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饲料级大米次粉中砷汞的危害与检测

1前言

     我国是水稻种植大国,水稻产量和加工量居世界首位,饲料级大米次粉产量大,2012年农业部首次发布的《饲料原料目录》正式将其收入原料,规定了定义、质量要求、包装标识内容。由于种植环境污染等问题,其饲用安全性也得到重视。

     大米次粉是大米加工过程中去除米糠后,在生产普通大米以及精制大米的过程中所产生的粉状副产物,占稻谷总重量的2%~5%。由碎米、米粉层、米胚、糠皮层等组成,蛋白质含量高(9%~15%),B族维生素丰富,粗纤维含量低,适口性优于玉米、小麦等原料,动物易消化吸收。因此,具有较高的营养价值,饲料中合理利用,可降低饲料成本,提高饲料品质。

     大米次粉中粗纤维的含量与其他能量饲料原料相比明显偏低,因此,大米次粉也是一种优良的能量饲料。通过西北农林科技大学科研人员使用大米次粉在蛋鸡和肥育猪上的饲养试验结果来看,用大米次粉替代玉米作为能量饲料是可行的。但是,在畜禽饲养中大规模地使用大米次粉,仍有许多实际问题急需解决。例如,大米次粉中其他营养物质(维生素)含量的测定、消化、代谢和饲养等一系列试验的开展,以及日粮中大米次粉的最适添加比例的确定。

     随着工业化的发展,部分水稻产地的生态环境(土壤、水源、空气)受到污染,尤其是老工业区、矿产区污染严重。稻谷中重金属如汞、铬、镉、铅、砷等残留在环境及食物链传递,农残问题、化学污染等,通过食物链进入消费市场,进而影响动物和食品的安全。

2饲料级大米次粉卫生要求

     按饲料卫生标准(GB13078-2001)执行。卫生控制包括以下方面:①微生物污染;②农药残留;③有害毒物;④仓虫及其他[1]。

     2.1微生物污染

     大米表面的微生物主要有真菌、细菌、酵母等。高温、高湿环境下,易受霉菌感染,微生物的生长繁殖污染会发生霉变,降低感官品质、外观和营养价值,同时还会产生霉菌毒素,对人体健康造成影响,这些微生物和毒素也会进入大米次粉。

     2.2农药残留

     大米次粉中的农药残留来自用于病害防治农药、除草剂等直接污染,环境中空气、水、土壤的间接农药污染,残留农药随膳食进入人体损害机体健康。农药降解期长,长期使用与累积,农残量有蓄积增加的趋势。

     2.3有害毒物

     大米次粉的主要有害毒物污染化学性的汞、镉、砷、铅、铬、酚和氰化物等,其他化学污染物主要来自工业废水、生活污水及空气。

     2.4虫害及其他

     仓库害虫种类很多,我国发现有50多种,常见的有甲虫、螨虫及蛾类等,在适宜的温湿度环境中,易在大米中生长繁殖。此外,大米次粉还易受有毒种子及无机夹杂物的污染。

3大米次粉中的重金属残留与危害

     重金属一般指密度在5.0g/cm3以上的元素,约有45种[2],如铅、镍、锰、镉、汞等。砷虽不属于金属,因来源及危害与重金属类似,也列入重金属范围。重金属对人体产生伤害主要有两种方式:①人体内过量的重金属离子会与蛋白质分子中酶的活性基团紧密结合(主要是:巯基(-SH)、氨基(-NH2)、羧基(-COOH)和羟基(-OH)等),使酶正常的立体结构发生畸变,导致这些生理活性点被封闭,失去应有的活性。②铅、镉、砷、汞和铬毒性最大,被称为“五毒”重金属,这些金属离子可以置换酶中的其他金属离子,使酶失去本来的生理活性,对生物和人体产生极大的毒害作用。铅、镉、汞、砷和铬及其化合物能够在人体内长期积累,潜伏期长,因而对人体健康构成极大的威胁。它们的污染危害已成为世界重大的环境问题。“富山事件”就是镉污染引起的“骨痛病”造成的公害,还有汞污染引起的“水俣病”[2]。

     3.1砷的毒性与危害

     元素砷基本无毒,砷的化合物具有不同的毒性,砷的氢化物和盐类大多属于高毒物质,可溶性砷的毒性大于不溶性砷,五价砷毒性大于有机砷,三价砷毒性大于五价砷,摄入过多会引起急性中毒和死亡[3]。砷对人体及其他动物体有致癌性和蓄积毒性[4]。人体无机砷的中毒剂量是10~50mg,致死量为60~300mg/kg。正常人一般每天摄入的砷不超过0.02mg。

     3.1.1急性毒性[4]动物试验和人体中毒表明,经口入的砷中毒后,主要表现为急性胃肠炎、呕吐、腹泻、休克、中毒性心肌炎、肝病等。严重者可表现为兴奋、烦躁、昏迷、呼吸神经麻痹而死亡。

     3.1.2慢性毒性[4]砷慢性中毒是由于长期少量经口摄入受污染的食品或者暴露于含砷环境中引起的。主要表现为食欲体重下降、胃肠障碍、末梢神经炎、结膜炎、角膜硬化和皮肤变黑。与含砷物质经常接触的环境中,皮肤癌和肺癌的发病率高。

     3.1.3致癌性、致畸性和致突变性[4]世界卫生组织1982年确认,无机砷为致癌物,可诱发多种肿瘤。

     3.1.4砷的危害砷可以通过食物、饲料、水、空气进入人和动物体内产生急慢性中毒。急慢性中毒多经口或者环境污染摄入,症状如上述3.1.2所述[5]。长期食用被污染的水、鱼、农作物,会造成食物链砷富集而中毒。严重时可导致中毒性肝炎、心肌麻痹而死亡[6~8]。

     3.2汞的毒性及危害

     食品饲料中的汞以元素汞、二价汞的化合物和烷基汞3种形式存在。有机汞的毒性大于无机汞。一般情况下,汞含量通常很少,但随着环境污染的加重,汞的污染也越来越严重。

     3.2.1急性毒性[9]人一次性吸入2.5g加热的汞蒸气可致死。狗的试验表明,吸入金属汞蒸气15~20mg/m3,8h/d,1~3d内即死亡;吸入12.55mg/m3,6~16d内死亡。

     由无机汞引起的急性中毒,主要可导致肾组织坏死,发生尿毒症。剧烈腹痛,严重时可引起死亡。

     3.2.2亚急性及慢性毒性[9]亚急性汞中毒:人吸入浓度为0.5~1.0mg/m3汞蒸气1~4周;急性中毒:吸入为1~3mg/m3汞蒸气3~5h即致中毒。长期摄入被汞污染的食品,可引起慢性汞中毒,使大脑皮质神经细胞出现不同程度的变性坏死,表现为细胞核固缩或溶解消失。由于局部汞的高浓度积累,造成器官营养障碍,蛋白质合成下降,导致肾功能衰竭。眼球晶状体变形,甲状腺肿大等[10~13]。

     3.2.3致畸性和致突变性[9]甲基汞对动物具有致畸性和生育毒性。严重者可造成流产、死胎或先天性水俣病。表现为发育不良,智力减退,甚至发生脑麻痹而死亡。另外,无机汞可能还是精子的诱变剂,影响男性的性功能和生育力。

4重金属在饲用大米次粉中的富集

     4.1不同种类饲料作物对重金属的富集能力不同

     刘洪莲等认为,相比之下,富集能力最弱的是大米。大米在显著水平上对重金属的富集能力表现为锌>硒>镉>铜>铬>铅>砷、汞[14]。重金属从土壤中被植物吸收后,大部分富集在根部,迁移至地上部的一般很少。王新等[15]的研究表明,镉、铅、铜、锌、砷在水稻植株各组织中的含量分布为根≥茎叶>籽实。然而,痕量的砷和汞会对动物造成很大的伤害。控制饲料原料及产品中砷、汞污染是非常重要的。

5大米次粉受砷、汞污染的途径

     污染主要途径有以下几种。

     5.1自然环境

     有的地区因地理条件特殊,土壤、水或空气中这些元素含量较高。在这种环境里生长的稻谷中往往也有较高的含量。

     5.2生产加工

     在大米次粉加工、储存、运输和销售过程中使用和接触的机械、管道、容器包装材料或因工艺需要加入的某些食品添加剂中,存在的重金属元素及其盐类,在一定条件下可能污染大米。

     5.3农用化学物质及工业“三废”的污染

     随着工农业生产的发展,含重金属农药的大量使用,以及含有重金属的工业废气、废渣和废水不合理的排放直接污染了大气、水、土壤,从而被水稻吸收累积,产生生物蓄积。

6砷、汞的检测

     汞的分析方法有原子荧光法、冷原子吸收法、双硫腙分光光度法。砷的分析方法有氢化物原子荧光法、二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法、锌—硫酸系统新银盐分光光度法、砷斑法。化学测定方法测定步骤比较繁锁,费时、灵敏度低,不适合低含量样品的测定,二乙氨基二硫代甲酸银分光光度法测砷时需要使用三氯甲烷等有机溶剂,毒性大,砷斑法为半定量法,冷原子吸收测汞时还需要专门的仪器(冷原子吸收测汞仪),且都是单独测定汞、砷[17]。也有一些方法适用于同时测定砷、汞2种元素,其中大部分是光谱检测法,例如,原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、原子荧光法等[2]。

7小结

     砷和汞在自然界中广泛存在,可通过各种途径进入生物圈和食物链对人类及生态平衡产生影响。一般来说,来自于天然污染源的砷和汞不会对大米造成大的污染,大米中砷、汞的污染主要来自于砷和汞在工农业生产中的应用。因此,今后一是研究大米中砷和汞的适当含量并与国家标准进行对比以确保食用安全;二是研究更快更准确的测定砷和汞的含量的方法;三是研究大米体内相对安全的砷和汞的含量,以利于大米的质量控制。我国的大米卫生质量问题客观存在是造成影响大米次粉卫生质量的主要因素,涉及到大米次粉的生产、加工、包装、贮藏、运输等各个环节。因此,要提高大米次粉卫生质量必须按照无公害大米的生产标准,从大米次粉生产的全过程采取如下控制措施:大力推广标准化生产技术;加强生态环境调控;保证环境、器具干燥卫生,避免二次污染;建立健全的卫生质量保证体系,实行从农田到餐桌全过程、全方位的质量监控。

(1.无锡中粮工程科技有限公司,潘琤,袁鹏,于海华,赵永进;2.国家粮食局无锡粮油食品饲料检测中心,秦健,朱珠,吴惠,何武顺
)

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