大米和雜米中元素對人體健康風險評價

關鍵詞：主食；重金屬（類金屬）元素；生理原理提取法（PBET）；烹飪；健康風險評估

中圖分類號：TS210.1 文獻標志碼：A 文章編號：1672-2043（2024）10-2279-09 doi：10.11654/jaes.2024-0337

谷物類食品（谷類植物的種子通過加工后的食品）是世界上一半以上人口的主食，也是數十億人的主要營養來源，能提供維生素、礦物質、碳水化合物及有益微量元素（硒、鋅、銅等）等營養物質[1]。但是，谷物種植土壤中可能存在污染物質，例如有毒有害元素（鎘、砷、汞和鉛）容易被根系吸收進入植株，最后遷移至籽粒中，通過食物鏈危害人體健康[2-3]。因此，對谷物類食品中多種元素的跟蹤和健康風險/有益性評估至關重要。

通常情況下，食品中某元素對人體健康風險/有益評估基于食品中初始含量[4-5]。僅根據食品中元素初始含量來評估其健康風險可能不夠科學，這是因為在大多數情況下，食品是經過處理和烹飪后才進入人體消化吸收。研究表明，食品處理和烹飪會影響（降低或增加）這些元素的含量[6–11]。例如，水洗已被證明可以降低大米中的砷含量[12]。研究還發現，烹飪可以降低米粒中砷、汞、鎘、鎳、鉻和鉛的含量[13–15]。在之前的研究中還發現，烹飪可以降低海鮮中多種微量元素的含量（降幅6.0%～45.7%）[16-17]。

食品中某組分的生物可給性（Bioaccessibility）可由體外模擬消化實驗（in vitro）獲得，是食品經過模擬消化液消化后溶出部分占食品中總含量的百分比（%），可用來指示其最大生物有效性。經過多年的發展，in vitro 方法較多，其中生理原理提取法（PBET）是較為成熟的方法之一，已被廣泛應用于有益和有害微量元素在土壤、食品等介質中生物可給性研究[18–20]。不同微量元素的生物可給性具有差異性。首先，其與食品種類有關。例如研究普遍發現海鮮砷生物可給性大于陸生植物類[21-22]。其次，砷生物可給性還與食品來源有關。例如，研究發現我國北方地區水稻樣品的砷生物可給性低于其他地區，粳稻低于秈稻，且與總砷含量呈現顯著正相關[15，18]。最后，烹飪方式對食品中的元素生物可給性均可能產生一定的影響。在之前的研究中發現，烹飪可以降低海鮮中微量元素的生物可給性（降幅15.2%～31.2%）[16-17]。烹飪以及生物體內胃腸道消化可能發生二甲基砷（DMA）轉化為無機砷，導致食品中砷對人體健康風險增大[23]。不同的元素具有不同的化學性質。因此，烹飪對谷物類食品中這些元素的影響程度也是不同的[16]。另外，采用不同的烹飪工具對元素的生物可給性影響較大，例如同樣的條件下，采用高壓鍋蒸煮后大米中砷的生物可給性降低幅度更大[15]。基于不粘涂層鍋蒸煮對大米中各元素生物可給性影響的研究，鮮見報道。且當前人們的飲食習慣發生了改變，雜米類（如糙米、黑米、紫米、小米等）攝入量增大，故研究不能局限于大米。

本研究分析了多個大米和雜米樣品中汞（Hg）、砷（As）、鎘（Cd）、鉛（Pb）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）和硒（Se）的含量，各樣品均采用不粘涂層鍋水煮，運用PBET 考察各元素生物可給性，并采用日均暴露量（ADD）、危險商（HQ）、和癌癥風險（CR）評估谷物類食品（大米和雜米）中多種元素對人體健康風險及有益元素對人體健康效益。研究結果為科學評估谷物類食品中元素對人體健康風險提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和處理

在廣州市場上采集大米（6種）和雜米（糙米、紫米、黑米和小米各1種）共10種（表1）。采集谷物在40 ℃條件下烘干，直至質量不發生改變，然后分成三部分：一部分用研磨機研磨并過40目篩；一部分用于烹飪；最后一部分存放于干燥器中。

烹飪：采集的谷物分別用涂附不粘涂層電飯煲經超純水煮制成米飯。由于市售大米和雜米中微量元素的含量通常較低，因此，在實驗過程中，樣品未進行水洗。取大米/雜米100 g，在水和米的比例選擇上，質量比統一設定為3∶1，煮熟后發現有非常少量米湯（量少難以收集測定）。每一個烹飪試驗重復進行3次。煮熟的米類樣品在-20 ℃預冷凍，然后轉移至真空冷凍干燥機在-80 ℃和0.7 Pa條件下冷凍干燥，最后冷凍干燥樣品用研磨機研磨，并過40目篩。100 g米煮熟后質量為99.2～101.5 g。