辜世偉 胡云均 劉方菁 劉 頂 何 博
(重慶市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)研究院,重慶 401121)
稻米在我國(guó)口糧中占有舉足輕重的地位。近年來,國(guó)內(nèi)頻頻曝光大米“鎘超標(biāo)”事件,廣東、湖南等地相繼出現(xiàn)“鎘大米”,給大米生產(chǎn)加工企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟(jì)影響,也給人民群眾的飲食安全帶來潛在威脅。因此,在保證水稻生產(chǎn)的同時(shí),更要提高水稻的質(zhì)量,改善稻米的品質(zhì),以確保糧食安全。
人體食用含鎘的大米后,在體內(nèi)形成鎘硫蛋白,選擇性地蓄積于肝、腎中。其中,腎臟可吸收體內(nèi)近1/3的鎘,是鎘中毒的“靶器官”。其他臟器如脾、胰、甲狀腺和毛發(fā)等也有一定量的蓄積。鎘的排出速度非常慢,在人體內(nèi)主要經(jīng)尿液排出,還有一部分通過肝臟經(jīng)由膽汁以糞便的形式排出,鎘在體內(nèi)的半衰期長(zhǎng)達(dá)20~40年。機(jī)體中鎘積累到一定程度后,會(huì)引起腎臟和骨的病變,甚至還具有一定的致突變、致癌和致畸性[1-2]。
由于農(nóng)業(yè)環(huán)境中鎘污染日趨嚴(yán)重,對(duì)易富集鎘的水稻產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在水稻植株中,稻谷的鎘含量及累積量雖低于根莖等其他器官[3-5],但稻谷作為水稻的可食部分,其中的鎘含量及分布與其食用質(zhì)量和安全密切相關(guān)。陳義芳等[6]利用環(huán)境掃描電鏡結(jié)合X射線電子探針顯微分析技術(shù)分析稻谷內(nèi)各組織結(jié)構(gòu)的鎘含量,結(jié)果發(fā)現(xiàn)稻谷外層胚乳的糊粉層部分的鎘含量明顯高于其他部位。査燕等[7]采用物理剝離的方法研究鎘在稻谷中的分布,結(jié)果顯示,鎘在以皮層和胚為主的糠層中的含量最高,穎殼最低,與Liu等[8]的研究結(jié)果一致。趙步洪等[9]認(rèn)為糠層和穎殼中的鎘含量較高,胚乳部分的鎘含量最低。可見,鎘在稻谷各組織結(jié)構(gòu)中的分布表現(xiàn)出不均勻性[10]。因此,分析研究鎘在稻殼、糙米、精米、糠粉中的分布規(guī)律,了解不同加工精度對(duì)稻谷中鎘含量的影響,為稻谷中重金屬鎘的監(jiān)測(cè)及評(píng)估分析提供參考,具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
本研究從重慶市地產(chǎn)大米抽取的300多組稻谷中,選取鎘含量偏高的46組稻谷樣品作為研究對(duì)象,用實(shí)驗(yàn)室中的小型礱谷機(jī)和精白機(jī)等儀器將稻谷加工成糙米后,依據(jù)GB 1354—2009《大米》[11]中對(duì)不同等級(jí)精米的要求,以國(guó)家制定的大米加工精度標(biāo)準(zhǔn)樣品為參照,將46組稻谷樣品制成不同加工精度的大米,并檢測(cè)稻殼、糙米、不同等級(jí)精米和不同等級(jí)糠粉中的鎘含量,從而研究重金屬鎘在稻殼、糠粉、糙米、精米中的分布規(guī)律。稻谷由外而內(nèi)依次由稻殼(穎)、糠層(果皮、種皮、糊粉層)和胚乳三部分構(gòu)成。
稻谷(秈米,2017年收割于重慶市13個(gè)區(qū)縣,樣品統(tǒng)一曬干后儲(chǔ)藏于實(shí)驗(yàn)室陰涼干燥處待處理);硝酸(優(yōu)級(jí)純):重慶川東化工有限公司;鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液(GSB 04-1721-2004):國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。
圖1 稻谷的加工流程
JLGJ-45礱谷機(jī);JMNJ-3精白機(jī);Mill-Q Advantage A 10純水機(jī);PE-AA900T原子吸收分光光度計(jì);CEM-MARS6微波消解儀;EHD-24趕酸器。
1.2.1 樣品的制備
稻谷的加工主要分為清理、礱谷和碾白3個(gè)工序,如圖1所示。
碾白:通過精白機(jī)碾去糙米的糠層,得到不同等級(jí)的精米。經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定本研究中的糙米經(jīng)過精白機(jī)碾磨5、10、20、70 s分別制得四級(jí)、三級(jí)、二級(jí)和一級(jí)精米,用100目的細(xì)篩將對(duì)應(yīng)的糠粉中的碎米選除,得到三級(jí)糠粉和一級(jí)糠粉。詳見表1。
表1 不同等級(jí)精米的加工情況
1.2.2 樣品的檢測(cè)
稻谷經(jīng)過不同的加工精度制成不同等級(jí)的大米(四級(jí)、三級(jí)、二級(jí)、一級(jí))及其稻殼、糙米、糠粉(三級(jí)、一級(jí)),按照GB 5009.15—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中的鎘的測(cè)定》[12]中規(guī)定的第一法石墨爐原子吸收分光光度法進(jìn)行鎘含量的分析檢測(cè)。
按照GB 5009.15—2014的測(cè)定方法測(cè)定46組不同精度的稻谷,測(cè)得結(jié)果見表2。
表2 稻谷各組分鎘含量檢測(cè)數(shù)據(jù)/mg/kg
將46組稻谷各組分中鎘含量比較可以發(fā)現(xiàn),鎘在稻谷中的分布表現(xiàn)出不均勻性。其中三級(jí)糠粉鎘含量平均值最高為0.57 mg/kg,一級(jí)精米含量最低0.22 mg/kg。鎘含量平均值從高到低的順序大致符合:三級(jí)糠粉>一級(jí)糠粉>糙米>四級(jí)精米>三級(jí)精米>二級(jí)精米>一級(jí)精米(見圖2)。
圖2 稻谷各組分鎘含量平均值
將稻谷每組分鎘含量依次與前一項(xiàng)進(jìn)行兩兩比較(三級(jí)糠粉與一級(jí)糠粉,一級(jí)糠粉與糙米,糙米與四級(jí)精米,四級(jí)精米與三級(jí)精米,三級(jí)精米與二級(jí)精米,二級(jí)精米與一級(jí)精米逐次進(jìn)行配對(duì)樣本T檢驗(yàn))。
表3 稻谷樣品鎘含量對(duì)比分析(N=46)/mg/kg
注:*P<0.01,#P<0.05;因糙米含有糠層,故將其歸為“糠層”類別。
由表3可知,稻谷的稻殼、糠層和胚乳中重金屬鎘含量存在顯著差異,鎘含量平均值從高到低依次為:糠層>胚乳>稻殼。
不同加工精度的精米中重金屬鎘含量也存在顯著差異:四級(jí)精米鎘含量最高,為(0.40±0.24) mg/kg;一級(jí)精米鎘含量最低,為(0.22±0.13) mg/kg。
一級(jí)糠粉與糙米中的鎘含量差異顯著(P<0.05),其余稻谷組分的鎘含量比較分析具有極顯著差異性(P<0.01) (見表3)。由此可見,稻谷的糠層對(duì)鎘的富集作用最強(qiáng),其鎘含量顯著高于胚乳(精米),對(duì)于整個(gè)稻米鎘含量分析有較大影響。
前人研究表明,加工產(chǎn)物鎘含量的差異可能是由于稻谷各部位蛋白含量的差異引起的。在鎘由莖葉向水稻的籽粒運(yùn)輸?shù)倪^程中,鎘會(huì)選擇性地與蛋白質(zhì)以絡(luò)合物的形式結(jié)合[13-15],因此鎘易富集在蛋白質(zhì)含量較高的部位[16,17]。而糠層蛋白質(zhì)含量最高,胚乳由外到內(nèi)蛋白質(zhì)含量逐漸降低[18]。
對(duì)于同一稻谷樣品,加工成糙米、四級(jí)精米、三級(jí)精米、二級(jí)精米和一級(jí)精米鎘的含量逐步降低,所以不同的加工程度對(duì)大米含量的影響比較大。四級(jí)精米、三級(jí)精米、二級(jí)精米、一級(jí)精米相對(duì)于糙米中鎘的含量百分比與減量百分比見圖3。
圖3 與糙米相比各級(jí)精米百分含量分析比較
鎘在稻谷中的分布表現(xiàn)出不均勻性;鎘含量的大小依次為三級(jí)糠粉>一級(jí)糠粉>糙米>四級(jí)精米>三級(jí)精米>二級(jí)精米>一級(jí)精米。稻谷的糠層鎘含量較高,對(duì)鎘的富集高于胚乳(精米)。稻殼鎘含量卻相對(duì)較低,明顯低于糙米,接近一級(jí)精米含量。
稻谷經(jīng)過不同精度的加工,用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的T檢驗(yàn)法進(jìn)行兩兩配對(duì)分析,得出一級(jí)糠粉與糙米中的鎘含量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,其余稻谷組分的鎘含量比較分析具有較大差異性。不同的加工程度對(duì)同一稻谷樣品鎘含量的影響比較大,碾白精度越高,得到的精米中的鎘含量越低。
GB 2762—2017 《食品中污染物限量》[19]中規(guī)定稻谷(以糙米計(jì))中鎘的限量為0.2 mg/kg,通過表2中糙米與一級(jí)精米對(duì)比,可以分析得知,糙米樣品鎘含量為0.22 mg/kg(表中最低)時(shí),其一級(jí)精米的鎘含量為0.11~0.12 mg/kg;一級(jí)精米樣品鎘含量為0.11 mg/kg(表中最低)時(shí),其糙米鎘含量在0.23~0.25 mg/kg,說明糙米在鎘限量值0.2 mg/kg范圍附近時(shí),被加工成一級(jí)精米后鎘含量降低了一半左右。鎘含量在0.40 mg/kg左右的糙米,經(jīng)過精白機(jī)加工得到的一級(jí)大米,鎘含量可能低于0.20 mg/kg。反之,食品檢測(cè)中值較大但符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的精大米,若以糙米計(jì),鎘含量很可能已經(jīng)超標(biāo),需引起重視。