为好大米找回娘家

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利用不同地域的土壤元素组合的独特性以及不同地域稻米产地鉴别的可能性，我们可以为优质稻米地域的土壤建立土壤性质特征数据库，构建原产地域标识系统，通过比对市场大米的元素组分和原产地的土壤特征，让好大米找到它的“娘家”。

文/陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员）

来源：东方早报（2016年10月18日）

在一个世纪前，美国佛罗里达州种植的苹果在纽约还是个非常珍贵的礼物，如今一餐要用三个国家的食物来组合也已经变得轻而易举。发达的流通体系让每个商场商品琳琅满目，一个货架上的货品可能来自全国各地甚至数个国家，货品的产地只能靠其标签上的说明来辨识，货品与它的“娘家”（产地）间的关系变得脆弱，于是产生了造假空间。

欧盟很早意识到产地标识和保护对于生产者、消费者利益和权益的重要性。1992年7月14日欧洲理事会通过了《关于保护农产品和食品地理标志和原产地名称的欧洲理事会第2081/92号条例》。到2006年，欧盟进一步用法规510/2006 和509/2006取代了以上两个法规，并增加了1898/2006法规，这些法规构建了三种方案：原产地保护标志（PDO）、受保护的地理标志（PGI）和传统特色保证（TSG）。PDO与PGI体现了产地土壤的重要性，前者对地理产区的要求更高更严。

中国在1999年形成了我国第一部专门规定原产地域产品（地理标志产品）保护制度的部门规章——《原产地域产品保护规定》， 2005年国家质检总局制定发布了《地理标志产品保护规定》，目前已对1992个地理标志产品实施了保护，其中在华保护的国外地理标志产品16个，核准逾6107家企业和组织使用地理标志产品专用标志。

日本2010年开始实施了《大米可追溯法》（米 法）要求填写产地详细信息（传票）包括项目名称、产地、数量、日期、客户名称、搬运场所等资料，传票需要保存3年，大米流通时需要将传票传递给下一方。纵然如此，在利益面前，产地混标、恶意标注乃至掺假、以次充好在现实生活中仍比比皆是。

世界上95%的食物源于土壤，对于不同地方的土壤生产出来的食品，是否留下了这个土壤的“胎记”（印记）呢？而且，已经流通到世界各地的食品能否通过这个胎记找到它的娘家呢？答案是肯定的。每个食品都带有其所在土壤“刻”下的标记。如今人们用这个“胎记”可以辨识各种植物产品如大米、小麦乃至动物产品如牛奶、蜂蜜、肉类等等的来源和产地。

古希腊的苏格拉底说过:“人不能两次踏进同一条河流。”我们也可以说，没有性质完全相同的两个地块，更没有性质完全相同的土壤图。虽然很多土壤都有类似的组成，含有各种各样的元素，但各种元素的含量不同，微量元素和稀土元素的浓度取决于地形和土壤特性，秉承土壤发育的母质的性质。正如人类的五官，每一个人都有眼、耳、鼻、眉、口，但组合起来，每个人的长相却相去甚远，同样地，土壤中单个元素看不出什么差别，但将不同元素组合起来，地块间的土壤特性可以说是千差万别了。

虽然施肥等可以改变土壤中一些元素特别是氮磷钾等的含量，但有一些元素的存在是稳定的，尤其是同位素间的比例关系，如锶有四个同位素84Sr、86Sr、87Sr和88Sr，在这四个天然同位素中，87Sr是由87Rb的放射性衰变而来，衰变半衰期为490亿年，因此利用87Sr/86Sr的不同数值范围可以很好地区分产地。碱金属，特别是铷（Rb）和铯（Cs），在土壤中不稳定和容易被植物吸收，是地理起源的良好指标，轻元素碳、氢、氮、氧的稳定同位素也经常被用来研究农产品的原产地的鉴别。

作物的养分吸收与土壤具有高度的相关性，如同土壤，作物中的养分指标在多个指标组合下有其独特性，只要用高精尖的仪器将这些元素分析出来，并用数学方法如主成分分析、聚类分析等进行分组、归纳，不同类型的指标各自聚集成一组，就可反映不同产地特征，做到“恺撒的归恺撒，上帝的归上帝”。

分析技术是至关重要的一环，至今分析这些元素的方法主要有四种技术，包括是质谱技术[（如同位素比质谱（IRMS）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、质子转移反应质谱（PTR-MS）、气相色谱质谱（GC-MS））]，光谱技术（如核磁共振、红外光谱、荧光光谱和原子吸收光谱、拉曼光谱等），分离技术（如高效液相色谱、气相色谱和毛细管电泳）以及其他技术（如传感器技术、DNA技术等）。在实际应用中常常将不同技术组合起来应用。

数学分析方法选择和应用也是至关重要的一环。常用的数学分析方法有主成分分析、聚类分析、判别分析等等。

全世界一半的人口以大米为主食，大米品质受到人们的高度关注，尤其在环境污染日益严重的今天，大米的安全性及流通中的大米产地等也成为人们的关注点。

对于大米的产地的鉴别，日本科学家Yasui和Shindoh于2000年率先做这方面研究，他们将来自于27个产地的34个越光大米的糙米样品在未经粉碎的情况下直接消煮，用ICP-AES测定磷、钾、镁、钙、锰、锌、铁和铜，用ICP-HRMS测定铷、钼、钡、锶、镍、镉、铅、铝、铬和钴，共18个元素，用其中的13个元素（磷、钾、镁、钙、锰、锌、铁、铜、铷、钼、钡、锶、镍）进行主成分分析和聚类分析。发现磷、钾、镁、钙之外的9个元素组合起来可以将东北/关东生产的水稻与北陆地区分异出来，也可以将东北和关东的稻米区分开来。

Kawasaki等人利用多接收器等离子体质谱仪（MC-ICP-MS）来研究澳大利亚、美国加州、中国和越南大米的87Sr / 86Sr值，发现中越大米的87Sr / 86Sr值在0.710 - 0.711之间，微微高于日本的数值，澳大利亚的比值最高，达0.715 和 0.717，加州大米的比值最低，只有0.706。锶同位素比值的测定精度可达到<0.01％以上。这项研究清楚地表明，利用锶同位素比值可以提供大米产地独特的信息。

同位素在不同物质间分配的比例不同，称为同位素分馏效应，碳氢氮氧硫等的同位素稳定性也被用来鉴别稻米产地，但这些元素用于产地鉴别时需要考虑地形、气候、土壤和植物生长调节对分馏效应的影响。

对水而言，从同位素氧的角度来看，可以分为含16O（氧）的水和含18O的水，前者来得轻，挥发快，因此海洋水蒸发到高海拔、高纬度凝聚成雨降下来时，含18O的水的比例就变少了。

Suzuki等人选取澳大利亚新南威尔士州、日本和美国加州共14个不同地域的精米测定氮和氧同位素，发现加州水稻的18O丰度最高（22.9％。），其次是新南威尔士州（20.3％。），日本最低（18.8%-20.7％。）。在另一个比较美国、欧洲、印度和巴基斯坦的大米研究中，发现印巴地区的大米含18O丰度较低，体现出印度、巴基斯坦的水稻种植在高海拔的特征。

在稻米原产地鉴别过程中，可以发现有些地区的大米含某些成分很高。如成分本身独特的美国的大米样品硼含量都很高（>2500 ppb），其中阿肯色州的大米钬含量高，欧洲大米样品通常含有较高水平的镁等等。

除了多元素组合和同位素外，有些研究也用其他成分如大米中阴离子、脂肪酸等来鉴别稻米的产地。

利用土壤中元素组合的独特性进行原产地甄别至今已经积累了大量的文献，与其他农产品如番茄、马铃薯以及食品葡萄酒、果汁、牛奶相比，水稻的研究虽然已有20来篇，但相对较少，水稻的真伪的判定更为复杂，因为它同时依赖于地理来源和栽培品种。

利用不同地域的土壤元素组合的独特性以及不同地域稻米产地鉴别的可能性，我们可以为优质稻米地域的土壤建立土壤性质特征数据库，构建原产地域标识系统，通过比对市场大米的元素组分和原产地的土壤特征，让好大米找到它的“娘家”。通过产地鉴别，可以有效地防止产地混标、恶意标注乃至掺假、以次充好等行为，让好大米物有所值，保护生产者和消费者的权益。