加工过程对大米中农药残留影响的荟萃分析

王迎鑫, 段锦淼, 高庆超, 张志勇1,, 梁 颖*,1,

(1. 江苏省食品质量安全重点实验室，南京 210014；2. 江苏大学 食品与生物工程学院，江苏 镇江 212013；3. 江苏省农业科学院 农产品质量安全与营养研究所，南京 210014)

谷类是中国大多数居民的主要食物，虽然中国居民谷类食物消费量占比逐年下降，但据《中国居民膳食指南科学研究报告 (2021) 》统计，至2015 年其占比仍保持在50%以上[1]。大米是谷类食物中的重要类别，大米安全对于居民饮食安全至关重要。农产品生长过程中病虫草害时有发生，农药的使用不可避免，其残留对农产品安全存在潜在风险[2]。稻谷收获后需经过脱壳、碾磨、抛光等处理，虽会有效降低大米中的农药残留量[3]，但由于部分农药内吸性及加工接触等因素，大米中仍会或多或少存在农药残留[4-5]。张蕊等[6]对市售15 份大米样品中的25 种农药及其代谢物残留进行了测定，结果显示农药检出率为73.33%；朱琳等[7]对市售9 份大米中的14 种农药残留进行了测定，结果显示农药检出率为44.44%。虽然报道的大米中农药残留检出量均低于限量值，但农药残留的潜在风险仍不容忽视。目前已有多项研究显示，家庭加工，如清洗、浸泡、蒸煮等可以不同程度地降低大米中的农药残留量，其中尤以蒸煮效果最为突出[8-10]。因此，研究加工过程对大米中农药残留量的影响，对于精确评估农药残留膳食暴露、明确农药残留风险、完善农药最大残留限量标准以及引导消费者安全膳食均具有重要意义。目前，围绕加工过程对大米中农药残留影响的研究，多是针对一种或几种农药进行的[9-10]，而大米生产过程中可供使用的农药达数百种之多，现有研究难以覆盖。如何利用已有研究数据，定量评估加工过程对食品中农药残留的整体影响，是膳食风险评估中的重要研究方向，为此相关学者进行了积极的探索，其中借助统计分析方法是较为科学和合理的途径。

荟萃分析是对同课题的、具备特定条件的诸多研究结果进行综合的一类统计学方法[11]，其用于计算效应大小的方法主要有Hedges 指数、响应比和基于反应理论的模型。荟萃分析在社会学、行为学、情报学、医学等领域应用较为广泛[12-14]，近年其应用领域逐步拓展，农业、食品等相关学科也开始涉及[15-16]。目前，针对加工过程对农药残留影响的相关研究结果大多依赖于特定农药的物化属性，对于大米中可能存在的农药的整体影响尚未可知。鉴于此，本研究借助荟萃分析方法，利用其中的响应比定量计算获得加工前后大米中农药残留量的变化，探讨加工过程对大米中农药残留量的影响。

1 研究方法

1.1 数据来源

1.1.1 检索条件 加工对大米中农药残留影响的相关文献通过Web of Science、Science Direct、Google 学术、中国知网、超星图书馆等数据库检索，设置中文关键词包括：大米、农药、加工、脱壳、碾磨、抛光、家庭处理、烹饪、清洗、浸泡、蒸煮、煮粥、炒饭，设置英文关键词包括：rice、pesticide、processing、hulling、milling、polishing、home preparation、cooking、washing、soaking、boiling、cooking porridge、frying，设置检索日期截至2021 年6 月30 日发表的相关文献。为防止遗漏，文献的参考文献亦在检索范围之内。

1.1.2 数据筛选及处理 对检索出的相关文献进行筛选，筛选条件为：文献中数据需要对应有加工方法、农药名称、加工前与加工后农药残留平均浓度、平均浓度标准偏差 (SD) 。当文献中大米的农药残留量数据以图的形式存在时，则采用GetData 2.22 软件获取数据。由于数据来源不同，试验条件各不相同，结果分别独立，需要对其同质性进行检验，并明确样本间变异、试验间变异以及置信区间。

1.2 数据分析

荟萃分析的统计指标采用响应比 (Ri) 表示，即大米加工前与加工后农药残留量的比值，采用Keikotlhaile 的方法[15]通过公式 (1) 计算。Ri以自然对数 (Li) 呈现，并假定分子与分母的变化呈线性关系，通过公式 (2) 计算。每项研究试验样本间变异 (vi) 通过公式 (3) 计算。

2 结果与分析

2.1 文献检索

中英文数据库中共检索到食品加工对大米中农药残留量影响的文献50 余篇，经过筛选后其中含有加工方法、农药名称、加工前与加工后农药残留平均浓度、平均浓度标准偏差 (SD) 等信息和数据的有效文献19 篇。文献检索过程中，加工方法如低浓度氯化钠盐水蒸煮、煮粥、蒸煮后炒饭等文献由于样本量少于10 个，未纳入考虑范围。文中所述加工方法以脱壳、碾磨、抛光以及大米家庭烹饪加工为主，其他工业化加工方法如发酵、蒸馏等不在本文范围之内。详细的有效参考文献见表1，这些文献研究中的加工对象包括稻谷、糙米、大米以及糯米和有色大米；加工方法涉及一种、几种或者几种组合；检测农药为一种或几种甚至数十种，大多为农药有效成分，由于毒死蜱的代谢产物3,5,6-三氯吡啶酚 (TCP) 毒性较强，故列入考虑范围内，其他则不含农药代谢物。

2.2 数据收集

由表1 可知：由稻谷到大米主要经过脱壳、碾磨和抛光等加工过程，样本量分别为100、51和37 个。清洗与蒸煮是消费者家庭加工大米最主要、最常见的方法，样本量最为充足。其中，单一清洗的样本量为318 个，按照清洗次数划分为清洗1 次、清洗2 次、清洗3 次，其中清洗1 次的样品量最多，为231 个；单一蒸煮的样本量总计687 个，按照蒸煮方式划分为普通蒸煮及高压蒸煮，普通蒸煮是指使用普通电饭煲类进行的蒸煮，样本量高达665 个，高压蒸煮是指采用高压锅类进行的蒸煮，样本量为22 个。大米清洗前浸泡也是一个重要步骤，对米饭的食味品质有直接影响，单一浸泡的样本量为54 个。文献报道中多种加工方法组合处理对大米中农药残留量影响的研究主要有浸泡 + 清洗、浸泡 + 清洗 + 蒸煮，以及清洗 + 蒸煮 (表2) 。文献中试验样本的统计中如果没有加工前、加工后农药残留数据或者残留数据的标准偏差，则不在统计范围之内。低于检出限的农药残留浓度按照检出限值的1/2 进行计算。

表1 加工方法对大米中农药残留影响的研究文献Table 1 The literatures about the effects of processing methods on pesticide residues in rice

续表1Table 1 (Continued)

表2 加工方法对大米中农药残留量影响研究文献中的样本数Table 2 The sample number in the literatures about the effects of processing methods on pesticide residues in rice

2.3 荟萃分析

关于加工过程对大米中农药残留量影响的荟萃分析，由于数据来源于不同的文献，各研究相对独立，故需要对各研究数据进行荟萃分析以证实其具有同质性，Q检验是通过对误差平方进行加权求得，是同质性检验的一种重要方法[35]。本研究中，对大米单一及组合加工方法的数据均进行了同质性Q检验，结果显示：每种单一或组合加工方法的Q值均大于卡方分布在k－1 自由度下的P值 (表3) ，故判定来源于不同文献的样本具有同质性，可以进行多个统计量的加权合并。

试验间变异采用σ2表示，由Q值计算得出，σ2受不同文献研究中具体参数的影响，如样本差异、处理差异、环境差异等[36]。将σ2纳入加权平均对数响应比 (L*) 的计算中，σ2越小，对个体研究进行加权所占的权重越大，荟萃分析的精确度越高。加权响应比 (R*) 及其95%、99.5%置信区间结果见表3。R*越低，说明加工方法对大米中农药残留量的影响越大，经该方法加工后大米中农药残留量降低越明显。

表3 不同加工方法大米中农药残留量的响应比及置信区间Table 3 Response ratio and confidence interval of pesticide residue levels in rice processed by different methods

分析结果显示：单一及组合加工方法对大米中农药残留量影响的R*均小于1，说明经上述加工方法处理后大米中农药残留量均有所降低。其中，单一加工方法中，脱壳、碾磨及抛光的R*分别为0.376、0.310 和0.212，均可有效降低大米中的农药残留量，尤以抛光效果最佳；浸泡去除农药残留量的效果相对较低，R*为0.518；清洗中，随着清洗次数增加，对农药残留量的去除效果增强，清洗1 次、2 次和3 次的R*分别为0.450、0.338 和0.162；普通蒸煮对大米中农药残留量的影响优于浸泡和清洗1 次，R*为0.356，而高压蒸煮的R*为0.144，说明高压蒸煮对大米中农药残留量的去除效果优于普通蒸煮，但同时高压蒸煮对大米中农药残留量的影响与其他方法不同，试验间变异σ2为1.584，99.5% 置信区间范围最大，从0.029 到0.706，说明高压蒸煮对不同农药残留量的影响差异较大，在实际应用中应充分考虑农药品种间的特性差异。组合加工方法对大米中农药残留量的影响均较为突出，除浸泡 + 清洗1 次的R*为0.283 外，其他均小于0.1。

组合加工方法对农药残留量的影响是各单一加工方法影响的组合，其R*可以理解为各单一加工方法R*的乘积，通过计算显示，组合加工方法中各单一加工方法R*的乘积与组合方法的R*基本一致，进一步佐证了荟萃分析结果的准确性。

3 讨论

荟萃分析可以定量分析具备特定条件的诸多研究结果，样品量越大，分析结果的准确度越高。Keikotlhaile 等[15]早在2010 年即首次将其应用到加工过程对果蔬中农药残留量影响的评估中，虽然不同水果和蔬菜的理化特性差异较大，但随着加工对不同水果蔬菜中农药残留量影响研究的日益增多，样本量也在不断增加，目前已可以实现加工过程对不同水果以及不同类型蔬菜中农药残留量影响的荟萃分析，Liang 等[16,39-40]采用荟萃分析定量评估了食品加工过程对水果、叶菜类蔬菜、果菜类蔬菜中农药残留量的影响，结果显示，除微波加热外，其他加工方法均对降低农药残留有较好的作用。

稻谷经脱壳、碾磨、抛光等加工过程后，其农药残留量均可得到有效降低，尤其是抛光，响应比为0.212。虽然碾磨和抛光可有效降低大米中的农药残留量，但同时也会去除大米糊粉层、部分胚乳和胚芽，从而降低大米的营养品质，故不推荐食用经多次碾磨和抛光的大米。虽然浸泡对去除大米中农药残留量的效果相对较低，响应比为0.518，但浸泡可以有效改善米饭的食味品质[41]，实现安全与食味品质二者兼得，故值得推荐。清洗是大米加工中最简单且必须的方法。清洗降低农药残留量受诸多因素影响，如农药的附着性、内吸性、水溶性等，清洗次数越多，农药残留越少[25]，清洗1 次、2 次、3 次的响应比分别为0.450、0.338 和0.162， 但随着清洗次数的增加，大米中部分营养成分如矿物质、B 族维生素等也会随之损失[42]。结合响应比 (R*) 考虑，建议清洗次数不超过2 次。蒸煮是我国消费者食用大米的主要方式，一般采用电饭煲类进行蒸煮，也有采用高压锅类进行蒸煮的[43]。不同蒸煮方式，由于其蒸煮过程中压力不同，其对农药残留量的影响受农药自身理化性质影响，包括农药的热稳定性、蒸气压、沸点、水解率及水溶性等[44]。本研究中，普通蒸煮、高压蒸煮的响应比分别为0.356 和0.144，其中高压蒸煮由于蒸煮过程中压力大，对农药残留量的去除效果较普通蒸煮要好。相比于单一加工方式，组合加工方式对农药残留量的去除效果更好。单一加工方法响应比的乘积与组合方法的响应比基本一致，进一步佐证了荟萃分析结果的准确性。居民对大米的家庭加工处理多以组合加工方式进行，因此其安全性会进一步提升。

荟萃分析获得的响应比 (R*) ，是关于诸多加工过程对大米中农药残留影响研究结果的定量分析，其最重要的作用是可以作为食品加工因子，用于膳食风险评估。目前，在膳食风险评估中，由于加工因子数据少、针对性强，多直接采用农产品中农药残留数据进行评估，往往导致评估结果风险偏高，不能反映真实的风险程度。 《农药残留加工因子手册》[45]以联合国粮食与农业组织/世界卫生组织 (FAO/WHO) 农药残留联席会议(JMPR) 报告为基础资料，梳理了果蔬加工产品中针对单个农药的加工因子，但基本未涉及大米。Scholz 等[46]指出，德国联邦风险评估研究所 (BfR)梳理了6500 余个针对不同食品中不同农药的加工因子，主要是针对食品成品，也未涉及大米浸泡、清洗等过程的影响。Zhang 等[20]的研究结果显示，大米中毒死蜱、3,5,6-三氯吡啶酚残留清洗1 次的加工因子分别为0.45 和0.54；Medina 等[3]研究表明，大米蒸煮过程中溴氰菊酯、戊菌唑、醚菌酯、环唑醇、氟环唑和嘧菌酯残留的加工因子介于0.36～0.42 之间，均位于本研究对应响应比值的置信区间，本研究结果与之具有一致性。

随着加工过程对食品中农药残留量影响重要性的认同度提升，该类数据越来越多，尤其是符合我国居民消费方式的加工方法的数据逐年增多，采用荟萃分析研究加工方法对大米中某一类农药残留的影响将有望获得更为真实的结果。

4 结论

大米中可能同时存在多种农药残留，通过荟萃分析对已有相关文献数据进行统计分析，可获得不同加工方法对大米中农药残留量影响的响应比。本研究结果显示，单一加工方法中脱壳、碾磨、抛光的响应比均小于0.400，可有效去除大米中的农药残留；浸泡对大米中农药残留量的影响相对较弱，响应比为0.518；清洗次数不同对大米中农药残留量的影响不同，随着清洗次数增加，大米中农药残留量降低，清洗1 次、2 次和3 次的响应比分别为0.450、0.338 和0.162；蒸煮中高压蒸煮对农药残留量的影响突出，响应比为0.144，优于普通蒸煮。组合加工方法对大米中农药残留量的去除效果均较高，响应比在0.283 以下。荟萃分析获得的响应比可作为加工因子用于大米的膳食风险评估，为提升大米中农药残留风险评估的准确性、制定针对大米的合理MRL 值提供依据，同时为消费者的安全膳食提供引导。