTDI的75.0%，而基于Caco-2细胞吸收实验，对500mg•kg-1铅处理蔬菜铅的吸收为PTDI的52.5%。利用构建的体外消化/Caco-2细胞模型研究鲜样小白菜和木耳菜两种蔬菜发现，两种蔬菜中镉生物可给性在胃阶段较高，而铅在肠阶段较高。小肠阶段，加热处理降低了蔬菜中镉和铅的生物可给性和生物有效性。外源铁和钙的添加降低了未加热处理的木耳菜中铅和镉的生物可给性，而提高了未加热小白菜中铅的生物可给性；醋酸降低了镉的生物可给性，而提高了铅的生物可给性。外源钙降低了小白菜中铅和镉的生物有效性，醋酸和外源铁降低两种蔬菜中铅的生物有效性。基于生物可给性的数据，成人平均每天从蔬菜中摄取镉和铅的量分别是PTDI值的6.9和3.1倍。而基于生物有效性的数据，成人每天摄取镉和铅的量分别是PTDI值的160%和87%。本项目的研究结果丰富和发展蔬菜中铅的生物有效性及其对人体的健康风险研究的理