二氧化钛由于具有良好的抗污、抗紫外性和高色泽度,被广泛用于制药、化妆品、饮食、涂料和服装等行业,在食品加工业,其作为食品添加剂量的用量最高达1%(按质量计算)。传统的用作食品添加剂的二氧化钛组成较复杂,其大部分颗粒粒径在100 nm以上,同时还含有小部分纳米颗粒。随着纳米科技发展,纳米二氧化钛因具有更优良的物理化学和光学特性,也开始被应用于食品工业,其粒径一般介于10-50 nm。近来,有研究表明,在体外或载体实验中,纳米二氧化钛会对器官生理结构和功能产生影响。但是,日常生活中,我们摄入体内的二氧化钛绝大部分通过口服途径,所以,以往相关研究的实验体系并不能很好的评估二氧化钛食品添加剂的生物安全性。本实验以大鼠为模型,用灌胃喂食的实验体系模拟了日常生活中二氧化钛的摄入途径和摄入剂量,探究了二氧化钛作为食品添加剂的生物安全性。本研究通过对饲养在无菌动物房单独笼位的大鼠进行持续4周灌胃喂食200 mg/kg体重(约为进食重量的0.2%)的纳米二氧化钛P25、1000 mg/kg体重(约为进食重量的1%)的纳米二氧化钛P25和1000 mg/kg体重(约为进食重量的1%)的传统二氧化钛食品添加剂,对日常生活中口服途径摄入的二氧化钛的生物效应进行了模拟。通过对大鼠体重数据的分析发现,口服纳米二氧化钛P25的大鼠体重增长减缓,而口服传统二氧化钛食品添加剂却没有引发类似现象。为了探究其机理,我们对大鼠器官的生理结构和功能以及肠道菌群多样性进行了分析。1.口服两种二氧化钛都没有导致重要器官组织产生病变,组织细胞形态均正常;也未引发器官增生或萎缩现象发生。对血液中肝、肾功能指标的分析也表明肝、肾功能未产生显著改变。2.口服纳米二氧化钛P25引起了肠道表皮细胞中自噬功能紊乱。大鼠小肠出现上皮细胞死亡和小肠绒毛结构损坏,小肠吸收效率出现显著降低。结肠上皮细胞中杯状细胞数量显著减少,栖息在结肠的肠道菌群多样性结构出现改变。而口服传统二氧化钛食品添加剂并未导致上述现象发生。综上,通过口服进入大鼠消化系统的纳米二氧化钛P25颗粒由于其较小的尺寸(较大的细胞毒性)对大鼠肠道表皮细胞和肠道微生物产生了影响,引起了消化系统功能衰退,进而导致大鼠体重增长减缓,影响了大鼠机体发育。而口服传统二氧化钛食品添加剂并没有引起类似现象。实验结果表明,二氧化钛食品添加剂的生物安全性与其粒径大小和组成具有相关性,其粒径越小对机体产生的影响越大。国家标准最高用量的传统二氧化钛食品添加剂中含有的纳米颗粒成分没有达到影响机体生长的阂值,但是,长期口服摄入0.2%食物添加量的纳米二氧化钛已会影响机体的生长和发育。