不同加工精度对稻谷中镉含量的影响

辜世伟 胡云均 刘方菁 刘 顶 何 博

(重庆市食品药品检验检测研究院，重庆 401121)

稻米在我国口粮中占有举足轻重的地位。近年来，国内频频曝光大米“镉超标”事件，广东、湖南等地相继出现“镉大米”，给大米生产加工企业带来巨大经济影响，也给人民群众的饮食安全带来潜在威胁。因此，在保证水稻生产的同时，更要提高水稻的质量，改善稻米的品质，以确保粮食安全。

人体食用含镉的大米后，在体内形成镉硫蛋白，选择性地蓄积于肝、肾中。其中，肾脏可吸收体内近1/3的镉，是镉中毒的“靶器官”。其他脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量的蓄积。镉的排出速度非常慢，在人体内主要经尿液排出，还有一部分通过肝脏经由胆汁以粪便的形式排出，镉在体内的半衰期长达20～40年。机体中镉积累到一定程度后，会引起肾脏和骨的病变，甚至还具有一定的致突变、致癌和致畸性[1-2]。

由于农业环境中镉污染日趋严重，对易富集镉的水稻产生严重影响。在水稻植株中，稻谷的镉含量及累积量虽低于根茎等其他器官[3-5]，但稻谷作为水稻的可食部分，其中的镉含量及分布与其食用质量和安全密切相关。陈义芳等[6]利用环境扫描电镜结合X射线电子探针显微分析技术分析稻谷内各组织结构的镉含量，结果发现稻谷外层胚乳的糊粉层部分的镉含量明显高于其他部位。査燕等[7]采用物理剥离的方法研究镉在稻谷中的分布，结果显示，镉在以皮层和胚为主的糠层中的含量最高，颖壳最低，与Liu等[8]的研究结果一致。赵步洪等[9]认为糠层和颖壳中的镉含量较高，胚乳部分的镉含量最低。可见，镉在稻谷各组织结构中的分布表现出不均匀性[10]。因此，分析研究镉在稻壳、糙米、精米、糠粉中的分布规律，了解不同加工精度对稻谷中镉含量的影响，为稻谷中重金属镉的监测及评估分析提供参考，具有重要现实意义。

本研究从重庆市地产大米抽取的300多组稻谷中，选取镉含量偏高的46组稻谷样品作为研究对象，用实验室中的小型砻谷机和精白机等仪器将稻谷加工成糙米后，依据GB 1354—2009《大米》[11]中对不同等级精米的要求，以国家制定的大米加工精度标准样品为参照，将46组稻谷样品制成不同加工精度的大米，并检测稻壳、糙米、不同等级精米和不同等级糠粉中的镉含量，从而研究重金属镉在稻壳、糠粉、糙米、精米中的分布规律。稻谷由外而内依次由稻壳(颖)、糠层(果皮、种皮、糊粉层)和胚乳三部分构成。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器设备

稻谷(籼米，2017年收割于重庆市13个区县，样品统一晒干后储藏于实验室阴凉干燥处待处理)；硝酸(优级纯)：重庆川东化工有限公司；镉标准溶液(GSB 04-1721-2004)：国家有色金属及电子材料分析测试中心。

图1 稻谷的加工流程

JLGJ-45砻谷机；JMNJ-3精白机；Mill-Q Advantage A 10纯水机；PE-AA900T原子吸收分光光度计；CEM-MARS6微波消解仪；EHD-24赶酸器。

1.2 方法

1.2.1 样品的制备

稻谷的加工主要分为清理、砻谷和碾白3个工序，如图1所示。

碾白：通过精白机碾去糙米的糠层，得到不同等级的精米。经实验确定本研究中的糙米经过精白机碾磨5、10、20、70 s分别制得四级、三级、二级和一级精米，用100目的细筛将对应的糠粉中的碎米选除，得到三级糠粉和一级糠粉。详见表1。

表1 不同等级精米的加工情况

1.2.2 样品的检测

稻谷经过不同的加工精度制成不同等级的大米(四级、三级、二级、一级)及其稻壳、糙米、糠粉(三级、一级)，按照GB 5009.15—2014《食品安全国家标准食品中的镉的测定》[12]中规定的第一法石墨炉原子吸收分光光度法进行镉含量的分析检测。

2 结果与讨论

2.1 46组不同精度稻谷镉含量测定结果

按照GB 5009.15—2014的测定方法测定46组不同精度的稻谷，测得结果见表2。

表2 稻谷各组分镉含量检测数据/mg/kg

2.2 稻谷各组分镉含量比较

将46组稻谷各组分中镉含量比较可以发现，镉在稻谷中的分布表现出不均匀性。其中三级糠粉镉含量平均值最高为0.57 mg/kg，一级精米含量最低0.22 mg/kg。镉含量平均值从高到低的顺序大致符合：三级糠粉>一级糠粉>糙米>四级精米>三级精米>二级精米>一级精米(见图2)。

图2 稻谷各组分镉含量平均值

2.3 稻谷各组分镉含量差异性比较

将稻谷每组分镉含量依次与前一项进行两两比较(三级糠粉与一级糠粉，一级糠粉与糙米，糙米与四级精米，四级精米与三级精米，三级精米与二级精米，二级精米与一级精米逐次进行配对样本T检验)。

表3 稻谷样品镉含量对比分析(N=46)/mg/kg

注：*P<0.01，#P<0.05；因糙米含有糠层，故将其归为“糠层”类别。

由表3可知，稻谷的稻壳、糠层和胚乳中重金属镉含量存在显著差异，镉含量平均值从高到低依次为：糠层>胚乳>稻壳。

不同加工精度的精米中重金属镉含量也存在显著差异：四级精米镉含量最高，为(0.40±0.24) mg/kg；一级精米镉含量最低，为(0.22±0.13) mg/kg。

一级糠粉与糙米中的镉含量差异显著(P<0.05)，其余稻谷组分的镉含量比较分析具有极显著差异性(P<0.01) (见表3)。由此可见，稻谷的糠层对镉的富集作用最强，其镉含量显著高于胚乳(精米)，对于整个稻米镉含量分析有较大影响。

前人研究表明，加工产物镉含量的差异可能是由于稻谷各部位蛋白含量的差异引起的。在镉由茎叶向水稻的籽粒运输的过程中，镉会选择性地与蛋白质以络合物的形式结合[13-15]，因此镉易富集在蛋白质含量较高的部位[16,17]。而糠层蛋白质含量最高，胚乳由外到内蛋白质含量逐渐降低[18]。

2.4 各精米组分镉含量占糙米组分中镉含量的百分比

对于同一稻谷样品，加工成糙米、四级精米、三级精米、二级精米和一级精米镉的含量逐步降低，所以不同的加工程度对大米含量的影响比较大。四级精米、三级精米、二级精米、一级精米相对于糙米中镉的含量百分比与减量百分比见图3。

图3 与糙米相比各级精米百分含量分析比较

3 结论

镉在稻谷中的分布表现出不均匀性；镉含量的大小依次为三级糠粉>一级糠粉>糙米>四级精米>三级精米>二级精米>一级精米。稻谷的糠层镉含量较高，对镉的富集高于胚乳(精米)。稻壳镉含量却相对较低，明显低于糙米，接近一级精米含量。

稻谷经过不同精度的加工，用统计学中的T检验法进行两两配对分析，得出一级糠粉与糙米中的镉含量差异具有统计学意义，其余稻谷组分的镉含量比较分析具有较大差异性。不同的加工程度对同一稻谷样品镉含量的影响比较大，碾白精度越高，得到的精米中的镉含量越低。

GB 2762—2017 《食品中污染物限量》[19]中规定稻谷(以糙米计)中镉的限量为0.2 mg/kg，通过表2中糙米与一级精米对比，可以分析得知，糙米样品镉含量为0.22 mg/kg(表中最低)时，其一级精米的镉含量为0.11～0.12 mg/kg；一级精米样品镉含量为0.11 mg/kg(表中最低)时，其糙米镉含量在0.23～0.25 mg/kg，说明糙米在镉限量值0.2 mg/kg范围附近时，被加工成一级精米后镉含量降低了一半左右。镉含量在0.40 mg/kg左右的糙米，经过精白机加工得到的一级大米，镉含量可能低于0.20 mg/kg。反之，食品检测中值较大但符合国家标准的精大米，若以糙米计，镉含量很可能已经超标，需引起重视。