不同加工精度對稻谷中鎘含量的影響

辜世偉 胡云均 劉方菁 劉 頂 何 博

(重慶市食品藥品檢驗檢測研究院，重慶 401121)

稻米在我國口糧中占有舉足輕重的地位。近年來，國內頻頻曝光大米“鎘超標”事件，廣東、湖南等地相繼出現“鎘大米”，給大米生產加工企業帶來巨大經濟影響，也給人民群眾的飲食安全帶來潛在威脅。因此，在保證水稻生產的同時，更要提高水稻的質量，改善稻米的品質，以確保糧食安全。

人體食用含鎘的大米后，在體內形成鎘硫蛋白，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、甲狀腺和毛發等也有一定量的蓄積。鎘的排出速度非常慢，在人體內主要經尿液排出，還有一部分通過肝臟經由膽汁以糞便的形式排出，鎘在體內的半衰期長達20～40年。機體中鎘積累到一定程度后，會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]。

由于農業環境中鎘污染日趨嚴重，對易富集鎘的水稻產生嚴重影響。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量和安全密切相關。陳義芳等[6]利用環境掃描電鏡結合X射線電子探針顯微分析技術分析稻谷內各組織結構的鎘含量，結果發現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]的研究結果一致。趙步洪等[9]認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，鎘在稻谷各組織結構中的分布表現出不均勻性[10]。因此，分析研究鎘在稻殼、糙米、精米、糠粉中的分布規律，了解不同加工精度對稻谷中鎘含量的影響，為稻谷中重金屬鎘的監測及評估分析提供參考，具有重要現實意義。

本研究從重慶市地產大米抽取的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象，用實驗室中的小型礱谷機和精白機等儀器將稻谷加工成糙米后，依據GB 1354—2009《大米》[11]中對不同等級精米的要求，以國家制定的大米加工精度標準樣品為參照，將46組稻谷樣品制成不同加工精度的大米，并檢測稻殼、糙米、不同等級精米和不同等級糠粉中的鎘含量，從而研究重金屬鎘在稻殼、糠粉、糙米、精米中的分布規律。稻谷由外而內依次由稻殼(穎)、糠層(果皮、種皮、糊粉層)和胚乳三部分構成。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器設備

稻谷(秈米，2017年收割于重慶市13個區縣，樣品統一曬干后儲藏于實驗室陰涼干燥處待處理)；硝酸(優級純)：重慶川東化工有限公司；鎘標準溶液(GSB 04-1721-2004)：國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

圖1 稻谷的加工流程

JLGJ-45礱谷機；JMNJ-3精白機；Mill-Q Advantage A 10純水機；PE-AA900T原子吸收分光光度計；CEM-MARS6微波消解儀；EHD-24趕酸器。

1.2 方法

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個工序，如圖1所示。

碾白：通過精白機碾去糙米的糠層，得到不同等級的精米。經實驗確定本研究中的糙米經過精白機碾磨5、10、20、70 s分別制得四級、三級、二級和一級精米，用100目的細篩將對應的糠粉中的碎米選除，得到三級糠粉和一級糠粉。詳見表1。

表1 不同等級精米的加工情況

1.2.2 樣品的檢測

稻谷經過不同的加工精度制成不同等級的大米(四級、三級、二級、一級)及其稻殼、糙米、糠粉(三級、一級)，按照GB 5009.15—2014《食品安全國家標準食品中的鎘的測定》[12]中規定的第一法石墨爐原子吸收分光光度法進行鎘含量的分析檢測。

2 結果與討論

2.1 46組不同精度稻谷鎘含量測定結果

按照GB 5009.15—2014的測定方法測定46組不同精度的稻谷，測得結果見表2。

表2 稻谷各組分鎘含量檢測數據/mg/kg

2.2 稻谷各組分鎘含量比較

將46組稻谷各組分中鎘含量比較可以發現，鎘在稻谷中的分布表現出不均勻性。其中三級糠粉鎘含量平均值最高為0.57 mg/kg，一級精米含量最低0.22 mg/kg。鎘含量平均值從高到低的順序大致符合：三級糠粉>一級糠粉>糙米>四級精米>三級精米>二級精米>一級精米(見圖2)。

圖2 稻谷各組分鎘含量平均值

2.3 稻谷各組分鎘含量差異性比較

將稻谷每組分鎘含量依次與前一項進行兩兩比較(三級糠粉與一級糠粉，一級糠粉與糙米，糙米與四級精米，四級精米與三級精米，三級精米與二級精米，二級精米與一級精米逐次進行配對樣本T檢驗)。

表3 稻谷樣品鎘含量對比分析(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：四級精米鎘含量最高，為(0.40±0.24) mg/kg；一級精米鎘含量最低，為(0.22±0.13) mg/kg。

一級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，稻谷的糠層對鎘的富集作用最強，其鎘含量顯著高于胚乳(精米)，對于整個稻米鎘含量分析有較大影響。

前人研究表明，加工產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輸的過程中，鎘會選擇性地與蛋白質以絡合物的形式結合[13-15]，因此鎘易富集在蛋白質含量較高的部位[16,17]。而糠層蛋白質含量最高，胚乳由外到內蛋白質含量逐漸降低[18]。

2.4 各精米組分鎘含量占糙米組分中鎘含量的百分比

對于同一稻谷樣品，加工成糙米、四級精米、三級精米、二級精米和一級精米鎘的含量逐步降低，所以不同的加工程度對大米含量的影響比較大。四級精米、三級精米、二級精米、一級精米相對于糙米中鎘的含量百分比與減量百分比見圖3。

圖3 與糙米相比各級精米百分含量分析比較

3 結論

鎘在稻谷中的分布表現出不均勻性；鎘含量的大小依次為三級糠粉>一級糠粉>糙米>四級精米>三級精米>二級精米>一級精米。稻谷的糠層鎘含量較高，對鎘的富集高于胚乳(精米)。稻殼鎘含量卻相對較低，明顯低于糙米，接近一級精米含量。

稻谷經過不同精度的加工，用統計學中的T檢驗法進行兩兩配對分析，得出一級糠粉與糙米中的鎘含量差異具有統計學意義，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]中規定稻谷(以糙米計)中鎘的限量為0.2 mg/kg，通過表2中糙米與一級精米對比，可以分析得知，糙米樣品鎘含量為0.22 mg/kg(表中最低)時，其一級精米的鎘含量為0.11～0.12 mg/kg；一級精米樣品鎘含量為0.11 mg/kg(表中最低)時，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，被加工成一級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，經過精白機加工得到的一級大米，鎘含量可能低于0.20 mg/kg。反之，食品檢測中值較大但符合國家標準的精大米，若以糙米計，鎘含量很可能已經超標，需引起重視。