中国科学家阻断镉的迁转通道 将其挡在稻米之外
“镉大米”事件曾引起公众极大关注。镉，是如何进入稻米中的，又如何能将其去除？中国农科院“我国南方地区稻米重金属污染综合防控”项目，经过几年研究，找到了阻断镉的迁转通道——把镉阻挡在稻米之外光明日报记者 陈海波 很多人还记得，2013年“镉大米”事件在社会上引起了极大关注，对湖南等地粮食生产和销售带来巨大冲击。据统计，我国约有重度镉污染耕地220万亩，主要分布在湖南、广东、广西、湖北和江西等地。 2015年，中国农科院启动了“我国南方地区稻米重金属污染综合防控”项目，在湘潭等地开展大田试验。实施一年后，该项目取得重大突破。日前，农业部环保科研监测所研究员刘仲齐开心地告诉记者：“大田试验证明，我们可以把镉阻挡在稻米之外。”中医调理法的启示 “镉大米”事件发生3年后，在湖南省湘潭县河口镇杨基村100亩水稻田里，稻米和镉正在“分道扬镳”。 然而在科研项目展开初期，科学家们首先要解决的是，稻米中的镉到底来自哪儿，是怎么进入稻米的？ 一直以来，人们认为稻米中的镉主要来自土壤，并试图移除土壤里的镉。“国内外对从土壤中移出镉做了很多研究，比如用清洗、化学药品中和等物理、化学和生物办法，但都存在治理成本高、周期长等问题。”身兼项目首席专家的刘仲齐说，这种“移除”方式实行了20多年，效果并不显著。 他们的研究证实，除了土壤镉本底值比较高之外，大气沉降、污水灌溉、肥料和农药等化学投入品也是稻米中镉的主要来源。镉污染的来源这么复杂，要想完全移除环境中的镉变得更加困难。“难道就一定要把镉移除吗？只要镉不进入稻米等食用植物就行。”刘仲齐表示，他们从中医和西医的对比中获得了启示。 刘仲齐形象地把“从土壤中移出镉”办法比喻成西医“摘除手术”。“其实，大家要的是达标、安全的稻米。即使农田土壤镉超标，只要不进入稻米中就行，就像人可以‘带着癌细胞’健康生活。我们采用类似中医的办法，像防止癌细胞病变一样阻止环境中镉进入稻米。”他说，镉污染防控需要的是中医的“调理疗法”，而非西医的“摘除手术”。http://imgtech.gmw.cn/attachement/jpg/site2/20160805/eca86bd9d822190e036130.jpg图为“我国南方地区稻米重金属污染综合防控”项目试验田。陈海波摄/光明图片 阻断镉的迁转通道 要阻挡镉进入稻米，必须找到镉在稻米中的迁转规律。“我们首次发现，水稻体内广泛存在的非选择性阳离子通道是影响大多数水稻品种镉吸收转运的关键通道。”刘仲齐说，这是项目实施一年以来最重要的成果。 据他介绍，作物对元素的吸收存在多种通道。“比如，钾、钙离子属作物生长必需元素，它们有专门通道优先进入，像高铁。一些不是急需的元素，就从非选择性阳离子通道进入，类似于公交车。镉是作物不需要、甚至有害的元素，它主要是搭了‘公交’的便车进入植物体的。” 根据他们的田间试验和研究结果，阳离子通道对水稻幼苗根系镉积累量的贡献率为38.8%～53.5%，对地上部分的镉积累量贡献率高达93.5%。进一步研究发现，水稻穗轴和旗叶是稻米镉的直接来源，根系、叶鞘等营养器官是稻米镉的间接来源。“我们需要做的是把镉阻挡在穗轴和旗叶、叶鞘和根系等营养体中。”刘仲齐说。 他们据此研制出了以抑制水稻灌浆期阳离子共用通道活性为目标的叶面调理剂，控制土壤中的镉不往叶面迁转。田间试验证明，这种调理剂可以使晚稻中的镉含量下降30%～50%。 加工去镉再造安全米 稻米镉污染防控的“调理疗法”不仅包括镉迁转的过程防控，还包括稻米加工的末端治理。“即使稻米中仍含有镉，也可以通过加工把一部分镉除掉，确保食品安全。”项目成员、中国农科院农产品加工研究所化学危害物团队负责人王锋说。 他们发现，稻米皮层、糊粉层、胚是镉元素的主要富集部分，为了降低精米中的镉含量，应尽量通过加工手段脱去外层物质。研究表明，随着碾米时间延长，大米中镉含量降低，镉含量低于0.288毫克/千克的糙米通过碾米加工，可获得达标大米产品。 更重要的发现是，蛋白质是稻米中镉元素最重要的结合物质，如果把蛋白质去掉，稻米镉含量也会大大降低。在该理论研究的基础上，他们开发出一种新型镉米制品——脱镉再造米，即通过加工技术把稻米中蛋白质等富集镉的部分脱除，然后添加一些维生素C等营养素，再加工成米粒形式。这种工艺技术对稻米中隔元素的脱出率可达80%以上，他们已申请发明专利。 “现在主要是小规模试验，我们希望再利用几年时间，把技术稳定下来，可复制推广，让老百姓用得好用得起。”刘仲齐说。
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