CeO2纳米颗粒在海洋底栖食物链中的营养传递及其对鱼类肉质的影响机制研究

针对工程纳米颗粒(ENPs)在海洋底栖食物链中的生态风险与食品安全问题，研究人员通过模拟沙蚕-大菱鲆食物链，揭示了CeO2 ENPs的传递规律（无生物放大效应）及其引发的肉质劣变机制（氨基酸代谢紊乱、肠道菌群失调），为评估纳米颗粒的生态风险与水产食品安全提供了重要依据。

　　

随着纳米技术的快速发展，工程纳米颗粒(Engineered Nanoparticles, ENPs)在工业和消费品中的广泛应用导致其大量进入海洋环境。作为海洋污染物的"新贵"，CeO₂ ENPs因其在燃料添加剂和农业中的突出用途，已成为全球产量前十的纳米材料。这些颗粒物在海水中的沉降特性使其在底栖环境中富集浓度显著高于其他环境介质，对海洋生态系统构成潜在威胁。然而，当前关于ENPs的研究多集中于单一生物的毒性效应，对其通过食物链传递的生态风险，特别是对高营养级生物食用品质的影响机制仍知之甚少。

河北师范大学生命科学学院、河北省动物生理生化与分子生物学重点实验室的研究团队在《Eco-Environment》发表的研究，创新性地构建了沙蚕(Perinereis aibuhitensis)-大菱鲆(Scophthalmus maximus)模拟海洋底栖食物链模型。研究采用透射电镜(TEM)和X射线吸收近边结构(XANES)分析纳米颗粒特性，通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)定量Ce含量，结合代谢组学(UPLC-QTOF-MS)和16S rRNA测序等技术，系统评估了CeO₂ ENPs的传递规律及其对鱼类生长性能和肉质的影响。

研究结果部分：

3.1节揭示CeO₂ ENPs虽在沙蚕体内高积累（BCF达34.3-57），但沿食物链向大菱鲆传递时无生物放大效应(BMF<1)，且在鱼类肠道中发生显著价态转化（40.5% Ce(IV)转化为Ce(III)）。值得注意的是，3.73%的Ce蓄积于肌肉组织，直接威胁食品安全。

3.2-3.3节显示暴露组大菱鲆出现生长抑制（WGR降低）、肉质劣变等表型：粗蛋白和鲜味氨基酸(DAAs)含量显著下降（如天冬氨酸、谷氨酸），胶原蛋白减少23.5%，持水力(WHC)降低导致肌肉结构完整性破坏，质地分析(TPA)显示硬度、咀嚼性等关键指标恶化。

3.4-3.5节阐明其分子机制：肠道菌群失衡（Stenotrophomonas和Vibrio丰度上升，Lactobacillus和Bacillus下降）伴随氧化应激（SOD、GSH-Px活性降低，MDA升高），通过"肠-肌肉轴"干扰嘌呤代谢和氨基酸代谢（IMP、天冬氨酸等关键代谢物变化）。

3.6节代谢组学进一步验证：差异代谢物主要富集于甘氨酸/丝氨酸/苏氨酸代谢、嘌呤代谢等通路，其中鲜味核苷酸IMP下降34.2%，与肠道菌群Stenotrophomonas丰度呈显著负相关(r=-0.83)。

该研究首次系统阐明了CeO₂ ENPs通过海洋底栖食物链影响鱼类食用品质的完整机制，创新性地提出"纳米颗粒-肠道菌群-肌肉代谢"的级联效应模型。其发现不仅为评估ENPs的生态风险提供了新视角，更为水产养殖业的品质控制和纳米材料的环境管理策略制定提供了科学依据。特别是证实3.73%的Ce蓄积于可食部位，这对保障海产品安全和消费者健康具有重要警示意义。研究揭示的肠道菌群与肌肉代谢物间的强相关性，为通过微生态调控改善纳米污染条件下的水产品质提供了潜在干预靶点。