大米作为世界范围内的主要粮食,是世界上一半人口的主食。镉是最具有迁移性和潜在生物利用性的土壤元素之一,与其他谷物相比,大米更易受到重金属镉的污染。最近一项膳食研究显示,大米占中国普通人群膳食总镉摄入量的56%,且占中国南方人口的65%。面对大米重金属镉污染问题,及长期低剂量暴露给人类健康带来的潜在危害,对其进行科学的膳食基质暴露评估具有极为重要的现实意义。因此,本文研究了米饭中镉的生物可给性及生物有效性,主要研究内容和结论如下:1.本文研究了不用碾磨程度的大米中镉等污染物元素含量的变化,最终选取DOM为9%的大米为原料。通过常压蒸煮制备米饭样品,基于经典RIVM体外消化法,建立针对米饭中污染物镉的体外静态消化模型。确定出模型最佳条件参数为:胃部和小肠消化初始pH值分别为2.5和7.5;小肠消化液中胆汁浓度为20.0 g/L;胰酶浓度为6.0 g/L;胃部消化2 h,小肠消化2 h;随后,采用建立的体外静态消化模型,对三种蒸煮方式(常压、高压和微波)米饭样品的生物可给性进行分析。研究发现,经过口腔胃肠阶段消化后,常压蒸煮米饭Cd的生物可给性(36.93±0.48%)显著大于高压(31.73土2.82%)和微波(31.82±0.71%)蒸煮米饭,是由于液相食糜中Cd的分配比:常压米饭>微波米饭>高压米饭。2.初步建立了体外动态消化模型,确定出模型关键条件参数为:胃部消化初始pH值为3.0,“头期”胃液中胃蛋白酶浓度为2.5 g/L,“胃肠期”胃液泵入流速为10.5 mL/min,胃排空次数为4次,排空流速为25 mL/min,十二指肠阶段消化时间10 min,小肠液泵入流速为25 mL/min。小肠依据消化排空时间的不同,蠕动转速随之发生变化。随后,采用建立的体外动态和静态消化模型对米饭中污染物镉的生物可给性进行对比研究,结果发现,在胃肠消化阶段的不同时间下,静态消化模型的生物可给性显著高于动态消化模型。因为胃排空4次的情况下,食糜与消化液混合反应的时间减少了75%,但如果以食糜与消化液接触相等的时间来衡量动态消化后镉的生物可给性,动态消化的结果可能会远大于静态消化。3.采用体内雌性大鼠模型研究了含污染物镉的米饭对大鼠经灌胃1h、2 h、4 h、8 h、12 h和24 h后,米饭中污染物镉在大鼠体内的分布、生物有效性、排泄率等指标:(1)大鼠灌胃在4 h后胃部排空完成;十二指肠内容物的湿重在灌胃后1 h显著大于其他测试点,随后无显著性差异,但均大于空白对照组,说明食糜与十二指肠段中的肠黏膜发生了结合;空肠+回肠内容物的湿重在灌胃1 h后呈显著最大的水平,说明该时间段食糜在空肠+回肠的暂时驻留量最大,而后逐渐减小,≥4 h后湿重水平无显著性差异,且与空白对照组无显著性差异。推测空肠+回肠中食糜与肠粘膜的结合量低于十二指肠;尿液和粪便分别在灌胃11h和4h后产生,且均随时间增大而增大。(2)大鼠胃内容物中镉的净含量随时间的增大逐渐减小,十二指肠和空肠+回肠内容物的镉净含量变化趋势相似,均呈先增大后降低的趋势,二者镉净含量的平均大小范围分别为104.98 ng～820.92 ng和149.43 ng～726.77 ng;盲肠和结肠内容物中镉净含量的变化趋势相似,均呈逐渐增大的趋势,二者镉净含量的平均大小范围分别为74.47 ng～1004.54 ng和 1.28 ng～318.82 ng。(3)基于胃壁、十二指肠壁、空肠+回肠壁、盲肠壁和结肠壁的镉生物有效性大小范围依次是:0.22～2.60%、1.05～4.67%、2.66～4.03%、0.1～1.72%、0.11～0.66%;基于血液的镉生物有效性,在灌胃后2 h显著最大为0.055±0.026%;其次为灌胃后4h、8h、12h和1 h,镉的生物有效性大小依次为:0.031±0.023%、0.025±0.020%、0.016±0.010%和0.008±0.003%。(4)大鼠尿液和粪便中的镉净含量随时间的增大而增大,二者均在24h时呈显著最大水平,分别为2.87±1.56 ng和257.88±17.70 ng。所有测试点粪便中镉的排泄率均大于尿液,说明米饭中污染物镉从粪便排泄的程度大于尿液。大鼠尿液和粪便的镉排泄率均随灌胃后时间的增大呈显著增大的趋势,范围分别为0.02～0.15%和3.30～14.72%;(5)消化管内容物中镉的贡献率远大于相对应的消化管壁和尿液及粪便。整个测试时间内,总体消化管内容物中镉的贡献率呈先增大后降低的变化趋势;总体消化管壁中镉的贡献率呈逐渐降低的变化趋势;总体排泄物(即尿液+粪便)中镉的贡献率呈逐渐增大的趋势。灌胃1h、2 h、4 h和8 h、12 h、24 h后,每个测试时间点镉贡献率最大的部位依次为:胃内容物、十二指肠内容物、空肠+回肠内容物和盲肠内容物。