烹调方式对生菜中微囊藻毒素残留量与营养品质的影响

水体富营养化造成蓝藻水华问题的日益渐重,蓝藻水华产生的微囊藻毒素(Microcystins,MCs)随着农业灌溉等方式进入农田生态系统,富集在农作物可食部位,威胁农作物的食用安全。现有关于作物可食部分中MCs的健康风险评价都是以田间收获样品中MCs浓度来计算每人每日可能摄入量(EDI),再与每日允许最大摄入量(TDI)进行比较。然而,大多作物通常会经过烹调后才食用,烹调加工和人体消化过程会改变食物中的污染物残留量与毒性,从而影响健康风险评价结果。鉴于此,以清晰烹调加工对生菜中MCs的食用风险影响为目的,以对MCs具有高蓄积风险的生菜(Lactuca sativa L.)为研究对象,模拟水体中MCs常见浓度(5、20、50和100μg·L~(-1))对生长35天生菜进行7天胁迫处理,采用酶联免疫法研究常用烹调方式(微波、水煮和煎炒)对生菜中MCs残留和营养物质(可溶性糖、可溶性蛋白和维生素C)变化的影响,通过体外静态消化模型研究烹调对生菜中MCs残留和营养物质生物可给性的影响。最后采用人源肝细胞毒性评估和多元线性回归法相结合探究烹调后生菜中MCs残留的细胞毒性变化。这不仅为精确评估农作物中MCs残留的健康风险提供理论依据,同时也为降低食品中MCs残留提供新的思考方向。主要结果如下:(1)烹调对生菜中微囊藻毒素残留量和营养品质的影响结果表明:模拟MCs(5~100μg·L~(-1))处理生菜中MCs的富集量为65.3~215.4μg·kg~(-1),其EDI是TDI的1.08~3.59倍,经微波(低、中、高功率)、水煮(100~oC)和煎炒(100~oC、140~oC和180~oC)处理后,生菜中MCs残留量分别为54.8~185.9μg·kg~(-1)、40.5~121.2μg·kg~(-1)和39.7~176.7μg·kg~(-1),EDI分别为TDI的0.91~3.0Testis biopsy9倍、0.67~2.3倍和0.66~2.9倍,表明微波、水煮和煎炒方式均降低生菜中MCs残留量,且残留量随微波和煎炒温度的升高而降低。其中,在这三种烹调方式中水煮对降低生菜中MCs残留最有效。然而值得注意的是,仅MCs(5μg·L~(-1))处理生菜经烹调加工后MCs健康风险由存在安全风险变成低安全风险,而MCs(20~100μg·L~(-1))处理的生菜经烹调后仍存在健康风险。进一步探究烹调方式降低生菜中MCs残留的原因发现,水煮的水和煎炒的油中均检测出MCs,表明烹调处理降低生菜中MCs的残留可能与生菜中MCs的溶出有关,其中水煮的水中MCs浓度(1.48μg·L~(-1))大于煎炒油中的MCs(1.02μg·L~(-1)),这与MCs的亲水性有关。此外,微波、水煮和煎炒烹调降低含MCs残留的生菜中营养物质(维生素C、可溶性蛋白和可溶性糖)含量,且降低程度高于与不含MCs生菜(超出含量:5.9~14.2%),表明生菜中的MCs会在烹调过程中加剧生菜营养物质的减少,这与MCs加剧生菜总抗氧化能力的MLN8237供应商下降有关。(2)烹调对生菜中微囊藻毒素残留和营养物质的生物可给性影响结果表明:MCs(20~100μg·L~(-1))处理生菜中MCs残留的生物可给性为16.77~19.49%,其中MCs生物可给性的下降主要在肠道消化阶段(9.11~19.49%),其次口腔阶段(12.28~21.94%),最后胃消化阶段(23.25~37.38%)。微波、水煮和煎炒处理后生菜中MCs残留的生物可给性分别为9.11~13.27%、10.45~13.51%和12.42~13.59%,均低于未烹调生菜,表明微波、水煮和煎炒处理均可降低生菜中MCs的生物可给性(能被人体吸收的部分降低),进而降低生菜中MCs的健康风险。再以考虑MCs生物可给性的影响进行食用受MCs污染生菜的健康风险评估显示,EDI是TDI的0.11~0.316倍,约为烹调处理后生菜中MCs健康风险的10%,表明以MCs残留的生物可给性计算MCs污染生菜的健康风险处于安全范围。MCs(20~100μg·L~(-1))处理后生菜的维生素C和总酚的生物可给性为15.S63845生产商06~16.8%和26.17~40.39%,经三种烹调方式处理后含MCs生菜中维生素C和总酚的生物可给性为17.89~22.46%和50.1~85.46%,均高于未烹调生菜。由此可见微波、水煮和煎炒处理可提高受MCs污染生菜营养物质的生物可给性。(3)烹调对生菜中微囊藻毒素的肝细胞毒性影响与风险评估结果表明:MCs(5~100μg·L~(-1))处理生菜中MCs的急性健康风险在所有人群中均为可接受范围,参考剂量百分比(POR)<100,而所有人群均存在MCs的慢性健康风险(POR>100)。微波、水煮和煎炒处理可降低MCs的慢性健康风险,5μg·L~(-1)MCs处理生菜经烹调处理后MCs对成年男性无健康风险,但儿童和成年女性仍面临较高风险,表明在MCs的暴露下,更应关注儿童和女性的健康风险评估。对生菜中MCs的细胞毒性进行定量分析,MCs(20~100μg·L~(-1))处理生菜中MCs残留未经烹调对人源肝细胞活性的抑制程度为11.2~19.7%,经微波、水煮和煎炒烹调后生菜中的MCs残留对肝细胞活性抑制程度(7.78~13.5%)低于未烹调生菜,表明烹调可降低MCs对人源肝细胞的生物毒性。其中MCs(20μg·L~(-1))处理生菜未经烹调和MCs(50μg·L~(-1))处理的生菜经烹调处理后的MCs残留无显著差异,但烹调后生菜中MCs残留对肝细胞活性的抑制(12.9%)大于未烹调处理(11.2%),这可能与肝细胞受MCs的降解产物或结合物胁迫有关,表明烹调处理后MCs的降解产物或结合物仍具生物毒性。此外,建立食物中MCs对肝细胞活性预测方程:Y=10.598-0.081X_1-4.404X_2,其中Y为肝细胞活性,X_1为食物中MCs浓度,X_2为食物中MCs的生物可给性。由此可通过食物中MCs浓度和生物可给性结果预测消化后的MCs对人源肝细胞活性的影响,为快速评价食物中MCs对人体的毒性提供科学依据。综上,烹调(微波、水煮和煎炒)可降低生菜中MCs残留量和MCs生物可给性,以降低MCs对人源肝细胞的生物毒性,表明烹调可降低叶类蔬菜中MCs残留的健康风险,同时MCs残留会加剧烹调过程中生菜营养物质的流失;比较3种烹调方式对生菜中MCs残留的健康风险和营养品质影响发现,本课题实验条件下水煮方式优于微波和煎炒。