导 读
大米作为人类的主食之一在人类的健康中发挥极为重要的作用。但一旦土壤受到镉污染或者酸化，大米悄然成为镉大米。由于大米天生锌、钙、铁等含量低，且在抛光、洗米过程养分损失多，大米与镉大米，一字之差，但安全性差别很大。
文/ 陈能场（广东省生态环境与土壤研究所研究员） 郑煜基（广东省生态环境与土壤研究所高级工程师）
来源：东方早报（2016年3月8日）
水稻在中国已有7000多年的历史，大米文化源远流长。且不说大米是千家万户的主食，并以大米为原材料制作出各种精美的食品，既为中国人提供了源源不断的营养和能量，更是形成了各种各样的美食文化。在一些传统的建筑中，大米甚至是充当了“建材”的角色，在一些著名的古建筑里，在建造时都在粘土里加入蒸熟的糯米千锤百炼，使得这些建筑能屹立千年，如赵州桥等。在一些农村，修建老房子时，民间的工匠在垒墙过程中也采用了这样的工艺，以确保墙体坚固，连铁钉都没能有下脚的地方。
近年来一个“镉”字在大米中闪现，大米因此蒙上一层阴影，众人顿时感觉不好了。中国是稻米最大的生产国，65%的国人以大米为主食，“镉”这字怎生了得？让众人望“镉”生畏呢？
原来镉大米曾在日本“造孽”，长期吃镉大米的一些日本人因为镉的长期大剂量的摄入患过痛不欲生的“痛痛病”。细细研究这些痛痛病患者，不难发现患者原来是绝大多数生育过二、三胎甚至多胎的，年龄在50岁以上的，家庭贫穷的老妇身上。这样抽丝剥茧的分析后营养不足作为痛痛病的隐患的一个外因慢慢浮出了水面。
在上一篇专栏文章中我们谈及“权衡食物中的营养获益与污染风险”，指出看待食物和选择食物不能单从污染物含量角度来进行，食物中的营养对人体健康以及对于降低人体对污染物的吸收有着极为重要的作用。本文从土壤到餐桌整个过程进行分析，看看大米和镉大米的“一字之差”的差别到底在哪里。
1.稻米钙镁铁等元素浓度较为稳定、而镉浓度可以变化很大。
在矿山开采、冶炼，各种涉及镉的工业出现之前，土壤中虽然也有微量的镉，但这些镉大都在矿物中，有效性极低，大米自然是安全的大米。但当镉通过大气沉降或者水体进入稻田后，水稻虽然不需要镉，但也不加选择地吸收了，有意思的是低浓度的镉并不会对水稻生长带来影响，甚至稻米含了目前镉标准0.2毫克/千克的十几倍时，水稻照样可以丰产。
另一方面，大米不同品种中铁、钙、锌等含量会有差别，但这个差别不大，最高也只有数倍，不过镉的情况比较特殊，土壤条件和土壤污染程度不同，不同品种之间甚至可以相差数百倍，如我们对125个大米样品进行市场调查，测定到的锌变幅为9.20到22.30毫克/千克，相差2.42倍；钙在20-250毫克/千克区间，相差5倍，而镉从0到1.04毫克/千克，这个倍数就难以计算了。
在某污染农区有人测定稻米的镉含量变化在0.01到 4.43毫克/千克，我们在大宝山矿区的稻田测定到超标的大米的同时，也会测定到低于仪器检测线也就是没有被污染的大米。
我们也有个有趣的试验结果，就是在一块pH中性田块中，80个品种的稻米镉几乎都不超标，而在一块酸性稻田，80个品种的稻米镉含量几乎超标，并且不同品种的稻米的镉含量变幅很大，这些试验中，稻米锌的含量变幅很小。
可见，土壤受到镉的污染或者土壤本身受到酸化，由于大米中的镉含量不像锌钙等变化幅度有限，大米的不安全性陡然增加。
2.镉的存在可能让大米中的锌、铁、钙的营养降低。
铁、锌、镉3种重金属元素在化学性质上表现出很多的相似性，常常利用相同的转运系统进行吸收运输或储存；镉与钙在离子半径上极为相近，因此在土壤环境和作物体内，这几个元素有着较强的相互作用，很多时候表现出相互竞争的关系。
有人研究了239个稻米样品中的镉与铁、锰含量之间的关系，发现两者的关系是呈现显著的负相关的关系，也就是说镉含量越高、大米中的锰和铁的含量就越低。同时也有试验表明，当大米中的镉含量高时，大米的其他营养成分如淀粉和蛋白质含量也会降低。
有文章指出，当土壤中镉含量为2毫克/千克时，与对照的糙米镉含量0.008毫克/千克相比，糙米镉含量达到了0.39毫克/千克，此时粗淀粉含量从76.86%降低到73.86%，直链淀粉从21.72%降低到20.08%，赖氨酸从0.38%降低到0.34%，粗蛋白从9.00%降低到7.74%。
还有研究表明，稻米中支链淀粉含量与土壤中有效态镉含量呈显著正相关，能显著减少稻米中赖氨酸、组氨酸含量，提高天冬氨酸含量。也就是说含镉大米不单是大米中含有镉的问题，还造成了大米的品质和口感的变化。
当在污染的土壤环境中，大豆和大米也有个不同的表现。美国科学家Chaney的研究小组进行了土壤锌、镉对稻米锌镉吸收影响的试验发现土壤镉含量越多，稻米镉也越多，当土壤锌含量增加到一定程度稻米锌含量就不再增加，哪怕土壤的锌超出镉的量达到百倍以上，或者土壤中的锌添加到7000毫克/千克的程度。
而在这块田种植大豆时，虽然大豆和大米中的镉含量相同，但大豆中的锌和铁要比大米高得多，他们归结为大米特有的“相对性地累镉斥锌铁”现象。显然此时的大米的安全性比大豆更低了。
3.大米有个天生的营养软肋。
对营养感兴趣的人比较一下各种食物中的营养成分，不难发现稻米中的铁、锌、钙的成分比较低，甚至在小麦、玉米等相比其含量也是垫底的（如图）。
以铁为例，糙米中的铁很难超过10mg/kg, 而玉米中的铁在图中的起点就是10mg/kg了，小麦的起点在20mg/kg，而大豆最高，其最高可以到100mg/kg以上。
事实上，除了铁外，锌、钙等含量也是如此。总体上有大豆>小麦>玉米>糙米的规律。从获益与风险的角度来说，稻米比其他粮食作物的风险增加了。
4.加工过的大米镉含量减少，但营养损失量大。
铁、镁、钾、磷、和锰的营养主要分布在糙米的皮层，而镉在大米中主要以蛋白结合较为均匀地分布在整个米粒中。
有研究表明，大米中与镉结合最多的蛋白质是球蛋白，占42%，其次是谷蛋白，占39%。当被加工成白米(精米)时，大米中的养分会收到进一步的损失（如下图），如铁损失63%，钙40%，灰分58%，只有热量损失最少，不到10%。
在另一研究中，抛光米中的铁、镁、钾、磷和锰比糙米中的低了25%~40%，铜和锌下降了20%，钙的降低幅度在以上两组之间，而镉在抛光后只去除了6%，在另一个抛光研究中抛光过程镉去除了9%，剩余91%，可见大米加工过程营养去除的多，从获益与风险的角度来说，抛光大米的风险增加了，吃糙米的安全性高一些。
5.淘米做饭过程中镉去除量有限，而铁、钙、锌却再次大量损失，增加了含镉大米的不安全性。
铁、镁、钾、磷和锰的营养主要以无机的形式存在的大米中，而镉在大米中主要蛋白结合较为均匀地分布在整个米粒中，淘米过程对营养的损失有较大的影响，但对镉的去除影响甚小。
有文章单独对镉在淘米做饭中的含量变化进行了研究，发现总体上镉去除的很少，6%左右。
在另一篇较为系统的研究中得到了较多有意思的结果：对于糙米，淘米过程中镉和其他无机营养元素损失较少，哪怕洗了几次。但对于抛光米，养分的损失多且与洗涤次数有关。
铁、镁、钾、磷、和锰在第一次洗米中损失多，此后慢慢损失减少，两次洗米后，铁、镁、钾、磷、和锰含量只有洗前的30%~50% 或者是糙米的 7%~20%，铜和锌为洗前的 80%~90%，或者糙米的65-70%，而镉即使洗米多长，损失也是有限，洗米两次后，米中的镉为洗前的96%，或者糙米的90%，也就是抛光米洗米2次镉只会损失4%。
用电饭煲做饭时镉和养分含量都没有什么变化，如果洗米水用来做饭，则米饭中重金属和养分与洗前的米的含量一样，而用清水来做饭，养分损失的量刚好是洗米过程中洗掉的量。对于镉，抛光米洗两次并做成米饭后，镉含量大体上是抛光米时的95%。
6.大米镉安全性的老鼠试验
以上种种说明我们喜爱的大米一旦受到镉的污染，安全性存在问题，并因为自身矿物质养分低，而在加工、淘米做饭过程中养分进一步损失，让我们的饮食的风险性进一步提高。
有首流行歌曲叫“老鼠爱大米”，让我们看看关于镉大米的安全性的老鼠试验。
美国科学家Chaney等人用含镉量相同的大米和葵花籽来喂养老鼠进行试验，5周后又同时用1克的放射性镉喂养老鼠以跟踪老鼠对镉的吸收情况，发现吃了葵花籽的老鼠的镉吸收量是葵花籽的5倍。
而在另一个同样喂养大米但配以不同剂量的钙、锌、铁的试验中，发现没有添加钙、锌、铁的老鼠体内的肝肾中的镉含量要高数倍。
以上看出，相对于矿物质营养富足的葵花籽，镉大米的安全性的确存在较大的问题。事实上，时至今日，随着工业污染的加剧，以大米为食的亚洲国家中已经有好几个国家有因为大米中的镉污染引发出一些健康问题，发生过痛痛病的日本自不待说，中国的一些矿区（如瑞典与复旦大学联合组成的ChinaCad小组的研究报道）、越南、泰国西北部矿区的当地居民都存在程度不等的健康问题。
近年来，在斯里兰卡的中北部省份，近1/3的50岁左右农户患上慢性肾病，目前患病原因未能确定，疑似相关的原因多个，有文章剑指农田系统和稻米中镉含量的增加，斯里兰卡在上世纪70年代开始进行农业绿色革命后，磷肥施用量大大增加，有文章认为天然含有镉的磷肥是农户患上慢性肾病的特洛伊木马。研究表明这些农民的镉摄取量不高，低于20微克/天，个人浅见，对于这些贫穷的农民，除了正在研究的各种因素外，主食大米而营养不良应该是个雪上加霜的外因。
大米作为人类的主食之一在人类的健康中发挥极为重要的作用。但一旦土壤受到镉污染或者酸化，大米悄然成为镉大米。由于大米天生锌、钙、铁等含量低，且在抛光、洗米过程养分损失多，大米与镉大米，一字之差，但安全性差别很大。
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