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中国科院虞晓凡:有机食品与普通食品营养品质与安全性差异研究
来源:      日期:2016年8月21日
有机食品与普通食品营养品质与安全性差异研究

虞晓凡[1]2蒋高明1

1.中国科学院植物研究所,北京100093 2.中国科学院大学,北京100049

摘要有机食品是指来自有机农业生产体系,根据有机农业相应的标准生产加工,并通过独立的有机食品认证机构认证的农副产品及其加工品。其主要特征是不使用人工合成物质,如农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂、基因工程产物等。但针对有机食品质量和食品安全问题,目前学术界依然存在争议,甚至有人认为有机食品与普通食品存在三不出”(看不出、尝不出、测不出)问题。为揭示有机食品与普通食品营养品质与安全性差异,本文查阅了大量文献,结合我们的研究数据,从感官品质、营养价值和安全性三方面,介绍了国内外有机食品研究进展。总体来看,有机食品口感更好,农药残留量是普通食品0-1/3有机果蔬硝酸盐含量比普通果蔬减少50%-80%。此外,有机农产品干物质含量比普通食品高出约7%-20%有机果蔬中的花青素、异黄酮、类胡萝卜素等具有抗癌、抗氧化的酚类化合物含量明显高于普通食品,维生素C含量更高,比普通果蔬高30%-68%。有机畜产品中含有更多对人体健康有益的多不饱和脂肪酸。元素含量方面,有机农产品中大量元素PFeMg以及微量元素ZnCuCr含量更高。本研究发现,有机农业食品与普通食品相比存在明显的品质与安全差异,这一结论可为有机食品产业健康发展提供重要的理论依据。

关键词:有机食品;普通食品;品质;安全性

The advances oforganicfoods over conventional ones in nutritional contents and health security:common views and debates

YU Xiao-fan1,[2]JIANG Gao-ming1

(1.    Instituteof Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China

2.      Universityof Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Abstract:Organic foods comefrom organic production system, following the organic  cultivationstandards and processingschedules. The main characteristics of the organicagriculture production system is not allowed to useartificial synthetic materials, such aspesticide, fertilizer, growth regulator, feed additives and gene engineeringproducts. However, for the organic food quality and healthsafety issues, the academic circles are stillcontroversial. Some people even think there is a"three cannot" problems for organicfoods, namely organic foods “cannot be distinguished ,tasted andmeasured” from common ones. In order to objectively reflect thenutritional quality and safety differences between organic and general foods,combing extensive published literatures with our own research data, we herereport some advances of organic foods from three aspects, e.g, sensory quality, nutritional value and safety .Overall, organic foods taste better. The percentage of organicfoods with pesticide residues was one-third in comparison to conventional ones.Nitrate content in organic fruit and vegetable was 50% of that ofnormal ones, even to the level one-fifth of the ordinary ones. In addition, thedry matter content of organic crops was about 7% -20% higher than ordinaryfoods. Organic foods have higher contents of anthocyanins, isoflavones,carotenoids and other phenolic compounds which have the anti-cancer andanti-oxidation effect. Higher vitamin C content by 30% -68% was found inorganic fruits and vegetables. Meanwhile, the organic animal products containmore beneficial polyunsaturated fatty acids. Elevated contents in majorelements such asP, Fe, Mg and trace elements such as Zn, Cu, and Cr wereverified in organic crops. The study showed that there are obvious differencesin quality and safety between foods originated from organic foods and ordinaryones. This conclusion can provide important theoretical basis for the healthydevelopment of organic food industry.

Keywords: organicfood; conventional food; nutritional quality; food security

有机食品来自有机农业生产体系,即根据有机农业生产要求和相应的标准生产加工,并通过独立的有机食品认证机构认定的农副产品及其加工品[1]。中国国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会联合发布的《有机产品国家标准(GB/T19630)》对有机食品生产过程基本要求是:1)不采用基因工程获得的生物及其产物;2)不使用化学合成的农药、化肥、生长调节剂、饲料添加剂等物质;3)遵循自然规律和生态学原理,采用一系列可持续发展的农业技术,维持持续稳定的农业生产体系[2]

有机食品因其在人体健康、生态环境保护和生物多样性方面的明显优势,得到了消费者尤其是发达国家消费者的认可[3]。国际有机农业运动联盟(FiBL-IFOAM)数据显示,2012年全球有机食品市值达638亿美元;全球有164个国家生产有机认证食品,生产面积3750万公顷,从业农民190万人[4]。在欧美发达国家,有机食品的消费占食品消费总额3%-5%[5]。有机食品因来源自然、富营养、高品质和安全环保,且投入了相对多的人工,其价格高于普通食品。在发达国家,有机食品价格高于普通食品40-60%;在中国,有机食品的价格是普通食品2.5-3倍。

中国以不足世界人均7%的耕地,养活了22%的世界人口,但却消耗了世界化肥总量的35%,农业水资源的70%(杨慧等,2014;郑良永,2013)。以化肥为例,2013年我国农用化肥施用量达60194万吨,是转型初期1978年总量(30477万吨)的1.97倍(图1-1)。1978~2013年阶段,我国农用化肥施用量的年均增长率(5.58%)是粮食产量年均增长率(1.96%)的近3倍。 2010年我国耕地单位面积化肥施用量为460kg/hm2,远高于发达国家225 kg/hm2的安全上限,目前中国已成为全球最大的化肥生产国和消费国(栾江等,2013)。据统计,我国化肥利用率较低,氮肥30%~35%,磷肥10%~25%,钾肥35%~50%,每年约有1000多万吨肥料养分流失,造成严重的环境污染和危害(杨青林等,2011)。与此同时,农作物长期接受农药、化肥,农产品品质和食用安全性也会受到威胁,农药残留和重金属含量超标都会严重危害人体健康。

然而,当前中国有机农业发展还面临严重的问题。主要表现在,重认证,轻过程管理,市场以假乱真,打击了消费者的消费信心。更重要的是,消费者对有机食品并不了解,在食品消费方面缺乏必要的知识,造成了有机食品产业发展缓慢。即使对于有机食品的质量和食品安全,学术界研究结论也还不统一。20094月,欧盟“低输入食品质量”(Quality Low Input Food, QLIF)报告总结了5年的研究,结果显示,有机和常规生产体系下的谷物和家畜品质差异显著。主要体现在(1)有机食物含有更高水平有益营养物质,如维生素类、多不饱和脂肪酸、抗氧化剂等;(2)有机食物中重金属、真菌毒素和农药残留更低(Niggliet al.2009)。与此相反,2012年美国斯坦福大学Spangler等审核了223份研究报告,从营养角度分析有机食物与非有机谷物、果蔬、肉类、禽类、蛋类、牛奶中维生素含量和营养成分含量差异,称“没有充分证据证实有机食物营养更丰富,对人体健康更有益”(Smith-Spangler et al. 2012)。由此可见,要逐步还原有机食品在营养、健康和生态安全性方面的事实真相,尚需要进行大量的深入研究。

要科学解决食物的数量安全和质量安全问题,必须从源头分类生产人与动物的口粮,对于人类的食物,应该采用有机农业的办法,生产优质安全食品。农业要减少化肥、农药、农膜的生产和使用,保护生态环境。针对当下消费者关心的问题,即有机与常规种植体系下农产品相比是否存在“看不出、吃不出、测不出”(简称“三不出”)?本文关注的重点是有机与常规种植模式下农产品在营养品质和食品安全性方面的差异。

有机农业是消耗少、效率高、持续环境良性转化导向的农业生产体系,是可持续农业的具体体现。有机食品是现代食品发展的潮流和方向,是一类真正源于自然、富营养、高品质的环保型安全食品。有机农业通过减少资源消耗,保护生态环境,是我国农业发展的挑战和机遇,在农业生产与环境保护之间寻求一种平衡。本文将为消费者提供有机与常规农产品在食品营养品质与安全性方面科学客观的解答,为有机食品产业的健康发展提供理论依据,对保障食品安全具有一定的现实参考意义。

1. 有机食品与普通食品的感官品质差异

农产品感官指标,如外形、色泽、滋味、气味、均匀性等是描述和判断产品质量最直观的指标。植物代谢产物含量与农产品的口感和风味紧密相关。国外一项调查显示,目前西红柿酸甜度是2.77,而过去是3.24;糖含量从5.3%下降到4.9%。相反,西红柿硬度却从6.7上升到12.1(颜霞,2007)。主要原因是种植耐机械采摘的品种,为追求高产量而加大化肥用量,人工催熟缩短蔬果成熟期,违背了蔬果自然生长规律。与普通食品相比,有机食品色泽自然,口感更好,消费者吃到的是最自然的味道。譬如有机蔬菜和水果,因其按照自然生长规律,吸收有机肥料中大量的矿物质和微量元素,元素比例更均衡,水分更充足,果香更浓郁(Reganold 2006)。部分研究结果发现,有机种植模式可以提高农产品特别是瓜果类总糖或可溶性糖含量,改善农产品口味。例如,有机苹果可溶性糖含量、有机酸含量均高于常规苹果,且富含芳香物质,因此苹果“风味”更佳(Pecket al. 2006Amarante et al. 2008)

Lombardo等发现有机土豆在油煎过后口感更脆,褐变度更低(Lombardo et al. 2012)。相反,也有人认为有机谷物和常规谷物口味几乎没有差别(Dangour et al. 2009)。如Tobin等招募志愿者对9种新鲜有机和普通蔬菜、水果的感官品质做了评定,结果有机和普通蔬果感官品质之间没有显著差异(Tobinet al. 2013)

通常有机蔬菜、水果在外观上比普通蔬果略逊一筹,长短不一,大小各异,颜色也可能不均一,不如普通蔬果颜色鲜亮,甚至会有一些虫咬,但是有机蔬果不使用农药,按照自然规律生长,生长过程难免遇到虫咬,外观有些损伤,这都是正常现象,不影响食用,反而正因为如此,有机蔬果口味更加纯正。

研究发现有机猪肉瘦肉更多,肉质更紧致;有机鸡肉肉质更硬,口感更好(Grashornand Serini 2006;Hansen et al. 2006)有机养殖让家禽在自然环境中生长,呼吸新鲜空气,且部分采食天然食料(如昆虫、蚯蚓、种子、嫩叶等),肉质相对细腻紧致,产出的蛋类品质更好(Marian and Th?gersen 2013)

2. 有机食品与普通食品营养成分差异

2.1 干物质

干物质是植物光合作用产物在植物体内积累的成分,是指有机体在60-90的恒温下,充分干燥后,余下的有机物质量,是衡量植物有机物积累、营养成分多寡的一个重要指标,包括淀粉、纤维素、蛋白质、脂肪、无机矿物质等。干物质积累与植物生存环境密切相关,如自然环境下干物质含量高,相反人工环境尤其大水漫灌环境下生长的植物干物质含量低。大量研究发现有机蔬果含有更多的干物质(Bourn and Prescott2002Lairon2010Herenciaet al. 2011)

Huber比较了19份有机和常规蔬果的干物质含量,其中10份研究结果显示有机生产体系下干物质含量更高,高出约20%(Huberet al. 2011)。法国食品安全局开展的有机食品营养与卫生品质评估结果也表明有机果蔬干物质含量更高(Lairon 2010)。一项波兰的研究进一步显示,有机梨、甜菜、芹菜的平均干物质分别比常规种植高7.1%46.9%16.8%(G?sto?et al. 2011)。同样趋势也反映在叶菜类蔬菜中,如菠菜、甜菜、生菜、甘蓝(Woese et al. 1997)。不过相反的结果也有报道,如Brazinskiene研究发现,常规种植土豆干物质比有机种植高16.6%,这种差异可能与土豆品种有关(Brazinskiene et al. 2014)

2.2蛋白质及氨基酸

蛋白质是生命的物质基础,是构成细胞的基本有机物,由20多种氨基酸按不同比例组合而成。其中8种是人体必需的,但必须由食物蛋白供给。有机种植模式下,由于氮肥供应不如常规化肥充足,而氮素是核酸、蛋白质合成的必需元素,因此,一般有机农产品蛋白质含量比普通农产品低。不过也有人发现有机农产品蛋白质质量反而更高,可能是因为氮素受限时,植物代谢会朝着增加某些必需氨基酸的方向发展(Rembia?kowska 2007)。另外,常规种植模式施用过量化肥,植物将合成更多含氮量高的蛋白质、氨基酸,粗蛋白含量则相应下降,降低了蛋白质的品质(Eppendorfer et al. 1979)

 蛋白质含量并不是反映作物品质的唯一标准,高质量的蛋白质易消化并且含有人体必需的氨基酸。Vrcek等对有机和常规种植的小麦粉蛋白质含量及消化率进行了分析,结果表明有机小麦粉的平均蛋白质含量比常规分别低14%17%,但是有机小麦粉蛋白质离体消化率分别比常规高2.9%5.1%(Vrcek et al. 2014)。另外一项意大利的研究结果表明,有机土豆粉蛋白质含量(7.0g·100g-1)是常规处理(4.7 g·100g-1)的1.49倍。有机土豆粉氨基酸总量比常规土豆粉高25.7%,并且含有更多的丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸等多种氨基酸(Carillo et al. 2012) 

2.3 脂类

脂类差异主要集中在动物肉质及奶制品方面。多不饱和脂肪酸对人体有重要的生理功能,能调节人体的脂质代谢,治疗和预防心脑血管疾病。对有机牛肉、羊肉、鸡肉脂肪酸组分的分析发现,有机模式下的牛肉、羊肉、鸡肉较常规生产肉质相比,均含有更高的多不饱和脂肪(Grashornand Serini 2006Angood et al. 2008Bjorklundet al. 2014)

Palupi等对乳制品进行了元分析(Meta-Analysis),结果显示有机奶制品多不饱和脂肪酸含量更高(Palupiet al. 2012)。有机牛奶中含有更多对人体健康有益的脂肪酸,包括多不饱和脂肪酸、共轭亚麻油酸、亚麻酸、反-11-油酸、反十八碳烯酸等(Bergamo2003Ellis et al. 2006Butler et al. 2011Florence et al. 2012;Capuano et al. 2015)Vetter发现有机模式下生产的奶制品中人体需求的植烷酸和降植烷酸含量更高,这些成分的提高对降低心血管疾病具有重要的生理作用(Vetterand Schr?der 2010)

2.4酚类化合物及抗氧化物质

酚类化合物是一个或多个芳香环与一个或多个羟基结合而成的一类植物次级代谢化合物,包括黄酮类(花青素、黄酮醇、类黄酮等)、萜类化合物(类胡萝卜素、叶黄素)和含氮化合物(糖苷、胺类、生物碱等)(李富华等,2012)

大量研究证明有机蔬果含有种类繁多的酚类化合物和抗氧化物质(Asami et al. 2003Chassy et al. 2006;Crinnion 2010Brazinskiene et al.2014),这些物质对增强人体免疫力,清除体内自由基,防癌、调节免疫具有积极的功效。表1-1总结了10种蔬果的总酚含量,总体显示,有机蔬果总酚含量比常规蔬果更高。不过也有研究结果发现有机草莓和薄荷中总酚含量不如常规种植。

花青素是纯天然的抗衰老营养剂,是目前发现的最有效的抗氧化剂,能延缓机体衰老,减轻眼睛疲劳、提高视力等(薄艳秋,2012)。有人发现有机葡萄中花青素含量(700.0 mg/kg FW)是常规葡萄(329.6 mg/kg FW)的2(Muleroet al. 2010)。同样的趋势也反映在蓝莓研究中(Wang et al. 2008)

类胡萝卜素是一类天然色素,是胡萝卜素和叶黄素的总称。人体不能合成类胡萝卜素,主要通过食物获得,而水果和蔬菜是最主要的来源。类胡萝卜素具有抗癌、抗氧化、保护视力、保护皮肤、预防骨质疏松等重要作用(孙玉敬等,2012)。有机种植胡椒的β-胡萝卜素、叶黄素含量均高于常规种植,此外,番茄红素也是一种强抗氧化剂,研究显示常规种植番茄红素高于有机模式(Campbelland Ortíz 2014)  

1-1有机和常规模式蔬果总酚含量

Table1-1  The total flavonoid contents oforganic and conventional vegetables and fruits

材料

总酚含量

单位

文献出处

有机模式

常规模式

番茄

2.81±0.88a

2.57±1.16a

Mg·100 g-1  FW

(Hallmann et  al. 2013)

番茄

12.13±0.31a

9.87±0.22b

Mg GAE·100 g-1

(Vallverdú-Queralt et al. 2012)

番茄

196.00 ± 1.00a

149.00 ± 4.00b

mg GAE·100 g-1 FW

(Vinha et al.  2014)

土豆

355.00±28a

292.00±18b

Mg·100 g-1DM

(Lombardo et  al. 2012)

胡萝卜

0.79±0.49a

0.40±0.19a

Mg GAE ml VE-1

(Faller and Fialho  2010)

茄子

13.64±0.83a

11.61±0.46b

GAE (mg·g-1)

(Luthria et  al. 2010)

草莓

260.00± 0.20a

288.00± 0.20a

mg GAE·100 g-1 FW

(Crecente-Campo et al. 2012)

葡萄

982.00±58.97a

973.10±57.00a

Mg·kg-1  FW

(Mulero et al.  2010)

蓝莓

319.3±36.44a

190.3±31.37b

Mg·100 g-1  FW

(Wang et al.  2008)

29.0±1.2a

21.3±1.6b

Mg tannic acid/100g F.W.

(Carbonaro et al. 2002)

64.5±1.5a

58.4±2.0b

Mg tannic acid/100g F.W.

(Carbonaro et al. 2002)

薄荷

190.90±0.3b

191.80±10.2a

GAE (mg·g-1)

(Lv et al. 2012)

注:小写字母表示5%显著水平。FW代表鲜重。

Note:Small letters means significant at 5% level.FW indicates fresh weight.

王海凤等采用DPPH法比较了8种有机和常规蔬菜抗氧化能力,结果发现有机茄子、辣椒和菠菜的DPPH·自由基清除率比常规种植的高(王海凤等,2013)Vallverdú-Queralt等使用同样方法发现有机番茄自由基清除率是常规的1.5(Vallverdú-Queraltet al. 2012)Wang等用ORAC法(氧自由基清除能力)检测出有机蓝莓抗氧化能力比常规蓝莓高50%(Wang et al.2008)

Faller 等研究显示有机香蕉和橘子果皮中的酚类含量是常规生产的2(Faller andFialho 2010)Carbonaro等发现有机桃和梨中绿原酸含量显著高于常规生产,分别是常规生产的1.33.1倍,绿原酸具有清除自由基、抗衰老、抗肿瘤、保护心血管等作用(Carbonaro etal. 2002)。但是Gupta-Elera等使用相同方法却得出相反结论,认为常规蓝莓果皮、果汁和种籽抗氧化能力均比有机蓝莓高(Gupta-Elera etal. 2012)

2.5维生素

维生素是维持人体正常生理功能必需的营养素,分为水溶性和脂溶性维生素两大类。水溶性维生素主要包括维生素C等,它是人体必需的营养素,也是抗氧化剂,人体需要的维生素C主要从新鲜蔬果中获得。表1-2显示有机蔬果维生素C含量相对常规蔬果较高。Woese等综述了150多篇文章,一半的文献报道了有机蔬菜维生素C含量更多,尤其体现在叶菜类蔬菜,例如生菜、皱叶甘蓝、菠菜、甜菜(Woese et al.1997)

国内许敏娟等发现有机芹菜维生素C含量比常规芹菜高31%,在西兰花、毛豆中也有同样趋势(许敏娟等,2009)。宋曙辉等发现有机番茄、白萝卜、芥蓝、绿菜花、甜椒的维生素C含量明显高于常规栽培的种类,最大相差3(宋曙辉等,2009)。不过也有人在草莓、西红柿[38]研究中没有发现此差异(Crecente-Campoet al. 2012Hallmann et al. 2013)。关于脂溶性维生素和类胡萝卜素,有研究显示有机胡萝卜中β-胡萝卜素含量更高,有机牛奶中富含维生素E(Warmanand Havard 1997Bergamo 2003)

1-2有机和常规模式蔬果维生素C含量

Table 1-2 Vitamin C contents of organic andconventional vegetables and fruits

材料

维生素C含量(mg 100g-1  FW

研究来源

有机模式

常规模式

芹菜

8.10

7.30

(Leclerc et  al. 1991)

包心菜

47.02

40.87

(Rembia?kowska 2000)

韭菜

97.80

76.10

(Termine et  al. 1987)

土豆

9.66

8.94

(Haj?lová et  al. 2005)

番茄

319.3

190.3

(Rembia?kowska et al. 2005)

65.73

58.71

(Rapisarda et al. 2005)

5.15

4.87

(Carbonaro et al. 2002)

2.6矿质元素

矿质元素是构成机体组织的重要物质,维持生命及正常的新陈代谢。人体生长发育几乎不能利用自然环境中的无机矿物质,必须从食品中获得。Lairon在综述中指出有机食品较常规食品高21%Fe29%Mg(Lairon 2010)Worthington也得出相似的结论,并且指出有机食品比常规食品高出13.6%P含量(Worthington 2001)。其他研究也得出有机农产品中PFeMgZnCuCr含量更高(Woese et al. 1997;Asami et al. 2003)

2004年《美国营养学杂志》发布的研究称,将1999年的43种未经加工的新鲜作物的营养水平与1950年美国农业部(USDA)研究后记载的历史基准比较后发现,以脱水干重衡量,三种重要的元素平均含量下降了:钙-16%,磷-9%,铁-15%(Daviset al. 2004)

国内张珠宝等发现有机黑芝麻常量元素KMgCaNaP比常规高58%-132%,人体必需的微量元素CuFeCrZnSiSr高出21%-554%,人体可能需要的元素AlBaTi分别高出40%48%566%(张珠宝等,2014)

有机绿菜花、芥蓝、青椒、生菜KCaMgPMnCr含量高于常规生产(Warman and Havard 1997;de Souza Araújo et al. 2014)。有机番茄KCaZn的含量较常规栽培分别高出5%130%65%(生吉萍等,2009)。有机土豆CuCaZnNaRbMgFe含量高于常规土豆,类似趋势反映在生菜中(Kelly and Bateman2010)

在禽蛋产品矿质元素方面,Giannenas等发现有机鸡蛋蛋黄在微量元素ZnCoCr有优势,蛋白中元素SeZnMnCuCr含量均高于常规鸡蛋(Giannenas et al.2009)。相反,Kü?üky?lmaz等发现有机鸡蛋PZn的含量显著低于常规鸡蛋,而CaFeCu的含量二者差异不明显(Kü?üky?lmaz et al.2012)。在有机牛奶方面,Rey-Crespo等发现CrFe元素含量比常规牛奶分别高65%13%(Rey-Crespo et al. 2013)

3. 有机食品与普通食品有害物质差异

3.1硝酸盐

常规模式需要消耗大量化肥,不能被作物吸收的部分会在环境中残留,或进入土壤地下水造成污染,或以温室气体形式释放到环境中去,并对人体健康造成不利影响。硝酸盐可以转化为亚硝酸盐,进入人体后,可将血液中低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白,引起急性中毒,具有致癌作用。人类日常饮食中摄入的80%硝酸盐来自蔬菜。

研究显示,有机蔬果中硝酸盐含量比常规蔬果低,尤其在叶菜类中,约低50%(Malmauretet al. 2002;Williams 2002)Worthington 研究结果显示有机食品比常规食品硝酸盐含量低15%(Worthington2001)。一项德国研究发现有机胡萝卜减低了61%的硝酸盐含量(Lairon2010)。许敏娟等同样发现有机胡萝卜、芹菜的硝酸盐含量均低于常规栽培,差异极显著(许敏娟等,2009)。同样结果在土豆、莴苣、番茄等研究中均有报道(Lombardoet al. 2012de Souza Araújo et al. 2014)。在生菜、土豆、胡萝卜、韭菜、甜菜、菠菜等研究中发现有机堆肥与化肥相比能降低蔬菜中硝酸盐含量。当然也有个别报道发现不同种植方式硝酸盐含量虽有差异但不显著(Basker1992Hogstadet al. 1997)

3.2 重金属

重金属是指密度大于6.0g/cm3的金属元素(砷具有金属的部分性质,列为重金属之一),食品卫生标准所列的铅、砷、汞、铬、镉等元素均为重金属元素。重金属随食品进入人体后能够发生积累,引起慢性损伤,且不易察觉。常规农业中,化肥、农药、饲料中都含有重金属。重金属超标可造成记忆力减退、损伤神经系统、增加患癌几率、导致不孕不育等结果。

总体来看,有机种植模式降低了农产品中重金属含量,这是因为有机农业禁止使用化肥、农药、饲料,减少了有害物质的侵染。有报道称有机小麦粉中重金属CdPb含量显著低于常规小麦粉,其中Cd含量比常规低50%92%,但AlAs差异不显著(Vrcek et al.2014)Souza等在莴苣、青椒和番茄的研究中也发现有机种植下重金属Pb的含量比常规种植低(de Souza Araújoet al. 2014)。也有研究发现有机牛奶中重金属AsCdPb含量略高于常规牛奶,但二者均远低于欧盟制定的检测标准(20 lg/kg 净重)(Rey-Crespo etal. 2013)

3.3真菌毒素

真菌毒素mycotoxin)是由真菌产生的次级代谢产物,具有极强的毒性和致癌、致畸、致突变作用,主要包括黄曲霉毒素(AF)、玉米赤霉烯酮(ZEN)、脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)HT-2毒素、T-2毒素等。有机模式使用堆肥,不用农药、抗生素,可能会增加植物受到微生物和病原菌侵害的概率。

联合国粮农组织(FAO)报告中指出有机和常规模式下真菌毒素含量没有明显差异(Kouba2003)有研究发现常规小麦粉中玉米烯酮(ZEN )和赭曲霉素AOTA)的平均值要高于有机小麦粉(van Huylenbroeket al. 2009)波兰研究人员从117份黑麦和黑麦产品检测中发现,有机黑麦脱氧萎镰菌醇(DON )、玉米烯酮(ZEN )HT-2毒素、T-2毒素感染率分别比常规低113%54%50%40%,有机黑麦产品中也有同样的趋势(B?ajet-Kosickaet al. 2014)

棒曲霉素是一种对人体有致畸、致癌和致突变的真菌毒素,主要存在于霉烂苹果和苹果汁中,是影响水果及果汁饮料质量的主要因素之一(张小平等,2004)。不同种植模式对苹果汁棒曲霉素影响结论还不统一,还需要进一步研究(Piemontese etal. 2005Spadaro et al. 2007Barreira et al. 2010Pique et al. 2013)(图1-3)。  Malissiova等研究发现有机山羊奶和绵羊奶117个样品中4个检测的黄曲霉毒素M1超过了欧盟规定的最大限度50ng/kg,常规模式下则没有超过此标准,可能与有机奶在加工与运输过程中遭到污染有关,因为在有机奶的生产过程中不能使用化肥合成物质控制细菌与真菌(Malissiovaet al. 2013)

3.4农药残留

根据中国农村统计年鉴,2013年全国335家规模以上农药原药企业产量达到319万吨,约有1000多种人工合成物质被用作杀虫剂、杀菌剂、除草剂等农药。主要包括有机氯、有机磷、拟除虫菊酯类、有机氮农药等(吴鹏等,2011;段又生等,2014)农药超标对食品安全构成极大威胁,中国蔬果农药用量大,使用次数多,国家虽然明文规定剧毒、高毒农药不得用于食品生产,但是实际生产中还在继续使用。农残超标会带来致癌、致畸、致突变的危害,且在食品链中具有富集作用。有机食品生产过程禁止任何化学合成农药,因此有机食品农药残留低

有机农产品有时会检测出农残可能是因为种植在之前农药施用的土地上;常规种植喷施农药时风力方向造成交叉污染;地下水灌溉时受到常规种植农药的污染等。尽管有机生产要求土壤2-3的转换期,但是由于之前的土地是常规种植方式,但这几年的转换期并一定能完全改变土壤的性质,可能还会对有机农产品的品质造成一定影响。

美国、欧盟、日本都建立了完善的法律体系,制定严格的农药限量标准。我国国家卫生计生委和农业部联合发布的食品安全国家标准中农药最大残留限量(GB2763-2014)于201481日起开始实施GB2763-20142014。新标准包括284种(类)食品的农药残留限量标准,几乎涵盖了我国主要农产品,并且还明确规定不同食物检测部位的限量。新标准制定了387种农药的最大残留限量,规定了3650项限量指标。国际食品法典委员会已制定限量标准的1999项,我国制定的1811项国家标准等同于或严于国际食品法典标准,占90.6%(于国光等,2015)。

美国农业部有关报告中称有机食品中农药残留量是常规食品的1/3,仅2.6%的有机食品检测出多种农药残留,而常规食品该比例是有机食品的10倍。报告还显示常规生产蔬果杀虫剂残留最高检出率分别为:芹菜(96%)、梨(95%)、苹果(94%)、桃(93%)、草莓(91%)、橘(85%)、菠菜(84%)、土豆(81%)、黄瓜(74%)。82%的常规水果、65%的常规蔬菜能检测出农药残留,而有机水果、有机蔬菜农残检出率只有23%(Crinnion 2010)

Baker等在1994-1999年间对有机和常规模式生产的8种水果、12种蔬菜进行农药残留分析,在26571份常规样品中73%检测出至少一种农药残留,82%的常规水果和65%的常规蔬菜测出至少有一种农药残留。与之相反,有机样品中仅有23%检测出一种以上农残,是常规样品的1/3(Baker et al. 2002)

新西兰科研工作者2002-3003年的一项大规模调查结果显示,在60300多个有机食物样品中,包括有机蔬菜、水果、坚果、药草、谷物等,检测45种不同的化学物质,超过99%的有机农产品未检测到农药残留(McGowan 2003)

MaruejoulsGoulard在检测牛奶样品中发现,有机牛奶平均DDT残留量为0.0217ppb,而常规牛奶则为0.0921ppb,后者是前者的4倍多,常规牛奶DDT残留量最大检测残留值为0.3616ppb,同样趋势也体现在林丹农药残留量上(Maruejouls and Goulard 1999)

临床试验中食用有机食品的儿童尿液中有机磷农药残留量是对照组的1/6。当对照组儿童饮食换成有机食谱后,尿液中检测不出有机磷和有机氯农残(Lu et al. 2006)Souza等研究发现有机青椒中没有发现高灭磷、甲胺磷、灭多虫、溴氰菊酯、二硫代氨基甲酸酯等农药残留,而在常规青椒中能检测到(de Souza Araújo et al. 2014)。从上面的数据来看,有机食品与常规食品在农药残留方面是完全能够“可检出”的。由此不难判断,如果在号称有机食品中检出大量的农药,那一定是假的有机食品。

3.5病原菌

根据世界卫生组织的定义,凡是通过摄食进入人体的致病因素,使人体患感染性或中毒性的疾病,都称之为食源性疾病。主要由植物源和动物源食源性病菌引起。目前国际上通常把O157H7大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)、单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytohenes,L.m)、沙门氏菌(Salmonella)、空肠弯曲杆菌(Campylobacter,C.jejuni)认定为主要的食源性病原菌(王海源,2014。由于禁止使用农药,有机农业中病原菌数量可能增加,如有机肥未充分腐熟,就可能成为肠道传染病的潜在危险源。

Rosenquist等对有机养殖肉鸡微生物分析的结果显示,有机肉鸡病菌年平均流行发病率显著高于常规模式下,分别为54%19%。有机模式下感染风险是常规模式下的1.7(Rosenquist et al. 2013)

Mukherjee 等分别从32个有机农场和8个常规农场选取476种和129种农产品测定大肠杆菌和沙门氏菌的比例。结果显示常规和有机农产品大肠杆菌检出率分别为1.6%9.7%。一部分认证的有机农场农产品大肠杆菌检测率4.3%,与常规农场无显著性差异。有机生菜检测出最高的大肠杆菌发生率22.4%。在一个有机生菜和一个有机青椒中检测出沙门氏菌(Mukherjee et al. 2004)

相反,也有研究表明有机鸡肉和猪肉受到抗药性细菌污染较少,受3种以上抗药性细菌污染的可能性比常规食品低33%(Marian and Th?gersen 2013)。因此,需要强化有机肥腐熟处理,在源头控制病原菌危害。

4. 问题与展望

有机食品在营养品质、安全性等方面都具有优势,尤其在维生素C、维生素E、多元酚和抗氧化剂含量上比普通食品高很多。然而,目前在一些国家尤其中国没有发展起来,主要原因是有机食品重认证不重过程。有机认证是由各认证公司来操作,属于商业行为,对最终产品缺乏动态的监控,并不能让消费者认可,还增加了诚信成本。

优质安全农产品不是认证出来的,也不是末端监管出来的,而是在源头生产出来的。安全优质农产品的生产,必须从技术上突破,即按照认证标准不能使用的化学物质,需要有相应的措施保障产量,保障生产成本保持在合理的范围之内[85]。达到有机认证的产品,必须做到六不用,即不用化肥、农药、农膜、除草剂、激素、转基因。做到了六不用,才能生产安全的有机食品。因此从源头不用有害化学物质,并加强动态监控,才是优质安全农产品生产的重中之重

在科学研究方面,要加强对有机食品品质的研究,尤其是对农药残留、硝酸盐含量、重金属含量等消费者关注的方面全面细致的展示。消费者对有机食品抱有不信任的态度,主要是对有机食品的品质没有充分了解,这就需要科研工作反映真实的品质差异。从本文研究结果来看,有机食品与普通食品并非存在三不出”(看不出、尝不出、测不出)问题,而是在感观品相、营养成分、重金属残留、农药残留等方面存在明显的差异。生产者只要认真按照有机标准生产,其产品是经得起检验的。消费者以合理的价位消费,带动生产者与投资者的积极性,有机食品产业就能够发展壮大起来。


参考文献

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[1]作者简介:虞晓凡(1992-),安徽合肥人,在读硕士,主要从事有机食品品质研究;

蒋高明,通讯作者中国科学院植物研究所研究员,长期从事植物生理生态学研究和生态农(草)业研究,jgm@ibcas.ac.cn

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