Development and applicability of an in vitro digestion model in assessing the bioaccessibility of contaminants from food

Abstract

Voeding is een belangrijke bron voor humane blootstelling aan contaminanten. Dit rapport beschrijft de ontwikkeling en toepasbaarheid van een in vitro digestiemodel waarmee het effect van een voedselproduct op de biobeschikbaarheid van een stof onderzocht kan worden. Met dit model wordt gemeten welke fractie van een stof vrijkomt tijdens het digestieproces (bioaccessibility). Alleen deze fractie is beschikbaar voor opname in het lichaam en kan toxiciteit veroorzaken. Dit model zou bij kunnen dragen tot verbetering van de humane risicoschatting van contaminanten uit voeding. De toepasbaarheid van het in vitro digestiemodel werd onderzocht aan de hand van 3 voedselproducten waarin contaminanten waren aangetroffen: cadmium in sla en radijs, aflatoxine B1 in pinda en ochratoxine A in boekweit. De bioaccessibility van een contaminant kon reproduceerbaar gemeten worden, was afhankelijk van de matrix waarin het zich bevond, en kon beinvloed worden door de toegepaste experimentele condities in het digestiemodel, bijvoorbeeld simulatie van nuchtere of gevoede condities. Niet alle contaminant werd vrijgemaakt uit de voedselproducten tijdens het digestieproces. Dit impliceert dat de interne blootstelling aan contaminant dus waarschijnlijk overschat wordt. De resultaten van de kwalitatieve validatie van het in vitro digestiemodel met aflatoxine B1 en ochratoxine A in aanwezigheid van adsorberende materialen tonen aan dat het in vitro digestiemodel een waardevol hulpmiddel kan zijn om de in vivo biobeschikbaarheid van stoffen te voorspellen.

Food is considered a major source for exposure to many contaminants. Only the fraction of the contaminant that is released from the food (bioaccessible) and is bioavailable (concentration in blood, organ and tissues) can exert toxic effects. The oral bioavailability of compounds is dependent on the food product, food processing or food preparation. This hampers an accurate risk assessment of ingested toxic compounds in humans. This report documents the development of an in vitro digestion model allowing for measurement of the bioaccessibility of ingested contaminants from food as an indicator of oral bioavailability. The applicability of the in vitro digestion model was investigated in 4 food products containing the following contaminants: cadmium in lettuce and radish, aflatoxin B1 in peanuts and ochratoxin A in buckwheat. The bioaccessibility of contaminants from food and other ingested matrices could be determined reproducibly, was dependent on its matrix and could be affected by the experimental conditions applied in the in vitro digestion model, e.g. simulating fasted or fed conditions. Not all the contaminants were released from their matrices during digestion, indicating that internal exposure to the contaminant was lower than the external exposure. The results of the (pre)validation of the in vitro digestion model with adsorbents and bioaccessibility of aflatoxin B1 and ochratoxin A, show the in vitro digestion model as a possible powerful tool in predicting in vivo bioavailability of compounds.