云南作为中国和世界的野生食用菌主产区,有“野生食用菌王国”的美誉,全省16个地州均有野生菌分布,全国约70%的野生食用菌产自云南。云南属于土壤背景值较高的地区,加之近年来云南城市化和工业化进程的加快,野生食用菌受到各种重金属污染物的威胁,因此云南野生食用菌的质量是一个值得关注的重要问题,也引起了人们对其健康风险的广泛关注和担忧。

西南林业大学生态与环境学院的李梦莹、向 萍*等人以云南主产区(楚雄、曲靖、大理和普洱)不同野生干牛肝菌(按颜色分为白牛肝菌、黑牛肝菌、红牛肝菌和黄牛肝菌)为研究对象,分析其Cd、Pb和Cr的总含量;采用SBRC法测定干牛肝菌中Cd、Pb和Cr的生物可给性含量;结合Caco-2细胞探究食用后被吸收重金属的情况;运用估计每日摄入量(EDI)公式对不同模拟方法得出的牛肝菌中重金属含量进行健康风险程度的比较;最后更深入分析食用重金属含量高的牛肝菌对人体肠道细胞的影响。研究结果可为准确评估干牛肝中重金属超标的人体健康风险提供理论依据,也为其提供新的思路,对推动云南干牛肝菌的产业发展具有重要意义。

1、云南主产区牛肝菌中重金属污染特征

由图1可知,在测定主要产区的不同干牛肝菌中Cd含量全部超过限量值(平均含量约是限量值的20 倍),Cr和Pb含量在安全范围内。由此可见,相对于其他元素,干牛肝菌中Cd更容易被富集。有研究发现Cd含量在菌类中含量也很高(可高达50 mg/kg),在未受污染的地区生长的牛肝菌中Cd含量最高可达5 mg/kg。Jarzyńska等研究也发现牛肝菌类中Cr、Pb和Cd富集系数平均值为0.10、0.02和5.90,表明Cd相对其他两种元素更容易被累积。不同的研究也表明牛肝菌中Cd含量(8.9~129.1 mg/kg)和富集系数较高,具有一定的富集能力,尤其是黑牛杆菌。

云川地区牛肝菌中重金属含量普遍超过限量值,而国外的牛肝菌相对较为安全,与不同地区土壤重金属背景值有关。其中云南、四川地区的Cr含量普遍较高,与本研究结果不一致,但与国外的牛肝菌中Cr含量相似,可能是周围环境污染所致,工业排放的废气和废水是环境中Cr的主要来源。

2、基于SBRC法测定干牛肝菌中重金属的生物可给性的结果

基于SBRC体外模拟法中干牛肝菌的重金属生物可给性如图2所示。模拟胃液中Cr、Cd和Pb的平均生物可给性分别为18.2%、3.1%和17.0%(3 种重金属的平均生物可给性为12.8%),在模拟肠液中分别下降到15.3%、0.6%、5.5%(3 种重金属的平均生物可给性为7.1%),说明重金属在胃肠消化中可能被人体吸收。本研究中生物可给性较低,可能是重金属没有完全溶出,因此不会在胃肠中积累,对人体造成健康风险。

3、基于肠道细胞的生物有效性含量结果

基于胃肠模拟方法得到的人体重金属生物可给性差异大,而被人体肠道实际吸收重金属的剂量(生物有效态)才是诱发人体健康效应的关键因子。因此,使Caco-2细胞分别暴露于不同地区干牛肝菌中生物可给性含量最高的模拟肠液,生物有效性含量结果如表3所示。Cr、Pb和Cd在肠道细胞中只有Cd被肠道细胞吸收积累,生物有效性含量范围在0.60~1.90 μg/mg之间,平均值为1.10 μg/mg。牛肝菌重金属健康暴露风险与重金属有效态含量紧密相连,虽然牛肝菌中重金属总量很高,但Caco-2细胞吸收累积的重金属含量却很低,说明其健康风险较低。

4、基于目标重金属总含量、生物可给性含量和生物有效性含量的健康风险评估结果对比分析

由表4可知,成人(7.42)和儿童(6.98)的Cd EDI都大于1,表明对人类健康有潜在的健康风险。以重金属元素Cd的生物可给性数据进行分析,发现生物可给性EDI为0.02~0.04,远小于1,无健康风险;而根据生物有效性含量估算的EDI更低,为0~0.000 2,表明不存在健康风险。基于以上模型评估发现,如果以重金属总含量作为健康风险评估依据,会高估其人体健康风险,而结合体内和细胞方法,基于生物可给性含量和生物有效性含量进行评估,可以更好地研究牛肝菌中重金属的人体健康风险,得出人体真实的有效参数,利用评价公式能更准确、更快速的预测健康风险。

5、牛肝菌经模拟肠液消化后对Caco-2细胞IL-8基因表达的影响

由图3可知,与模拟肠液-空白组相比,实验中不同牛肝菌经模拟肠液消化后对Caco-2细胞IL-8的表达量均极显著下调(P<0.01),进一步说明牛肝菌经模拟肠液消化后不会刺激Caco-2细胞启动IL-8因子,表明食用重金属含量高的干牛肝菌在肠道消化4 h后没有引起明显的危害效应。

结 论

干牛肝菌中Cr和Pb含量在国家标准范围内,但Cd的平均含量约是限量值的20 倍,干牛肝菌对Cd的吸收能力比较强。用SBRC法测定出干牛肝菌中3 种重金属在模拟胃液和模拟肠液中的平均生物可给性分别为12.8%、7.1%,而肠道细胞吸收重金属的能力也较低。本研究应用EDI对干牛肝菌中重金属的总含量进行了人体健康风险评价,Cd的EDI大于1,儿童的相关风险(6.98)与成人(7.42)相当,随后利用干牛肝菌中重金属的生物可给性含量和生物有效性含量来修正EDI公式,发现其EDI小于1,方法上的改进说明使用人体肠道细胞评估其健康风险会更加准确。为进一步验证重金属含量高的牛肝菌粉末可能的健康风险,本研究选取炎症因子IL-8测定其基因表达量是否会引起炎症反应,结果表明食用干牛肝菌可能不存在健康风险,更准确的结果还需进一步研究,但从侧面也反映出SBRC体外胃肠模拟结合人体Caco-2细胞模拟能比较准确评估牛肝菌中重金属对人体的健康风险,可为研究其准确性提供一种新思路和手段。

本文《云南野生牛肝菌中重金属的生物有效性及健康风险评估》来源于《食品科学》2021年42卷23期162-169页,作者:李梦莹,王坤,保欣晨,马娇阳,田稳,于淼,郭磊,向萍。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201216-197。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑:袁艺;责任编辑:张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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