大米降鎘技術(shù)及其對(duì)大米品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

王婭殊,胡瀚,付紅軍*,彭湘蓮,2,薛敏敏

1(中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙,410004)2(稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,湖南 長(zhǎng)沙,410004)3(湖南省產(chǎn)商品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院,湖南 長(zhǎng)沙,410007)

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,工業(yè)廢棄物的大量排放、農(nóng)藥化肥的過(guò)度施用等會(huì)導(dǎo)致土壤、水源和大氣的重金屬污染[1]。鎘作為糧食作物中常見的重金屬污染元素,生物半衰期長(zhǎng)達(dá)10～30年,其毒性表現(xiàn)為多種綜合癥,包括貧血、高血壓、心力衰竭、肝肺損傷、腎功能衰竭等[2],被列為第一類致癌物質(zhì)。鎘無(wú)法被微生物降解而蓄積在土壤中,與其他谷類作物相比,水稻更容易從土壤中積累鎘[3]。調(diào)查表明,我國(guó)農(nóng)田耕地受到重金屬鎘污染的現(xiàn)象嚴(yán)重[4],大米鎘超標(biāo)問(wèn)題突出,鎘大米的食用造成人體鎘攝入量較高[5],大米質(zhì)量安全問(wèn)題成為公眾最關(guān)心的問(wèn)題。

水稻鎘污染的防治可從降低土壤鎘流入、修復(fù)鎘污染土壤及水體和篩選抗鎘水稻品種等方面進(jìn)行[6-7],這些方法在一定程度上可以減少鎘在水稻中的積累,但是耗時(shí)較長(zhǎng)、耗資較高。對(duì)鎘大米進(jìn)行降鎘處理,不僅能解決部分鎘超標(biāo)大米的滯留問(wèn)題,而且周期短、見效快。因此,從終端直接對(duì)鎘污染大米進(jìn)行加工具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

但降鎘技術(shù)對(duì)大米品質(zhì)會(huì)造成一定程度的降低。研究發(fā)現(xiàn),大米經(jīng)過(guò)脫鎘技術(shù),其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)等會(huì)出現(xiàn)不同程度的流失,大米結(jié)構(gòu)更加松散,其糊化特性、老化特性會(huì)隨之發(fā)生改變[8]。

本文總結(jié)了不同原理大米降鎘的方法,并通過(guò)比較大米降鎘前后的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)及蒸煮食味品質(zhì),分析了降鎘處理對(duì)大米品質(zhì)的影響,為鎘大米的綜合利用提出了新思路。

1 鎘在大米中的分布及存在形態(tài)

水稻從外到內(nèi)形態(tài)結(jié)構(gòu)依次為穎殼、皮層、胚和胚乳。通過(guò)研究重金屬在污染水稻種子中的結(jié)合形式,發(fā)現(xiàn)鎘在水稻中的分布并非均勻狀態(tài)[9]。水稻的可食用成分為胚和胚乳,胚中的鎘含量高于胚乳,但胚乳占水稻總質(zhì)量的70%～80%,因此積累的重金屬主要存在于胚乳中[10]。

大米中的鎘主要以蛋白質(zhì)絡(luò)合物形式存在,以與堿溶性蛋白質(zhì)、鹽溶性蛋白質(zhì)的結(jié)合為主,此外,也有部分與纖維素、半纖維素結(jié)合[11]。楊居榮等[12]通過(guò)對(duì)大米中蛋白質(zhì)、脂肪以及殘?jiān)?包括淀粉、少量的纖維素、半纖維素和礦質(zhì)元素)進(jìn)行提取,發(fā)現(xiàn)大米蛋白中鎘含量最高,脂肪和殘?jiān)袧舛容^低。于輝等[13]研究了鎘在低鎘積累糙米中與蛋白質(zhì)的結(jié)合形態(tài),發(fā)現(xiàn)糙米中的鎘主要與谷蛋白和球蛋白呈配合物的形式存在。大米蛋白結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜[14],通過(guò)研究重金屬與大米蛋白的結(jié)合行為,發(fā)現(xiàn)大米蛋白表面存在大量的配位位點(diǎn),可作為金屬離子優(yōu)良的多齒配位體,其中鎘與大米蛋白的結(jié)合是自發(fā)、吸熱的,具有高親和力的相互作用[15]。

2 大米降鎘方法及其對(duì)大米品質(zhì)的影響

常見的大米降鎘方法主要包括溶劑浸提法、微生物發(fā)酵法、表面活性劑吸附法以及復(fù)合法。溶劑浸提法分為水浸提法、堿浸提法和酸浸提法等,其中水浸提法操作簡(jiǎn)單,對(duì)大米品質(zhì)影響較小,但降鎘效果不如其他方法；堿浸提法可以有效分離富集鎘離子的大米蛋白,但對(duì)大米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響較大；酸浸提法操作簡(jiǎn)單,具有明顯的降鎘效果,且大米營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失也較少,但酸處理的大米口感、風(fēng)味較差。微生物發(fā)酵法主要采用乳酸菌和酵母菌對(duì)大米進(jìn)行降鎘,其處理?xiàng)l件相對(duì)溫和,在改善大米米粉品質(zhì)的同時(shí),蛋白質(zhì)和脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有一定損失。表面活性劑吸附法主要通過(guò)輔助其他試劑進(jìn)行降鎘,通過(guò)兩者的協(xié)同作用提升大米降鎘效果。復(fù)合法結(jié)合了各方法的優(yōu)勢(shì),在改善大米降鎘效果的同時(shí),給大米帶來(lái)的品質(zhì)影響也得到了一定改善。

2.1 溶劑浸提法

2.1.1 水浸提法

水浸提法使大米中部分淀粉和蛋白質(zhì)溶出,鎘則以游離態(tài)轉(zhuǎn)移至浸泡液中。MIHUCZ等[16]研究了在烹飪過(guò)程中用去離子水浸泡和沸水蒸煮對(duì)大米鎘含量的影響,其中選用料液比為1∶6的去離子水浸泡大米,降鎘率為1%～8%；選用料液比為1∶3沸水蒸煮大米,降鎘率可達(dá)8%～23%,但同時(shí)對(duì)人體健康有益的微量元素,如銅、錳、鋅等,也隨著水浸泡和蒸煮大量流失。劉晶等[17]對(duì)大米在蒸餾水浸泡過(guò)程中重金屬鎘的遷移進(jìn)行了研究,在30 ℃ 浸泡大米30 h,鎘的遷移量可達(dá)33.71%,但部分營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如淀粉、蛋白質(zhì)、礦質(zhì)元素等也隨之溶出。彭群等[18]采用水浸法對(duì)完整秈米和不同粒徑的大米粉進(jìn)行降鎘處理,其中秈米的鎘脫除率可達(dá)66%,而粒徑大小為S-100的大米粉鎘脫除率可達(dá)100%。

浸泡作為大米制品加工常用的原料預(yù)處理工序,在生產(chǎn)實(shí)際中還起到了對(duì)大米的降鎘作用。通過(guò)水浸提法對(duì)大米進(jìn)行降鎘,操作簡(jiǎn)單、無(wú)化學(xué)殘留,可脫除大部分游離態(tài)的鎘,同時(shí)不會(huì)改變大米形態(tài)。但鎘主要與大米中蛋白質(zhì)呈結(jié)合態(tài),不易從大米中分離,因此對(duì)于鎘含量稍高的大米采用水浸泡法進(jìn)行降鎘具有一定的局限性。

2.1.2 酸浸提法

酸作為一種重金屬螯合劑,可與大米蛋白發(fā)生質(zhì)子化反應(yīng),抑制蛋白質(zhì)與鎘的結(jié)合,促使鎘遷移至溶液中,還可與鎘離子形成可溶性絡(luò)合物,改變其在大米中的存在形態(tài),從而降低大米中鎘含量[19]。ZOU等[20]使用0.15 mol/L檸檬酸處理鎘污染米糠,脫除率可達(dá)94%以上。米糠的脂肪酸組成和化學(xué)結(jié)構(gòu)均未發(fā)生顯著變化,并且檸檬酸處理后的米糠出油率、總生育酚、γ-谷維素含量均大于天然米糠。WU等[21]比較了3種有機(jī)酸對(duì)糙米粉的降鎘效果,其中檸檬酸、酒石酸的降鎘率均大于90%,蘋果酸的降鎘率為86.94%。檸檬酸處理的糙米粉,蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪等主要營(yíng)養(yǎng)成分損失較少,并且改善了大米淀粉的糊化特性,提升了淀粉的抗回生效果,說(shuō)明該工藝可在一定程度上保證糙米粉質(zhì)量。FENG等[22]選用0.18 mol/L鹽酸處理鎘污染大米,降鎘率可達(dá)85%。酸化后大米蛋白含量顯著降低,氨基酸含量也有所下降,而直鏈淀粉含量顯著增加。該法促進(jìn)了大米淀粉的水解,破壞了淀粉顆粒的完整性,使大米糊化的崩解值升高,大米的熱穩(wěn)定性降低。但酸處理后大米的峰值黏度升高,大米的溶脹能力有所提升。鹽酸處理導(dǎo)致大米吸水率、膨脹系數(shù)、米湯固形物含量和碘藍(lán)值均顯著增加,大米的蒸煮品質(zhì)隨之發(fā)生趨劣變化,將酸處理大米進(jìn)行烹飪,米飯的硬度和咀嚼性顯著降低,黏附性有所增加。

不同酸性溶劑脫除效果不同,可能與氫離子濃度以及陰離子與鎘之間的螯合反應(yīng)有關(guān)。在洗滌過(guò)程中酸離解產(chǎn)生氫離子,重金屬和有機(jī)酸之間的結(jié)合能力很大程度上取決于金屬-有機(jī)絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù),這與螯合劑上金屬結(jié)合官能團(tuán)的數(shù)量和穩(wěn)定性有關(guān)[23]。FENG等[24]研究了鎘離子與大米蛋白的結(jié)合行為,發(fā)現(xiàn)乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)、焦磷酸鹽和檸檬酸鹽均對(duì)大米蛋白-鎘離子復(fù)合物(RPs-Cd2+)的結(jié)合有抑制作用。其中EDTA對(duì)RPs-Cd2+結(jié)合的抑制效果最佳,可能是由于EDTA-Cd2+的形成常數(shù)顯著高于RPs-Cd2+的絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)。

利用酸浸提法脫除大米中的鎘,操作簡(jiǎn)單,成本低廉,具有較好的降鎘效果。但酸浸泡后大米的風(fēng)味、口感較差,在市場(chǎng)上不適合將酸化大米直接進(jìn)行售賣,而酸浸對(duì)大米營(yíng)養(yǎng)成分破壞較少,因此該法一般用于其他大米制品的加工利用[25-26]。

2.1.3 堿浸提法

大米中的鎘主要存在于大米蛋白中,堿浸提法通過(guò)破壞大米蛋白與其他物質(zhì)結(jié)合,促使其結(jié)構(gòu)從緊密變?yōu)槭杷?同時(shí)破壞蛋白質(zhì)分子間的次級(jí)鍵使極性基團(tuán)解離,實(shí)現(xiàn)大米蛋白的分離[27]。田陽(yáng)等[28]選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.23%的NaOH浸提液對(duì)鎘超標(biāo)大米進(jìn)行處理,所得大米與原料大米相比,鎘含量降低84.77%。WANG等[29]使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4% NaOH溶液處理鎘含量為0.381 mg/kg的大米,堿化后鎘含量降低至0.037 mg/kg。

堿浸提法將大米蛋白分離,使大米中鎘含量顯著降低,但大米的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一——大米蛋白在這一過(guò)程中幾乎完全流失,極大降低了大米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。除此以外,蛋白質(zhì)的缺失使大米結(jié)構(gòu)松散,大米的加工特性也受到很大影響,因此該法投入生產(chǎn)實(shí)踐的可能性不大。

2.1.4 其他溶劑絡(luò)合法

相較于單一的溶劑浸提法,利用復(fù)合溶劑絡(luò)合法降鎘對(duì)大米制品品質(zhì)影響較小。于秋生等[30]選用殼聚糖和植酸作為復(fù)合絡(luò)合劑對(duì)不同鎘含量的整米、糙米、米粉和大米蛋白進(jìn)行脫鎘,降鎘率均在90%以上,并且大米蛋白損失率均在5%以內(nèi)。殼聚糖和植酸對(duì)鎘離子均有較好的吸附效果,可將大米中的鎘游離出來(lái),并與其形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,降低米制品鎘含量。周銘林[31]研究了溶劑絡(luò)合萃取法對(duì)污染大米中鎘的脫除效果,其中含1%殼聚糖和4% EDTA-2 Na溶液的脫鎘能力最強(qiáng),降鎘率可達(dá)83.86%,而淀粉保留率在90%以上,且未發(fā)生糊化作用。

當(dāng)有益金屬元素與有害金屬元素共存于大米生長(zhǎng)介質(zhì)中時(shí),兩者之間產(chǎn)生拮抗作用,因此有益金屬的添加可抑制大米中鎘的富集。FENG等[24]研究Ca2+、Cu2+、Zn2+和Fe3+對(duì)大米蛋白與Cd2+結(jié)合的影響,發(fā)現(xiàn)RPs-Cd2+復(fù)合物可被氫化物解離。當(dāng)金屬離子質(zhì)量濃度為50 mg/L時(shí),除Cu2+外,所有金屬離子均輕微促進(jìn)Cd2+與大米蛋白的結(jié)合。中性鹽的添加使蛋白質(zhì)表面凈電荷增加,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)由于靜電排斥作用而溶劑化時(shí),會(huì)產(chǎn)生更多的可用結(jié)合位點(diǎn)。當(dāng)金屬離子濃度在一定程度上超過(guò)Cd2+時(shí),上述金屬離子對(duì)RPs-Cd2+的結(jié)合表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制作用,抑制作用的大小順序?yàn)镃u2+> Zn2+> Ca2+,但Fe3+對(duì)RPs-Cd2+的結(jié)合沒有顯著影響。

表1 大米降鎘溶劑浸提法的降鎘率及對(duì)大米品質(zhì)的影響

2.2 微生物發(fā)酵法

微生物發(fā)酵可降解大米中的蛋白質(zhì),使結(jié)合態(tài)鎘游離出來(lái),同時(shí)利用微生物發(fā)酵的代謝產(chǎn)物與鎘形成絡(luò)合物,增加鎘的溶出。通過(guò)利用傳統(tǒng)發(fā)酵的微生物菌種,如植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、酵母菌等,達(dá)到大米脫鎘的目的。

2.2.1 乳酸菌發(fā)酵法

乳酸菌降鎘主要通過(guò)其代謝產(chǎn)物乳酸與鎘發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),同時(shí)其本身對(duì)鎘也具有一定的吸附作用。ZHAI等[33]比較了不同植物乳桿菌發(fā)酵處理鎘污染大米的降鎘效果,其中菌株CCFM8610的脫鎘率可達(dá)89.7%。發(fā)酵后大米蛋白含量由6.07%顯著降低至4.62%,脂肪含量也有所降低,而粗淀粉和直鏈淀粉含量均有一定增加。乳酸菌發(fā)酵使大米淀粉易于糊化,抑制了大米淀粉的回生,改善了大米的糊化特性,其引起的酸化和蛋白水解可改善大米制品的流變特性,保證了發(fā)酵米粉后續(xù)加工的食味品質(zhì)。陳青[32]利用乳酸菌發(fā)酵處理鎘超標(biāo)早秈米,降鎘率可達(dá)83.33%。同時(shí)大米蛋白的結(jié)構(gòu)延展性增強(qiáng),從有序結(jié)構(gòu)向無(wú)序結(jié)構(gòu)發(fā)展,α-螺旋和β-折疊均有所降低。乳酸菌發(fā)酵對(duì)大米蛋白的持油性和起泡性無(wú)明顯影響,而持水性、乳化性和乳化穩(wěn)定性有所提高。張永蘭等[8]利用乳酸菌發(fā)酵處理鎘超標(biāo)大米,降鎘率可達(dá)75.4%,發(fā)酵大米蛋白含量由9.10%降至8.80%,但淀粉存留率可達(dá)91.35%。將發(fā)酵后大米提取淀粉發(fā)現(xiàn),乳酸菌發(fā)酵未破壞大米淀粉的整體結(jié)構(gòu),而直鏈淀粉含量下降導(dǎo)致發(fā)酵大米的淀粉結(jié)晶度降低,溶解度和澎潤(rùn)力有所增加。發(fā)酵過(guò)程使大米易于糊化,并促進(jìn)了大米白淀粉的回生,加速淀粉老化,但大米黃淀粉的回生被抑制,使其老化減緩。

2.2.2 混合菌發(fā)酵法

通過(guò)選取大米發(fā)酵過(guò)程中具有重金屬消減作用的優(yōu)勢(shì)微生物種類,利用混合菌發(fā)酵使大米脫鎘,其效果顯著高于單菌純種發(fā)酵[34]。傅亞平等[35]通過(guò)植物乳桿菌和戊糖片球菌混合菌發(fā)酵處理鎘超標(biāo)大米粉,鎘脫除率可達(dá)85.73%。利用該方法降鎘,大米中蛋白質(zhì)和脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分有一定的損失,但淀粉含量無(wú)顯著變化,這可能與乳酸菌發(fā)酵過(guò)程中的主要代謝產(chǎn)物乳酸有關(guān)。乳酸含有α-羥基和羧基,肽鏈中含有氫鍵,可促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解,同時(shí)部分脂肪分解為游離脂肪酸,導(dǎo)致大米蛋白和脂肪含量降低。劉也嘉等[36]選用乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵整粒大米,同時(shí)選用嗜熱鏈球菌和德氏乳桿菌作為強(qiáng)化菌種,大米降鎘率可達(dá)81.14%。ZHANG等[37]使用五菌型發(fā)酵劑處理鎘超標(biāo)大米,脫鎘率可達(dá)80.84%,大米蛋白含量從8.62%下降至6.69%,大米粗淀粉含量由78.20%升高至81.60%。發(fā)酵后大米淀粉所占比例相對(duì)提高,在一定程度上起到了純化淀粉的作用,可促進(jìn)淀粉凝膠的形成,而直鏈淀粉含量的增加,導(dǎo)致淀粉相對(duì)結(jié)晶度降低。發(fā)酵大米結(jié)構(gòu)呈疏松多孔狀,大米蛋白的溶出使淀粉顆粒之間的連接變得松散,淀粉更易吸水膨脹,有利于發(fā)酵大米的糊化,改善了大米發(fā)酵后的口感。

利用微生物發(fā)酵消減大米中的鎘,處理?xiàng)l件溫和,但需考慮雜菌污染帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)。該法對(duì)大米淀粉有一定的富集作用,改善了大米的糊化特性,有利于提高米制品后續(xù)加工的產(chǎn)品品質(zhì)[38]。

表2 大米降鎘微生物發(fā)酵法的降鎘率及對(duì)大米品質(zhì)的影響

2.3 表面活性劑吸附法

表面活性劑可改變大米與重金屬結(jié)合物的表面性質(zhì),降低兩者之間的黏附性,促進(jìn)鎘離子與大米的解離,并通過(guò)表面活性劑的功能基團(tuán)與大米中的鎘離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),以達(dá)到大米降鎘效果。于秋生等[39]選用十二烷基硫酸鈉、蔗糖脂肪酸酯和氯化鈉組成的復(fù)合表面活性劑,在弱堿性條件下對(duì)大米蛋白中的鎘進(jìn)行脫除,脫除率可達(dá)60.87%。其中陰離子表面活性劑含有硫酸基等活性基團(tuán),通過(guò)靜電相互作用、絡(luò)合作用與鎘離子結(jié)合；非離子型表面活性劑可與陰離子表面活性劑發(fā)生作用,促進(jìn)膠束的形成,而重金屬離子可與膠團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。HUANG等[40]選用可生物降解的表面活性劑/皂角苷,并與一種天然深共晶溶劑(natural deep eutectic solvent,NADESs)混合,兩者產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),可脫除大米粉中99%的鎘。由于NADESs的高黏度會(huì)阻礙物質(zhì)的傳送,添加皂角苷水溶液可降低洗滌介質(zhì)的黏度,增強(qiáng)傳質(zhì),改善大米脫鎘效果。該法處理后的大米蛋白含量下降了11.7%,淀粉含量無(wú)顯著變化,并且不會(huì)對(duì)大米的結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)特性產(chǎn)生影響。SHEN等[41]利用鼠李糖脂表面活性劑和F127/PAA水凝膠共同處理大米蛋白中的鎘,降鎘率可達(dá)92%,大米蛋白中淀粉含量由12.8%降至11.7%,而蛋白含量無(wú)顯著變化,其結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性也無(wú)明顯變化。鼠李糖脂具有較高的Cd2+結(jié)合常數(shù),可與蛋白質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)鎘的結(jié)合。通過(guò)表面活性劑協(xié)同水凝膠處理來(lái)改善固體間的傳質(zhì),可將重金屬離子有效地從固體顆粒中脫除。

表3 大米降鎘表面活性劑吸附法的降鎘率及對(duì)大米品質(zhì)的影響

2.4 復(fù)合法

選用單一方法對(duì)污染大米進(jìn)行降鎘,有時(shí)效果并不理想,將不同的降鎘方法進(jìn)行結(jié)合,可提高大米的鎘脫除率,同時(shí)減少由此帶來(lái)的品質(zhì)缺陷。于秋生等[42]選用酶法-酸法結(jié)合旋流洗滌的物理方法三者協(xié)同處理對(duì)米粉及米蛋白粉進(jìn)行降鎘,總鎘脫除率均在90%以上。處理后米蛋白粉的蛋白含量升高,而米粉和米蛋白粉的脂肪含量有所降低。該法利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶對(duì)大米制品進(jìn)行酶解,使鎘從蛋白分子中游離出來(lái)；再采用酸浸提法,加入復(fù)合酸絡(luò)合劑及復(fù)合鹽溶液,與米制品中的重金屬發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)；最后通過(guò)旋流洗滌進(jìn)行逐級(jí)梯度固液分離提高鎘的脫除率。于秋生等[43]利用復(fù)合膜及電化學(xué)法協(xié)同降低大米蛋白肽中的鎘,降鎘率為98.33%,可得到蛋白含量45%～58%的大米蛋白肽,同時(shí)能很好地保留大米蛋白肽中的微量元素。首先通過(guò)超濾篩除部分小分子物質(zhì),再通過(guò)酶解截留淀粉、脂肪等大分子物質(zhì),得到含鎘的大米蛋白肽,電化學(xué)法通過(guò)絡(luò)合、離子交換等作用使鎘從RPs-Cd2+結(jié)合態(tài)中解離出來(lái),并在電場(chǎng)作用下還原解離后的鎘離子。傅亞平等[44]通過(guò)酸溶-發(fā)酵聯(lián)用對(duì)鎘超標(biāo)大米進(jìn)行降鎘,該法采用乳酸浸泡大米粉,再由植物乳桿菌和戊糖片球菌進(jìn)行發(fā)酵處理,降鎘率為98.01%。

表4 大米降鎘復(fù)合法的降鎘率及對(duì)大米品質(zhì)的影響

3 總結(jié)與展望

目前多種大米降鎘技術(shù)已投入使用。其中有機(jī)酸法由于絡(luò)合能力強(qiáng)且對(duì)蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪等大米營(yíng)養(yǎng)成分損失較小,在降鎘中應(yīng)用較為廣泛；生物來(lái)源的脫鎘材料,處理?xiàng)l件溫和,更能滿足綠色化學(xué)原則；表面活性劑法具有低毒性和可降解性等優(yōu)點(diǎn),但目前更多地應(yīng)用在環(huán)境降鎘中,在食品中主要通過(guò)輔助其他方法達(dá)到更好的脫鎘效果。但這些方法在實(shí)際應(yīng)用中存在一定局限性,如脫鎘使大米營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失、功能特性及口感風(fēng)味變差,以及脫鎘過(guò)程中出現(xiàn)二次污染和化學(xué)殘留問(wèn)題。因此,需要在現(xiàn)有降鎘方法的基礎(chǔ)上,結(jié)合各方法的優(yōu)勢(shì),多手段、多途徑地對(duì)鎘超標(biāo)大米進(jìn)行復(fù)合降鎘。

經(jīng)過(guò)脫鎘工藝的大米由于淀粉、蛋白質(zhì)的流失,直接食用會(huì)影響其風(fēng)味和口感,因此可以通過(guò)一定的加工制作成各種米制品,如酸漿米線[25]、大米蛋白肽[45]、發(fā)酵米粉[46]等。鎘污染大米優(yōu)化脫鎘工藝后制得的米制品,其外觀、口感和質(zhì)構(gòu)品質(zhì)等均與普通米制品無(wú)明顯差異。此外,鎘超標(biāo)大米在生產(chǎn)實(shí)際中作為原料使用,可有效緩解鎘污染大米的滯留問(wèn)題,如利用鎘超標(biāo)大米發(fā)酵生產(chǎn)的酒精,并未觀察到重金屬對(duì)酵母存在明顯的抑制作用[47]。

解決鎘大米問(wèn)題的根本方法始終在于控制源頭,通過(guò)降低工業(yè)重金屬排放,保護(hù)土壤、空氣及水源,切斷重金屬流入耕地的途徑,從而在源頭上遏制鎘污染的發(fā)生。但在此基礎(chǔ)上,總結(jié)已有的大米脫鎘技術(shù)研究,為未來(lái)可能出現(xiàn)的因環(huán)境污染造成的糧食安全問(wèn)題提供解決方法,也具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。