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您現在的位置:首頁 ? 體外消化應用 ? 污染物 

膳食攝入時人體暴露于真菌毒素、重金屬物質等污染物的主要途徑。污染物在胃腸道環境內經消化作用從基質中釋放出來,成為機體可吸收部分的過程即為生物可及性。生物可及性的數值是胃腸道內污染物釋放量占原食品基質中污染物水平的百分比。研究表明不同食物組成、不同烹飪方式、不同外源物質添加等污染物的生物可及性均有所差異。


近年來,模擬食物中污染物如重金屬、真菌毒素等,經口腔、胃和小腸消化過程的體外消化模型成為探究污染物生物可及性、腸轉運和代謝的熱點,已成為評估食品、土壤和玩具中真菌毒素、重金屬、有機污染物風險的重要技術手段。體外消化模型是基于生理條件如消化液成分、pH值、兩餐間隔時間、殘留物滯留時間等模擬人類胃腸道消化過程的一種方式,可研究各種污染物在模擬人體內的代謝過程,是一種可重復測定食品中污染物和真菌毒素生物可及性的有用工具。傳統的體外消化模型只是對污染物在胃、小腸消化器官進行環境和消化液模擬。更為接近人體真實情況的體外消化模型應增加人體腸道菌群,反應大腸部分及腸道微生物對消化物質的真實作用,可以完整的模擬污染物經口攝入后在人體胃腸道中的代謝情況。


在模擬消化過程中,消化液主要由人工唾液(Simulated Salivary Fluid SSF)、人工胃液(Simulated Gastric Fluid SGF)和人工腸液(Simulated Intestinal Fluid SIF)等消化液組成。人工唾液(SSF)由淀粉酶,電解質溶液組成,人工胃液(SGF)由蛋白酶,模擬胃酸液,磷脂液、電解質溶液等組成。人工腸液(SIF)由胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胰脂肪酶、膽汁鹽、胰淀粉酶、電解質溶液組成。


有研究表明體外模擬實驗和細胞吸收實驗有機耦合得到的結果與人體更加接近,數據更加科學可靠。近年來,細胞模型是研究食物重金屬生物可及性提供新的研究方法。Caco-2細胞源自人結腸癌細胞,具有類似小腸吸收細胞的特征。Caco-2細胞早期研究應用于藥物在小腸吸收的評價和轉運機制的研究中,后研究發現Caco-2單細胞層的轉運吸收量與人體口服吸收實驗的結果表現良好的相關性,先被用于研究金屬離子在小腸上的吸收和轉運機制。利用Caco-2細胞模型耦合體外消化模型研究食物中重金屬在人體的生物可及性,可得到真實客觀的研究結果。


 

腸道微生物的構建也是體外消化模型進行污染物評價的一個有效手段。在人體胃腸道中,大腸中含有數量龐大的微生物菌群,每克大腸內含有約1011個微生物。許多有機污染物可以在微生物作用下代謝生成高生物富集性、高毒性的代謝產物。如果污染物的體外消化過程中增加大腸環境的模擬,體外人工構建腸道菌群,將會得到更加真實科學的污染物風險評估結果。

 

一種污染物體外消化舉例:

添加了污染物的食物營養物質

                     


口腔模擬過程:人工唾液 SSF,咀嚼系統進行破碎,6min,37℃,pH 6.8

                      


胃模擬過程:胃組件模擬蠕動,人工胃液SGF (胃蛋白酶等混合酶,電解質,胃酸液),37℃,pH 1.5~2,120min

                        樣品消化液進入Caco-2細胞培養系統,代謝產物分析



小腸模擬過程:人工腸液SIF(胰蛋白酶、十二指腸酶等混合酶,人造膽汁,電解質,添加或不添加人工腸道菌群系統),37℃,pH 7 


                     樣品消化液進入Caco-2細胞(人體結腸癌細胞)培養系統,代謝產物分析,污染物吸收評價


大腸環境模擬:人工腸道菌群構建(健康未攝入抗生素的人群排泄物的菌群提?。?/span>

                           樣品消化液進入Caco-2細胞(人體結腸癌細胞)培養系統,代謝產物分析,污染物吸收評價

污染物生物可及性評價,菌群代謝產物分析,污染物對菌群結構變化分析,污染物富集分析 

 

參考文獻 

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