镉是我国农业土壤污染的首位污染物,土壤镉污染已经成为了主要的环境污染问题。土壤中的镉易被农作物吸收进入食物链,引起各种急性疾病、慢性疾病,对人类健康造成深远而持久的影响。然而,目前研究多关注于大米镉的研究,对蔬菜中镉的研究较少,但通过蔬菜摄入镉也是镉暴露不可忽视的途径。其中,绿叶蔬菜较其他种类蔬菜更容易积累镉,所以更值得关注。更重要的是,以往的研究更多地在“土壤—植物”系统中关注土壤镉到农作物中的迁移转化过程,而在“植物—人体”系统中,对农作物中的镉在人体内的摄入和吸收过程及其影响因素的研究十分匮乏,影响了对食品中镉人体健康危害的精准评价及调控措施的研发。此外,有研究表明矿质元素（如钙、铁、锌）及一些有机酸类（如植酸）会影响胃肠道对镉的吸收。然而,不同矿质元素与有机酸对于蔬菜中镉的生物有效性的影响机制仍不清楚。因此,本研究从某矿区附近的农作物种植区采集镉污染土壤(7.30 mg kg-1Cd),选取常见的14种蔬菜种植在污染土上进行温室栽培,开展小鼠活体试验,将蔬菜与特制饲料以1:1的比例混合,连续10天暴露给小鼠后,收集肾脏,确定不同品种及相同品种不同基因型的蔬菜中镉的相对生物有效性,并构建了基于蔬菜中镉相对生物有效性的膳食镉暴露评估模型。其次,利用钙生物强化试验耦合小鼠活体实验揭示了钙的摄入对镉污染蔬菜中镉的人体生物有效性的调控机制;同时开展IVG（in vitro gastrointestinal）体外方法测定钙的生物可利用性,进一步探究了植酸对镉的调控作用,为有效降低镉的健康危害及潜在风险提供了重要理论依据。主要研究结果如下:（1）污染土壤上种植的四种空心菜、四种苋菜、六种青菜可食用部分的镉含量分别为2.56±0.12–3.92±0.21 mg kg–1、2.20±0.09–4.26±0.02 mg kg–1、2.88±0.14–6.21±0.06 mg kg–1,不同种类蔬菜之前镉含量具有显著差异,长期膳食摄入在该土壤上种植的蔬菜会造成镉暴露的健康风险。此外,结果表明,这些叶类蔬菜中钙的含量较高,与镉积累的差异相似,青菜中可食用部分的钙(27,000–31,000 mg kg–1)含量高于其在苋菜(13,000–26,000 mg kg–1)和空心菜中的含量(13,000–18,000 mg kg–1),可能是由于植物根部存在钙离子和镉离子共用的阳离子吸收转运通道,导致在“土壤—农作物”这一过程中钙和镉的积累量有一定正相关性。（2）为了评估蔬菜间生物有效性的差异,基于小鼠活体试验,测定四种空心菜、四种苋菜、六种青菜中镉的相对生物有效性（Cd relative bioavailability,即Cd–RBA）分别为61.0±11.2%–77.2±4.46%、36.9±6.98%–75.7±6.58%、22.9±2.12%–51.1±10.7%,不同蔬菜中Cd–RBA差异较大（22.9±2.12%–77.2±4.46%）。与之前对大米镉的研究结果不同的是,蔬菜中镉的相对生物有效性与镉含量呈现负相关关系,R~2=0.43,且与钙含量呈现负相关关系,R~2=0.62,那么镉的生物有效性很可能就受到钙的调控。该研究结果表明,Cd–RBA可能受到钙的调控,钙能够降低蔬菜中的Cd–RBA。原因是钙离子和镉离子的离子半径相似,小肠上皮细胞可能存在二者共用的阳离子通道,钙与镉直接产生拮抗作用,竞争转运蛋白,减少离子通道对镉的吸收,从而降低Cd–RBA。基于总镉浓度对摄入量进行评估,空心菜、苋菜、青菜中镉的每周摄入量平均值分别为10.4?g kg–1 bw week–1、12.2?g kg–1 bw week–1、14.0?g kg–1 bw week–1,14种蔬菜中镉含量均超过粮农组织/世卫组织食品添加剂联合专家委员会（JECFA）规定的成年人每周镉摄入阈值(5.8?g Cd kg–1),且青菜会对摄入者造成更高的镉暴露风险。而基于镉的相对生物有效性进行评估,空心菜、苋菜、青菜的每周摄入量分别为7.64?g kg–1 bw week–1、6.91?g kg–1 bw week–1、5.64?g kg–1 bw week–1,青菜的镉暴露风险反而较低。整体上,尽管青菜比空心菜和苋菜的镉浓度更高,但是其口服生物有效性相对更低,所造成的镉暴露风险更低。这说明使用蔬菜中总镉进行摄入量评估会导致镉暴露高估,基于相对生物有效性的人体镉健康风险评估更能准确地评价其健康风险。（3）为了确定钙对大米中镉的相对生物有效性的调控作用,寻求有效的矿质元素补充措施,本研究选取了四种蔬菜,利用小鼠活体试验的方法开展了钙生物强化实验。研究发现,叶面喷施钙肥有效提高了蔬菜可食用部分的钙浓度,对镉浓度影响不明显,表明对于叶面吸收途径,钙和镉的吸收转运竞争较弱。对于柳叶空心菜（WS-V4）,其钙浓度从11.5 mg g–1增加到14.8 mg g–1,上升了30%,其Cd-RBA由90.5±12.0%显著降低到63.5±5.53%,证明通过钙强化可以增强肠道内钙和镉吸收之间的拮抗作用,进而降低蔬菜中的Cd–RBA。其他三组蔬菜,钙强化并没有使其Cd–RBA显著降低,原因可能是其他三组蔬菜自身的钙含量较高,钙强化后其钙含量从1.65 ug g–1上升至2.94 ug g–1,仅上升5.81%,不足以使其Cd–RBA有显著降低的效果。该研究研究进一步证明钙能够调控蔬菜中Cd–RBA,膳食补充钙能降低人体对蔬菜中镉的吸收以及潜在的健康危害。（4）为了探究含钙较高的蔬菜中Cd–RBA比含钙较低的大米中Cd-RBA高的原因,本研究还利用了IVG体外试验的方法,通过对比植酸含量,进一步确定Cd-RBA的其他调控因子。在本研究中,空心菜(4.10–5.96,平均为5.23 mg g–1)和苋菜(3.14–32.8,平均为19.6 mg g–1)的植酸含量高于青菜(1.45–3.04,平均为2.51 mg g–1)的植酸含量,且体外方法结果显示,空心菜和苋菜中钙溶解度较低,分别为20.5–26.4%和0.29–0.82%,而青菜中钙的溶液度较高,为61.8–67.3%。在空心菜和苋菜中,钙的生物活性较低,在青菜中,钙的生物活性较高。原因可能是植酸在肠道中会与钙发生沉淀反应,显著降低钙在肠道中的生物可利用性,进而减少钙与镉吸收转运的竞争作用,从而导致最终的Cd-RBA较高,这说明植酸也能够调控蔬菜中Cd-RBA,而且真正调控叶类蔬菜中Cd-RBA的是生物可利用性的钙。这里提供了降低Cd-RBA的有效策略,需要指出的是,对于自身含钙较低的蔬菜品种,通过钙强化的方法可以有效提高蔬菜的钙含量,进而降低Cd-RBA;而对于自身含钙较高的蔬菜,通过将植酸钙中的钙“活化”,使其成为有效态的钙,增加钙在肠道中的溶液度。该研究成果对提出合理的膳食镉暴露调控措施具有重要意义,为有针对性地采取调控措施降低镉的健康危害及潜在风险提供了理论依据和技术支持。