“稻米质量安全与品质评价”特约专栏介绍(陈铭学)

水稻是我国主要的粮食作物之一,在保障粮食安全和国民经济发展中具有不可替代的战略地位。“中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上。我们的饭碗应该主要装中国粮”。在解决“吃饭问题”的背景下,稻谷在产后阶段除了要考虑质量安全问题外,还要考虑消费者对优质好稻米的追求问题,因此稻米质量安全与品质评价研究是必要的。

2002-2022年中国籼稻品质的时空分布和发展状况

为充分了解我国籼稻品质的时空分布和发展状况,收集2002-2022年种植于安徽、重庆、福建、广东、广西、河南、湖北、湖南、江苏、江西、四川、浙江等12个省级行政区共70 146份籼稻样品,检测并分析稻米的粒长、整精米率、垩白度、透明度、表观直链淀粉含量、碱消值、胶稠度和蛋白质含量等指标,结合主成分分析阐述我国籼稻品质的发展趋势。结果显示:河南和江苏的籼稻粒长相对较短,整精米率相对较高;广东和江苏的籼稻垩白度较低,1级透明度占比较高;浙江、江西和湖南的籼稻表观直链淀粉含量较高且品种间的差异较大;江苏、重庆和广东的籼稻碱消值较高。近10年来,籼稻粒长逐年变长,碱消值逐年变大,垩白度、透明度、表观直链淀粉含量和蛋白质含量逐渐下降,品种间的差异也越来越小。总体来看,近21年来,我国籼稻品质得到了明显的提升,向着长粒、外观品质优和食味佳的方向发展。

植源性农产品中花青素含量的测定

本研究采用pH示差法对结球甘蓝和黑米中的花青素进行提取与测定,对检测条件和提取条件进行优化。结果表明,氯化钾和醋酸钠检测液的最适pH分别为1.0和4.5;最佳提取条件为加入85%盐酸甲醇振荡提取20 min,提取2次。该方法的线性(决定系数为0.9988)、重复性(相对标准偏差<2%)和再现性(相对标准偏差<4%)良好。在结球甘蓝称样量为5.0 g条件下,检出限和定量限分别为0.16μg矢车菊素-3-O-葡萄糖苷/g和0.54μg矢车菊素-3-O-葡萄糖苷/g;在黑米称样量0.5 g条件下,检出限和定量限分别为1.62μg矢车菊素-3-O-葡萄糖苷/g和5.4μg矢车菊素-3-O-葡萄糖苷/g;加标回收率范围为99.68%~108.69%。该方法和高效液相色谱法的测定结果表现出良好的一致性,可被应用于农产品中花青素含量的快速检测。

中国高食味北方粳稻与南方半糯粳稻品种理化特性及食味品质的差异分析

【目的】明确我国优质北方粳稻和南方半糯性粳稻稻米理化特性与米饭感官食味品质的差异,为优质粳稻培育提供依据。【方法】以代表性高食味北方粳稻品种、南方半糯性粳稻品种为材料,以日本越光大米为对照,系统分析比较2种类型粳米外观品质、淀粉精细结构、蛋白组分、米粉糊化特性、米饭质地和感官食味品质的差异。【结果】虽然3个北方粳稻品种和3个南方半糯性粳稻品种具有较高的感官食味值,但在淀粉精细结构、蛋白组分、米粉糊化特性和米饭质地等指标上存在显著性差异。在米饭感官食味方面,3个高食味北方粳稻品种表现出较好的适口性(96—98分),3个南方半糯性粳稻品种表现出较好的冷饭质地(92—100分)。在理化特性方面,3个北方粳稻品种表现出较高的表观直链淀粉含量(17.6%—19.6%),较低的粗蛋白含量、醇溶蛋白和谷蛋白含量。3个南方半糯性粳稻品种表现出较低的直链淀粉含量(8.5%—10.5%),较高的谷蛋白及醇溶蛋白含量。在淀粉精细结构方面,3个南方半糯性粳稻品种的直链淀粉含量和直支比较低(均值低54.7%和55.6%),支链淀粉链长分布相似度高。此外,南粳46和宁香粳9号的直链淀粉短链与长链比高于五优稻4号和天隆优619(均值高43.2%)。因此,与北方粳稻相比,南方半糯性粳稻品种的米粉具有较高的糊化温度、峰值黏度、崩解值,较低的消减值,米饭具有较高的黏度、较小的硬度和弹性。【结论】高食味北方粳稻品种具有较低的糊化温度,适中的硬度和较好的弹性;而高食味南方半糯性粳稻品种表现出较高的崩解值,其米饭黏度较高,外观较好。

高效液相色谱–电感耦合等离子体质谱联用测定稻米中5种硒形态

利用高效液相色谱–电感耦合等离子体质谱联用技术建立了富硒大米中5种硒形态的检测方法。采用反向C18色谱柱,对流动相离子对浓度、洗脱盐浓度、pH值进行了优化,最终确定流动相组成为15 mmol/L乙酸铵溶液,pH5.5和0.2 mmol/L四丁基氢氧化铵(TBAH),硒–甲基硒代半胱氨酸(SeMeCys)、硒代半胱氨酸(SeCys)、硒代蛋氨酸(SeMet)、四价硒Se(Ⅵ)和六价硒Se(Ⅳ)5种硒形态获得基线分离。大米样品用酶提法提取,通过对酶的种类、酶的用量及酶解时间等对提取效率的研究,确定样品与蛋白酶(protease)XIV酶量比为20∶1为最佳,且最佳酶解时间为20 h。结果表明本方法分离效率高,方法线性良好,灵敏度高,回收率为77.1%~107.3%,硒–甲基硒代半胱氨酸(SeMeCys)、硒代半胱氨酸(SeCys)、硒代蛋氨酸(SeMet)的检出限和定量限分别为0.0015mg/kg和0.005 mg/kg,四价硒Se(Ⅵ)和六价硒Se(Ⅳ)检出限和定量限分别为0.0025 mg/kg和0.009 mg/kg。为全面评价富硒大米质量和后续开展富硒大米膳食暴露评估提供技术支撑。

不同贮藏环境和时间对大米质量影响的研究

为研究龙粳31大米在高温高湿普通米桶、高温高湿负压米桶、室温普通米桶和室温负压米桶贮藏期间品质变化的规律,探究贮藏环境和时间对大米质量状况的影响。检测和分析大米外观、脂肪酸值、食味值、直链淀粉、蛋白质、脂肪酸组成和含量、米粉糊化特性等指标,并在贮藏环境和贮藏时间两个维度上对数据进行可视化雷达图分析。结果表明高温高湿和贮藏时间的延长能加速大米品质的劣化,不同贮藏环境和时间对峰值黏度(1 991~2 859 cP)、最终黏度(2 650~3 334 cP)、最低黏度(1 459~2 182 cP)、脂肪酸值(2.74~32.58 mg/100 g)、油酸(1.12~1.81 mg/g)、亚油酸(2.68~3.53 mg/g)和食味值(68.72~80.30分)等指标具有显著的影响(P <0.05)。雷达图分析表明,高温高湿普通米桶贮藏大米品质劣化的品质指标主要为脂肪酸值、油酸和亚油酸;高温高湿负压米桶贮藏大米品质劣化的指标主要为峰值黏度和最终黏度;室温普通米桶和室温负压米桶贮藏大米品质劣化的指标为峰值黏度和最低黏度。不同贮藏时间上,峰值黏度和最低黏度呈现出先上升后下降的趋势,脂肪酸值持续升高,油酸和亚油酸含量在贮藏到15天后急剧下降,食味值逐渐降低。综上,短时间(15天)的大米贮藏,负压米桶能更好地保持大米的品质状况;长时间(15天以上)的大米贮藏,普通米桶和负压米桶差异不显著。

电感耦合等离子体串联质谱法(ICP-MS/MS)混合模式同时测定土壤中7种重金属元素

为高效、准确、批量对土壤中多元素进行同时检测,通过改善消解模式、载气流速,优化质谱条件,采用电感耦合等离子体串联质谱法(ICP-MS/MS)测定土壤中7种重金属元素。样品经王水预消解,氢氟酸+高氯酸+硝酸消解,以103Rh作为内标溶液消除基体干扰,在MS模式下通入氦气(即氦气模式),MS/MS模式下通入氧气(即氧气模式)消除质谱干扰的方式测定土壤中As、Pb、Cd、Cr、Ni、Cu、Zn 7种重金属元素。结果表明,当氦气流量为5.0 mL/min、氧气流量为0.40 mL/min时方法灵敏度和干扰消除效果最好。方法的线性范围超过3个数量级,相关系数r≥0.9999,检出限为0.01~1.0 mg/kg,相对标准偏差(RSD)为1.5%~10.2%。通过3个国家土壤一级标准物质(GBW07403a、GBW07404a、GBW07405a)对方法进行了方法学验证,验证结果均在参考值范围内。

近10年我国籼稻品种品质特征分析

通过对南方稻区近10年籼稻品种品质分析,明确当前我国籼稻品种品质的现状特征,为今后籼稻优质育种和品质提升做支撑。分析南方稻区2011—2020年17个省(自治区、直辖市)共计2701份早籼、中籼和晚籼稻样品品质指标数据,按品种熟期和区域实验分组将早籼稻、中籼稻、晚籼稻划分8小类,以农业行业标准《食用稻品种品质》NY/T 593为评价依据,比较分析籼稻品种近10年优质达标率与稻米品质指标发展趋势。得出以下结论:(1)近10年我国籼稻品种品质呈稳定上升趋势,尤其2017年后晚籼稻品质提升最为显著。晚籼组中华南感光晚籼组与晚籼中迟熟组品质优于晚籼早熟组,中籼组中长江中下游中籼稻组品质优于长江上游中籼稻组,早籼组中华南早籼稻组品质较优且近年来稳定提升。(2)品质指标中垩白度、碱消值和直链淀粉含量达标率近10年表现稳定上升,胶稠度与糙米率近10年保持较高达标率,整精米率与透明度的一等达标率年度间变幅较大且无明显提升趋势。因此,品质指标中需加强籼稻整精米率与透明度年度间稳定性的研究。品种类型中,中籼稻品种品质提升是未来我国籼稻整体品质提升的重点方向。

稻米质量安全风险评估和预警技术研究进展

稻米质量安全是国家粮食安全和社会稳定的重要基础。近年来,稻米重金属、农药残留和真菌毒素污染等问题发生,影响了我国稻米产业健康发展,也引发消费者对稻米质量安全状况的关注和担忧。开展稻米质量安全风险评估和预警技术研究,不仅可为政府制定稻米质量安全标准、技术法规提供重要依据,而且能及时发现和预防稻米质量安全风险,是目前稻米质量安全控制的重要发展方向。本文分析了影响我国稻米质量安全的主要危害因素和可能来源,包括重金属、农药残留和真菌毒素等,并针对国内外农产品质量安全风险评估和安全预警体系,梳理了我国稻米质量安全风险评估技术,包括危害识别、危害特征描述、暴露评估、风险特征描述等,总结了收获前、收获后和全程预警方法,以期为稻米质量安全科学监管和污染控制提供参考。

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定土壤中的有效钼

准确快速测定土壤中的有效钼,是评价土壤肥力的重要指标,对指导作物生产有重大意义。采用草酸-草酸铵溶液浸提土壤样品,待测浸提液稀释5倍后通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法在氦气模式下测定土壤中有效钼的含量,建立了土壤中有效钼高灵敏度的检测方法。选择^(103)Rh为内标元素,校正仪器在测定过程中引起的信号飘移。对两种前处理方式进行比较,确定了振荡30 min、放置过夜的浸提方法浸提效果更好且更利于大批量样品的分析。使用振荡30 min、放置过夜的浸提方法对5个土壤标准物质有效钼进行前处理,其测定值均在标准值范围内;分别在无气体模式和氦气模式下比较了浓度为0、1、2、5、10、50 mg/L的Mn对5μg/L ^(95)Mo测定浓度的影响,结果表明,氦气模式下的动能歧视可有效去除^(95)Mo测定过程中的多原子离子干扰,氦气模式测定有效钼明显优于无气体模式;分别对待测溶液稀释5倍和未稀释的内标回收率趋势进行监测,发现未稀释的样品内标回收率随着测量样品数的增多呈下降趋势,而稀释5倍对基体干扰的消除有显著效果。对5个土壤样品分别重复测定6次,其相对标准偏差(RSD)均小于4.1%,线性相关系数为1.00,方法检出限为0.001 mg/kg。建立的方法测定土壤有效钼结果准确、重现性好、灵敏度高,且适合大批量样品的分析。

高效液相色谱法测定粮食制品中甲醛残留量

研究建立了一种用HPLC测定粮食制品中甲醛残留量的分析方法。样品中甲醛经60℃水浴提取,与2,4 二硝基苯肼衍生后,生成的2,4 二硝基苯腙经石油醚萃取净化,用HPLC DAD分离测定,外标法定量。最小检出质量浓度为5×10-11g,对于5g样品,最低检出量为0.01mg kg,样品回收率>80%,相对标准偏差≤10%,能满足残留量分析的要求。

L-古洛糖酸γ-内酯对蔬菜中有机磷农药残留测定基质效应的补偿作用研究

建立了一种采用掩蔽试剂对有机磷农药残留测定时的基质效应进行补偿的方法。研究了其对仪器稳定性、耐受性的影响及对基质效应的补偿效果。结果显示,1.0 g/L的L-古洛糖酸γ-内酯对敏感农药甲胺磷、乙酰甲胺磷、氧乐果和久效磷的色谱行为改善显著,响应值分别提高了2.8、9.1、10.4和4.8倍,未对非敏感农药测定产生负面影响。连续测定100个样品,期间5个标样峰高和峰面积的相对标准偏差分别为2.4%～11.8%和4.3%～7.5%,方法的加标回收率为80%～120%,相对标准偏差为1.6%～13.5%。方法操作简便、补偿效果好,适用于气相色谱法测定有机磷农药残留时基质效应的补偿。

反相离子对高效液相色谱法测定蔬菜中多菌灵残留量

建立了一种用HPLC测定蔬菜中多菌灵残留量的分析方法.样品中多菌灵经甲醇提取,在pH 1～2时用二氯甲烷液液净化,水相调至弱碱性,再用二氯甲烷提取,提取液经浓缩,癸烷磺酸钠离子对试剂处理后,用HPLC-DAD分离测定,外标法定量.对于50 g样品,定容至10 mL,进样量20μL,检出限为0.05mg/kg,样品回收率＞80%,RSD＜10%,能满足农药残留分析的要求.

镉胁迫下水稻SOD活性和MDA含量的变化及其基因型差异

以4个水稻品种为材料,采用土培试验,研究了不同土壤镉浓度对水稻超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量的影响,水稻叶片SOD活性和MDA含量在生育进程中的变化,以及SOD活性和植株镉含量的关系。结果表明:1)轻度镉胁迫有利于提高水稻的SOD活性,而高浓度镉胁迫对水稻的SOD活性有抑制作用;MDA含量与SOD活性存在负相关关系,随着土壤镉浓度的增加,MDA含量先下降后上升。2)在水稻生育过程中,SOD活性分蘖期>乳熟期>齐穗期;MDA含量随生育期一直增加。3)镉胁迫对水稻叶片SOD活性的影响存在基因型差异,分蘖期不同水稻基因型间SOD活性的差异最大。4)水稻的SOD活性与植株和稻米的镉含量呈负相关,齐穗期的SOD活性与镉含量的相关性达显著水平。

微波消解-氢化物发生-原子荧光光谱法测定大米中痕量汞

采用微波消解 氢化物发生 原子荧光光谱法对大米中痕量汞进行了消解、测定。以微波消解为样品前处理方法 ,建立了大米微波消解的最佳分析条件。确定了原子荧光光谱仪的参数设置 ,最佳氢化反应条件以及影响汞测定的相关环境参数。检测限 0 0 0 5ng·mL-1 ,测定大米中汞成分分析标准物质 (GBW 0 85 0 8)中汞的含量 ,其结果与证书值相吻合 ,精密度 2 1 % ,回收率 95 2 %～ 1 0 6 4 %。

水稻镉代谢与控制研究进展

水稻具有吸附镉的特性,使得镉成为稻米产品的主要污染物,影响粮食供给安全和食品安全。本文从水稻吸收积累镉的3个环节,即根系对镉的活化和吸收、木质部的装载和运输、经节间韧皮部富集到水稻籽粒中,综合评述了镉在水稻生长过程中的代谢规律,运转蛋白和关键基因的控制机制,环境和投入品对水稻吸收镉的影响,以及水稻镉控制的研究进展。并结合中国实际情况,从农业可持续生产、控制稻米安全角度,辨证地探讨水稻镉控制的研究方向。

液相色谱-电感耦合等离子体质谱法测定稻米中的5种砷形态

建立了稻米中砷酸根[As（V）]、亚砷酸根[As（Ⅲ）]、砷甜菜碱（AsB）、一甲基砷（MMA）和二甲基砷（DMA）的液相色谱-电感耦合等离子体质谱（LC-ICP-MS）检测方法。以0.3 mol/L硝酸水溶液为提取试剂,样品在石墨消解仪中于95℃消解1.5 h,上清液供LC-ICP-MS分析。5种砷形态采用Dionex IonPac AS19阴离子交换柱（250 mm×4 mm）分离,经ICP-MS检测。比较了4种提取液对稻米中5种砷形态的提取效率,并对提取溶剂的浓度、提取温度和提取时间等条件进行了优化。通过加标回收试验结合测定标准物质考察了方法准确度及精密度,在2个加标水平上各形态的回收率为89.6%-99.5%,RSD（n=5）不大于3.6%,大米标准物质中各形态之和的测定结果与其标准值吻合,5种砷形态的线性范围AsB和DMA为0.05-200μg/L,As（Ⅲ）和MMA为0.10-400μg/L,As（V）为0.15-600μg/L,方法检出限为0.15-0.45μg/kg。结果表明,本方法简单、灵敏、耐用,可用于稻米中5种砷形态的准确定量和风险评估。

不同基因型水稻籽粒对镉积累的差异

以6个水稻品种为试材,设置5个土壤镉浓度处理的盆栽试验,对水稻糙米中重金属镉的积累进行了研究。在不同浓度的Cd处理下,水稻糙米中Cd含量在品种间存在显著差异,而且不同水稻品种的籽粒对土壤中重金属镉的敏感性不同。结果表明,重金属镉低积累水稻品种的筛选应在土壤镉含量相近的土壤上进行。

程序升温大体积进样和解卷积气相色谱-质谱法测定蔬菜水果中32种农药残留量

建立了蔬菜、水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯等32种农药的气相色谱-质谱（GC-MS）检测方法。样品经乙腈提取,石墨碳黑串联丙氨基固相萃取柱净化,采用程序升温大体积进样,GC-MS全扫描模式采集,结合解卷积技术定性分析,内标法定量。分别对程序升温和大体积进样等条件进行了研究,并考察了方法选择性和耐用性。在最优条件下,32种农药的响应值与浓度呈良好的线性关系（r〉0.995）,各农药的方法检出限为2.0~5.0μg/kg,以菠菜、四季豆和黄瓜为代表基质,进行3个水平（0.010~0.50 mg/kg）的加标回收试验（n=6）,回收率为65.2%~120.3%,相对标准偏差（RSD）为4.1%~22.3%。该方法快速、灵敏、可靠、耐用,能满足蔬菜、水果中多类多残留痕量分析的要求。