“鎘大米”事件曾引起公眾極大關注。鎘,是如何進入稻米中的,又如何能將其去除?中國農科院“我國南方地區稻米重金屬污染綜合防控”項目,經過幾年研究,找到了阻斷鎘的遷轉通道——
很多人還記得,2013年“鎘大米”事件在社會上引起了極大關注,對湖南等地糧食生產和銷售帶來巨大沖擊。據統計,我國約有重度鎘污染耕地220萬畝,主要分布在湖南、廣東、廣西、湖北和江西等地。
2015年,中國農科院啟動了“我國南方地區稻米重金屬污染綜合防控”項目,在湘潭等地開展大田試驗。實施一年后,該項目取得重大突破。日前,農業部環保科研監測所研究員劉仲齊開心地告訴記者:“大田試驗證明,我們可以把鎘阻擋在稻米之外。”
中醫調理法的啟示
“鎘大米”事件發生3年后,在湖南省湘潭縣河口鎮楊基村100畝水稻田里,稻米和鎘正在“分道揚鑣”。
然而在科研項目展開初期,科學家們首先要解決的是,稻米中的鎘到底來自哪兒,是怎么進入稻米的?
一直以來,人們認為稻米中的鎘主要來自土壤,并試圖移除土壤里的鎘。“國內外對從土壤中移出鎘做了很多研究,比如用清洗、化學藥品中和等物理、化學和生物辦法,但都存在治理成本高、周期長等問題。”身兼項目首席專家的劉仲齊說,這種“移除”方式實行了20多年,效果并不顯著。
他們的研究證實,除了土壤鎘本底值比較高之外,大氣沉降、污水灌溉、肥料和農藥等化學投入品也是稻米中鎘的主要來源。鎘污染的來源這么復雜,要想完全移除環境中的鎘變得更加困難。“難道就一定要把鎘移除嗎?只要鎘不進入稻米等食用植物就行。”劉仲齊表示,他們從中醫和西醫的對比中獲得了啟示。
劉仲齊形象地把“從土壤中移出鎘”辦法比喻成西醫“摘除手術”。“其實,大家要的是達標、安全的稻米。即使農田土壤鎘超標,只要不進入稻米中就行,就像人可以‘帶著癌細胞’健康生活。我們采用類似中醫的辦法,像防止癌細胞病變一樣阻止環境中鎘進入稻米。”他說,鎘污染防控需要的是中醫的“調理療法”,而非西醫的“摘除手術”。
阻斷鎘的遷轉通道
要阻擋鎘進入稻米,必須找到鎘在稻米中的遷轉規律。“我們首次發現,水稻體內廣泛存在的非選擇性陽離子通道是影響大多數水稻品種鎘吸收轉運的關鍵通道。”劉仲齊說,這是項目實施一年以來最重要的成果。
據他介紹,作物對元素的吸收存在多種通道。“比如,鉀、鈣離子屬作物生長必需元素,它們有專門通道優先進入,像高鐵。一些不是急需的元素,就從非選擇性陽離子通道進入,類似于公交車。鎘是作物不需要、甚至有害的元素,它主要是搭了‘公交’的便車進入植物體的。”
根據他們的田間試驗和研究結果,陽離子通道對水稻幼苗根系鎘積累量的貢獻率為38.8%~53.5%,對地上部分的鎘積累量貢獻率高達93.5%。進一步研究發現,水稻穗軸和旗葉是稻米鎘的直接來源,根系、葉鞘等營養器官是稻米鎘的間接來源。“我們需要做的是把鎘阻擋在穗軸和旗葉、葉鞘和根系等營養體中。”劉仲齊說。
他們據此研制出了以抑制水稻灌漿期陽離子共用通道活性為目標的葉面調理劑,控制土壤中的鎘不往葉面遷轉。田間試驗證明,這種調理劑可以使晚稻中的鎘含量下降30%~50%。
加工去鎘再造安全米
稻米鎘污染防控的“調理療法”不僅包括鎘遷轉的過程防控,還包括稻米加工的末端治理。“即使稻米中仍含有鎘,也可以通過加工把一部分鎘除掉,確保食品安全。”項目成員、中國農科院農產品加工研究所化學危害物團隊負責人王鋒說。
他們發現,稻米皮層、糊粉層、胚是鎘元素的主要富集部分,為了降低精米中的鎘含量,應盡量通過加工手段脫去外層物質。研究表明,隨著碾米時間延長,大米中鎘含量降低,鎘含量低于0.288毫克/千克的糙米通過碾米加工,可獲得達標大米產品。
更重要的發現是,蛋白質是稻米中鎘元素最重要的結合物質,如果把蛋白質去掉,稻米鎘含量也會大大降低。在該理論研究的基礎上,他們開發出一種新型鎘米制品——脫鎘再造米,即通過加工技術把稻米中蛋白質等富集鎘的部分脫除,然后添加一些維生素C等營養素,再加工成米粒形式。這種工藝技術對稻米中隔元素的脫出率可達80%以上,他們已申請發明專利。
“現在主要是小規模試驗,我們希望再利用幾年時間,把技術穩定下來,可復制推廣,讓老百姓用得好用得起。”劉仲齊說。
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