李夢瑩， 王成塵， 畢 玨， 覃一書， 王 坤， 向 萍

(西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明650224)

重金屬污染在全球范圍內(nèi)廣泛蔓延，破壞環(huán)境且對人體健康造成嚴(yán)重危害.這一問題的根源通常被認(rèn)為是城市化、土地利用變化和工業(yè)化的快速發(fā)展，特別是在人口眾多的發(fā)展中國家[1-2].自工業(yè)革命以來，環(huán)境污染物的多樣性呈指數(shù)增長且人為因素居首，因此，食品安全問題受到全球關(guān)注，特別是它們與人體健康不可分割的聯(lián)系[3].有害的重金屬(如As、Pb、Cd、Hg 等)通常被歸類為人體的非必需元素，這些重金屬對人體存在致癌、擾亂正常代謝活動(dòng)等危害[4].一般來說，食品中的重金屬總量與環(huán)境中的重金屬濃度呈正比，然而食品中的重金屬總量并不能完全反映實(shí)際進(jìn)入人體的總量，因此迫切需要了解食品中重金屬能夠被人體吸收的部分(生物可給性)和實(shí)際進(jìn)入人體的部分(生物有效性)，以便能更準(zhǔn)確地進(jìn)行評估[5-6].生物可給性是指重金屬隨食物攝入到胃腸道并從基質(zhì)中釋放到消化液的部分，它可能在消化過程中被腸道吸收[7].生物有效性是指重金屬隨食物被胃腸道吸收進(jìn)入血液循環(huán)的部分，它可能通過血液循環(huán)并在特定的靶器官中發(fā)揮毒性作用[8].國內(nèi)外研究人員對人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估的方法從開始的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)公式發(fā)展到目前采用的腸道細(xì)胞模型[9-10].

本文綜述目前常用的一些評估食品中的重金屬在消化過程中危害人體健康的方法，基于這些方法的優(yōu)勢和局限性，提出未來的發(fā)展趨勢，目的是說明建立更貼近人體真實(shí)數(shù)據(jù)的模型對人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估具有實(shí)際意義.

1 采用人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)公式和體外消化系統(tǒng)模型評價(jià)食品中重金屬的生物可給性研究

1.1 人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)公式

近十年來，環(huán)境污染物對食品質(zhì)量的不良影響已威脅到其安全和人體健康，其中，重金屬污染物可干擾人體代謝，引起相關(guān)疾病的發(fā)生甚至導(dǎo)致死亡[11-12].人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)公式預(yù)測環(huán)境污染物可能對人體健康產(chǎn)生的有害影響，包括致癌風(fēng)險(xiǎn)評估、致畸風(fēng)險(xiǎn)評估和暴露評估等[13-14].該評價(jià)方法興起于美國國家科學(xué)院和美國環(huán)保局，如今人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估方法基本成型，已被許多國家和國際組織采用[15].我國健康風(fēng)險(xiǎn)評估方法還不健全，仍多借鑒國外方法，并對其進(jìn)行總結(jié)和完善，從對單一污染物到多種污染物的評估，再從有害化學(xué)物質(zhì)到非化學(xué)因子的評估[16-17].不同評價(jià)公式的側(cè)重點(diǎn)不同，食品中的重金屬對人體的毒害程度取決于攝入量，利用各種指標(biāo)和參數(shù)進(jìn)行評估，主要的評價(jià)公式如表1 所示[18-20].

表1 食物中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)公式Table 1 Formulas for human health risk assessment of food-derived heavy metals

采用人體健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)公式進(jìn)行食品中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估是最直接的方法，但也存在較大的不準(zhǔn)確性.其中，公式中的參數(shù)是不確定的，參數(shù)的大小決定了風(fēng)險(xiǎn)程度.如研究人員運(yùn)用目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行評估，在暴露頻率、暴露時(shí)間和平均體重等參數(shù)的不同選擇，會導(dǎo)致目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)可能在臨界值1 上下浮動(dòng)，大于1 則存在健康風(fēng)險(xiǎn)，小于1 則反之[21-22].大部分評價(jià)公式在應(yīng)用的過程中沒有根據(jù)區(qū)域的不同、飲食習(xí)慣的不同、不同人群的體重和食物攝入量等來考慮參數(shù)，選取參數(shù)的人為隨機(jī)性較大.如果根據(jù)上述情況選擇參數(shù)，則計(jì)算值更貼近實(shí)情.現(xiàn)有的評價(jià)公式均基于污染物總量，而非人體實(shí)際的吸收量，很難精準(zhǔn)地進(jìn)行評估.雖然能快速預(yù)測潛在風(fēng)險(xiǎn)，但其預(yù)設(shè)認(rèn)為污染物進(jìn)入人體后被100%吸收，這樣可能會高估人體攝入量.攝入人體的污染物并不都是生物可利用的，只有被胃腸道吸收的部分才是生物可利用的.因此，應(yīng)用評價(jià)公式要注重各參數(shù)的選擇，使評估更加準(zhǔn)確.

1.2 體外消化系統(tǒng)模型

人體胃腸道是一個(gè)復(fù)雜的生物反應(yīng)器，它承擔(dān)吸收營養(yǎng)供給生命活動(dòng)的作用，并與血液循環(huán)、神經(jīng)等系統(tǒng)有聯(lián)系[23].食物經(jīng)過口腔階段的咀嚼后，通過食管到達(dá)胃部，在胃液消化的過程中，禁食狀態(tài)下的pH從1.5 上升到2.0，進(jìn)食狀態(tài)下的pH 從3.0 上升到7.0[24].在胃階段消化后的食物被運(yùn)送到第一段小腸，即十二指腸，被胰腺分泌的胰酶及肝臟、膽囊分泌的膽汁分解，其pH 從2.0 上升到6.2，由此可見食物進(jìn)入人體后會經(jīng)過一系列復(fù)雜的消化過程[25].食物在上消化道(包括口腔、食道、胃、十二指腸)的消化率和位置會顯著影響餐后代謝和人體健康[26].理想狀態(tài)下，一個(gè)可靠和準(zhǔn)確的食物消化研究應(yīng)該在人體內(nèi)進(jìn)行，但其在技術(shù)和倫理上并不可行.因此，研究人員開發(fā)出體外消化系統(tǒng)模型，可以很好地模擬人體胃腸道.在過去的幾十年間，體外消化系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)被廣泛應(yīng)用于研究食物在上消化道的變化及其對人體的影響，最初建立的目的是用來評估食品中營養(yǎng)元素的吸收量，后來又被應(yīng)用到對重金屬的評估上.采用體外消化系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行食品中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估，應(yīng)以重金屬的有效含量代替總量更具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，能更好地了解重金屬在胃腸道消化過程中的含量，即生物可給性，與其他實(shí)驗(yàn)、公式評估等相比，該評估方法則更有效、更直接[27-28].

近年來，已經(jīng)開發(fā)出從單個(gè)靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的多種體外消化系統(tǒng)模型，且被廣泛用于研究食物在體內(nèi)的消化過程.大多數(shù)研究選用靜態(tài)體外模擬方法，如生理原理提取法(PBET)、生物可給性研究(SBRC)、歐洲生物可給性標(biāo)準(zhǔn)法(UBM)和體外胃腸道法(IVG)等(圖1a).不同方法在消化道組成上(口腔—胃—腸道、胃—腸道)，所用的消化液組分，使用的振蕩頻率、時(shí)間和pH 有所不同[29].最常用的消化液組分為胃蛋白酶、胰酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、肽酶、α-淀粉酶、脂肪酶、膽鹽和黏蛋白等.也有研究采用從人體中收集的胃液和十二指腸液，但大多數(shù)研究使用的消化液組分是從雜食動(dòng)物(如豬、大鼠等)中收集或提取的[30-31].盡管采用的靜態(tài)體外模擬方法存在差異，但消化溫度均設(shè)定為37 ℃，樣品在各類模擬消化液中的培養(yǎng)時(shí)間與人體中的消化時(shí)間相似.目前，研究人員采用不同的靜態(tài)體外模擬方法測定食品中重金屬的生物可給性，其模擬的胃腸液溶出重金屬的比例為20%～95%，且胃相生物可利用率比腸相高，重金屬生物可利用率的測定結(jié)果存在差異，說明靜態(tài)體外模擬方法有一定的不準(zhǔn)確性[32-33].研究結(jié)果存在的差異取決于選用的食物基質(zhì)和體外消化系統(tǒng)模型，由于不同的模擬消化液成分和實(shí)驗(yàn)條件，以及提取過程中是否添加其他物質(zhì)(如食品添加劑)，得到的重金屬生物可給性結(jié)果存在一定的差異.所制備的食物樣品顆粒大小也會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，大顆粒樣品通過胃的速度比小顆粒慢，需要較長時(shí)間消化，因此在設(shè)計(jì)含有較大顆粒食物的體外消化系統(tǒng)模型時(shí)，須考慮適宜的消化時(shí)間.模擬消化液中酶的濃度和組成也是設(shè)計(jì)體外消化系統(tǒng)模型時(shí)需要考慮的重要因素，通常較高的酶濃度會加速食物成分的消化或降解.盡管靜態(tài)體外模擬方法被廣泛應(yīng)用于評估食品中重金屬的生物可給性，但它們過于簡單地模擬消化生理學(xué)，不能模擬消化過程的動(dòng)態(tài)方面，只適合做基礎(chǔ)的判定.

圖1 體外消化系統(tǒng)模型示意圖Fig.1 Schematic diagram of in vitro method

目前，研究人員已開發(fā)出更為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)體外消化系統(tǒng)模型，如人體腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)(SHIME)、動(dòng)態(tài)胃模型(DGM)、人體胃模擬器(HGS)、動(dòng)態(tài)大鼠胃十二指腸系統(tǒng)(DRSD)和動(dòng)態(tài)人體胃腸道系統(tǒng)(DHSI)等(圖1b).在靜態(tài)體外模擬方法上增加了食物的運(yùn)輸、消化液的連續(xù)分泌、可變的酶濃度和體內(nèi)條件下隨時(shí)間變化的pH 等[34].文獻(xiàn)中第一個(gè)報(bào)道且應(yīng)用較多的是人體腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)模型，其裝置簡單，能模擬口腔、胃、小腸、升結(jié)腸、橫結(jié)腸和降結(jié)腸6 個(gè)組織對食物的攝取與消化，一般用于藥物和食品中各元素在胃腸道上的安全性評估等研究，但在模擬胃腸道蠕動(dòng)等方面存在缺陷，沒有考慮到代謝物的吸收機(jī)制，其可靠性程度仍有待商榷[35-36].近年來，研究人員借用3D 打印技術(shù)研制出人體胃模型，利用計(jì)算機(jī)控制使模型更貼近人體真實(shí)胃的狀態(tài).如動(dòng)態(tài)人體胃腸道系統(tǒng)模型主要由硅膠材質(zhì)的人體胃模型、機(jī)電儀器、輔助排空裝置和溫度控制系統(tǒng)組成，有研究顯示在燉牛肉和橙汁的混合食物中，應(yīng)用動(dòng)態(tài)人體胃腸道系統(tǒng)模型模擬的胃排空曲線與人體的一致，模擬的數(shù)據(jù)更貼近人體真實(shí)數(shù)據(jù)[37-38].然而，動(dòng)態(tài)人體胃腸道系統(tǒng)模型的最大缺點(diǎn)是難以找到合適的操作參數(shù)來預(yù)設(shè)胃排空曲線，加上食物與消化酶之間的混合不充分，模擬的食物消化率和消化程度通常低于人體真實(shí)數(shù)據(jù).其原因是動(dòng)態(tài)人體胃腸道系統(tǒng)模型缺少人體腸道上皮細(xì)胞的吸收過程，很難準(zhǔn)確地模擬胃腸道的生理功能.圖2 顯示，食物中的重金屬首先在胃腸液中溶解(過程A)，后被腸道細(xì)胞吸收(過程B)，最后經(jīng)血液循環(huán)到各靶器官中(過程C).目前的體外胃腸道系統(tǒng)模擬法僅能模擬A 過程，無法模擬重金屬跨過細(xì)胞膜和被腸道吸收的過程(B 過程)，因此僅僅依靠該方法模擬的結(jié)果往往不準(zhǔn)確.盡管目前在體外消化模擬實(shí)驗(yàn)方面已取得了重大進(jìn)展，但仍需進(jìn)行大量工作，研制出統(tǒng)一的體外消化系統(tǒng)模型，使其評估數(shù)據(jù)與人體真實(shí)數(shù)據(jù)有極顯著的關(guān)聯(lián)，這樣的模型才更可靠[39].

圖2 食物中的重金屬在人體胃腸道消化吸收的示意圖Fig.2 Assimilation pattern of food-derived heavy metals in human intestine

2 采用動(dòng)物模型和腸道細(xì)胞模型評價(jià)食品中重金屬的生物有效性研究

2.1 動(dòng)物模型

生物可給性和生物有效性評估目的相同，都是通過測定食物中所釋放出的某種物質(zhì)含量來進(jìn)行人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估，而生物有效性的評估結(jié)果更準(zhǔn)確.研究人員最先使用動(dòng)物模型進(jìn)行評估[41]，如今大約有2 000萬動(dòng)物(如靈長類動(dòng)物、豬、兔、老鼠等)被用于實(shí)驗(yàn).猴子與人類的親緣關(guān)系最近，但成本較高；豬的骨骼發(fā)育和物質(zhì)代謝與人類極為相似，被認(rèn)為是最理想的動(dòng)物模型，然而豬的飼養(yǎng)成本過高，難以廣泛應(yīng)用；小鼠的物質(zhì)代謝動(dòng)力學(xué)與人類相近，且成本不高，易操作，更適用于實(shí)驗(yàn)[42-43].采用動(dòng)物模型評估大多針對土壤中的重金屬，尤其是礦區(qū)周邊土壤中的重金屬，目前動(dòng)物模型已成為污染區(qū)周邊人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估的模型[44].隨著研究的深入，動(dòng)物模型被運(yùn)用到對食品的評估上，在嚴(yán)格可控的暴露條件下評估多種類型的毒性作用(如急性毒性、亞急性毒性、慢性毒性等).鼠類和斑馬魚是使用最廣泛的模型，通過生化分析等方法進(jìn)一步確定各種毒性指標(biāo)(如肝毒性、神經(jīng)毒性、生殖毒性、免疫毒性等)[45-47].大部分食品中重金屬的生物有效性研究采用灌胃或直接注射，還有一些研究將魚(如斑馬魚、青鱂、新月魚、紅鯽等)作為模式動(dòng)物，以確定食品中的重金屬含量對人體健康的危害程度及其毒理機(jī)制[48].雖然動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)是目前對人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估最全面的方法，但動(dòng)物成本高、實(shí)驗(yàn)周期長，很難對大批量樣品進(jìn)行分析，且倫理和物種間的差異也倍受質(zhì)疑[49].為了能用體外消化系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)替代動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)，研究人員將生物可給性實(shí)驗(yàn)與生物有效性實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，以檢測體內(nèi)與體外的實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間是否存在相關(guān)性，這則需要更多的定量數(shù)據(jù)來驗(yàn)證體外消化系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性.只有當(dāng)這兩種方法之間存在一定的關(guān)系時(shí)，體外消化系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)才能替代動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn).

2.2 腸道細(xì)胞模型

近年來，由于體外消化系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)存在許多不足之處，研究人員建立了腸道細(xì)胞模型.人體對食物的吸收主要發(fā)生在小腸中，小腸是人體消化系統(tǒng)重要的組織，其腸道上皮細(xì)胞是極性細(xì)胞，腸腔側(cè)分化出微絨毛以增大吸收面積，上皮細(xì)胞的緊密連接以保持上皮組織的完整性，上皮屏障組織下是黏膜淋巴組織，負(fù)責(zé)免疫系統(tǒng)的誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)，保護(hù)其免受腸道病原體或有害物質(zhì)的侵害(圖3)[50].

圖3 小腸細(xì)胞相互作用的示意圖Fig.3 Schematic diagram of intestinal cell interaction

人體結(jié)腸癌細(xì)胞系被廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)和機(jī)制研究，在市面上可買到的細(xì)胞系中，應(yīng)用最廣泛的是Caco-2 細(xì)胞[52].但Caco-2 單層細(xì)胞僅由吸收性腸道上皮細(xì)胞形成，無法模擬腸道上皮細(xì)胞與其他細(xì)胞復(fù)雜的相互作用和緊密連接蛋白的表達(dá)，而這對上皮組織完整性和極性的形成是很有必要的[53-54].Caco-2 細(xì)胞模型最初應(yīng)用在醫(yī)藥領(lǐng)域，如今已被用于體外消化模擬實(shí)驗(yàn)，能模擬腸道細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)過程，并提供與體內(nèi)更相近的環(huán)境，該模型與體外消化系統(tǒng)模型相結(jié)合已成為食品科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域新的應(yīng)用模型[55-56].為解決物種間的差異問題，F(xiàn)u et al[57]利用生理原理提取法結(jié)合Caco-2 細(xì)胞模型探究內(nèi)蒙古鉛鋅礦周邊小白菜和菠菜中Cd 和Pb 的生物有效性，結(jié)果表明，小白菜和菠菜中Cd 和Pb 的生物有效性(11.2%、9.4%)顯著高于煮熟后(6.1%、3.2%)，因此不宜采用新鮮蔬菜中Cd 和Pb 的含量進(jìn)行人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估，且蔬菜中Cd 和Pb 的生物有效性也與Ca、Fe、醋等營養(yǎng)物質(zhì)的攝入有關(guān).方勇等[58]建立體外模擬消化/Caco-2 細(xì)胞模型來測定大米中Pb 的生物有效性，發(fā)現(xiàn)經(jīng)胃腸道消化后秈米中Pb 的生物有效性均高于粳米，生米經(jīng)胃腸道消化后，其生物有效性均高于蒸煮后的大米.Beri et al[59]將體外消化系統(tǒng)模型與Caco-2 細(xì)胞模型相結(jié)合進(jìn)行評估，結(jié)果表明，種植在Cd 污染土壤中的甜玉米，其Cd 的生物有效性低，不會對人體健康造成不良的影響.Lei et al[60]為了篩選鐵生物強(qiáng)化小麥品種，采用體外模擬消化/Caco-2 細(xì)胞模型評估我國10 種小麥面粉中Fe 的生物有效性.Flores et al[61]在研究缺鐵癥方面，對比亞洲人常食用的13 種海藻和菠菜中Fe 的生物有效性，結(jié)果表明，除紫菜和海白菜較高外，大部分海藻同菠菜一樣，其Fe 的生物有效性低，表明某些海藻可能是膳食Fe 攝入的良好食物，但幾個(gè)海藻中的As 含量很高，這也可能限制了它們作為Fe 的來源食物.Rodriguez-Ramiro et al[62]采用體外模擬消化/Caco-2 細(xì)胞模型，比較了3種商業(yè)面包制作工藝(酸面團(tuán)、傳統(tǒng)酵母、喬利伍德面包)對Fe 生物有效性的影響，發(fā)現(xiàn)采用酸面團(tuán)加工工藝，可提高面包中Fe 的生物有效性.這些研究從側(cè)面反映出建立的體外模擬消化/Caco-2 細(xì)胞模型，是測定食品中重金屬生物有效性的一種有效方法，可為研究重金屬的毒性提供一種新的思路和手段.物質(zhì)的吸收一般在小腸中進(jìn)行，小腸包含了腸道上皮細(xì)胞、內(nèi)分泌細(xì)胞、外分泌細(xì)胞和M 細(xì)胞等，其中，腸道上皮細(xì)胞數(shù)量最多，承擔(dān)80%～90%的吸收功能，腸道上皮組織的緊密性和親脂性構(gòu)成物質(zhì)吸收的天然屏障[63-64].然而體外模擬消化/Caco-2 細(xì)胞模型缺乏表達(dá)小腸上皮組織的某些特定物質(zhì)和轉(zhuǎn)運(yùn)體，與上皮細(xì)胞的緊密性也存在一定差異，且各實(shí)驗(yàn)室生物因素和研究條件的不同也有可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確性[65-66].

為了完善Caco-2 細(xì)胞模型，研究人員開發(fā)了Caco-2 細(xì)胞與其他類似人體腸道細(xì)胞共培養(yǎng)模型[67].其中，亞克隆細(xì)胞HT29-MTX 與Caco-2 細(xì)胞的共培養(yǎng)模型被認(rèn)為是比Caco-2 單層細(xì)胞模型更好的生物有效性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚚68].HT29 細(xì)胞株生長在具有不連續(xù)的根尖刷狀邊界的極化單層中，微絨毛比Caco-2 細(xì)胞小，但細(xì)胞的大小和復(fù)雜性相似，它不僅可以為腸道菌群提供營養(yǎng)，還可以產(chǎn)生起屏障作用的抗菌肽和免疫球蛋白A，表明含有黏液層的細(xì)胞模型有很好的生理適應(yīng)性[69-71].Stuknyte et al[72]應(yīng)用體外胃腸道模擬消化模型和Caco-2/HT29 共培養(yǎng)細(xì)胞模型測定市場上出售的面包所釋放的谷蛋白外啡肽，結(jié)果表明，外啡肽A5 和C5 存在人體腸道黏膜轉(zhuǎn)運(yùn)的可能性.體外胃腸道消化模型與Caco-2/HT29 共培養(yǎng)細(xì)胞模型聯(lián)用，可比Caco-2 單層細(xì)胞模型更好地模擬食物消化吸收的全過程.有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用納米銀處理Caco-2/HT29 共培養(yǎng)細(xì)胞模型時(shí)，黏液層的存在導(dǎo)致納米銀對細(xì)胞活性氧和白細(xì)胞介素-8 產(chǎn)生影響，且Caco-2 單層細(xì)胞模型缺少了人體小腸上皮組織中存在的M 細(xì)胞，而M 細(xì)胞負(fù)責(zé)抗原的識別與傳遞功能，它們不僅在物質(zhì)吸收的過程中發(fā)揮作用，同時(shí)也起著重要的免疫作用，如通過細(xì)胞識別吞噬并呈遞細(xì)菌、病毒、納米顆粒和微粒等[73-74].有研究發(fā)現(xiàn)，Raji B 淋巴細(xì)胞可彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，使部分Caco-2 細(xì)胞在Raji B 細(xì)胞的作用下分化為類似的M 細(xì)胞表型，Araujo et al[75]證明了3 種類型細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)具有人體腸道上皮細(xì)胞的特征.Raji B細(xì)胞的引入使得Caco-2/HT29-MTX 模型(圖4)的功能進(jìn)一步增強(qiáng)，體系更接近人體腸道的真實(shí)環(huán)境，但該模型目前還較少應(yīng)用于食品研究中，大多數(shù)用于藥物研究，今后應(yīng)利用該模型以更好地評估食品中的重金屬對人體健康的危害.

圖4 構(gòu)建的體外人體腸道細(xì)胞模型示意圖Fig.4 In vitro human intestinal cellmodel constructed by Transwell device

3 結(jié)論與展望

在過去的幾十年間，食品中重金屬的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評估方法越來越完善，從評價(jià)公式到體外消化系統(tǒng)模型再到腸道細(xì)胞模型得到越來越廣泛的應(yīng)用.以下是目前各方法的總結(jié)，并對未來更先進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)的發(fā)展提出幾點(diǎn)建議:

(1)評價(jià)公式是所有方法中最直接、簡單和快速的方法，可以通過計(jì)算來判定食品中的重金屬對人體健康是否存在危害，參數(shù)一般以食品中重金屬的總含量為準(zhǔn)，但只有被人體胃腸道吸收的部分才是生物可利用的，評價(jià)公式在后期的應(yīng)用上要更注重各參數(shù)的選擇，如年齡、性別、人群類型、疾病狀態(tài)等因素，這些因素都可能影響其評價(jià)的準(zhǔn)確性.

(2)動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)是健康風(fēng)險(xiǎn)評估最系統(tǒng)的方法，不僅可以評估食品中的重金屬在胃腸道的含量，而且能更清楚地了解重金屬對其他身體組織的危害.但模式動(dòng)物在新陳代謝、生理學(xué)和遺傳學(xué)上的物種間差異會大大影響研究結(jié)果的可靠性，動(dòng)物模型不能完全表達(dá)人體的真實(shí)狀況.

(3)體外消化系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)相對于動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)具有更快、更好的重現(xiàn)性，更低的成本以及沒有倫理限制的優(yōu)點(diǎn)，近年來越來越廣泛用于食品研究，但大多數(shù)體外消化系統(tǒng)模型沒有完全模擬人體胃腸道的形態(tài)和解剖學(xué)特征.為了使體外消化系統(tǒng)模型更加逼真，應(yīng)考慮更多的解剖學(xué)細(xì)節(jié)，如絨毛、胃腸道的皺紋和尺寸以及相關(guān)的蠕動(dòng)和生化條件等.當(dāng)前體外消化系統(tǒng)模型均未針對人體真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行充分驗(yàn)證，且未得到廣泛應(yīng)用，今后的研究應(yīng)將體外消化系統(tǒng)模型與腸道細(xì)胞模型結(jié)合起來.

(4)腸道細(xì)胞模型是目前研究方法中模擬人體胃腸道最真實(shí)的模型，可以消除動(dòng)物模型與人體的巨大差異是它最大的優(yōu)點(diǎn).現(xiàn)階段腸道細(xì)胞模型還無法模擬出腸道中的微生物等成分，這會對人體真實(shí)數(shù)據(jù)的模擬準(zhǔn)確度造成影響.食品中的重金屬元素眾多，而元素之間的相互作用對人體吸收機(jī)制的影響并沒有完全明了，希望腸道細(xì)胞模型能幫助研究人員對此有更深入的了解.