加工過程對大米中農藥殘留影響的薈萃分析

王迎鑫, 段錦淼, 高慶超, 張志勇1,, 梁 穎*,1,

(1. 江蘇省食品質量安全重點實驗室，南京 210014；2. 江蘇大學 食品與生物工程學院，江蘇 鎮江 212013；3. 江蘇省農業科學院 農產品質量安全與營養研究所，南京 210014)

谷類是中國大多數居民的主要食物，雖然中國居民谷類食物消費量占比逐年下降，但據《中國居民膳食指南科學研究報告 (2021) 》統計，至2015 年其占比仍保持在50%以上[1]。大米是谷類食物中的重要類別，大米安全對于居民飲食安全至關重要。農產品生長過程中病蟲草害時有發生，農藥的使用不可避免，其殘留對農產品安全存在潛在風險[2]。稻谷收獲后需經過脫殼、碾磨、拋光等處理，雖會有效降低大米中的農藥殘留量[3]，但由于部分農藥內吸性及加工接觸等因素，大米中仍會或多或少存在農藥殘留[4-5]。張蕊等[6]對市售15 份大米樣品中的25 種農藥及其代謝物殘留進行了測定，結果顯示農藥檢出率為73.33%；朱琳等[7]對市售9 份大米中的14 種農藥殘留進行了測定，結果顯示農藥檢出率為44.44%。雖然報道的大米中農藥殘留檢出量均低于限量值，但農藥殘留的潛在風險仍不容忽視。目前已有多項研究顯示，家庭加工，如清洗、浸泡、蒸煮等可以不同程度地降低大米中的農藥殘留量，其中尤以蒸煮效果最為突出[8-10]。因此，研究加工過程對大米中農藥殘留量的影響，對于精確評估農藥殘留膳食暴露、明確農藥殘留風險、完善農藥最大殘留限量標準以及引導消費者安全膳食均具有重要意義。目前，圍繞加工過程對大米中農藥殘留影響的研究，多是針對一種或幾種農藥進行的[9-10]，而大米生產過程中可供使用的農藥達數百種之多，現有研究難以覆蓋。如何利用已有研究數據，定量評估加工過程對食品中農藥殘留的整體影響，是膳食風險評估中的重要研究方向，為此相關學者進行了積極的探索，其中借助統計分析方法是較為科學和合理的途徑。

薈萃分析是對同課題的、具備特定條件的諸多研究結果進行綜合的一類統計學方法[11]，其用于計算效應大小的方法主要有Hedges 指數、響應比和基于反應理論的模型。薈萃分析在社會學、行為學、情報學、醫學等領域應用較為廣泛[12-14]，近年其應用領域逐步拓展，農業、食品等相關學科也開始涉及[15-16]。目前，針對加工過程對農藥殘留影響的相關研究結果大多依賴于特定農藥的物化屬性，對于大米中可能存在的農藥的整體影響尚未可知。鑒于此，本研究借助薈萃分析方法，利用其中的響應比定量計算獲得加工前后大米中農藥殘留量的變化，探討加工過程對大米中農藥殘留量的影響。

1 研究方法

1.1 數據來源

1.1.1 檢索條件 加工對大米中農藥殘留影響的相關文獻通過Web of Science、Science Direct、Google 學術、中國知網、超星圖書館等數據庫檢索，設置中文關鍵詞包括：大米、農藥、加工、脫殼、碾磨、拋光、家庭處理、烹飪、清洗、浸泡、蒸煮、煮粥、炒飯，設置英文關鍵詞包括：rice、pesticide、processing、hulling、milling、polishing、home preparation、cooking、washing、soaking、boiling、cooking porridge、frying，設置檢索日期截至2021 年6 月30 日發表的相關文獻。為防止遺漏，文獻的參考文獻亦在檢索范圍之內。

1.1.2 數據篩選及處理 對檢索出的相關文獻進行篩選，篩選條件為：文獻中數據需要對應有加工方法、農藥名稱、加工前與加工后農藥殘留平均濃度、平均濃度標準偏差 (SD) 。當文獻中大米的農藥殘留量數據以圖的形式存在時，則采用GetData 2.22 軟件獲取數據。由于數據來源不同，試驗條件各不相同，結果分別獨立，需要對其同質性進行檢驗，并明確樣本間變異、試驗間變異以及置信區間。

1.2 數據分析

薈萃分析的統計指標采用響應比 (Ri) 表示，即大米加工前與加工后農藥殘留量的比值，采用Keikotlhaile 的方法[15]通過公式 (1) 計算。Ri以自然對數 (Li) 呈現，并假定分子與分母的變化呈線性關系，通過公式 (2) 計算。每項研究試驗樣本間變異 (vi) 通過公式 (3) 計算。

2 結果與分析

2.1 文獻檢索

中英文數據庫中共檢索到食品加工對大米中農藥殘留量影響的文獻50 余篇，經過篩選后其中含有加工方法、農藥名稱、加工前與加工后農藥殘留平均濃度、平均濃度標準偏差 (SD) 等信息和數據的有效文獻19 篇。文獻檢索過程中，加工方法如低濃度氯化鈉鹽水蒸煮、煮粥、蒸煮后炒飯等文獻由于樣本量少于10 個，未納入考慮范圍。文中所述加工方法以脫殼、碾磨、拋光以及大米家庭烹飪加工為主，其他工業化加工方法如發酵、蒸餾等不在本文范圍之內。詳細的有效參考文獻見表1，這些文獻研究中的加工對象包括稻谷、糙米、大米以及糯米和有色大米；加工方法涉及一種、幾種或者幾種組合；檢測農藥為一種或幾種甚至數十種，大多為農藥有效成分，由于毒死蜱的代謝產物3,5,6-三氯吡啶酚 (TCP) 毒性較強，故列入考慮范圍內，其他則不含農藥代謝物。

2.2 數據收集

由表1 可知：由稻谷到大米主要經過脫殼、碾磨和拋光等加工過程，樣本量分別為100、51和37 個。清洗與蒸煮是消費者家庭加工大米最主要、最常見的方法，樣本量最為充足。其中，單一清洗的樣本量為318 個，按照清洗次數劃分為清洗1 次、清洗2 次、清洗3 次，其中清洗1 次的樣品量最多，為231 個；單一蒸煮的樣本量總計687 個，按照蒸煮方式劃分為普通蒸煮及高壓蒸煮，普通蒸煮是指使用普通電飯煲類進行的蒸煮，樣本量高達665 個，高壓蒸煮是指采用高壓鍋類進行的蒸煮，樣本量為22 個。大米清洗前浸泡也是一個重要步驟，對米飯的食味品質有直接影響，單一浸泡的樣本量為54 個。文獻報道中多種加工方法組合處理對大米中農藥殘留量影響的研究主要有浸泡 + 清洗、浸泡 + 清洗 + 蒸煮，以及清洗 + 蒸煮 (表2) 。文獻中試驗樣本的統計中如果沒有加工前、加工后農藥殘留數據或者殘留數據的標準偏差，則不在統計范圍之內。低于檢出限的農藥殘留濃度按照檢出限值的1/2 進行計算。

表1 加工方法對大米中農藥殘留影響的研究文獻Table 1 The literatures about the effects of processing methods on pesticide residues in rice

續表1Table 1 (Continued)

表2 加工方法對大米中農藥殘留量影響研究文獻中的樣本數Table 2 The sample number in the literatures about the effects of processing methods on pesticide residues in rice

2.3 薈萃分析

關于加工過程對大米中農藥殘留量影響的薈萃分析，由于數據來源于不同的文獻，各研究相對獨立，故需要對各研究數據進行薈萃分析以證實其具有同質性，Q檢驗是通過對誤差平方進行加權求得，是同質性檢驗的一種重要方法[35]。本研究中，對大米單一及組合加工方法的數據均進行了同質性Q檢驗，結果顯示：每種單一或組合加工方法的Q值均大于卡方分布在k－1 自由度下的P值 (表3) ，故判定來源于不同文獻的樣本具有同質性，可以進行多個統計量的加權合并。

試驗間變異采用σ2表示，由Q值計算得出，σ2受不同文獻研究中具體參數的影響，如樣本差異、處理差異、環境差異等[36]。將σ2納入加權平均對數響應比 (L*) 的計算中，σ2越小，對個體研究進行加權所占的權重越大，薈萃分析的精確度越高。加權響應比 (R*) 及其95%、99.5%置信區間結果見表3。R*越低，說明加工方法對大米中農藥殘留量的影響越大，經該方法加工后大米中農藥殘留量降低越明顯。

表3 不同加工方法大米中農藥殘留量的響應比及置信區間Table 3 Response ratio and confidence interval of pesticide residue levels in rice processed by different methods

分析結果顯示：單一及組合加工方法對大米中農藥殘留量影響的R*均小于1，說明經上述加工方法處理后大米中農藥殘留量均有所降低。其中，單一加工方法中，脫殼、碾磨及拋光的R*分別為0.376、0.310 和0.212，均可有效降低大米中的農藥殘留量，尤以拋光效果最佳；浸泡去除農藥殘留量的效果相對較低，R*為0.518；清洗中，隨著清洗次數增加，對農藥殘留量的去除效果增強，清洗1 次、2 次和3 次的R*分別為0.450、0.338 和0.162；普通蒸煮對大米中農藥殘留量的影響優于浸泡和清洗1 次，R*為0.356，而高壓蒸煮的R*為0.144，說明高壓蒸煮對大米中農藥殘留量的去除效果優于普通蒸煮，但同時高壓蒸煮對大米中農藥殘留量的影響與其他方法不同，試驗間變異σ2為1.584，99.5% 置信區間范圍最大，從0.029 到0.706，說明高壓蒸煮對不同農藥殘留量的影響差異較大，在實際應用中應充分考慮農藥品種間的特性差異。組合加工方法對大米中農藥殘留量的影響均較為突出，除浸泡 + 清洗1 次的R*為0.283 外，其他均小于0.1。

組合加工方法對農藥殘留量的影響是各單一加工方法影響的組合，其R*可以理解為各單一加工方法R*的乘積，通過計算顯示，組合加工方法中各單一加工方法R*的乘積與組合方法的R*基本一致，進一步佐證了薈萃分析結果的準確性。

3 討論

薈萃分析可以定量分析具備特定條件的諸多研究結果，樣品量越大，分析結果的準確度越高。Keikotlhaile 等[15]早在2010 年即首次將其應用到加工過程對果蔬中農藥殘留量影響的評估中，雖然不同水果和蔬菜的理化特性差異較大，但隨著加工對不同水果蔬菜中農藥殘留量影響研究的日益增多，樣本量也在不斷增加，目前已可以實現加工過程對不同水果以及不同類型蔬菜中農藥殘留量影響的薈萃分析，Liang 等[16,39-40]采用薈萃分析定量評估了食品加工過程對水果、葉菜類蔬菜、果菜類蔬菜中農藥殘留量的影響，結果顯示，除微波加熱外，其他加工方法均對降低農藥殘留有較好的作用。

稻谷經脫殼、碾磨、拋光等加工過程后，其農藥殘留量均可得到有效降低，尤其是拋光，響應比為0.212。雖然碾磨和拋光可有效降低大米中的農藥殘留量，但同時也會去除大米糊粉層、部分胚乳和胚芽，從而降低大米的營養品質，故不推薦食用經多次碾磨和拋光的大米。雖然浸泡對去除大米中農藥殘留量的效果相對較低，響應比為0.518，但浸泡可以有效改善米飯的食味品質[41]，實現安全與食味品質二者兼得，故值得推薦。清洗是大米加工中最簡單且必須的方法。清洗降低農藥殘留量受諸多因素影響，如農藥的附著性、內吸性、水溶性等，清洗次數越多，農藥殘留越少[25]，清洗1 次、2 次、3 次的響應比分別為0.450、0.338 和0.162， 但隨著清洗次數的增加，大米中部分營養成分如礦物質、B 族維生素等也會隨之損失[42]。結合響應比 (R*) 考慮，建議清洗次數不超過2 次。蒸煮是我國消費者食用大米的主要方式，一般采用電飯煲類進行蒸煮，也有采用高壓鍋類進行蒸煮的[43]。不同蒸煮方式，由于其蒸煮過程中壓力不同，其對農藥殘留量的影響受農藥自身理化性質影響，包括農藥的熱穩定性、蒸氣壓、沸點、水解率及水溶性等[44]。本研究中，普通蒸煮、高壓蒸煮的響應比分別為0.356 和0.144，其中高壓蒸煮由于蒸煮過程中壓力大，對農藥殘留量的去除效果較普通蒸煮要好。相比于單一加工方式，組合加工方式對農藥殘留量的去除效果更好。單一加工方法響應比的乘積與組合方法的響應比基本一致，進一步佐證了薈萃分析結果的準確性。居民對大米的家庭加工處理多以組合加工方式進行，因此其安全性會進一步提升。

薈萃分析獲得的響應比 (R*) ，是關于諸多加工過程對大米中農藥殘留影響研究結果的定量分析，其最重要的作用是可以作為食品加工因子，用于膳食風險評估。目前，在膳食風險評估中，由于加工因子數據少、針對性強，多直接采用農產品中農藥殘留數據進行評估，往往導致評估結果風險偏高，不能反映真實的風險程度。 《農藥殘留加工因子手冊》[45]以聯合國糧食與農業組織/世界衛生組織 (FAO/WHO) 農藥殘留聯席會議(JMPR) 報告為基礎資料，梳理了果蔬加工產品中針對單個農藥的加工因子，但基本未涉及大米。Scholz 等[46]指出，德國聯邦風險評估研究所 (BfR)梳理了6500 余個針對不同食品中不同農藥的加工因子，主要是針對食品成品，也未涉及大米浸泡、清洗等過程的影響。Zhang 等[20]的研究結果顯示，大米中毒死蜱、3,5,6-三氯吡啶酚殘留清洗1 次的加工因子分別為0.45 和0.54；Medina 等[3]研究表明，大米蒸煮過程中溴氰菊酯、戊菌唑、醚菌酯、環唑醇、氟環唑和嘧菌酯殘留的加工因子介于0.36～0.42 之間，均位于本研究對應響應比值的置信區間，本研究結果與之具有一致性。

隨著加工過程對食品中農藥殘留量影響重要性的認同度提升，該類數據越來越多，尤其是符合我國居民消費方式的加工方法的數據逐年增多，采用薈萃分析研究加工方法對大米中某一類農藥殘留的影響將有望獲得更為真實的結果。

4 結論

大米中可能同時存在多種農藥殘留，通過薈萃分析對已有相關文獻數據進行統計分析，可獲得不同加工方法對大米中農藥殘留量影響的響應比。本研究結果顯示，單一加工方法中脫殼、碾磨、拋光的響應比均小于0.400，可有效去除大米中的農藥殘留；浸泡對大米中農藥殘留量的影響相對較弱，響應比為0.518；清洗次數不同對大米中農藥殘留量的影響不同，隨著清洗次數增加，大米中農藥殘留量降低，清洗1 次、2 次和3 次的響應比分別為0.450、0.338 和0.162；蒸煮中高壓蒸煮對農藥殘留量的影響突出，響應比為0.144，優于普通蒸煮。組合加工方法對大米中農藥殘留量的去除效果均較高，響應比在0.283 以下。薈萃分析獲得的響應比可作為加工因子用于大米的膳食風險評估，為提升大米中農藥殘留風險評估的準確性、制定針對大米的合理MRL 值提供依據，同時為消費者的安全膳食提供引導。