一种基于人体生物有效性的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法

本发明涉及一种食品重金属测定，具体是一种基于人体生物有效性的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法。

背景技术：

食品安全关系人民群众身体健康和生命安全。近年来土壤镉污染引发的农产品镉含量超标事件频发，严重危害人体健康，成为国际和国内学者关注的焦点。一些绿叶蔬菜容易富集高含量的镉，成为人体镉暴露的重要来源之一。因此，为保障人体健康，亟需对蔬菜镉积累和健康风险进行有效管控。其中，当前常用的技术之一是探索不同蔬菜品种对镉吸收和积累的差异及机制，筛选和培育低积累蔬菜品种，成为保障蔬菜质量安全的重要策略。然而，蔬菜中镉的健康危害不仅取决于蔬菜中镉的含量，更依赖于镉进入胃肠道后的人体生物有效性。低镉积累的蔬菜其镉人体生物有效性不一定低，高镉积累的蔬菜其镉人体生物有效性也不一定高。因此，为实现对蔬菜镉健康风险的精准管控，需在镉含量测试的基础上，测试不同品种蔬菜中镉的人体生物有效性，并基于此建立一种基于人体生物有效性的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法，精确评估不同蔬菜品种镉的人体健康危害，确立低健康风险品种，为提升我国食品安全保障能力做出新的贡献。

当前对比不同蔬菜来筛选低镉健康危害蔬菜品种时，仅以蔬菜中镉的积累含量为评估依据，缺乏对蔬菜摄入后镉在人体胃肠道中的生物有效性的关注，可能导致错误的低镉健康危害蔬菜品种筛选，无法准确用于蔬菜安全质量和人体健康风险防控，未考虑不同蔬菜摄入后镉在人体胃肠道中生物有效性的差异，不能准确反应镉的人体健康危害。本发明的目的，是在以往技术的基础上，测试不同品种蔬菜中镉的人体生物有效性，进而开发出一种基于人体生物有效性的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于人体生物有效性的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于人体生物有效性的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法，包括以下步骤：

步骤一、镉污染土壤采集与制备：从镉污染农田或蔬菜基地采集污染土壤，并进行筛选和分装；

步骤二、温室种植不同蔬菜品种：选择应季不同蔬菜品种，将蔬菜种植撒入土壤中，在温室条件下种植蔬菜，并等待成熟后收获；

步骤三、将蔬菜冷冻干燥；

步骤四、蔬菜中镉含量的测定：定量称取蔬菜粉末，经过一些列工序后，然后利用电感耦合等离子质谱仪(inductivelycoupledplasmamassspectrometry，icp-ms)测定消解液中镉的含量，最终计算出蔬菜中镉含量(mgkg-1干重)；

步骤五、对蔬菜中镉人体生物有效性进行测定；

步骤六、蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量评估。

作为本发明进一步的方案：所述步骤一中，从镉污染农田或蔬菜基地采集污染土壤，经风干后，去除杂物，过2mm筛网，均匀混合后，分装入塑料盆(60cm长,30cm宽,20cm深)中。

作为本发明进一步的方案：所述步骤二中蔬菜种植天数约为42至48天，蔬菜成熟后选取可食用的部分进行收集。

作为本发明进一步的方案：所述步骤三中蔬菜冷冻干燥具体细节为收获的蔬菜可食用部分带回实验室后，分别先后用自来水和纯水洗净后，置于-23至-25oc冰箱冷冻23h-25h后，利用冷冻干燥机进行冷冻干燥，对比干燥前和干燥后蔬菜总量，计算出蔬菜含水率。蔬菜充分干燥后，利用食物研磨机研磨成粉末。

作为本发明进一步的方案：所述步骤四中一系列操作为定量称取蔬菜粉末(0.45-0.55g)，加入9ml-10ml1:1(v:v)的hno3，放入石墨炉消解仪，在104-106oc条件下消煮5.5h-6.5h；冷却后，加入0.9ml-1.1mlh2o2，放入墨炉消解仪，继续在104-106oc条件下消煮，至消解液残余量<1ml；利用纯水，将消解液定容至49ml-51ml。

作为本发明进一步的方案：所述步骤五中蔬菜中镉人体生物有效性的测定方法为：开展小鼠活体实验，来测定蔬菜中镉摄入相对于纯物质氯化镉摄入后的相对生物有效性(relativebioavailability,rba)来反应蔬菜中镉的人体生物有效性，首先将蔬菜粉末与小鼠基础饲料粉末按照质量比1:1充分混合，然后加入适量的纯水，对饲料进行揉搓做成细棒状后，进行冷冻干燥；此外，定量混合含有氯化镉的水溶液和小鼠基础饲料，来制备含有氯化镉的饲料，制备好后，将蔬菜和氯化镉饲料定量提供给小鼠共10天，小鼠自由进食饲料，小鼠暴露10天后，计算每只小鼠的饲料消耗量，并结合饲料中镉的浓度，计算出镉暴露剂量；之后，采集小鼠的肾脏，分别经冷冻干燥、消解后，利用icp-ms测定消解液中镉的含量，进而计算出肾脏中镉的积累含量；对比同等镉暴露剂量下，蔬菜和氯化镉暴露导致的小鼠肾脏中镉的积累量的百分比值，从而计算出蔬菜中镉的相对生物有效性。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤六的蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量评估中，需要针对不同蔬菜，综合考虑蔬菜中镉的含量和生物有效性，并根据成人或儿童每周摄入的蔬菜量，计算并对比不同蔬菜摄入导致的每周镉暴露剂量，确立可引起较低镉暴露量的蔬菜品种，用于指导污染区蔬菜安全生产。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：以蔬菜中镉的人体生物有效性为指标，结合蔬菜中镉的含量，以此来评估不同蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量，进而来筛选低健康风险的蔬菜品种，达到了精准侧定出蔬菜中镉相对生物有效性的效果，解决了缺乏对蔬菜摄入后镉在人体胃肠道中的生物有效性的关注，可能导致错误的低镉健康危害蔬菜品种筛选，无法准确用于蔬菜安全质量和人体健康风险防控，不能准确反应镉的人体健康危害的问题。

附图说明

图1为一种基于人体生物有效性的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法的模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种基于人体生物有效性的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法，包括以下实施例：

实施例1

包括以下步骤：

步骤一、镉污染土壤采集与制备：从镉污染农田或蔬菜基地采集污染土壤，并进行筛选和分装，经风干后，去除杂物，过2mm筛网，均匀混合后，分装入塑料盆(60cm长,30cm宽,20cm深)中；

步骤二、温室种植不同蔬菜品种：选择应季不同蔬菜品种，将蔬菜种植撒入土壤中，在温室条件下种植蔬菜，并等待成熟后收获，蔬菜种植天数约为42天，蔬菜成熟后选取可食用的部分进行收集；

步骤三、将蔬菜冷冻干燥，蔬菜冷冻干燥具体细节为收获的蔬菜可食用部分带回实验室后，分别先后用自来水和纯水洗净后，置于-23oc冰箱冷冻23h后，利用冷冻干燥机进行冷冻干燥，对比干燥前和干燥后蔬菜总量，计算出蔬菜含水率。蔬菜充分干燥后，利用食物研磨机研磨成粉末，达到均匀混合的目的；

步骤四、蔬菜中镉含量的测定：定量称取蔬菜粉末，经过一些列工序后，该一系列操作为定量称取蔬菜粉末(0.45g)，加入9ml1:1(v:v)的hno3，放入石墨炉消解仪，在104oc条件下消煮5.5h-6.5h；冷却后，加入0.9mlh2o2，放入墨炉消解仪，继续在104oc条件下消煮，至消解液残余量<1ml；利用纯水，将消解液定容至49mlml，然后利用电感耦合等离子质谱仪(inductivelycoupledplasmamassspectrometry，icp-ms)测定消解液中镉的含量，最终计算出蔬菜中镉含量(mgkg-1干重)；

步骤五、对蔬菜中镉人体生物有效性进行测定，蔬菜中镉人体生物有效性的测定方法为：开展小鼠活体实验，来测定蔬菜中镉摄入相对于纯物质氯化镉摄入后的相对生物有效性(relativebioavailability,rba)来反应蔬菜中镉的人体生物有效性，首先将蔬菜粉末与小鼠基础饲料粉末按照质量比1:1充分混合，然后加入适量的纯水，对饲料进行揉搓做成细棒状后，进行冷冻干燥；此外，定量混合含有氯化镉的水溶液和小鼠基础饲料，来制备含有氯化镉的饲料，制备好后，将蔬菜和氯化镉饲料定量提供给小鼠共10天，小鼠自由进食饲料，小鼠暴露10天后，计算每只小鼠的饲料消耗量，并结合饲料中镉的浓度，计算出镉暴露剂量；之后，采集小鼠的肾脏，分别经冷冻干燥、消解后，利用icp-ms测定消解液中镉的含量，进而计算出肾脏中镉的积累含量；对比同等镉暴露剂量下，蔬菜和氯化镉暴露导致的小鼠肾脏中镉的积累量的百分比值，从而计算出蔬菜中镉的相对生物有效性；

步骤六、蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量评估，蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量评估中，需要针对不同蔬菜，综合考虑蔬菜中镉的含量和生物有效性，并根据成人或儿童每周摄入的蔬菜量，计算并对比不同蔬菜摄入导致的每周镉暴露剂量，确立可引起较低镉暴露量的蔬菜品种，用于指导污染区蔬菜安全生产，为保障人体健康提供指导意义。

实施例2

包括以下步骤：

步骤一、镉污染土壤采集与制备：从镉污染农田或蔬菜基地采集污染土壤，并进行筛选和分装，经风干后，去除杂物，过2mm筛网，均匀混合后，分装入塑料盆(60cm长,30cm宽,20cm深)中；

步骤二、温室种植不同蔬菜品种：选择应季不同蔬菜品种，将蔬菜种植撒入土壤中，在温室条件下种植蔬菜，并等待成熟后收获，蔬菜种植天数约为48天，蔬菜成熟后选取可食用的部分进行收集；

步骤三、将蔬菜冷冻干燥，蔬菜冷冻干燥具体细节为收获的蔬菜可食用部分带回实验室后，分别先后用自来水和纯水洗净后，置于-25oc冰箱冷冻25h后，利用冷冻干燥机进行冷冻干燥，对比干燥前和干燥后蔬菜总量，计算出蔬菜含水率，蔬菜充分干燥后，利用食物研磨机研磨成粉末，达到均匀混合的目的；

步骤四、蔬菜中镉含量的测定：定量称取蔬菜粉末，经过一些列工序后，该一系列操作为定量称取蔬菜粉末(0.55g)，加入10ml1:1(v:v)的hno3，放入石墨炉消解仪，在106oc条件下消煮6.5h；冷却后，加入1.1mlh2o2，放入墨炉消解仪，继续在106oc条件下消煮，至消解液残余量<1ml；利用纯水，将消解液定容至49ml-51ml，然后利用电感耦合等离子质谱仪(inductivelycoupledplasmamassspectrometry，icp-ms)测定消解液中镉的含量，最终计算出蔬菜中镉含量(mgkg-1干重)；

步骤五、对蔬菜中镉人体生物有效性进行测定，蔬菜中镉人体生物有效性的测定方法为：开展小鼠活体实验，来测定蔬菜中镉摄入相对于纯物质氯化镉摄入后的相对生物有效性(relativebioavailability,rba)来反应蔬菜中镉的人体生物有效性，首先将蔬菜粉末与小鼠基础饲料粉末按照质量比1:1充分混合，然后加入适量的纯水，对饲料进行揉搓做成细棒状后，进行冷冻干燥；此外，定量混合含有氯化镉的水溶液和小鼠基础饲料，来制备含有氯化镉的饲料，制备好后，将蔬菜和氯化镉饲料定量提供给小鼠共10天，小鼠自由进食饲料，小鼠暴露10天后，计算每只小鼠的饲料消耗量，并结合饲料中镉的浓度，计算出镉暴露剂量；之后，采集小鼠的肾脏，分别经冷冻干燥、消解后，利用icp-ms测定消解液中镉的含量，进而计算出肾脏中镉的积累含量；对比同等镉暴露剂量下，蔬菜和氯化镉暴露导致的小鼠肾脏中镉的积累量的百分比值，从而计算出蔬菜中镉的相对生物有效性；

步骤六、蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量评估，蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量评估中，需要针对不同蔬菜，综合考虑蔬菜中镉的含量和生物有效性，并根据成人或儿童每周摄入的蔬菜量，计算并对比不同蔬菜摄入导致的每周镉暴露剂量，确立可引起较低镉暴露量的蔬菜品种，用于指导污染区蔬菜安全生产，为保障人体健康提供指导意义。

实施例3

包括以下步骤：

步骤一、镉污染土壤采集与制备：从镉污染农田或蔬菜基地采集污染土壤，并进行筛选和分装，经风干后，去除杂物，过2mm筛网，均匀混合后，分装入塑料盆(60cm长,30cm宽,20cm深)中；

步骤二、温室种植不同蔬菜品种：选择应季不同蔬菜品种，将蔬菜种植撒入土壤中，在温室条件下种植蔬菜，并等待成熟后收获，蔬菜种植天数约为45天，蔬菜成熟后选取可食用的部分进行收集；

步骤三、将蔬菜冷冻干燥，蔬菜冷冻干燥具体细节为收获的蔬菜可食用部分带回实验室后，分别先后用自来水和纯水洗净后，置于-24oc冰箱冷冻24h后，利用冷冻干燥机进行冷冻干燥，对比干燥前和干燥后蔬菜总量，计算出蔬菜含水率。蔬菜充分干燥后，利用食物研磨机研磨成粉末，达到均匀混合的目的；

步骤四、蔬菜中镉含量的测定：定量称取蔬菜粉末，经过一些列工序后，该一系列操作为定量称取蔬菜粉末(0.5g)，加入9.5ml1:1(v:v)的hno3，放入石墨炉消解仪，在105oc条件下消煮6h；冷却后，加入1.0mlh2o2，放入墨炉消解仪，继续在105oc条件下消煮，至消解液残余量<1ml；利用纯水，将消解液定容至50ml，然后利用电感耦合等离子质谱仪(inductivelycoupledplasmamassspectrometry，icp-ms)测定消解液中镉的含量，最终计算出蔬菜中镉含量(mgkg-1干重)；

步骤五、对蔬菜中镉人体生物有效性进行测定，蔬菜中镉人体生物有效性的测定方法为：开展小鼠活体实验，来测定蔬菜中镉摄入相对于纯物质氯化镉摄入后的相对生物有效性(relativebioavailability,rba)来反应蔬菜中镉的人体生物有效性，首先将蔬菜粉末与小鼠基础饲料粉末按照质量比1:1充分混合，然后加入适量的纯水，对饲料进行揉搓做成细棒状后，进行冷冻干燥；此外，定量混合含有氯化镉的水溶液和小鼠基础饲料，来制备含有氯化镉的饲料，制备好后，将蔬菜和氯化镉饲料定量提供给小鼠共10天，小鼠自由进食饲料，小鼠暴露10天后，计算每只小鼠的饲料消耗量，并结合饲料中镉的浓度，计算出镉暴露剂量；之后，采集小鼠的肾脏，分别经冷冻干燥、消解后，利用icp-ms测定消解液中镉的含量，进而计算出肾脏中镉的积累含量；对比同等镉暴露剂量下，蔬菜和氯化镉暴露导致的小鼠肾脏中镉的积累量的百分比值，从而计算出蔬菜中镉的相对生物有效性；

步骤六、蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量评估，蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量评估中，需要针对不同蔬菜，综合考虑蔬菜中镉的含量和生物有效性，并根据成人或儿童每周摄入的蔬菜量，计算并对比不同蔬菜摄入导致的每周镉暴露剂量，确立可引起较低镉暴露量的蔬菜品种，用于指导污染区蔬菜安全生产，为保障人体健康提供指导意义。

本发明以蔬菜中镉的人体生物有效性为指标，结合蔬菜中镉的含量，以此来评估不同蔬菜摄入导致的人体镉暴露剂量，进而来筛选低健康风险的蔬菜品种，为筛选低镉健康危害的蔬菜品种提供了一种更加准确可靠的方法，对未来推广低镉健康危害蔬菜品种来降低蔬菜镉人体暴露提供科学依据，为解决镉人体健康危害提供新策略；早在2018年8月至12月，本课题组使用该专利的实验方法，以南京市栖霞区铅锌矿区污染菜地土壤为受试土壤，以4种空心菜、4种苋菜、6种青菜为受试蔬菜，在江苏省农业科学院温室基地种植了蔬菜。蔬菜成熟后，进行收获，在南京大学实验室，首先分析了上述14种蔬菜中镉积累含量的差异，发现整体趋势是空心菜<苋菜<青菜。结果表明，如果只是基于镉含量分析，可以得出空心菜是低镉健康危害蔬菜品种的结论。

然而，当开展小鼠实验测定了14中蔬菜中镉的相对生物有效性，发现蔬菜镉生物有效性的整体变化趋势与镉含量相反，为空心菜>苋菜>青菜。使用本专利建立的基于人体生物有效性的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法，发现在不同蔬菜中，尽管空心菜中镉的含量相对较低，但其人体生物有效性高，因此空心菜摄入导致的人体每周镉暴露量反而高于苋菜和青菜，表明综合考虑镉含量和生物有效性时，空心菜的健康风险反而高于苋菜和青菜。我们的案例证实了相比于传统思路，本专利建立的低镉健康危害蔬菜品种筛选方法更加准确可靠，可以推广应用。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。