秈米中金屬元素污染物分布及與加工程度的關(guān)系研究

馮 吉,楊明月,陳 紅,潘志明,龐 源,黃 露,張云豐,張 庶

(1.德陽市食品藥品安全檢驗檢測中心,四川 德陽 618000； 2.德陽市食品藥品安全監(jiān)測和舉報投訴中心，四川 德陽 618000; 3.德陽市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，四川 德陽 618000)

秈米中金屬元素污染物分布及與加工程度的關(guān)系研究

馮 吉1,楊明月2,陳 紅1,潘志明1,龐 源3,黃 露1,張云豐1,張 庶1

(1.德陽市食品藥品安全檢驗檢測中心,四川 德陽 618000； 2.德陽市食品藥品安全監(jiān)測和舉報投訴中心，四川 德陽 618000; 3.德陽市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，四川 德陽 618000)

用電感耦合等離子體質(zhì)譜法檢測27個不同加工程度的秈米中3種金屬元素污染物含量。結(jié)果表明，稻谷中金屬元素呈不均勻分布，且各個部位含量差異較大，其中糙米表面和近表面元素含量較高，近中部和糙米中部含量較低。隨著加工程度加大，鉛(Pb)、鎘(Cd)和鉻(Cr)3種污染物的含量逐漸降低，且原子量較大的金屬元素下降的趨勢更明顯。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法；秈米；污染物；加工程度

食品污染物[1]是食品中產(chǎn)生的或由環(huán)境污染帶入的、非有意加入的化學(xué)性危害物質(zhì)。通過食品污染物源頭控制和生產(chǎn)過程控制相結(jié)合，重點對食品原料中污染物進(jìn)行控制，嚴(yán)格生產(chǎn)過程衛(wèi)生控制，可降低食品終產(chǎn)品中相關(guān)污染物含量。食品中污染物是影響食品安全的重要因素之一，是食品安全管理的重點內(nèi)容。

《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量(GB 2762-2016)》中規(guī)定了常見的食品污染物。其中，鉛(Pb)、鎘(Cd)和鉻(Cr)是稻谷中較容易富集的3種金屬元素污染物。因此，近年的“國家食品安全監(jiān)督抽檢實施細(xì)則”均將Pb、Cd和Cr列入“大米檢驗項目”中的必檢項目。金立新等[2]研究表明，大米重金屬污染以鎘較為常見。

稻谷由穎(稻殼)和穎果(糙米)組成，穎果由果皮、種皮、珠心層、糊粉層、胚乳及胚組成。谷皮層、糊粉層富集了稻谷內(nèi)除了淀粉以外主要的營養(yǎng)物質(zhì)，礦物質(zhì)元素含量豐富。果皮、種皮和糊粉層通常稱為糠層，作為大米加工過程中的“下腳料”常用于飼料工業(yè)。我們吃的加工大米主要是稻谷的胚乳部分，富含碳水化合物，供應(yīng)我們能量。因此，研究秈米中金屬元素污染物分布及與加工程度的關(guān)系有較強的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 樣品來源與分布

2016-11-2016-12，分別采集不同產(chǎn)地的金屬元素污染物可能含量較高的秈稻樣品27個，每個樣品約1～2 kg，主要品種有德香4103、蓉稻906等。

1.2 試劑與儀器

1.2.1試劑

硝酸(電子級)，成都市科龍化工試劑廠;多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液，國家有色金屬及電子材料研究院;ICP-MS標(biāo)準(zhǔn)模式調(diào)諧液，美國Perkin-Elmer公司;大米加工精度行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)樣品，宜興市糧油集團大米有限公司;所用水均為超純水(電阻率不小于18.3 MΩ·cm)。

1.2.2儀器

NexION 300X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，0～1 000 μl可調(diào)移液器，UPTII-20超純水機，HGG-1分樣器，JLG-II型礱谷機,JNM-III型碾米機，AL204電子天平，DJ-02傾倒式粉碎機，EH20A 微控數(shù)顯電熱板。

1.3 方法

1.3.1樣品前處理

將采集的樣品進(jìn)行隨機編號，用分樣器取得有代表性樣品，每個樣品分成4份，使用礱谷機、碾米機加工。礱谷機用于稻谷脫殼，得到糙米。碾米機碾磨40 s,得到加工精度三級米;碾磨90 s,得到加工精度一級米。

參考食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)的檢驗方法，稱取固體試樣0.5 g(精確至0.001 g)于錐形瓶，加入10 ml 硝酸，于可調(diào)式電熱板上(參考條件：設(shè)置電熱板溫度為120℃，保持0.5～1 h；再從120℃升至180℃，保持2～4 h；最后從180℃升至200～220℃，至冒白煙，消解結(jié)束)。若消化液呈棕褐色，再加少量硝酸，消解至冒白煙，消化液呈無色透明或略帶黃色，取出消化管，冷卻后用水定容至10 ml ，混勻備用。同時做試劑空白試驗。

1.3.2儀器工作參數(shù)

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的工作參數(shù)見表1。

表1 儀器工作參數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 線性方程的斜率、截距與相關(guān)系數(shù)

用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，測定待測元素的信號響應(yīng)值，以待測元素的濃度為橫坐標(biāo)，待測元素的響應(yīng)信號值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。Pb、Cd和Cr 3種元素的原子量、線性方程及相關(guān)系數(shù)見表2。

表2 3種元素的原子量、線性方程的斜率、截距及相關(guān)系數(shù)

由表2可見，電感耦合等離子體質(zhì)譜有很好的線性相關(guān)性，可以同時測定Pb、Cd和Cr這3種元素，適合秈米中的金屬元素污染物含量分析。

2.2 不同加工程度對秈米中鉛、鎘含量的影響

金屬元素污染物含量較高的27份樣品，按加工程度劃分得到的Pb、Cd含量絕對值(μg/g)見表3(Cr含量較低，未標(biāo)示)。27份樣品Pb、Cd含量絕對值(μg/g)的總平均值見圖1(Cr含量較低，未標(biāo)示)。

表3 不同加工程度的樣品中鉛和鎘污染物含量 μg/g

圖1不同加工程度秈米中的Pb和Cd含量

2.3 加工程度與金屬元素污染物的變化趨勢

把秈稻稻谷中的Pb、Cd和Cr含量設(shè)定為100%，隨著加工程度的變化，三種的含量同時變化。Pb、Cd和Cr百分含量見圖2。

由圖1和圖2可以看出,隨著加工程度不斷加大，秈米中的金屬元素污染物Pb、Cd和Cr的含量是呈逐漸降低的趨勢。用方差分析不同加工程度之間金屬元素污染物含量水平，設(shè)顯著性水平α=0.05，得到不同加工程度組間差異顯著(P<0.05)。

由圖2還可見，礱谷機去除秈稻的稻殼過程中，Pb的含量變化是最大的。說明Pb在稻殼中含量較高。隨著加工程度的不斷加大，Pb的含量下降速度是最快的，而Cd和Cr的下降速度比較緩慢。

圖2 不同加工程度秈米中的Pb、Cd和Cr百分含量

3 結(jié)果與討論

3.1 電感耦合等離子體質(zhì)譜法優(yōu)點

電感耦合等離子體質(zhì)譜法的優(yōu)點[3]是可以一次進(jìn)樣，同時測定樣品中的多種元素含量，很適合對大米中的多種污染物進(jìn)行定量分析。硝酸濕法消解技術(shù)，操作步驟簡單，使用儀器和試劑少，減少了其他試劑引入的污染，是非常經(jīng)濟高效的樣品處理方法，可以批量處理大量的樣品。

3.2 加工程度與元素流失的關(guān)系

礱谷機脫殼，得到糙米(穎果)；糙米經(jīng)碾米機碾去皮層和部分糊粉層，得到成品大米。從營養(yǎng)的角度看，加工程度越大，大米的營養(yǎng)元素流失也越多。錢麗麗等[4]、陳義芳[5]、陳剛[6]、劉昆侖[7]、鄧勇軍[8]研究表明，不同加工等級大米中營養(yǎng)元素(硒、錳、銅、鋅、鐵和鈣等)等組成不發(fā)生變化，但營養(yǎng)元素含量特征是不同的，稻谷中元素是不均勻分布，且各個部位含量差異較大，其中糙米表面和近表面元素含量較高，近中部和糙米中部含量較低；對糙米來說，在外層的糊粉層中元素含量要比其他部位高得多。

因此，不可過度追求大米外觀品質(zhì)，應(yīng)適度加工，改進(jìn)大米的加工過程，盡量減少營養(yǎng)元素的流失這對于有效地利用稻谷的營養(yǎng)元素具有重要意義。

加工程度越大，食品金屬元素污染物的含量也越低。特別是一些在稻谷外表面較多檢出的真菌毒素、大原子量的金屬元素污染物，如果增大加工程度能有效去除稻谷的外層，確實有助于提高大米的食品安全水平。

3.3 原因分析

可能是由于金屬元素原子量越大，其體積越大，越容易被多孔的稻谷外層截留，從而使內(nèi)層的含量較低。金屬元素原子量越小，其體積也越小，越難以被多孔的稻谷外層截留而進(jìn)入稻谷的中心地帶。

4 結(jié)論

糧食加工企業(yè)在追求大米外觀的完美和加工精度提高的同時，雖然損失了一部分營養(yǎng)物質(zhì)，但是對減少食品金屬元素污染物的含量有一定價值。本研究對土壤、水源受金屬元素污染地區(qū)所生產(chǎn)的稻谷，用提高加工精度的方式減少一部分食品金屬元素污染物的危害有一定參考意義。

另外，稻谷加工過程中的谷殼、谷糠等如果用于飼料工業(yè)，需注意金屬元素在動物體內(nèi)的蓄積和通過食物鏈向人體的傳導(dǎo)。

致謝

德陽市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所為本項研究提供了良好的研究環(huán)境，在此表示感謝。

[1] 國家食品藥品監(jiān)督管理總局. 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量:GB 2762—2016[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[2] 金立新，侯青葉，包雨函，等.德陽鎘污染農(nóng)田區(qū)生態(tài)安全性及居民健康風(fēng)險評價[J].現(xiàn)代地質(zhì), 2008, 22(6): 984-989.

[3] 游小燕，鄭建明，余正東.電感耦合等離子體質(zhì)譜原理與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2014：145-146.

[4] 錢麗麗，宋春蕾，李志江，等.大米中營養(yǎng)元素分布及與加工精度的關(guān)系[J].食品科學(xué)，2015，36(12)：129-132.

[5] 陳義芳, 周衛(wèi)東, 孫國榮, 等. 水稻籽粒不同部位與Al、Cd、Pb含量的關(guān)系[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2007, 23(2): 93-97.

[6] 陳 剛，劉愛平，周衛(wèi)東，等.Ca在水稻籽粒中的富集及其與其他7種元素的關(guān)系[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2007, 27(12): 5 318-5 324.

[7] LIU Kun-lun, CAO Xiao-hong, BAI Qing-yun, et al. Relationships between physical properties of brown rice and degree of milling and loss of selenium[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 94: 69-74.

[8] 鄧勇軍, 張一云, 吳麗萍, 等. 熒光分析方法對大米加工過程中微量元素流失規(guī)律的研究[J]. 四川大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2002, 39(6):1 065-1 069.

Relationshipbetweenmetalelementscontaminantsdistributioninindicariceandprocessingdegree

FENG Ji1,YANG Ming-yue2,CHEN Hong1,PAN Zhi-ming1,PANG Yuan3,HUANG Lu1,ZHANG Yun-feng1,ZHANG Shu1

(1.Deyang Food and Drug Safety Inspection Center,Deyang 618000,China;2.Deyang Food and Drug Safety Monitoring and Reporting Complaints Center,Deyang 618000,China;3.Deyang Product Quality Supervision and Inspection Institute,Deyang 618000,China)

The contents of 3 kinds of mineral elements in 27 rice samples collected with different processing levels were determined by inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS).The results showed that the contents of metal elements were different in different parts of paddy, and their contents were higher on the surface than near the core and in the core of rice caryopsis. With the increase of processing degree, the contents of 3 kinds of metal elements, such as Pb,Cd and Cr, decreased gradually, and the decreasing trend of metal elements with more atomic weight was more obvious.

inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS); indica rice; contaminants; processing degree

2017-04-24；

2017-11-27

馮 吉(1981-)，男，高級工程師，研究方向為食品安全檢驗檢測。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.001

TS207.5;TS212.4.

A

1003-6202(2017)12-0001-03

趙琳琳)