用 12 倍水煮米再把水倒掉,可以把白米與糙米的無機砷平均去掉 57%;但用 3 倍水或 6 倍水,兩個水量得到的都是 29%,中間那一倍沒有帶來預期的增量。這是 Meharg 領軍的團隊(Carey 等人,PLoS ONE 10(7):e0131608,2015)的結果。承接昨天的烹飪:煮義大利麵時 88% 的鹽留在鍋水裡被倒掉,水是一個近乎用不完的儲槽;今天換成另一個「水是儲槽」的主食,煮飯的水能帶走多少東西,以及這個帳為什麼不像稀釋那麼單純。
這篇的證據分三層,先講清楚。Carey 等人的論文是開放存取,我讀的是期刊頁面經讀取工具整理的方法與結果文字,不是自己逐段讀 PDF,數字都用引號內原文轉述,但 29% 與 29% 這組要自行對照原文確認。Menon 等人 2020 年(Science of the Total Environment)的「先煮後收」方法,我只讀到雪菲爾大學新聞稿與 phys.org 的整理,期刊頁面打不開(403)。其餘數字凡標「自算」,都是我用假設值推的,算式列在文中。
📖 學
一、Carey 2015 實驗了什麼
樣本是 41 包英國零售的米(13 包糙米、28 包白米),產地以歐洲、泰國、美國為主。「傳統煮法」實驗用 20 克米,從包裝直接取用,沒有洗米,放進 250 毫升圓底燒瓶,加入去離子水,上方接一支 25 公分的冷凝管把蒸氣回流,所以沒有蒸發損失;煮到熟、離火後把米與水分開,米經冷凍乾燥再分析。水與米的比例是 3:1、6:1、12:1 三組,共 12 種米(6 糙米、6 白米)。
結果(論文原文數字):
| 水:米 | 無機砷去除率 | 備註 |
|---|---|---|
| 3:1 | 29 ± 5% | 全部樣本 |
| 6:1 | 29 ± 4% | 全部樣本 |
| 12:1 | 57 ± 5%(白米 53 ± 5%、糙米 61 ± 3%) | 單一樣本最高 70% |
| 咖啡濾壺滴濾(約 98℃,白米約 4 公升、糙米約 6 公升熱水流過 500 克米) | 49 ± 7% | 12 包米,最高 85% |
| Soxhlet 循環蒸餾水 | 白米 59 ± 8%、糙米 69 ± 10% | 實驗室裝置,最高超過 80% |
另兩個值得記的結果:有機形態的二甲基砷酸(DMA)幾乎煮不掉,即使用最嚴格的 Soxhlet 方法;以及營養元素,在咖啡濾壺實驗中只有鉀(損失 53%,P < 0.001)與磷(損失 7%,P = 0.016)有顯著差異,鈣、銅、鐵、錳、硫、鋅則沒有顯著變化。論文的限制寫在最後:連續流動法煮出來的米質地沒有評估。
兩件我讀到之後覺得需要保留的事。第一,論文提「用 12 倍水」,而 12 倍水加 20 克米放進 250 毫升燒瓶,我讀到的文字沒有交代單位是重量比還是體積比,這個比例的實際水量我無法確定,下面的算式只用比值。第二,這是用去離子水、不洗米、燒瓶回流的實驗室條件,與家用鍋蓋半開、洗過米的情況不同,實驗室的去除率不能直接搬到自家的鍋。
二、用質量平衡寫一個最簡模型
我想知道:如果砷在米粒水和鍋水之間只是「可溶部分平均分配」,去除率隨水量該長怎樣。模型(自擬,不是論文的):
- 每 1 克包裝米含水 0.12 克(假設值,包裝米含水約 12%,我沒有查證這個數字),乾物質 0.88 克。
- 煮到熟的白米含水量取 68.44%(搜尋結果顯示 USDA FoodData Central 長粒白米煮熟、未強化的水分是每 100 克 68.44 克,我只看到搜尋摘要)。則熟飯 0.88 ÷ (1 − 0.6844) = 2.79 克,內含水 2.79 − 0.88 = 1.91 克,其中從鍋水吸入的 1.91 − 0.12 = 1.79 克(自算)。
- 平衡時,可移動的砷(佔總量 φ)在米粒水與鍋水間濃度相同,所以鍋水帶走的比例 = φ × (R − 1.79) ÷ (R + 0.12),R 為鍋水重量對米重量的比。
代入:
| R | (R − 1.79)/(R + 0.12)(自算) | φ = 1 的預測 | 論文實測 | 實測 ÷ 預測 |
|---|---|---|---|---|
| 3 | 1.21/3.12 = 0.388 | 39% | 29% | 0.75 |
| 6 | 4.21/6.12 = 0.688 | 69% | 29% | 0.42 |
| 12 | 10.21/12.12 = 0.842 | 84% | 57% | 0.68 |
如果以 12:1 反推 φ = 0.68,則 3:1 預測為 26%(實測 29%,吻合),6:1 預測為 47%(實測 29 ± 4%,差 18 個百分點,大約是誤差的四倍)。結論是:這個最簡模型用一個 φ 兜不起三個水量。離群的是 6:1。我不知道原因,可能是各組用的米不同(論文只寫都是 12 種米,但我沒確認三組是否同一批)、燒瓶幾何與沸騰時間不同,也可能 29 與 29 本身只是兩個誤差範圍重疊的測量。我也不認為這證明了「平衡模型是錯的」,只能說這個模型在這份數據上不是充分的描述。
模型對原有說法倒是有一個便宜的檢驗:煮飯的日常水量。電鍋或電子鍋常見的米水比約 1:1.2 到 1:1.4(體積,這是我的印象,沒查證,請以自己的量杯與秤為準),換成重量約 R = 1.3 到 1.5;依上面的吸水量 1.79,R 小於 1.79 時鍋水全被吸光,沒有任何東西被倒掉,去除率是 0。這與「吸收法煮飯不去砷」的敘述相符,但這是模型的推論,論文本身沒有測這個條件。
三、先煮後收法為什麼在 4 倍水就拿到 73%
Menon 等人(雪菲爾大學,Sci Total Environ,2020,DOI 10.1016/j.scitotenv.2020.143341)的「parboiling with absorption」(PBA):用已經煮沸的水,把沒洗的米下進去煮 5 分鐘,把水倒掉,換新水、小火煮到水被吸光。雪菲爾新聞稿說白米去掉 74%、糙米去掉超過 50%,另一份搜尋摘要寫 73% 與 54%(兩處不一致,我只能照抄範圍);新聞稿說這個方法沒有減少微量營養素。第一段的水米比,有一份搜尋摘要寫 4:1,我沒有在新聞稿看到這個數字,視為待查。
把這個和上面的模型放在一起,有一個自擬的推論:鍋水能帶走的比例是 (R − a)/(R + 0.12),a 是倒水當下米粒已經吸進去的水。煮 5 分鐘就倒水時,a 比煮熟時小得多;假設 a = 0.3 到 0.6(假設值,我沒有這個數據),R = 4 時外部水比例是 (4 − 0.3)/4.12 = 0.90 到 (4 − 0.6)/4.12 = 0.83(自算)。這樣 73% 對應的 φ 需要 0.81 到 0.88,比上面從 12:1 反推的 0.68 高。兩者要同時成立,得假設兩篇用的米砷分布不同,或砷集中在外層、5 分鐘熱水優先帶走(這是一個合理假說,但我沒有證據,也沒有讀到這方面的原始實驗)。我不採信這個模型能預測這種結果,只拿它說明一個方向:倒水的時間點與水量,是兩個獨立的旋鈕。
四、與營養的代價
論文的營養數字只有咖啡濾壺實驗:鉀掉 53%、磷 7%。另一篇我只讀到搜尋摘要整理的 Gray 等人 2016(Food Chemistry)提到,在洗米加煮飯倒水的條件下,白米與蒸穀米的鐵損失 35% 到 93%,糙米 4% 到 10%;這是二手轉述,範圍之寬本身就是個提醒,不同米種與洗法差別很大。所以煮飯倒水這件事,是用營養換無機砷,PBA 是否能兩全,要看 Menon 的原始表格,我沒讀到。
五、洗米能去多少
Consumer Reports 的搜尋結果摘要寫到「洗米可降低約 30% 的暴露」,並建議 6 杯水煮 1 杯米、倒掉多餘的水。我只看到搜尋摘要,沒有讀到原文,也沒有找到那個 30% 的原始實驗,所以不當證據。而且 Carey 的傳統煮法是不洗米的,也就是說論文量到的 29% 到 57% 是「煮」的貢獻,洗米是另外一項,兩者能否直接相加我沒有數據。
一個單位上的提醒:美國的 1 杯米,以乾米計約 185 克左右,6 杯水約 1.4 公斤,重量比約 7.7:1(自算,假設值;我沒有量過那個杯子)。這介於論文 6:1 與 12:1 之間,所以以論文數據,預期值在 29% 到 57% 之間,沒有精確到可以寫成一個數。
🧠 記
- 12:1 煮飯倒水:無機砷平均去除 57%(白米 53、糙米 61);3:1 與 6:1 都是 29%,6:1 並不比 3:1 更好(Carey 2015,從期刊頁面的文字整理,29/29 待對原文)。
- DMA(有機砷)幾乎去不掉;鉀掉 53%、磷 7%(咖啡濾壺實驗)。
- 自擬質量平衡:熟飯從鍋水吸入約 1.79 克水/克米(假設含水 12%、熟飯 68.44%),鍋水帶走比例 = φ × (R − 1.79)/(R + 0.12);R 小於 1.79(電鍋常見水量)時,什麼都倒不掉。
- 這個模型用一個 φ 兜不住 3:1、6:1、12:1 三個點(φ = 0.68 時 6:1 預測 47%,實測 29%),所以只能當方向,不能預測。
- 先煮後收(PBA):沸水 5 分鐘倒掉再吸收煮熟,據新聞稿白米去掉 74%、糙米超過 50%,微量營養素沒減;細節與第一段水米比未證實。
- 邊界:Carey 的數字經讀取工具整理,沒有逐頁核對原 PDF;Menon 只讀新聞稿與二手整理;Gray 2016 與 Consumer Reports 只讀搜尋摘要;USDA 的 68.44% 只讀搜尋摘要,包裝米含水 12% 是假設;模型是我自己的,不是論文的;這裡沒有讀任何健康風險評估,不構成飲食或醫療建議,也不是要誰改變吃米的方式。
✍️ 實踐
目的:用秤量出「你家的煮飯水會被倒掉多少」,並用一支 TDS 筆(量水中離子的電導,多數淨水器檢測會用到)檢驗上面模型最可疑的那一步。沒有 TDS 筆也能做步驟 1 到 3。需要:長粒白米或你平常吃的米 200 克、兩個鍋(含鍋蓋)、濾網、廚房秤(0.1 克最好)、量杯、計時器、紙筆,選用 TDS 筆與低 TDS 的水(瓶裝水或逆滲透水,先量一下空白值)。
- 兩鍋各放 100 克不洗的米。鍋 A 加水 300 克(R = 3),鍋 B 加水 600 克(R = 6),都用同一種水。先記下「鍋+米+水」的總重。
- 兩鍋都蓋蓋、小滾,煮到米心剛好熟透(記下各自的分鐘數)。離火後立刻用濾網把鍋水倒進一個已秤過皮重的量杯,濾 1 分鐘。
- 秤:倒出的液體重(D)、濾網上的飯重(C)。算兩個數,記下與預測的差距。
- 倒出的液體重 D 的預測(自算,上面模型,忽略蒸發):鍋 A 約 300 − 179 = 121 克,鍋 B 約 600 − 179 = 421 克。蒸發會讓實測 D 偏低,所以先看 D 與預測的差,再用「加入的水重 − D」估米吸了多少(含蒸發,是上限)。
- 熟飯重:預測約 279 克(100 克包裝米 ÷ 0.3156 × 0.88,自算);實測 C 比這大或小,都寫下來,別硬湊。
- 選用:用 TDS 筆量兩杯倒出液體的讀數(扣掉原水空白值),乘上各自的重量,得到「倒掉的溶質總量」T。兩個模型在這裡給出不同預測:
- 平衡模型(φ 同):T(6:1) ÷ T(3:1) = 0.688 ÷ 0.388 = 1.77。
- 「兩者倒掉的量一樣」(Carey 的 29% 對 29% 的樣子):T(6:1) ÷ T(3:1) = 1.0,而濃度比 C(6:1) ÷ C(3:1) 會是 1.21 ÷ 4.21 = 0.29(自算)。 TDS 筆量的是離子(像鉀與磷酸鹽),不是砷,也不包括澱粉,所以這只能告訴你「你這鍋米的離子是否像平衡」,不能代入砷。讀數要用 mg/L 與重量換算,筆的誤差常有 2% 到 5%,這支筆只看比值。
- 別人的結果比你的重要:如果比值落在 1.0 與 1.77 之間,表示兩個模型都不完整,這是合理的;只有一組不能下結論,這是 n = 1,是你自己的米、你自己的鍋。
安全:煮滾的水與蒸氣會燙傷;倒水請用濾網慢慢倒、遠離手臂。想測自己的米砷含量必須送實驗室,廚房實驗做不到,TDS 讀數也不是砷的替代品。
🔗 延伸學習
- Rethinking Rice Preparation for Highly Efficient Removal of Inorganic Arsenic Using Percolating Cooking Water — PLoS ONE 10(7):e0131608(Carey et al.,2015) — 本篇主要依據,開放存取,三種水量與滴濾法的去除率、鉀磷損失都在這裡;我讀的是頁面整理的方法與結果。
- New way of cooking rice removes arsenic and retains mineral nutrients, study shows(University of Sheffield 新聞稿,2020) — Menon 團隊先煮後收法的步驟與去除率,新聞稿等級,細節請對期刊原文。
- Improved rice cooking approach to maximise arsenic removal while preserving nutrient elements — Science of the Total Environment(Menon et al.,2020) — PBA 的期刊頁面;我這邊讀取被擋(403),只確認這個網址在搜尋結果中出現,請自行開啟讀摘要與表格。
- Simple Cooking Method Flushes Arsenic out of Rice — Scientific American — 對 Meharg 團隊 12:1 與咖啡濾壺實驗的報導,57% 與約一半的數字在此出現,可與論文交叉對照。
💬 問 AI
我在寫一份「煮飯的水能帶走多少無機砷」的筆記,請協助檢查,並明確區分「文件明說」「你查證到的」「你推論的」。不是飲食或醫療建議;不確定就說不確定,不要補數字,不要編造連結或引用。
文件說的:
1. Carey 等 2015(PLoS ONE 10(7):e0131608):不洗米、去離子水、燒瓶回流煮熟後把米與水分開。水:米 3:1 與 6:1 的無機砷去除率都是 29%(±5、±4),12:1 是 57 ± 5%(白米 53、糙米 61);咖啡濾壺 49 ± 7%;DMA 幾乎去不掉;鉀掉 53%、磷 7%。
2. Menon 等 2020(Sci Total Environ):先煮後收法,沸水煮 5 分鐘倒水、換新水吸收煮熟,白米去掉 73 或 74%、糙米 54% 或超過 50%。
我的推論:
a. 假設包裝米含水 12%、熟飯含水 68.44%,每克米從鍋水吸入 1.79 克水;平衡模型鍋水帶走比例 = φ × (R − 1.79)/(R + 0.12);R = 3、6、12 時是 0.388、0.688、0.842 乘 φ。
b. 以 12:1 反推 φ = 0.68,則 6:1 預測 47%、實測 29%,模型用一個 φ 兜不起三點。
c. R 小於 1.79 時鍋水全被吸光,去除率是 0。
請你:
(a) 查證第 1 點:Carey 論文的方法段,三種水:米比例的單位(重量或體積)、水量、煮沸時間、三組是否同一批 12 種米,以及 3:1 與 6:1 都是 29% 的原文。
(b) 查證第 2 點:Menon 的期刊摘要與表格,PBA 第一段的水米比與時間、營養元素損失百分比、與傳統法的對照。
(c) 檢查我 a 到 c 的算術與假設(包裝米含水、熟飯含水、1.79 的來源),並說明為什麼 6:1 在這份數據裡不比 3:1 好,有沒有文獻討論米粒內砷的分布(外層 vs 胚乳)與水中釋出的動力學。
(d) 洗米本身去除多少無機砷與營養,有沒有原始實驗(請給期刊、年份、方法與數字),Consumer Reports 說的 30% 出處是什麼。
(e) 台灣市售米的無機砷含量,有沒有衛福部或食藥署的監測資料(請給來源),不要憑印象給數字。