2009年3月18日

砷和水稻:一个被忽视的癌症风险

稻谷是世界上30亿人的主食,在亚洲,以稻谷为主食的情况尤为显著。但是支撑世界上一半人口的主食会存在增加患癌症风险的问题吗?这个问题起源于三大系列的发现,包括当前新闻报道的水稻和水稻产品(如米糠和大米饼干)中砷含量提高在内的消息。

研究表明,大部分砷以无机形式即氧化物砷酸盐和亚砷酸盐存在,人们通过饮水的方式摄入而患病。这部分人患癌症的机率高于一般人。致力于研究作物中的污染物并此新发现有所研究的英国哈潘顿的洛桑研究所的生化学家史蒂夫.麦格拉思说:"这是一个严重的问题"。尽管稻米中积累的砷含量较低,但史蒂夫.麦格拉思认为"人们在日常膳食中如果摄入过多的稻米,会对身体产生危害。"

有专家提醒,没有任何数据表明吃稻米会引起癌症。德克萨斯州 A&M大学科学站的农作物科学家理查德
Loeppert说"水稻中的砷含量确实需要降低,但摄入的水稻不会即时对人产生危害。"北京生态环境科学研究中心的首席研究员―环境生物学家朱永关表示:"我们对此仍没有完全的研究清楚,但砷仍然是砷。"

中方承认:只有少数国家限定了食品中砷的含量。2005,政府把大米中砷的限量由700ug/kg降至150ug/kg.鱼类和其他海产品含有一种称之为arsenobetaine的有机化合物,若正常摄入海产品,这种化合物在很大程度上对人体是无害的。1993年,美国食品药品监督管理局在一个对贝类消费品的指导性的文件中提出,推荐人"每日可承受摄入"的无机砷的含量为130ug.但是,大多数国家,包括美国和欧盟在内,都没有法律限制食品中无机砷的含量。最近的研究结果将更快地推动监督调整进程。

朱永关和其他人没有等待,他们已经在寻找方法如何除去含有比小麦和其它谷物高10倍砷浓度的水稻。可能采取的措施包括改变农场的做法,例如:在培育床上种植水稻以及利用水稻工程去除其中的砷等。这是一项紧迫的工作,有人说,由于全球的粮食危机在矿场及冶炼厂附近种植的稻谷有所增加,而且在一些曾使用含有大量砷农药的棉花和其他作物种植地上种植的水稻也有所增加。与朱永关以及Andrew
Meharg一起做研究的英国阿伯丁大学的博士后研究员兼环境化学家的保罗.威廉说:"我们担心的是越来越多被砷污染的贫瘠土地会被用于种植水稻。"

无机砷在单剂量100毫克可以通过减弱能量代谢的进程使人致死。低剂量长期潜伏对人体的影响更为有害,1980年代初期在印度和孟加拉国,在一些地方,由于很多人饮用水依赖于被砷污染的水井导致砷中毒,并因此爆发了以皮肤粗糙为前奏特点的如皮肤癌以及膀胱癌等严重的疾病。被污染的水井每升水中通常含有数百微克砷,这远远高于世界卫生组织(WHO)所规定的每升水中污染物低于10微克的水平,这一标准被大多数国家通过使用。一些砷自然含量高的地区一直在努力的开发替代供水(Science,2007年3月23日,1659页)。朱说:"数十亿美元用于减少水的砷含量,但即使我们解决水中砷含量高的问题,砷依然会进入大米中。"

麦格拉思和同事上个月在《环境科学与技术》的在线报道称,由于厌氧微生物分解得到砷元素,水稻很容易从湿泥土中吸收砷。(其他生长在有水环境作物,如莲藕,菱角,和水菠菜也往往含有砷水平。)朱、威廉和麦格拉思注意到在本月《环境污染》的一篇文章中写到:世卫组织所限制的水中砷的含量相当于每天摄入10
微克的食物。在亚洲,若保守估计为平均每天消费大米200克,研究人员估计稻谷中砷的含量必需低至每千克50微克仍然低于世卫组织所规定水中砷的含量。然而,朱和他的同事报告,世界各地的调查发现,大米中砷的含量普遍超过50微克的阈值甚至可达到400微克每千克。

去年4月,麦格拉思的实验小组报告在英国超级市场中出售的断奶婴儿所食用的米粥中砷的含量令人担忧,这一报告引起了轰动。根据他们在《环境污染》所得的调查结果,所抽取的婴儿大米食品中有35%砷含量超过我国允许值。

该小组即将发布的另两个报告将会引起又一次的轰动。他们发现,健康食品店以及由群众供给国际援助营养不良儿童项目中的大米都有朱所说的米糠中含有高含量无机砷的问题。米糠产品测试的样本来自日本和美国。麦格拉思称他们小组的分析水平是最高的:"他们的研究表明了这个问题的规模之大及国际层面之广"。

食品工业已设法消除这忧虑。例如,去年秋天关于大米中砷问题的新闻在美国报道后,总部设在亚利桑那州凤凰城,出售米糠和麸皮提取物公司的一位高级官员在NutraCea给客户的信中写道:"在美国设立的稻米砷水平含量在FDA制定的食品中砷的限量范围内。美国稻米消费已超过百年,自今还没被报道过一起由于食用稻米而出现健康状况"。威廉认为在美国,食品中无机砷允许的最大量"没有标准"。

专家们提出了几个缓解这一情况的方法。加州和印度部分地区砷含量较低的大米在出售之前可以和一些砷含量高的大米混合再出售。但麦格拉思说:"贫困地区的设施简陋,加上饮食习惯的不同,要混合比较困难。"另一方法是倾向于种植生长在干燥的土地,吸收砷远远少于水稻的陆上稻谷。第三个方法是在培育床上供氧种植水稻,麦格拉思认为,这可以减少动员土壤中的砷,而且"可以大大减少土壤中的砷转移至粮食的量。"但在亚洲这需要从根本上改变耕作方式。

一个颇具吸引力且可能性较大的方法是调节水稻的新陈代谢。朱说:"基因遗传可以有效地控制砷在稻谷中的积累情况。"十年前,密歇根州底特律韦恩州立大学的分子生物学家巴里罗森所领导的实验小组发现,一类称为aquaglyceroporins的蛋白质运输砷和其他一些非金属物质进入细胞。在这项研究工作的基础上,丹麦哥本哈根大学的汤玛斯雅恩小组上个月在BMC生物学公布了他们在植物中包括在水稻中所发现的aquaglyceroporin的亚科
―nodulin26,如: intrinsic
proteins(NIPs)。小组的一位成员耶德迪比纳特说,有可能会设计实验利用植物验证NIPs能抵抗砷的摄入,尽管由于NIPs会促进重要营养素如硼或硅的吸收,这一实验会比较棘手。罗森的实验室希望通过aquaglyceroporins工程达到区分砷与非金属物质的目的。

罗森和朱所使用的另一种方法是建立水稻基因改造工程,利用细菌酶――S
-腺苷-转甲基砷酶,把无机形式的砷转化为甲基形式或挥发性化合物。罗森说:"我们认为,稻米中有这种酶就会挥发砷,生产出的稻米砷的含量自然就会少。"
实地测试很快就会在中国展开。罗森,朱和其他的同事还利用传统的育种技术选择培育少砷的种苗。若这在农场中的试验能成功,任何新品种都将会有令人满意的收益:那么一个有待证实的癌症风险与挨饿相比就会相形见绌了。

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