基本信息
- 项目名称：
- 大米垩白物理光学特性及其对人体潜在危害性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目将利用原子力学显微镜、电子扫描显微镜、质构仪、光栅光谱仪、激光拉曼荧光光谱仪、核磁共振仪、微弱信号检测锁向放大器等现代仪器设备，重点对大米垩白(Rice chalkiness)的质构特性、内部形态特征、光谱特性、热电性能等物理光学特性进行观察研究，探索其在食品安全快速检测中应用的可能性。
- 详细介绍：
- 近年来，由于工业三废的不合理排放，城市生活污水和垃圾以及含有重金属的农药、化肥的不合理使用，农田土壤的重金属含量日益增高，导致很多稻米吸收了灌溉水及土壤中的重金属，从而危害人类健康。本研究取同一批“新惠牌增城油粘米（大米 晚籼米）”作样品，经过分离、观测、捣米、过筛一系列过程精确将垩白从整个米种中分离出来，并使之与同一批透明米和南方糯米作比较，对其进行原子发射光谱的研究。 原子发射光谱技术直接分析出了垩白大米含有铅、镍、钙、钪、钆、锇等有害金属或稀土元素，且这些元素除钙外都会对人体健康带来各种不同的危害，由此证明，垩白含有相对于透明米和糯米更多的重金属元素，从而不适于食用。 但是从垩白中检测到的重金属成分很有可能是它从土壤及周围环境中吸附而来，而且我们知道大米垩白中淀粉填充不饱满，结构疏松多孔，此多孔结构也可能是垩白能够吸收特殊重金属的原因。因此，我们对垩白做了重金属吸附能力的研究，在重金属吸附能力研究中我们发现，大米垩白相对于透明米可以吸附较多的金属铅和铜，因此垩白具有潜在的吸附工业重金属的能力，但此能力的确切性和吸附强度有待本实验组做进一步的研究和证明。 另外，本实验经过对垩白、透明米和糯米的原子发射光谱的分析、UV-500紫外分光光谱的分析以及核磁共振的分析，发现垩白具有不同于透明米和糯米的光谱学和电磁学特性，这些特性可以用于对一堆大米中垩白的有无及含量做出快速、准确检测，从而判断一堆大米的品质优劣，以尽量减少劣质的、多垩白的大米流入市场、进入厨房，给人类健康带来潜在危害。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 1.类似研究少：该项目通过对垩白物理光学特性的研究，填补了垩白物理光学特性的研究空白，为垩白大米进一步的研究和应用前景提供基础数据。 2.检测技术高：研究通过大米垩白的物理光学的方法测定大米垩白中的重金属以及大米垩白的特性，更直接和简单。因此，本实验项目通过对垩白的特殊物理光学特性研究，探讨其对人体健康的潜在影响 3.食品安全问题是民生热点 4.项目影响面广
科学性、先进性及独特之处
- 1. 大米垩白的光谱学特性和光电特性以及原子力学显微结构特异性。 2. 利用垩白微气孔的特点，探讨其能否与食品中可能的有害化学物结合或能否携带转运这类物质，从而探讨其检测与鉴别的可能性。
应用价值和现实意义
- 1.本研究发现同一批大米中垩白比透明米含有更多有害人体健康的重金属元素。因为垩白广泛存在于大米中，就算我国规定的优质大米，其垩白含量也有近10%。 2.依据垩白独特的光谱学、电磁学特性，搭建大米垩白快速检测平台，判断任意一批米种的优劣。
学术论文摘要
- 本项目主要通过原子发射光谱分析、吸收光谱分析、扫描电子显微图像分析、脉冲核磁共振特性分析以及重金属吸附能力研究分析的方法，分别对大米垩白的光谱特征、显微形态特征、核磁共振特性等物理光学特性进行观察研究，探讨大米垩白对人体健康的潜在影响。通过原子发射光谱的分析，研究发现，垩白相对于透明米和糯米含有多种对人体健康有害的金属元素，长期食用必定影响人的健康。另外，垩白所表现出的特殊光谱特性和核磁共振特性可用于大米品质的鉴别；垩白对废水中的重金属如铅离子和铜离子有比透明米粉更为明显的吸附作用。综上所述，垩白虽然作为大米的一部分，但它具有不同于普通透明米的结构和物理光学性质，实验表明它更有可能含有或更能吸附环境中的某些重金属元素，从而给食用人群带来潜在危害。
获奖情况
- 2011年获第十一届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。2011年获暨南大学第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。
鉴定结果
- 2011年获第十一届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛三等奖。2011年获暨南大学第十一届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。
参考文献
- 【1】Cheng, F. M., Zhong, L. J.，Wang，F. and Zhang，G. P.（2005）. Differences in cooking and eating properties between chalky and translucent parts in rice grains. Food Chemistry, 90, 39-46. 【2】Ishimaru, T., Horigane , A. K., Ida, M., Iwasawa, N., San-oh，Y. A., Nakazono, M., Nishizawa，N. K., Masumura，T., Kondo，M., Yoshida, M. (2009). Formation of grain chalkiness and changes in water distribution in developing rice caryopses grown under high-temperature stress. Journal of Cereal Science, 50,166–174. 【3】FAO （2009）. Rice market monitor. Trade and Markets, 12 (3), 1-3. 【4】黄洪河 郑家团 郑长林 （2008）.近五年福建省级审定水稻主要米质指标和稻温病抗性分析.中国稻米，1，18-20. 【5】川上润一郎．郭学兴译．重金属对水稻的影响［Ｊ］．国外农业科技，１９８２，（８）：１７—２１． 【6】 蒋彬，张慧萍．水稻精米中铅镉砷含量基因型差异的研究［Ｊ］．云南师范大学学报，２００２，２２（３）：３７—４Ｏ． 【7】王凯荣，龚惠群．两种基因型水稻对环境镉吸收与再分配差异性比较研究［Ｊ］．农业环境保护，１９９６，１５（４）：１４５—１４９， １７６． 【8】王凯荣，郭焱，何电源，等．重金属污染对稻米品质影响的研究［Ｊ］．农业环境保护，１９９３，１２（６）：２５４—２５７． 【9】吴启堂，陈卢，王广寿，等．水稻不同品种对 ｃｄ吸收累积的差异和机理研究［Ｊ］．生态学报，１９９９，１９（１）：１０４—１０７．
同类课题研究水平概述
- 世界大米的生产主要集中在亚洲各国，欧美等发达国家对大米的专业研究很少，垩白是大米中蒸煮品味较差的白色不透明部分，目前对大米垩白特性的尖端研究仍主要集中在中国。但是学术界内专家也主要针对其食用品质和遗传基因进行了分析研究，近年来也有对大米垩白化学特性（糊化温度、淀粉组成）的观察研究，但是很少有对垩白的物理性质的深入研究，而且到目前为止垩白的光电特性也没有任何研究报导。 在大米的重金属含量检测方法应用方面，当前主要采用原子吸收光谱的方法分析大米中某种特定的重金属元素，前处理往往需要进行硝解。原子发射光谱可直接并同时对多种重金属元素进行定性和半定量分析，而此方法未发现应用于食品安全检测。
