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食品添加剂纳米二氧化硅对胃肠道细胞的毒性研究

作　者: 杨怡新
导　师: 王海芳
学　校: 上海大学
专　业: 应用化学
关键词: 食品添加剂 纳米二氧化硅 纳米二氧化钛 胃肠道细胞 毒性
分类号: R114
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


二氧化硅（SiO2）作为一种食品添加剂，已经在食品行业使用了很多年，作为抗结剂防止颗粒聚集结块、保持食品松散或自由流动。随着生产工艺的发展，食品添加剂SiO2已经达到了纳米尺寸，然而目前关于纳米SiO2的安全性研究大都从职业暴露角度出发，关于食品添加剂纳米SiO2的生物性安全数据却很匮乏。考虑到食品添加剂纳米SiO2会随着食物经口进入到机体内，而胃肠道系统将会是最重要的吸收部位，因此，我们研究了食品添加剂纳米SiO2对胃肠道细胞的毒性。首先，随机从不同食品添加剂厂商购买了四种不同的食品添加剂二氧化硅（S1，S2，S3，S4），利用TEM、XRD、FT-IR、DLS、BET等技术对其进行了全面的分析表征，发现四种食品添加剂SiO2粒径均在10-50nm，在纳米尺寸范围，比表面积较大，表面基团是羟基，颗粒带负电。在此基础上，本论文研究了这四种食品添加剂纳米SiO2对人胃粘膜上皮细胞GES-1和人结肠癌细胞Caco-2的毒性影响及作用机制。纳米SiO2对细胞活力的影响存在剂量和时间效应，样品之间有差异。纳米SiO2不造成细胞膜损伤、形态改变、细胞的凋亡与坏死，但会抑制细胞的增殖。纳米SiO2会被胃肠道细胞大量摄入，而且导致轻微的氧化应激反应。纳米SiO2对两种细胞的毒性影响和机制相似，主要通过阻滞细胞停留在S期来抑制细胞的增殖，但是GES-1细胞比Caco-2细胞要敏感一些。总体来说，低剂量下的食品添加剂纳米SiO2是比较安全的。本论文还研究了纳米SiO2在Caco-2细胞单层膜的跨膜情况，发现纳米SiO2穿膜率很低，说明纳米SiO2很难穿越小肠膜。此外，本论文还对从口香糖中提取的纳米TiO2的胃肠道细胞的毒性进行了初步的研究，发现提取出的纳米TiO2相对比较安全。本论文为纳米食品添加剂的生物安全性评价提供了基础而重要的数据。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-11
第一章 绪论  11-27
  1.1 引言  11
  1.2 纳米二氧化硅简介  11-17
    1.2.1 纳米二氧化硅的理化特性  12-13
    1.2.2 纳米二氧化硅的制备方法  13-15
    1.2.3 纳米二氧化硅的应用  15-17
  1.3 食品添加剂二氧化硅简介  17
  1.4 纳米二氧化硅的生物安全研究现状  17-25
  1.5 本论文的研究目的、意义及内容  25-27
第二章 食品添加剂纳米二氧化硅的选取与表征  27-34
  2.1 引言  27
  2.2 实验部分  27-29
    2.2.1 实验材料与仪器  27-28
    2.2.2 样品的选取与表征  28-29
  2.3 表征结果与分析  29-32
  2.4 本章小结  32-34
第三章 食品添加剂纳米二氧化硅对 GES-1 细胞的毒性影响及机理探讨  34-56
  3.1 引言  34
  3.2 实验部分  34-42
    3.2.1 实验材料  34-35
    3.2.2 实验仪器  35-36
    3.2.3 GES-1 细胞培养  36
    3.2.4 细胞活力检测  36-37
    3.2.5 细胞膜完整性检测  37
    3.2.6 细胞形貌及数目观察  37-38
    3.2.7 细胞增殖检测  38
    3.2.8 细胞凋亡检测  38-39
    3.2.9 线粒体膜电势检测  39-40
    3.2.10 活死细胞染色观察  40
    3.2.11 细胞周期检测  40-41
    3.2.12 细胞内 ROS 水平检测  41-42
    3.2.13 细胞摄入及超微结构观察  42
    3.2.14 统计学分析  42
  3.3 实验结果与讨论  42-55
  3.4 本章小结  55-56
第四章 食品添加剂纳米二氧化硅对 Caco-2 细胞的毒性影响及机理探讨  56-75
  4.1 引言  56
  4.2 实验部分  56-60
    4.2.1 实验材料  56-57
    4.2.2 实验仪器  57
    4.2.3 Caco-2 细胞培养  57
    4.2.4 细胞活力检测  57-58
    4.2.5 细胞膜完整性检测  58
    4.2.6 细胞形貌观察  58
    4.2.7 活死细胞染色观察  58
    4.2.8 细胞凋亡检测  58
    4.2.9 线粒体膜电势检测  58
    4.2.10 细胞周期检测  58-59
    4.2.11 细胞内 ROS 水平检测  59
    4.2.12 细胞摄入及超微结构观察  59
    4.2.13 Caco-2 细胞单层膜的建立及表征  59
    4.2.14 食品添加剂纳米二氧化硅的跨膜研究  59-60
    4.2.15 统计学分析  60
  4.3 实验结果与讨论  60-73
  4.4 本章小结  73-75
第五章 口香糖中纳米二氧化钛对胃肠道细胞的毒性研究  75-83
  5.1 引言  75
  5.2 实验部分  75-77
    5.2.1 实验材料  75
    5.2.2 实验仪器  75
    5.2.3 口香糖中提取的纳米二氧化钛的表征  75-76
    5.2.4 细胞培养  76
    5.2.5 细胞活力检测  76
    5.2.6 细胞膜完整性检测  76
    5.2.7 细胞内 ROS 水平检测  76-77
    5.2.8 统计学分析  77
  5.3 实验结果与讨论  77-81
  5.4 本章小结  81-83
第六章 总结与展望  83-85
参考文献  85-92
攻读硕士学位期间公开发表的论文、专利  92-93
致谢  93

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中图分类: > 医药、卫生 > 预防医学、卫生学 > 卫生基础科学 > 卫生毒理
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