不同脫殼研磨方式對(duì)稻谷重金屬含量的影響研究

金曹貞 孫燦 郝曉潔 瞿君 易小琦

（上海市閔行區(qū)動(dòng)植物檢測(cè)檢驗(yàn)中心，上海 201109）

大米作為人們?nèi)粘Ｉ钪凶钪饕氖澄铮绕湓谖覈?guó)南方地區(qū)，約有70%的人們以大米為主食，因此，保證大米質(zhì)量安全具有十分重要的意義[1]。近年來(lái)，隨著“鎘麥”等事件的深度曝光，農(nóng)產(chǎn)品的重金屬污染進(jìn)一步引起人們的重視。然而，大米也是重金屬進(jìn)入人體的主要途徑之一，據(jù)調(diào)查，稻谷不同部位的重金屬含量有所不同，基本呈現(xiàn)出糠粉>糙米>精米>稻殼的趨勢(shì)，且稻谷不同部位的重金屬會(huì)互相遷移[2-3]，由此說(shuō)明，不同脫殼研磨方式對(duì)稻谷重金屬含量有一定影響[4-5]。在此背景下，本研究采集了上海市閔行區(qū)5個(gè)街鎮(zhèn)不同水稻種植專業(yè)合作社的31個(gè)稻谷樣本作為研究對(duì)象，分析了不同脫殼研磨方式對(duì)稻谷中重金屬Cu、Zn、Cd含量的影響，從而總結(jié)出稻谷不同部位的重金屬含量變化規(guī)律，現(xiàn)將相關(guān)研究結(jié)果報(bào)道如下，以期為稻谷安全加工和市民安全選購(gòu)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品來(lái)源及處理

本研究于2020年采集了上海市閔行區(qū)5個(gè)街鎮(zhèn)（浦江鎮(zhèn)、浦錦街道、顓橋鎮(zhèn)、吳涇鎮(zhèn)、馬橋鎮(zhèn)）不同水稻種植專業(yè)合作社的31個(gè)稻谷樣本，見(jiàn)表1。采集的稻谷樣本自然風(fēng)干后，采用3種方式進(jìn)行脫殼研磨：第一種是機(jī)脫殼手磨，即先用碾米機(jī)脫粒、去殼，再手工研磨粉碎；第二種是手剝殼手磨，即先手工剝殼，再手工研磨粉碎；第三種是機(jī)脫殼機(jī)磨，即先用碾米機(jī)脫粒、去殼，再用不銹鋼粉碎機(jī)粉碎。所有粉碎后的稻谷樣品分別過(guò)60目篩并存入樣品袋中備用。

表1 稻谷樣本來(lái)源及分布

1.2 實(shí)驗(yàn)材料與分析方法

主要儀器和設(shè)備：PE-900T原子吸收分光光度儀，F(xiàn)A-2104型電子分析天平，SPB 50-48型可調(diào)溫式帶孔石墨加熱板，可調(diào)溫式電爐。

主要試劑：硝酸（GR級(jí)），曲拉通（TritonX-100），硝酸鈀，常規(guī)實(shí)驗(yàn)室玻璃器皿（使用前以稀硝酸浸泡清洗），二級(jí)蒸餾水，質(zhì)量分?jǐn)?shù)99%以上的高純氬氣。

其他材料：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米粉（G SB-1，G B W 10010）和湖南大米粉（GSB-23，GBW10045，來(lái)源于地球物理地球化學(xué)勘查研究所）。

本實(shí)驗(yàn)選取硝酸快速消解法[6]：稱取試樣0.5 g（精確到0.000 1 g）于帶蓋的刻度離心管中，用少量蒸餾水濕潤(rùn)，加0.5～1.0 mL硝酸，蓋上蓋子（不能太緊，擰1/3圈即可），在120 ℃的帶孔石墨加熱爐上加熱30 min，冷卻后用0.1%曲拉通定容至25 mL，混勻待測(cè)。同時(shí)做試劑空白實(shí)驗(yàn)。

1.3 重金屬去除率計(jì)算

重金屬去除率計(jì)算公式：D=[(C×ω)÷(C0×ω0)]×100%。式中，D為去除率（%），ω為去除部分重量（g），C為去除部位濃度（mg/kg），ω0為總重量，C0為總濃度（mg/kg）。

2 結(jié)果與分析

2.1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)試值比對(duì)

為驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性，本研究分別測(cè)定了標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米粉（GSB-1，GBW10010）和湖南大米粉（GSB-23，GBW10045）的重金屬含量，見(jiàn)表2。結(jié)果顯示：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米粉GSB-1和GSB-23中Cd含量分別在0.085～0.090 mg/kg和0.190～0.200 mg/kg，平均含量分別為0.087 mg/kg和0.200 mg/kg，均在標(biāo)物證書保證值的1倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)，且接近標(biāo)物證書保證值中值；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米粉GSB-1和GSB-23中Cu含量分別在5.2～5.5 mg/kg和2.3～2.5 mg/kg，平均含量分別為5.3 mg/kg和2.4 mg/kg，其中，GSB-1的檢測(cè)結(jié)果平均值在標(biāo)物證書保證值的2倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)，GSB-23的檢測(cè)結(jié)果平均值接近標(biāo)物證書保證值的中值；標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米粉GSB-1和GSB-23中Zn含量分別在21.8～22.2 mg/kg和14.8～15.3 mg/kg，平均含量分別為22.0 mg/kg和15.0 mg/kg，平均值均在標(biāo)物證書保證值的1倍標(biāo)準(zhǔn)偏差范圍內(nèi)。以上結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米粉中3種重金屬元素的平均含量均在標(biāo)物證書保證值的2倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均符合GB/T 27404-2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范 食品理化檢測(cè)》附錄F規(guī)定。

表2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)大米粉樣品中重金屬含量測(cè)定結(jié)果

2.2 稻谷中重金屬含量測(cè)定結(jié)果分析

由表3可知，稻谷經(jīng)3種不同剝殼研磨方式所得大米樣本中，Cd含量范圍分別為：0～0.045 mg/kg、0.001～0.047 mg/kg、0～0.043 mg/kg，參照大米中重金屬評(píng)價(jià)限量標(biāo)準(zhǔn)GB2762-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》，Cd含量均未超標(biāo)（Cd≤0.2 mg/kg）。另外，Cu、Zn未列入污染重金屬評(píng)價(jià)范圍。

另外，從表3中還可看出，稻谷經(jīng)3種不同剝殼研磨方式所得的大米樣本中，Cd含量平均值分別為機(jī)脫殼手磨0.018 mg/kg、手剝殼手磨0.020 mg/kg、機(jī)脫殼機(jī)磨0.015 mg/kg；差異系數(shù)（CV）分別為機(jī)脫殼手磨68.4%、手剝殼手磨67.2%、機(jī)脫殼機(jī)磨63.4%。說(shuō)明Cd含量平均值以手剝殼手磨為最大、機(jī)脫殼機(jī)磨為最小，差異系數(shù)以機(jī)脫殼機(jī)磨為最低。Cu含量測(cè)定平均值分別為機(jī)脫殼手磨3.200 mg/kg、手剝殼手磨4.910 mg/kg、機(jī)脫殼機(jī)磨3.400 mg/kg，差異系數(shù)分別為機(jī)脫殼手磨19.6%、手剝殼手磨18.4%、機(jī)脫殼機(jī)磨16.4%。說(shuō)明Cu含量平均值以手剝殼手磨為最大、機(jī)脫殼手磨為最小，差異系數(shù)以機(jī)脫殼機(jī)磨為最低。Zn含量測(cè)定平均值分別為機(jī)脫殼手磨22.800 mg/kg、手剝殼手磨28.400 mg/kg、機(jī)脫殼機(jī)磨23.800 mg/kg，差異系數(shù)分別為機(jī)脫殼手磨16.6%、手剝殼手磨14.8%、機(jī)脫殼機(jī)磨8.1%。說(shuō)明Zn含量平均值以手剝殼手磨為最大，機(jī)脫殼手磨為最小，差異系數(shù)以機(jī)脫殼機(jī)磨為最低，且這一結(jié)果與Cu含量測(cè)定結(jié)果基本一致。

表3 3種不同剝殼研磨方式所得大米樣本的重金屬含量比較

上述結(jié)果顯示，稻谷在機(jī)脫殼和手剝殼兩種方式下，所得大米樣本中重金屬含量差異較大，且Cd、Cu、Zn含量均為手剝殼大于機(jī)脫殼。究其原因主要是手剝殼僅剝?nèi)ヒ粚拥竟韧鈿ぃ玫降拇竺卓梢暈椴诿祝鴻C(jī)械脫殼更徹底，所得到的大米可視為精米，因此，其重金屬含量相對(duì)較低，該結(jié)論與此前諸多研究結(jié)果“Cd、Cu、Zn在稻谷不同部位的含量基本呈糠粉＞糙米＞精米＞稻殼的趨勢(shì)”保持一致[2-3]。另外，手磨和機(jī)磨兩種方式雖然對(duì)所得大米樣本中重金屬含量影響不大，但手磨樣品的均勻度不如機(jī)磨樣品，造成手磨樣品的差異系數(shù)較高，因此，在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)稻谷重金屬含量時(shí)，建議選用機(jī)脫殼機(jī)磨方式來(lái)處理稻谷樣品，以準(zhǔn)確地檢測(cè)大米（精米）中的重金屬含量。

2.3 不同脫殼方式對(duì)稻米中重金屬含量的影響

為探討糙米和精米中的重金屬含量變化情況，本研究隨機(jī)選取了機(jī)脫殼機(jī)磨和手剝殼手磨兩種處理方式的18組樣本數(shù)據(jù)作Cd、Cu、Zn重金屬含量的檢測(cè)分析。由圖1—圖3可知，手剝殼手磨的稻米中Cu、Zn含量明顯高于機(jī)脫殼機(jī)磨，而Cd含量略高于機(jī)脫殼機(jī)磨，同時(shí)Cu、Zn和Cd含量在糙米和精米中均呈明顯的線性趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，當(dāng)糙米中重金屬含量明顯高于精米時(shí)，可通過(guò)精加工方式有效去除大米中的部分重金屬。

圖1 不同脫殼方式對(duì)Cd含量的影響

圖2 不同脫殼方式對(duì)Cu含量的影響

圖3 不同脫殼方式對(duì)Zn含量的影響

2.4 不同加工方式對(duì)稻谷中重金屬去除率的影響

由圖4—圖6可知，相對(duì)于糙米，精米中重金屬元素Cd、Cu、Zn的去除率平均值分別為11.35%、34.31%、18.03%，即通過(guò)精加工去除3種重金屬的難易程度為Cu＞Zn＞Cd，說(shuō)明通過(guò)精加工可在一定程度去除稻谷可食用部分的重金屬含量，這一結(jié)論與劉蘭英、程亞、倪小英等[2,5,7]的研究結(jié)果基本一致。但在有害重金屬被去除的同時(shí)，相應(yīng)的微量元素和營(yíng)養(yǎng)元素（如Cu、Zn等）也會(huì)有所下降，且下降程度高于有害元素Cd。這可能是由于重金屬易富集于蛋白質(zhì)含量較高的部位，稻谷加工精度越高，富含蛋白質(zhì)的米胚和皮層被去除得越多。另外，谷物中的重金屬含量除了與蛋白質(zhì)含量有關(guān)外，還與纖維素含量密切相關(guān)[2]。

圖4 稻谷中Cd含量的去除率

圖5 稻谷中Cu含量的去除率

圖6 稻谷中Zn含量的去除率

3 結(jié) 論

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同剝殼研磨方式的稻米中，手剝殼手磨的Cd、Cu、Zn含量測(cè)定平均值均為最大，機(jī)脫殼機(jī)磨的Cd含量測(cè)定平均值最小，機(jī)脫殼手磨的Cu含量測(cè)定平均值最小，機(jī)脫殼手磨的Zn含量測(cè)定平均值最小，即手剝殼方式所得的大米（糙米）中重金屬含量大于機(jī)脫殼方式所得的大米（精米）。在不同處理方式下，機(jī)脫殼機(jī)磨的3種重金屬含量測(cè)定結(jié)果差異系數(shù)最低，說(shuō)明剝殼方式對(duì)結(jié)果影響較大，研磨方式對(duì)結(jié)果的影響不大，其主要原因是手磨均勻度不夠，故檢測(cè)結(jié)果差異系數(shù)較機(jī)磨方式大。另外，在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)稻谷可食用部分的重金屬含量時(shí)，選用機(jī)脫殼機(jī)磨方式可較準(zhǔn)確地獲得大米（精米）中的重金屬含量。手剝殼手磨方式所獲得的大米（糙米）中重金屬元素Cd、Cu、Zn含量均高于機(jī)脫殼機(jī)磨方式所獲得的大米（精米），且糙米和精米中重金屬含量呈現(xiàn)明顯的線性關(guān)系；精米中3種元素重金屬Cu、Zn、Cd的去除率平均值分別為34.3%、18.0%、11.3%，說(shuō)明可通過(guò)精加工有效去除稻谷中部分重金屬元素，但在去除有害重金屬Cd的同時(shí)，相關(guān)微量元素和營(yíng)養(yǎng)元素（例如Cu、Zn等）的含量也會(huì)有所降低。