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紫甘薯多糖对辐射的防护作用.pdf

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第2 9 卷第5 期食品与生物技术学报V 0 1 2 9N o 52 0 1 0 年9 月J o u r n a lo fF o o dS c i e n c ea n dB i o t e c h n o l o g yS e p t2 0 1 0文章编号:1 6 7 3 1 6 8 9(2 0 1 0)0 5 0 6 6 5 0 5紫甘薯多糖对辐射的防护作用江雪,(天津科技大学吕晓玲。,李津,王星明食品工程与生物技术学院,天津3 0 0 4 5 7)摘要:探究在1 3 7 C s T 一射线单次辐射下,紫甘薯多糖对小鼠辐射损伤的保护作用及机制。小鼠被分为5 组:对照组、辐射模型组、多糖高、中、低剂量组。小鼠在照射前1d,照后3、1 4d 检测外周血白细胞总数3 次。在照后1 4d,处死小鼠,观察多糖对小鼠的胸腺系数和脾脏系数、胸骨骨髓细胞的微核率、脾结节数的影响,测定小鼠血清中的S o D、C A T 活性和M D A 含量,肝、肾组织中的S O D、G S H P X、C A T 活性和M D A 含量各项抗氧化指标。结果实验表明,在4G y”7 C s 7 一射线辐射情况下,与辐射模型组进行比较,紫甘薯多糖对小鼠外周血白细胞总数、胸腺系数、脾脏系数、胸骨骨髓细胞的微核率、脾结节数都有显著提高;显著提高小鼠血清中S O D 活性,提高脾、肾组织中S O D、G S H P X 和C A T 活性,降低小鼠血清、脾、肾组织中M D A 含量。结论紫甘薯多糖在体内对1 3 7 C s 一7 射线辐射损伤小鼠具有保护作用。关键词:紫甘薯;多糖;”7 C s T 一射线;抗辐射中图分类号:Q5 3 9文献标识码:AS t u d yo nt h eR a d i o p r o t e c t i o nb yP u r p l eS w e e tP o t a t oP o l y s a c c h a r i d ei nV i v oJ I A N GX u e,L UX i a o l i n g(C o l l e g eo fF o o dE n g i n e e r i n ga n dB i o t e e h n o l o g y,T i a nJ i n,L IJ i n,W A N GX i n g m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c e8 LT e c h n o l o g y。T i a n j i n3 0 0 4 5 7,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h i ss t u d yw ei n v e s t i g a t e dt h er a d i o p r o t e c t i v ea c t i v i t yo fp o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oi nm i c ei r r a d i a t e db ya1 3 7 C sg a m m a(7)r a y(4 0G y,a tad o s eo f2 2 9 9 1 0 2 C k gm i n 一1)。M i c ew e r er a n d o m l yd i v i d e di n t ot h ec o n t r o lg r o u pa n df o u re x p e r i m e n t a lg r o u p sw h i c hw e r eg i v e np o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t o(m o d e lg r o u p,l o wg r o u p,m i d d l eg r o u p。h i g hg r o u p)f o r3 0d a y s T h ef o u re x p e r i m e n t a lg r o u p so fm i c ew e r et h e ne x p o s e dt o1 3 7C sT-r a y sa n dw e r eg i v e np o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t of o raf u r t h e r14d a y s T h en u m b e ro fw h i t e b l o o dc e l l s,t h en u m b e ro fm i c r o n u c l e ii np o l y e h r o m a t o p h i l i ee r y t h r o c y t e so fb o n em a r r o wi nm i c ea n dt h en u m b e ro fs p l e e nc o l o n y f o r m i n gc e l l s(C F U S)w e r ec a r e f u l l yd e t e r m i n e d T h ea c t i v i t yo fs u p e r o x i d ed i s m u t a s e,g l u t a t h i o n ep e r o x i d a s e,c a t a l a s e,m a l o n d i a l d e h y d e,s p l e e ni n d e xa n dt h y m u si n d e xw e r ea l s oa r r a y e d T h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ea d m i n i s t r a t i o no fp o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oi sr a d i o p r o t e c t i v ei nm i c ei r r a d i a t e db y1 3 7C sT-r a y si nv i v o K e yw o r d s:p u r p l es w e e tp o t a t o,p o l y s a c c h a r i d e,1”C sT-r a y s,r a d i o p r o t e c t i o n收稿日期:2 0 0 9 0 9 2 0基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2 0 0 6 B A D 2 7 8 0 6)。*通信作者:吕晓玲(1 9 6 0 一),女,安徽巢湖人,教授,博士生导师,主要从事食品科学、农产品贮藏与加工研究。E m a i l:l x l i n g t u s t e d u e n万方数据6 6 6食品与生物技术学报第2 9 卷紫甘薯原产于美洲热带地区,是旋花科甘薯属多年生植物 1 。生长环境范围广、容易栽培。其根块及茎叶中含有丰富的蛋白质、维生素和矿物质等营养元素,具有抗突变和抗氧化,缓解肝功能障碍及抗肿瘤等保健功能。研究表明,紫甘薯含有丰富的花青素以及多糖等活性物质,多糖类物质具有良好的抗辐射作用。医学界已将其列为抗癌蔬菜之列 3 。近年来,世界范围内的放射性污染程度在不断扩大,放射疗法在肿瘤治疗中的广泛应用,辐射在矿产等资源探测中的不断使用等,都给生物界带来了潜在的、慢性的副作用和急性伤害 4 。寻求无毒副作用的天然药物,防止辐射引起的病变已成为热门课题。1 材料和方法1 1 实验材料实验用紫甘薯多糖由作者所在实验室自行制备,制备方法如下:紫甘薯原料购自辽宁葫芦岛。将紫甘薯切片6 0 烘干研成粉末,加体积分数7 5 乙醇除杂,5 0 水浴提取3h,过滤后残渣重复水提,合并两次滤液,离心除去不溶物,上清液经闪蒸浓缩后以其3 倍体积的乙醇沉淀多糖,冻干后得紫甘薯多糖粗品。将粉末复溶后,滤去不溶物,滤液加S e v a g e 液脱蛋白,浓缩水层,冻干得紫甘薯多糖,总多糖质量分数为8 4 2。1 2 主要仪器X D S 倒置显微镜,T H E R M 0 酶标仪,电子恒温水浴锅,台式高速离心机,真空冷冻干燥机。1 3 实验动物I C R 小鼠,雄性,6 8 周龄,体重1 8 2 2g,由北京维通利华实验动物技术有限公司提供。1 4 实验方法1 4 1实验分组设计将实验用的1 8 2 0g 的雄性I C R 种小鼠随机分为5 组(每组1 0 只):对照组(蒸馏水0 1 m L 1 0 9)、”7C s y 一射线模型组(蒸馏水0 1 m L 1 0 9)、低剂量组(多糖2 0 0m g k g)、中剂量组(多糖4 0 0m g k g)、高剂量组(多糖8 0 0m g k g)。1 4 2 动物处理实验用小鼠均在标准室温和湿度下饲养7d 后,每日灌胃一次,各组小鼠给药剂量同前。连续给药3 0d 后,除对照组外,其它各组均以1 3 7 C s y 一射线单次全身均匀照射,照射强度为4 G y,照射剂量率为2 2 9 9 1 0 2c(k g r a i n)。照射后继续给药,剂量同前。第3d 时眼眶内眦取血一次。照后1 4 d 实验各组小鼠称重后,取血计白细胞数。处死小鼠。取胸腺、脾组织称重,脾放入B o u i n S 染液中2 4h,肝和肾组织用匀浆机匀浆,离心取上清进行实验,胸骨骨髓涂片进行骨髓细胞微核实验。1 4 3实验项目和指标检测1)外周血白细胞数计数分别将各组小鼠眼眶取血,以1 体积分数盐酸稀释摇匀,血球计数板计白细胞数(1 0 9 L)。2)小鼠胸腺系数、脾脏系数的测定以小鼠胸腺、脾脏的重量除以小鼠体重,得到胸腺系数和脾脏系数(m g g)。3)油镜下检测小鼠骨髓细胞微核率(G B l 5 1 9 3 5 2 0 0 3)取小鼠胸骨骨髓,涂于有小牛血清的玻片上混匀后推片。涂片于空气中自然干燥后,用甲醇溶液固定1 0r a i n,晾干。G i e m s a 应用液染色1 0 1 5m i n,p H6 8 的磷酸二氢钾一磷酸氢二钠缓冲液冲去染色液,晾干,中性树胶封片保存。油镜下观察微核的出现率。骨髓嗜多染红细胞呈灰蓝色,微核大多呈边缘光滑的圆形,呈紫红色或蓝紫色。每只小鼠计数l0 0 0 个嗜多染红细胞,观察其中有微核的细胞数。血清相较生理盐水而言能提供一定的黏度,利于推片且细胞分散较好,再则制片干燥较快 5 。4)脾结节计数 6 1脾结节计数有内源性及外源性脾结节法。采用内源性脾结节法。B o u i n S 染液的制备:过滤后饱和苦味酸7 5m L,加入体积分数4 0 甲醛2 5m L,最后再加入冰醋酸5m L 混合即为所需染液。将脾放入染液中固定2 4h,之后用7 0 乙醇溶液冲洗至无黄色为止。5)超氧化物岐化酶(S O D)的测定按南京建成生物工程研究所试剂盒说明操作,采用的方法是黄嘌呤氧化酶法。6)谷胱甘肽过氧化物酶(G s H P X)的测定按南京建成生物工程研究所试剂盒说明操作。7)过氧化氢酶(C A T)的测定按南京建成生物工程研究所试剂盒说明操作。8)丙二醛(M D A)的测定按南京建成生物工程研究所试剂盒说明操作。2 结果与讨论2 1外周血白细胞数计数辐射对血液和骨髓造血系统的影响是放射生物学研究的一个重要领域。造血系统损伤程度直接关系到辐射剂量的估算及辐射损伤的估算、治疗和预后口。由于造血干细胞对辐射具有很高的敏感性,受照后造血干细胞急剧减少,使外周血中成万方数据第5 期江雪等:紫甘薯多糖对辐射的防护作用6 6 7熟血细胞来源匾乏,故外周血中自细胞数会降低引。照前各组小鼠间外周血白细胞数(W B C)并无显著差异,说明紫甘薯多糖不会影响正常小鼠W B C 数。辐射后,与对照组相比较,1 3 7C s 7 模型组小鼠W B C 数量明显下降,差异有显著统计学意义(声 O 0 1),说明辐射损伤模型成功。和模型组比较,照后第3 d,中剂量紫甘薯多糖组的W B C 显著增加(p 0 0 1),照后第1 4d 时,各剂量组W B C 呈增加趋势,与对照组相比均有显著性差异(户 o 0 5),说明紫甘薯多糖能够抑制1 3 7 C s 7 辐射所致的白细胞总数下降,对机体造血系统的损伤有一定的保护作用。结果见表1。表1紫甘薯多糖对辐射小鼠外周血白细胞的影响T a b 1P r o t e c t i v ee f f e c to fp o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oo nw h i t eb l o o dc e l l sc o u n ti nm i c ea f t e ri r r a d i a t i o n组别白细胞数(1 0 9 L)照射前照后第3d照后第1 4d以一1 0,M e a n S D 8 P 0 0 1 V 对照组,8 P 0 0 1 V S 模型组,“p o 0 5 v s 模型组2 2 致突变试验采用比较有代表性的骨髓细胞微核试验,骨髓细胞对放射线十分敏感,受到损伤后可在分子水平发生损伤,可以引起染色体畸变、细胞微核增加【9 。检测结果表明,紫甘薯多糖高、中剂量组小鼠骨髓细胞的微核率虽然仍高于对照组,但和1 3 7 C s 7 模型组相比较,差异有统计学意义(户 O 0 1),并具有剂量依赖性,说明紫甘薯多糖对辐射损伤的突变病变有一定的保护作用。结果见表2。表2紫甘薯多糖对辐射小鼠骨髓细胞微核率的影响T a b 2E f f e c to fp o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oo nt h em i c r o n u c l e u sr a t e si nm i c eb o n em a r r o w组别微核率对照组”7 C s y 模型组高剂量组中剂量组低剂量组O 5 7 0 7 91 8 7 1 士4 5 4 8 8 6 士3 6 3 61 0 7 1 士1 8 0 61 5,】4 2 7 9组玎=1 0,M e a n+S D 8 户 o O l v s 对照组,6 户 o 0 1 v s 模型2 3 免疫功能试验小鼠胸腺系数、脾脏系数胸腺和脾脏是机体参与免疫功能调节的重要的免疫器官,是辐射高敏感的细胞群。一般情况下,机体受辐射后其胸腺系数、脾脏系数都会下降,机体免疫功能降低 1。实验表明,紫甘薯多糖可使小鼠脾脏系数、胸腺系数显著升高,并有一定剂量依赖性,各剂量组脾脏系数、胸腺系数与1 3 7 C s 7 模型组相比较,差异有显著统计学意义(夕 o 0 5),说明紫甘薯多糖可抗1 3 7 C s 7 辐射而保护脾脏、胸腺,提高机体的免疫功能。结果见表3。表3 紫甘薯多糖对辐射小鼠胸腺指数和脾指数的影响T a b 3E f f e c to fp o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oo nt h es p l e e na n dt h y m u si n d i c e so ft h em i c ea f t e ri r r a d i-a t i o n”一1 0,M e a n S D 4 P 0 0 1 V S 对照组,6 P 0 0 1 V S 模型组,6 户 O 0 5 v s 模型组C 户 0 0 1 v s 低剂量组d 户 0 0 5 v s中剂量组2 4 脾结节计数C F U S 测试是最早、最经典的造血干细胞的测试手段。脾结节(C F U S)是动物受到低于致死量射线照射后,体内存活的小量造血干细胞在脾中增殖、分化,最后生成一定数量和大小不等的脾集落。脾结节计数可间接反映残存造血干细胞的增殖分化能力,提示骨髓辐射损伤的重建恢复能力,是观察抗辐射药物的可靠方法】。实验表明,照后第1 4d,脾脏逐渐形成脾结节,随着高、中、低剂量的增加,脾结节数有所增加,并且和模型组相比均有极显著差异(P 0 0 1),存在一定的剂量依赖性。结果见表4。表4 紫甘薯多糖对辐射小鼠脾结节数(c v u-s)的影响T a b 4E f f e c t o fp o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oo nt h en u m b e ro fs p l e e nc o l o n y-f o r m i n gc e l l s C F U S)组别脾结节数个对照组”C s 一7 模型组高剂量组中剂量组低剂量组02 8 3 士1 9 37 7 1 7 士9 2 0“6 6 3 3 7 3 9“5 8 8 3 6 1 8“起=1 0,M e a n 土S D 8 p O 0 1 v s 模型组b p O 0 5 v s 高剂量组万方数据6 6 8食品与生物技术学报第2 9 卷2 5 紫甘薯多糖对辐射小鼠S O D 活性的影响如表5 可见,辐射模型组小鼠的血清、肾及肝组织中的S O D 活性与对照组相比都显著减低(户0 0 1),可见辐射模型建造成功。各剂量组与模型组相比差异都有统计学意义。说明紫甘薯多糖能够在一定程度上抵抗辐射对小鼠血清及肝肾组织中S O D 活性的破坏。表5 紫甘薯多糖对辐射小鼠血清、肾脏及肝脏S O D 活性的影响T a b 5E f f e c to fp o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oo i lt h eS O Da c t i v i t yi nt h eb l o o ds e r u m,k i d n e ya n dl i v e r竹=1 0,M e a n 土S D。p O O l v s 对照组,5 p O O l V S 模型组h p O O S v s 模型组2 6 紫甘薯多糖对辐射小鼠C A T 活性的影响如表6 可见,紫甘薯各剂量组的C A T 活性和辐射模型组相比都有显著差异,并且高剂量组的紫甘薯多糖对血清、肾及肝组织中C A T 活性的提高最为显著(夕 0 0 1)。说明紫甘薯能够提高小鼠C A T 活性。表6 紫甘薯多糖对辐射小鼠血清、肾脏及肝脏C A T 活性的影响T a b 6E f f e c to fp o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oo nt h eC A Ta c t i v i t yi nt h eb l o o ds e r u m k i d n e ya n dl i v e rn=1 0,M e a n S D。户 O O l v s 对照组,6 p o O l v s 模型组,6 户0 0 5 v s 模型组2 7 紫甘薯多糖对辐射小鼠G S H p x 活性的影响如表7 可见,紫甘薯多糖剂量组能够显著提高肝、肾组织中因辐射降低的G S H p x 活性(P 0 0 1)。表7 紫甘薯多糖对辐射小鼠肾脏及肝脏G S H-p x 活性的影响T a b 7E f f e c to fp o l y s a e c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oo nt h eG S H。p xa c t i v i t yi nt h ek i d n e ya n dl i v e r,1 2 1 0,M e a n 士S D 8 p 0 0 1 v s 对照组,6 P 0 O l v s 模型组2 8 紫甘薯多糖对辐射小鼠M D A 含量的影响由表8 可见,紫甘薯多糖可以明显减低辐射小鼠的M D A 含量,其中中剂量多糖降低血清中M D A最为明显(p O 0 1),高剂量组多糖能够最为显著地减低肾、肝组织中的M D A 含量。表8 紫甘薯多糖对辐射小鼠血清、肾脏及肝脏M D A 含量的影响T a b 8E f f e c to fp o l y s a c c h a r i d ef r o mp u r p l es w e e tp o t a t oo nt h eM D Ai nt h eb l o o ds e r u m-k i d n e ya n dl i v e rn 一1 0,M e a n 士S D 9 户 0 O l v s 对照组,6 户 0 O l v s 模型组,户0 0 5 v s 模型组3结语由实验结果可以看出,口服紫甘薯多糖能够在一定程度上抑制因辐射引起的白细胞下降,能够增加受照小鼠C F U S 的数量,提示紫甘薯多糖辐射小鼠的保护作用在一方面可能是通过促进骨髓造血干细胞的分化、增殖而实现的,也就是说对造血系万方数据第5 期江雪等:紫甘薯多糖对辐射的防护作用6 6 9统能够起到保护以及一定恢复作用;紫甘薯多糖能够降低骨髓微核率,说明在一定程度它能够抑制辐射所致的突变病变;紫甘薯多糖抗辐射损伤的机理还可能与它提高小鼠体内抗氧化物酶的活性,减少氧自由基的产生,抑制脂质过氧化反应有关;同时与保护细胞膜结构,刺激胸腺和脾脏的增殖有关。参考文献(R e f e r e n c e s):经文献查新,目前尚未见紫甘薯多糖具有抗辐射损伤作用的研究报道。紫甘薯多糖的成本不高,紫甘薯本身就是可食资源,因而具有开发成抗辐射等保健食品的价值和前景。但目前还需要大量的研究工作要做。1 叶小利,李学刚,李坤培紫色甘薯多糖对荷瘤小鼠抗肿瘤活性的影响 J 西南师范大学学报:自然科学版,2 0 0 5,3 0(2):3 3 3 3 3 6 Y EX i a o-l i,L IX u e _ g a n g,L IK u n-p e i E f f e c to fp o l y s a c c h a r i d ei np u r p l es w e e tp o t a t oo nt h ea n t i t u m o ra c t i v i t yo fc a n c e rb e a r i n gm i c e J J o u r n a lo fS o u t h w e s tC h i n aN o r m a lU n i v e r s i t y:N a t u r a lS c i e n c e,2 0 0 5,3 0(2):3 3 3 3 3 6(i nC h i n e s e)2 汪维云灰树花多糖的抗辐射作用研究 J 安徽农业大学学报,2 0 0 3,3 0(2):2 1 0 2 1 2 W A N GW e i-y u n A n t i r a d i a t i o ne f f e c to fg r i f o l af r o n d o s ap o l y s a c c h a r i d e J J o u r n a lo fA n h u iA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,2 0 0 3,3 0(2):2 1 0 一2 1 2(i nC h i n e s e)3 方忠祥,张憨,蔡本利,等辅色素对杨梅汁色泽短期稳定性的影响I-J 食品与生物技术学报,2 0 0 5,2 4(3):6 1 6 5 F A N GZ h o n g x i a n g,Z H A N GM i n,C A IB e n l i,e ta 1 E f f e c t so fc o-p i g m e n t so nt h ec o l o rs t a b i l i t yo fb a y b e r r y(m y r i c ar u b r a)j u i c ed u r i n gs h o r t t i m es t o r a g e J J o u r n a lo fF o o dS c i e n c ea n dB i o t e c h n o l o g y,2 0 0 5,2 4(3):6 1 6 5(i nC h i n e s e)4 樊黎生,龚晨睿,张声华黑木耳多糖抗辐射效应的动物实验I-J 营养学报,2 0 0 5,2 7(6):5 2 5 5 2 6 F A NL i s h e n g,G O N GC h e n-r u i,Z H A N GS h e n g h u a S t u d yo nr a d i o-p r o t e c t i v ee f f e c t so ft h ep o l y s a c c h a“d ef r o mA u r i c u l a ra u r i c u l ai nM i c e E J A c t aN u t r i m e n t aS i n i c a,2 0 0 5,2 7(6):5 2 5 5 2 6(i nC h i n e s e)5 G B l 5 1 9 3 5 20 0 3 6 G o e lH C,P r a s a dJ,S i n g hS,e ta 1 R a d i o p r o t e c t i o nb yah e r b a lp r e p a r a t i o no fH i l p p o p h a er h a m n o i d e sR H-3,a g a i n s tw h o l eb o d yl e t h a li r r a d i a t i o ni nm i c e J P h y t o m e d i c i n e,2 0 0 2,9(1):1 5-2 5 7 G r a yJL M e a s u r e m e n to fl i p i do x i d a t i o n J O i lC h e mS O c,1 9 7 8(5 5):5 3 9-5 4 5 8 龚晨睿,刘睿,王玉娥,等原花青素复合制剂对辐射损伤的保护作用研究 J 食品科学,2 0 0 8,2 9(6):4 1 2 4 1 4 G O N GC h e n-r u i,L l UR u i,W A N GY u-e,e ta 1 S t u d yo np r o t e c t i v ea c t i o no fp r o a n t h o c y a n i d i n so nr a d i a t i o nd a m a g e J 3 F o o dS c i e n c e,2 0 0 8,2 9(6):4 1 2 4 1 4(i nC h i n e s e)9 让蔚清,李东阳烹调油烟对小鼠骨髓细胞染色体畸变率和微核率影响的研究 J 衡阳医学院学报,1 9 9 7,2 5(4):3 3 1 3 3 3 1 0 3T i l lJ E,M c c u l l o c hE A Ad i r e c tm e a s u r e m e n to ft h er a d i a t i o ns e n s i t i v i t yo fn o r m a lm o u s eb o n em a r r o wc e l l s J 3 R a d i a tR e s,1 9 6 1,1 4:2 1 3 2 2 2 1 1 陈家佩辐射血液学一基础与临床 M 北京:军事医学科学出版社,2 0 0 2(责任编辑:朱明)万方数据紫甘薯多糖对辐射的防护作用紫甘薯多糖对辐射的防护作用作者:江雪,吕晓玲,李津,王星明,JIANG Xue,LU Xiao-ling,LI Jin,WANG Xing-ming作者单位:天津科技大学,食品工程与生物技术学院,天津,300457刊名:食品与生物技术学报英文刊名:JOURNAL OF FOOD SCIENCE AND BIOTECHNOLOGY年,卷(期):2010,29(5)参考文献(11条)参考文献(11条)1.汪维云 灰树花多糖的抗辐射作用研究期刊论文-安徽农业大学学报 2003(02)2.叶小利;李学刚;李坤培 紫色甘薯多糖对荷瘤小鼠抗肿瘤活性的影响期刊论文-西南师范大学学报(自然科学版)2005(02)3.让蔚清;李东阳 烹调油烟对小鼠骨髓细胞染色体畸变率和微核率影响的研究 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