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英英英创创创计计计划划划编号：上海海洋大学骆肇荛大学生科技创新基金申请书基金项目名称：上海市各大市售品牌大米中金属元素的调查研究项目负责人姓名：黎远超所在院系：食品学院专业：食品质量与安全电子邮件：535935615@qq.com电话：15201913104填表人(签章)：填报时间：2011年3月17日-1-一、项目申报人（第一责任人）基本情况姓名黎远超性别男（1寸免冠照片）出生年月1990.03籍贯广西学号0938230学历本科身份证号码主要科研经历项目成员姓名专业承担工作何栋琛食品质量与安全大米样品采集潘守辉食品质量与安全大米品牌市场调查邱肖依食品质量与安全文献检索卢青食品质量与安全金属含量测定吴明会国贸数据分析指导导师姓名职称（职务）研究方向喻勇新实验员食品安全检测二、立项依据项目主要研究内容（包括：研究意义、国内外研究现状、主要问题、关键技术、解决方案、创新点和主要参考文献等，可附页说明）：1研究意义1.1及时检测大米中有害元素的污染大米（rice）是水稻的谷粒经清理、砻谷、碾米、成品整理等工序后制成的成品。据联合国粮农组织(FAO)统计，大米是世界第一大粮食作物，世界上一半以上的人口都是以大米为主食。大米等食品中的污染物是造成食源性疾病的重要因素，和其他粮食作物相比，水稻更易受到重金属的污染。生长在水中的水稻具有较大的根系表面积和较多的表面电荷，通过离子交换、表面吸附、螯合、胶溶和絮凝等过程对重金属污染物有强大的吸纳作用。加之近年来，随着我国工农业生产的发展，工业“三废”的排放、城市生活生产的污水和垃圾的污染以及含有重金属的农药、化肥的不合理使用，使农田土壤中重金属的含量急剧增加。更为严重的是，土壤中的重金属在污染后的弱酸性条件下更加容易通过水稻等植物的吸收，进而经食物链进入人体，从而威胁人体的健康。由于重金属在环境中不会被降解，只会发生形态和价态变化，因而可在环境中长-2-期存在，成为具有潜在危害的重要污染物。重金属(包括类金属元素)与生物大分子基团和遗传物质的相互作用可导致多器官的畸变、突变和癌变效应其通过食物链的传递危害人类健康，并已成为一个主要的公共关注的问题。近年来，我国食品安全问题相当突出，很多食品制造与加工厂家为了利益而很少顾及食品的卫生安全状况，从“苏丹红”到“地沟油”，从“三聚氰胺”到“皮革奶”，方方面面都给我国人民带来了巨大生活压力，“抢购洋奶粉”的出现更进一步体现出人们群众逐渐对我国食品市场失去信任。研究我们身边最常见、食用最广泛的大米中的重金属等含量是否合理，对确保我国食品的卫生安全、建造安全稳定的食品市场具有深远的意义。1.2准确鉴定大米中的掺假问题据报道，上海市“市场上拿江苏产的珍珠米假冒东北产的珍珠米的情况很多”；“北大荒”、“盘锦”、“梅河口”、“五常”等品牌大米假冒品种泛滥成灾。一般认为，人类摄取的重金属主要通过土壤-作物-食物途径。最近10年来，关于土壤环境中重金属的生物有效性研究已由有环境化学制约性转向植物制约性研究，并试图按照不同作物对不同元素的生育期全程积累特点进行评估。有研究表明，不同作物及不同品种对土壤环境重金属的吸收积累的差异，对于制约农产品安全生产和保障食物安全是十分迫切的任务。不同植物无论在养分元素的吸收还是有毒污染物的吸收上都存在植物种类和品种的差异（生态型差异和基因型差异）。根据我们的初步调查和研究，发现各地区大米中的金属含量可能具有地域性特征。为此，我们依托本次基金通过实验对该假设进行验证。如果该发现能得到验证，可能为我国大米地域掺假的鉴定添加新的方法，有望应用到食品检验，食品溯源，食品打假等各个方面。因此，研究大米中金属等元素含量是否具有地域性或品种特征也是我们这一科研项目的亮点所在。1.3系统调查大米中微量有益元素的含量一直以来，一些专家学者大多只关注大米中重金属等有害元素的含量研究，缺乏对大米中有益元素（铜、锌、铁、镁等人体所需元素）的系统探索，我们这一项目不仅研究大米中重金属的含量，还将深入研究其中铁、锌、铜等人体必需元素的含量，探讨大米对人体各方面的营养价值，指导人们更恰当更有效的利用大米。2国内外研究现状2.1大米中重金属的分布及污染状况潘根兴等人在一份随机抽取国内部分市场的精米样品（44个籼米和47个粳米样品），结果表明，91个样品中镉Cd含量超标的达10%左右，据USEPA推荐的成人RfD值计算，则70%的大米潜存着Cd食物暴露风险问题。李正文等人采用田间试验法，研究了江苏省57个水稻品种籽粒对太湖地区乌栅土中Cd、Cu、Se的吸收积累。表明水稻籽粒的Cd、Cu、Se含量的变化范围分别为0.099、4.86、0.035mg/Kg，不同水稻籽粒对同一土壤中Cd、Cu、Se的吸收及其籽粒中的积累存在显著的差异。不同品种籽粒中重金属含量的差异可能影响到人类重金属食物摄取的健康风险。谢文彪等人研究了福建沿海重金属高含量的水稻样品的区域分布规律，以该区10个流域两侧的水稻种植区为研究对象，系统采集了福建沿海水稻的185件，分析了籽粒中的Cd、Hg、Pb、As、Cu、Zn等重金属元素的含量，结果表明其平均值分-3-别为0.005、0.08、0.33、0.17、2.94和14.62mg/Kg。根据国家大米标准限量，发现有16.8%的样品Pb超标；有11.4%的样品Cd超标。Hg和As的超标率相对较低，均只为0.5%。杨宇等人比较研究了爆米花、米糠、大米糖浆、米糠油、米醋、米粉、大米甜点、米酒、大米饼干、意大利通心粉、米糊和米茶等国内外大米制品中重金属Cd和Pb的含量，发现90%的样品都在合格的浓度以内，但是个别的米酒和米醋中的Cd和Pb浓度均严重超标。卢钢等人研究了吉林省江源、长白、磐石、永吉、舒兰、抚松6个市县随机选取的60份大米样品中的Al、Ba、Cu、Fe、Mg、Mn、K、Na、Zn十种金属元素的含量。结果表明，吉林省大米中Zn、Mn、Fe元素含量与全国平均水平接近，而Ca、Mg、Cu、K含量要显著性地低于全国平均水平。而且推测吉林省高发的大骨节病和克山病是由于大米中缺乏Se导致的。南京农业大学农业资源与环境研究所的潘根兴教授，对稻米的镉污染进行过系统的研究，这是缘于种植水稻的土壤中发现了重金属超标的状况，而土壤关系着食用大米的品质，水稻自身的独特的“基因”，也影响着水稻米粒吸收土壤中特殊物质的能力，而其中稻米对于镉污染的吸附作用明显强于玉米、大豆等其他的作物品种。在2007年的时候，他们曾针对中国六个地区(华东、东北、华中、西南、华南和华北)县级以上市场的170多个大米样品进行了随机的采购和科学调查，结果发现，在抽调的这170多个大米样品中，有10%的市售大米存在着镉超标的问题。另外，中国地质大学2008年研究显示，绵竹、什邡等地居民大米、小麦镉摄入量超标2倍至10倍。中科院地球化学所2010年研究显示，贵州铜仁万山特区成人通过稻米平均每天摄入汞49微克之多。广西阳朔兴坪镇多位村民疑似“骨痛病”初期症状。中山大学2010年研究显示，广东大宝山矿区21个水稻品种镉和铅超标率分别达100%和71%。中科院地理所2008年研究表明，湘西凤凰铅锌矿区稻米铅、砷污染严重。湖南株洲马家河镇新马村，稻米镉污染主要来自一公里外的湘江。辽宁石油化工大学2008年研究显示，辽宁李石开发区水稻中铅含量超标。浙江丽水卫生防疫站1987年研究显示，遂昌金矿附近污染区稻米镉含量严重超标。江西有色地质4队1997年研究显示，江西大余钨矿区水稻镉超标。2.2大米中重金属元素的分析方法大米中微量污染元素的检测主要依靠先进的仪器检测分析方法，如原子吸收光谱法（AAS）、原子荧光光谱法（AFS）、离子色谱法（IC）、原子发射光谱法（AES）以及电感偶和等离子体色谱法（ICP-MS），这些仪器分析方法都得到了广泛的应用和发展。由于稻米中微量污染元素的含量较低，要求仪器的灵敏度较高，所以研究不同的元素常常选用不同的检测手段，有些元素还需要特殊的处理。如低温元素Hg、Se、As的检测需要用氢化物发生AFS检测灵敏度较高，而且干扰相对较少。具体大米中不同元素的检测对应的仪器范围及要求见下表：检测项目检测方法As，Ba，Cd，Co，Cr，Cu，Li，Pb，Sb，Sn，Sr，V，GeICP-MSHg，Pb，Cd，Cr，Ni，Co，SeAASHg，Se，AsAFSMn，ZnICP-AES-4-2.3大米中重金属污染对食用安全的影响砷，汞，铅，镉，铬等有害元素通过食品的污染，对人体危害很大，影响机体代谢，使其发生紊乱，诱发疾病，甚至死亡。例如砷是一种毒性很大的元素，已查明砷对人的心肌，呼吸，神经，生殖，造血，免疫系统都有不同程度的损伤作用。汞中毒主要危害人的中枢神经系统，引起人的死亡率可高达到40%。铅中毒引起动脉硬化及痴呆现象。儿童对铅影响特别敏感，当儿童长期接触低浓度的铅，会引起学习困难，综合能力下降，运动失调，多动，易冲动，注意力下降，智商下降等，直接影响儿童的生长发育。镉中毒常伴有贫血；骨骼中过量镉积累会使骨骼软化，变形，萎缩，镉被科学家认定为世界上第三大类致癌物质。六价铬对人主要是慢性毒害，它可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体，在体内主要积聚在肝、肾和内分泌腺中。通过呼吸道进入人体，积存在肺部时，可能引起肺癌。3主要问题及关键技术目前，在上海地区的大米在金属尤其是有害重金属方面尚没有系统地进行过调查研究。而且上海市面上销售的大米种类繁多，参差不齐，大米的好坏仅仅依靠商家的划价和有关质监部门的有限检测。当前很多研究仅仅限于在大米中金属元素含量的简单测定上，并没有在从深层次发掘元素含量与产地或品牌之间的相关性。因此，为了规范上海市市售大米的市场和有效建立基于大米中金属元素含量指纹特性对大米原产地的溯源性研究，本研究小组决定利用原子吸收法对目前上海市市售的主要品牌大米中金属元素进行系统调查。4解决方案4.1大米中金属元素含量的测定采样——干燥均质——称样——消化——体积稀释或定容——原子吸收法测定4.2大米中各金属元素含量与品牌之间的相关分析采样主成分分析法（PCA）、聚类分析法（CA）等对大米中的各种金属元素含量进行统计分析，找到有效区分不同品牌或不同产地大米的标志性金属元素。4.3大米中重金属元素的含量比较参考相关国家标准（GB），针对上海市市售品牌大米中重金属含量进行有效评估，得出上海地区大米中有害重金属元素的风险暴露水平。5创新点（1）第一次比较系统的研究调查上海地区市售大米中有害金属元素的含量及风险暴露水平；（2）首次尝试利用金属元素含量与品牌和产地的相关性，得出大米中金属元素的指纹特性，并利用基于这种元素指纹性对上海市市售大米进行可追溯性研究；-5-6参考文献[1]董彦.双波长双指示剂催化动力光度法测定大米中痕量铁淮北煤炭师范学院学报(自然科学版)2009.09[2]周崇松刘文宏范必威罗丽.川稻中铜铁锌锰四种微量元素的研究广东微量元素科学200310-0056-04[3]陈历程杨方美张艳玲胡秋辉潘根兴.我国部分大米含硒量分析及生物硒肥对籽粒硒水平的影响中国水稻科学2002,16(4):341~345[4]陆勤丰锌强化大米的研究开发粮油食品科技2004[5]侯晋高压消解—火焰原子吸收光谱法测定大米中的痕量铅镉铬镍和钴理化实验—化学手册2003[6]倪小英等，微波消解—石墨炉原子吸收法测定大米中的镉铬微量元素与健康研究2008[7]李优琴，李荣林，石志琦市售大米重金属污染状况及健康风险评价江苏农业报2008[8]宗水珍，钱小英，陈俊示波极谱法连续测定太湖流域大米中锌、铁、锰、铜、铅、镉含量常熟理工学院学报(自然科学)2008[9]《中华人民共和国国家标准肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》[10].辽宁省质量技术监督局发布的《辽宁省地方标准土壤有效铜、锌、铁、锰、硼含量分级》[11]中华人民共和国卫生部发布《食品安全国家标准食品添加剂亚铁氰化钾（黄血盐钾）》[12]中华人民共和国卫生部发布《食品安全国家标准食品中铅的测定》[13]中华人民共和国农业部发布《粮食(含谷物