生物可及性和生物利用度體外模型及其在食品污染物暴露評(píng)估中的應(yīng)用

徐飛飛，李躍麒，林 珺，賴月妃，池慧欽，吳煒亮,，楊杏芬,

（1.南方醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，食物安全與健康研究中心，廣東省熱帶病研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，粵港澳污染物暴露與健康聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510515；2.暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院，廣東廣州 510632）

消費(fèi)者經(jīng)膳食途徑攝入在生產(chǎn)（包括農(nóng)作物種植、動(dòng)物飼養(yǎng)和獸醫(yī)用藥）、加工、包裝、貯存、運(yùn)輸、銷售，直至食用等過程中產(chǎn)生的或由環(huán)境污染帶入的、非有意加入的化學(xué)性危害物質(zhì)，可對(duì)人體造成潛在的不良健康效應(yīng)，如通過食物鏈富集于食品的環(huán)境污染物、食品生產(chǎn)加工過程中生成的熱加工副產(chǎn)物等[1]。在評(píng)估化學(xué)污染物的暴露風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，?？紤]其在膳食中是否存在、濃度水平、膳食消費(fèi)模式等因素[2]。然而，人體胃腸道的消化吸收是綜合消化液分泌、酶反應(yīng)、胃腸動(dòng)力等復(fù)雜的過程，化學(xué)污染物的結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)及其與食品基質(zhì)的結(jié)合形態(tài)等因素均會(huì)影響污染物通過胃腸壁轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液循環(huán)的比例[3]。例如，由于氨基酸的鹽析作用使得多溴聯(lián)苯醚的溶解性降低，其在植物源性食品中的消化吸收比例與蛋白質(zhì)含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系[4]；碳水化合物能夠組裝成膠團(tuán)簇從而增強(qiáng)疏水性分子的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，使食物中持久性有機(jī)污染物在胃腸道釋放的比例升高[5]；高脂溶性的化學(xué)污染物如二噁英因其無法在消化道內(nèi)形成分子溶液而未被胃腸道完全吸收[6?7]。但是，傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估未將這些相關(guān)因素納入考量范圍。因此，相關(guān)的化學(xué)污染物暴露評(píng)估結(jié)果可能存在高估或低估人群的暴露水平及其毒性作用[2,8]。

為了更精準(zhǔn)地量化化學(xué)污染物在體內(nèi)的毒性作用、代謝過程對(duì)人體健康的影響，多種體外生物可及性和生物利用度的體外測試方法已應(yīng)用于測定化學(xué)污染物從食品基質(zhì)轉(zhuǎn)移釋放和吸收效率，以明晰其真實(shí)的膳食暴露水平。因此，本文通過綜述現(xiàn)有的生物可及性和生物利用度體外模型，分析其在食品污染物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用，旨在為化學(xué)污染物的膳食暴露評(píng)估精準(zhǔn)化提供方法學(xué)參考依據(jù)。

1 生物可及性和生物利用度的體外測試模型

1.1 生物可及性及體外測試模型

生物可及性為評(píng)估化學(xué)污染物潛在健康危害的首個(gè)切入點(diǎn)和校正因子。雖然不同研究定義生物可及性存在細(xì)微差別，但生物可及性（Bioaccessibility）主要是指在胃腸道消化過程中，化學(xué)污染物從基質(zhì)（如食物、土壤等）釋放到胃腸液中的量與攝入總量的比值，表示基質(zhì)中化學(xué)污染物可被人體吸收的相對(duì)量,也是人體可能吸收的最大量[9]。迄今為止，國內(nèi)外專家學(xué)者已構(gòu)建多種模擬不同消化階段的體外模型，這些模型主要分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型兩類，其基本原理均基于人體胃腸道重要的生理參數(shù)來模擬體內(nèi)消化過程，但不同的模型體系在模擬器官構(gòu)成、消化液成分、固液比、pH、消化時(shí)間等方面存在一定差異，如表1 所示。

表1 體外胃腸模擬方法比較Table 1 Comparison of in vitro gastrointestinal simulation methods

體外消化模型最初是應(yīng)用于評(píng)估環(huán)境（如土壤）中污染物的生物可及性，之后隨著不斷地改進(jìn)，其逐漸開始應(yīng)用于食品污染物暴露評(píng)估的領(lǐng)域。目前發(fā)展較為成熟的有生理原理提取模型（the Physiologically Based Extraction Test，PBET）、荷蘭公共衛(wèi)生與環(huán)境國家研究院建立的RIVM模型（National Institute of Public Health and the Environment）、德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)認(rèn)可的DIN模型（Deutsches Institut für Normung）、嬰兒人體腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)模擬器（Simulator of Human Intestinal Microbial Ecosystem of Infants，SHIME）、荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究院營養(yǎng)與食品研究所（the Netherlands Organization,TNO）研發(fā)的TIM模型（TNO Gastrointestinal Model）等體外消化模型，其中DIN模型的應(yīng)用主要集中在環(huán)境污染物的研究，而TIM動(dòng)態(tài)模型由于其復(fù)雜性在應(yīng)用過程中具有較高難度。在實(shí)際應(yīng)用過程中，研究者會(huì)根據(jù)情況將不同模型的消化液成分、消化時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整而形成新的體外消化實(shí)驗(yàn)方法，由于這些新的消化方法并未正式命名，下述統(tǒng)稱為其它體外消化模型。

PBET模型實(shí)質(zhì)是在37 ℃下模擬胃和小腸兩個(gè)消化階段的連續(xù)提取，模型研發(fā)設(shè)計(jì)者Ruby等利用大鼠和幼豬模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明其是口服Pb生物可及性測定的良好預(yù)測模型[10?13]。RIVM模型是由荷蘭公共衛(wèi)生與環(huán)境國家研究院開發(fā)，模擬口腔、胃以及小腸三個(gè)重要消化階段的體外模型[14?15]。DIN模型由口腔、胃和小腸三部分組成，并通過加入奶粉、有機(jī)酸和多種無機(jī)鹽以模擬人體更真實(shí)的消化情況[16]。SHIME模型是由比利時(shí)根特大學(xué)的Molly等研發(fā)的引入腸道微生物群的模擬人體胃腸生態(tài)系統(tǒng)，由胃、小腸、升結(jié)腸、橫結(jié)腸和降結(jié)腸五部分組成[17?18]。TIM模型是一種數(shù)控動(dòng)態(tài)體外胃腸模擬模型，由胃、十二指腸、空腸及回腸四個(gè)模塊組成[19]。上述模型中，PBET模型其具有簡便快速、經(jīng)濟(jì)、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，在食品污染物生物可及性評(píng)估領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，但模型只包含兩個(gè)消化階段，且消化液成分簡單，未能充分模擬人體真實(shí)的生理情況。與其他模型相比，通過RIVM模型得到的土壤重金屬生物可及性數(shù)據(jù)在中間范圍，更接近人群體內(nèi)的口服生物利用度數(shù)據(jù)[15,20]。因此，RIVM模型被認(rèn)為是最適合進(jìn)行體外批量消化的靜態(tài)模型，并獲得了荷蘭和丹麥等國家監(jiān)管機(jī)構(gòu)的認(rèn)可[21]，但該模型的重復(fù)性還需進(jìn)一步驗(yàn)證[21?24]。經(jīng)驗(yàn)證的DIN模型已被德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)采用，并作為測定土壤中無機(jī)和有機(jī)污染物生物可及性的標(biāo)準(zhǔn)方法（DIN 19738-2004）[25]。該模型主要應(yīng)用于評(píng)估土壤、沉積物和飛灰等環(huán)境樣品中重金屬和類金屬的生物可及性[26?27]，尚未應(yīng)用于食品化學(xué)污染物評(píng)估。TIM動(dòng)態(tài)模型通過冪指數(shù)數(shù)學(xué)方程控制胃腸消化液的轉(zhuǎn)運(yùn)，并考慮了人體的胃腸動(dòng)力學(xué)參數(shù)，與靜態(tài)模型相比更接近人體真實(shí)的生理情況[28]，可作為其他體外模擬方法的驗(yàn)證方法。然而，該模型組成復(fù)雜，并不適合對(duì)大樣本量的測試分析。

1.2 生物利用度及體外測試模型

化學(xué)污染物的生物可及性與生物利用度之間存在一定的相關(guān)性，其反映的是經(jīng)口攝入化學(xué)污染物的生物利用度達(dá)到最大時(shí)的情況，但是由于化學(xué)物性質(zhì)的差異，生物可及性并不等同于生物利用度，它們分別表示了人體胃腸道消化吸收過程中的不同環(huán)節(jié)，生物可及性和生物利用度之間的關(guān)系如圖1 所示。一般地，生物利用度（Bioavailability）定義為進(jìn)入人體后能夠通過消化道吸收，最終到達(dá)血液或淋巴組織內(nèi)（即進(jìn)入人體內(nèi)循環(huán)）的化學(xué)污染物的濃度水平占攝入總量的比例[9]。作為測定污染物生物利用度的首選模型，如嚙齒類、幼豬等動(dòng)物模型，其可較為真實(shí)地反映人體腸道吸收化學(xué)污染物的整個(gè)過程[29]。然而，由于動(dòng)物模型涉及實(shí)驗(yàn)時(shí)間長、費(fèi)用高和動(dòng)物倫理等問題，部分已被實(shí)驗(yàn)效能更高的體外細(xì)胞模型替代。同時(shí)，體外細(xì)胞模型也已逐漸成為評(píng)估食品中化學(xué)污染物生物利用度的常規(guī)模型。

圖1 生物可及性和生物利用度的關(guān)系Fig.1 The relationship between bioaccessibility and bioavailability

Caco-2 細(xì)胞模型是一種人克隆結(jié)腸腺癌細(xì)胞。在特定的培養(yǎng)條件下，其可生長成為連續(xù)單層的結(jié)構(gòu)和功能類似于分化的小腸上皮細(xì)胞，具有微絨毛，并含有與小腸刷狀緣上皮相關(guān)的多種酶系和特征轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白[30?32]。在幾十年的發(fā)展過程中，該模型逐漸成為最成熟的小腸細(xì)胞吸收體外模型，并已廣泛應(yīng)用于藥物、營養(yǎng)素、食品和環(huán)境等多種基質(zhì)的金屬元素生物利用度研究[33?37]。Caco-2 細(xì)胞的來源導(dǎo)致其特征更類似于結(jié)腸細(xì)胞，使得在將其應(yīng)用于生物利用度模型時(shí)，結(jié)果的準(zhǔn)確性受細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)、旁路途徑的吸收等因素的影響[38?41]。因此，其他細(xì)胞吸收模型被提出，如刷狀緣膜囊泡和人小腸上皮細(xì)胞等，但這些模型仍未得到充分驗(yàn)證，標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程也未形成[42?43]。相較于這些模型，Caco-2 細(xì)胞模型具操作簡便、通量高、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，目前仍被認(rèn)為是評(píng)價(jià)生物利用度的最佳體外模型。

Caco-2 細(xì)胞模型中缺少人體腸道真實(shí)環(huán)境中的腸黏液層保護(hù)而可能會(huì)受消化液中酶的降解，導(dǎo)致影響相關(guān)的評(píng)估結(jié)果。因此，為在體外模擬腸黏液層，Wikman-Larhed等[44]和Walter等[45]研究人員分別提出了改良Caco-2 細(xì)胞模型的方法，即引入可產(chǎn)生黏液的細(xì)胞株HT29-MTX與Caco-2 細(xì)胞共培養(yǎng)，使模型更接近人類腸道上皮。除與黏液細(xì)胞株共培養(yǎng)優(yōu)化模型外，還可通過共培養(yǎng)技術(shù)模擬炎癥狀態(tài)[46]、腸道菌群生態(tài)環(huán)境[47]等人體真實(shí)的腸道情況。另外，使用干細(xì)胞并產(chǎn)生胃腸道類器官以模擬人類腸道的更多參數(shù)，是當(dāng)前改進(jìn)體外腸道系統(tǒng)的新進(jìn)展。Yamanaka等[48?49]研究人員通過強(qiáng)制表達(dá)四種轉(zhuǎn)錄因子使從小鼠胚胎和成人成纖維細(xì)胞培養(yǎng)誘導(dǎo)形成的多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）重新編程而達(dá)到多種分化潛能狀態(tài)。源自iPSCs誘導(dǎo)的腸細(xì)胞模型具有非致癌性、高表達(dá)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、具有誘導(dǎo)潛能的腸道標(biāo)志物和代謝酶等優(yōu)點(diǎn)[50?52]，較Caco-2 細(xì)胞模型更符合體內(nèi)的實(shí)際情況。然而，共培養(yǎng)模型和iPSCs衍生的腸細(xì)胞模型對(duì)培養(yǎng)條件和操作技術(shù)均需更高的要求，且成本高，耗時(shí)長[33]，因此尚未在食品污染物評(píng)估領(lǐng)域得到應(yīng)用。但是，共培養(yǎng)模型及iPSCs培養(yǎng)誘導(dǎo)形成不同的胃腸道類器官可以更真實(shí)地模仿人體腸道環(huán)境，被認(rèn)為是目前改進(jìn)體外細(xì)胞模型評(píng)估生物利用度的新方法、新手段，在構(gòu)建腸道細(xì)胞模型方面具有極大的潛能[53]。

2 模型在食品污染物暴露評(píng)估中的應(yīng)用

2.1 植物源性食品

生物可及性模型主要應(yīng)用于評(píng)估植物源性食品中的重金屬、持久性有機(jī)污染物經(jīng)過胃腸道的消化過程而從食品基質(zhì)釋放的可被吸收的濃度水平，部分生物毒素、農(nóng)藥殘留以及加工過程中產(chǎn)生的污染物（如丙烯酰胺等）的研究近年來也有陸續(xù)報(bào)道（如表2 所示）。在植物源性食品污染物生物可及性的研究中，主要使用PBET、RIVM、SHIME和TIM等體外消化模型和基于Caco-2 細(xì)胞模型的腸道吸收模型。

研究發(fā)現(xiàn)，蔬菜中金屬元素的生物可及性受其物理化學(xué)性質(zhì)和烹調(diào)方式的影響。Intawongse等采用PBET模型獲得了萵苣、菠菜等蔬菜中金屬元素的生物可及性，結(jié)果表明重金屬 Cd和Pb的生物可及性較低，而Mn、Cu、Zn和 Mo等金屬元素的生物可及性較高（如表2 所示）[55]；Mnisi和Zhuang等[54,69]采用PBET模型的研究結(jié)果則表明，烹調(diào)方式可顯著降低蔬菜中重金屬的生物可及性。然而，通過SHIME模型引入腸道微生物，則發(fā)現(xiàn)蔬菜中Fe的生物可及性可提高1.3～1.8 倍，而Mn、Cu和Zn的生物可及性出現(xiàn)不同程度的降低，范圍在3.7%～100%之間[58]。利用不同模型所測得的生物可及性結(jié)果也會(huì)有所不同，如利用PBET模型獲得大米中Cd的生物可及性為30%～50%，略低于RIVM模型所獲得結(jié)果（74%～83%和90.04%～100.70%）[24,54,61]。Torres-Escribano等[63]利用TIM模型測定了食品認(rèn)證參考材料海藻中As、Cd、Pb和Hg的生物可及性，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)模型的生物可及性值之間存在顯著差異，這應(yīng)該是各種體外條件（pH、消化時(shí)間、酶濃度和類型、固液比、蠕動(dòng)和轉(zhuǎn)運(yùn)的動(dòng)靜態(tài)調(diào)節(jié)等）綜合影響的結(jié)果（見表2）。

表2 體外消化模型在植物源性食品生物可及性評(píng)估的應(yīng)用Table 2 Applications of in vitro digestion models in the bioaccessibility evaluation of plant-based foods

如表2 所示，與蔬菜中重金屬污染物的生物可及性相似，植物源性食品中的多溴聯(lián)苯醚、滴滴涕等持久性有機(jī)污染物的生物可及性均低于50%，這可能與其脂溶性的物化性質(zhì)相關(guān)[4,66]。然而，對(duì)于植物源性食物中真菌毒素的研究則顯示出了較高的生物可及性。如花生及蕎麥中的黃曲霉毒素B1和赭曲霉素A的生物可及性可分別高達(dá)83%和100%[61]。Motta等[62]利用RIVM模型研究了玉米食品中伏馬菌素B1的生物可及性，發(fā)現(xiàn)其生物可及性范圍為37%～64%，而使用其他體外消化模型測定谷類食品、餅干和面包中鐮刀菌毒素A、A1、B和B1的生物可及性范圍為40.4%～79.9%[65]。此外，體外消化模型亦應(yīng)用于評(píng)價(jià)加工過程中產(chǎn)生的污染物以及農(nóng)藥殘留的生物可及性，如Sansano等[64]使用其他體外消化模型對(duì)西班牙快餐店和超市銷售的炸薯?xiàng)l、餅干和速溶咖啡中的丙烯酰胺進(jìn)行了研究，結(jié)果表明丙烯酰胺在消化過程中顯著增加，增加比例最高的食品為甜餅干，高達(dá)410%±163%。Shi等[59]利用SHIME模型測定了蘋果中五種擬除蟲菊酯的生物可及性，胃消化階段和腸消化階段的生物可及性存在一定的差異，分別為13.0%～23.5%和18.99%～31.10%。由此可知，利用體外消化模型評(píng)估某種污染物的生物可及性時(shí)，仍需對(duì)具體的食品品種及污染物種類進(jìn)行具體分析。隨著模型的推廣，對(duì)不同食品基質(zhì)中污染物的生物可及性研究逐步地開展，如應(yīng)用PBET模型測定漿果和蘑菇中的As[66?57]，RIVM模型測定海藻中的Cd[24]、其它體外消化模型測定茶葉中的Cd和Pb等重金屬[68]，果汁中的棒曲霉素以及面包中的鐮刀菌毒素[64]等（見表2）。

由于Caco-2 細(xì)胞模型是體外研究污染物生物利用度的金標(biāo)準(zhǔn)，目前大部分的研究均使用該模型對(duì)污染物的生物利用度進(jìn)行評(píng)估（如表3 所示）。Fu等[34]通過PBET模型和Caco-2 細(xì)胞模型研究了蔬菜中Cd和Pb的生物利用度，結(jié)果提示未經(jīng)烹調(diào)蔬菜中Cd和Pb的生物利用度顯著高于烹調(diào)后的生物利用度。然而，Laparra等[70]的研究結(jié)果則表明烹調(diào)后大米的無機(jī)砷生物利用度顯著增加。除烹調(diào)方式影響污染物的生物利用度外，食品中的其他元素和成分亦對(duì)污染物的生物利用度有一定的影響，如Lee等[71]的研究結(jié)果表明，烹調(diào)后精米中總砷的生物利用度為糙米的1.4～1.5 倍；葉綠素、玉米纖維等大分子食品成分可降低持久性有機(jī)污染物2,3,7,8-四氯二苯并-p-二噁英的跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)量，即其生物利用度[72]。此外，有研究報(bào)道指出不同土壤種植的稻米中的Cd生物利用度也存在一定差別[73]。

表3 Caco-2 細(xì)胞模型在食品污染物中生物利用度評(píng)估的應(yīng)用列舉Table 3 Applications of Caco-2 cell model in the bioavailability evaluation of food contaminants

2.2 動(dòng)物源性食品

動(dòng)物源性和植物源性食品基質(zhì)之間具有明顯差別，這些差異可在一定程度上影響污染物的生物可及性和生物利用度。因此，有必要使用體外模型評(píng)估動(dòng)物源性食品中各類污染物的生物可及性和生物利用度（如表3、表4 所示）。目前，在動(dòng)物源性食品污染物的生物可及性評(píng)估研究中，應(yīng)用較為廣泛的模型有PBET、RIVM、SHIME和TIM模型，腸道吸收模型主要是Caco-2 細(xì)胞模型。

不同種類動(dòng)物源性食品中的重金屬生物可及性研究也是研究的熱點(diǎn)之一。Peng等[74]利用RIVM模型評(píng)估了我國不同省份市售小龍蝦中重金屬元素（見表4）的生物可及性，其范圍在70%～110%之間。西班牙市售海產(chǎn)品中As的生物可及性也有相似的結(jié)果，而Hg和甲基汞的生物可及性則在17%～77%[75]。烹調(diào)方式可降低海產(chǎn)品中重金屬Hg和Cd的生物可及性，而且通過SHIME模型引入腸道微生物評(píng)估烹調(diào)方式對(duì)海產(chǎn)品中Hg和As的生物可及性。研究結(jié)果表明，腸道微生物可進(jìn)一步降低Hg的生物可及性，而烹調(diào)方式則能顯著提高砷酸鹽的生物可及性[76?80]，結(jié)果與植物源性食品生物可及性的研究結(jié)果相似。Torres-Escribano等[63]使用TIM模型測定龍蝦肝胰腺和海藻中的As、Cd、Pb和Hg生物可及性，結(jié)果顯示動(dòng)物源性食品中四種重金屬的生物可及性略高于植物源性食品。此外，如表4所示，PBET、SHIME等消化模型也應(yīng)用于研究海產(chǎn)品中重金屬形態(tài)與生物可及性之間的相關(guān)性[77?78]。

動(dòng)物源性食品中有機(jī)污染物、生物毒素、獸藥殘留以及食物加工過程中產(chǎn)生的丙烯酰胺、雜環(huán)胺等的生物可及性研究也已有報(bào)道。Xing等[3]使用其它體外消化模型的研究發(fā)現(xiàn)淡水魚中多氯聯(lián)苯的生物可及性遠(yuǎn)低于蔬菜，而Shen等[6]利用RIVM模型研究發(fā)現(xiàn)，大米和蔬菜中的多氯聯(lián)苯以及多氯二苯并-p-二噁英的生物可及性低于牛肉和魚肉。Yu等[4]使用其它體外消化模型研究了不同種類動(dòng)物源性食品中多溴聯(lián)苯醚的生物可及性，其中以淡水魚中的多溴聯(lián)苯醚生物可及性最高，但僅約40%的多溴聯(lián)苯醚釋放于消化液中。如表4 所示，利用RIVM模型研究海產(chǎn)品中的生物可及性，結(jié)果顯示多環(huán)芳烴并非完全釋放于消化液中，而且經(jīng)烹調(diào)后多環(huán)芳烴的生物可及性還可進(jìn)一步降低[81]。Sobral等[82]利用其他靜態(tài)體外消化模型評(píng)估不同烹調(diào)方式處理下雞胸肉中9 種常見真菌毒素的生物可及性，發(fā)現(xiàn)其生物可及性范圍為1%～90%，且烹調(diào)過程中添加混合香料（包含香菜、檸檬漿、迷迭香等）可增加真菌毒素的生物可及性。利用RIVM模型獲得的貝類中岡田酸的生物可及性可高達(dá)70%～90%[83]。雞肉中β-內(nèi)酰胺類、四環(huán)素類、磺胺類、氟喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類和抗球蟲病藥等6 類抗菌和抗蟲藥物的生物可及性亦有報(bào)道，這些獸藥在經(jīng)過體外消化后的生物可及性最高可達(dá)60%[84]。與植物源性食品相似，油炸動(dòng)物性食品中的丙烯酰胺在體外消化過程中含量亦有增加，其中增加比例最高的食品為炸雞塊，可達(dá)94%±11%，而利用其他體外消化模型獲得的熟肉中雜環(huán)胺的生物可及性范圍為30%～50%[68]。

表4 體外消化模型在動(dòng)物源性食品中生物可及性評(píng)估的應(yīng)用列舉Table 4 Applications of in vitro digestion models in the bioaccessibility evaluation of animal-based foods

相似地，在評(píng)估動(dòng)物源性食品中污染物的生物利用度時(shí)，相關(guān)研究也多采用Caco-2 細(xì)胞模型。使用Caco-2 細(xì)胞模型評(píng)估海產(chǎn)品中甲基汞的生物利用度，得到的結(jié)果為29.3%～67.4%，將相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用于甲基汞暴露評(píng)估時(shí)，甲基汞的暴露水平較原來減少42%[36]。Caco-2 細(xì)胞模型應(yīng)用于評(píng)估魚肉中Hg和Se的生物利用度時(shí)，發(fā)現(xiàn)小腸細(xì)胞對(duì)Hg和Se的轉(zhuǎn)運(yùn)率低于14%，大部分Hg和Se殘留在細(xì)胞內(nèi)[47]。魚肌肉中不同形態(tài)的有機(jī)砷可影響其生物利用度，砷甜菜堿較其它形態(tài)更容易通過Caco-2 單層細(xì)胞模型[85]。此外，Caco-2 細(xì)胞模型也應(yīng)用于不同營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)魚肌肉中多溴聯(lián)苯醚生物利用度的影響[86]。

3 結(jié)語與展望

雖然大多數(shù)生物可及性和生物利用度體外模型最初應(yīng)用于評(píng)估環(huán)境介質(zhì)中污染物的潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，然而隨著模型進(jìn)一步改良和推廣應(yīng)用，這些模型已適用于食品安全評(píng)估領(lǐng)域，作為評(píng)價(jià)化學(xué)污染物膳食暴露風(fēng)險(xiǎn)的策略。在評(píng)估過程中，一些模型方法如RIVM模型以及Caco-2 細(xì)胞模型，被不斷地被修正和優(yōu)化，更能真實(shí)反映化學(xué)污染物在體內(nèi)消化吸收的情況。與其他模型一樣，生物可及性和生物利用度的模型應(yīng)該是簡單、有效、適用性廣的模型，但參數(shù)的相關(guān)性越大，適用性越廣，復(fù)雜性也越高。因此，國內(nèi)外學(xué)者在建立相關(guān)模型的研究上付諸了極大的努力。

目前，國內(nèi)外在建立污染物的生物可及性和生物利用度模型方面已取得一定的成效，包括建立了較為成熟的靜態(tài)模型，將結(jié)腸和腸道微生物引入模型，以及開發(fā)了新型的動(dòng)態(tài)模型等，但仍存在尚待解決的問題：a.國際上還未出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的方法或權(quán)威的效果評(píng)價(jià)手段可供使用。不同的生物可及性及利用度模型在相同的樣本上使用顯示出相似的趨勢，但每次測試的不同操作條件又使不同方法之間產(chǎn)生較大范圍的結(jié)果值，導(dǎo)致無法確定究竟哪種方法更為準(zhǔn)確；b.不同污染物的易感人群不同，而不同人群（如嬰兒和老年人）胃腸道內(nèi)酶濃度等參數(shù)也有很大的不同，靜態(tài)模型在此方面的應(yīng)用上有較大的局限性。如為了更準(zhǔn)確地模擬體內(nèi)情況，應(yīng)使用動(dòng)態(tài)模型，可動(dòng)態(tài)模型的復(fù)雜性同樣限制了該模型應(yīng)用推廣；c.雖已將結(jié)腸和腸道微生物引入模型，但腸道微生物對(duì)有毒金屬吸收的影響研究及對(duì)宿主和腸道微生物間的相互作用方面考慮較少，相關(guān)的模型也較為復(fù)雜，操作困難，還需進(jìn)一步探索；d.不同的污染物常常有可能同時(shí)存在，并且在消化吸收的過程中相互影響，現(xiàn)有的研究大多數(shù)是側(cè)重于單個(gè)污染物的研究，所以還需進(jìn)一步探索這種相互作用，為暴露評(píng)估提供更多有用的信息。