Enquête sur le riz, Installation de communication et d'éducation (RICE) à l'Université du Delaware, où le Seyfferth Lab mène des expériences sur le riz dans des rizières en plein air. Crédit :Matt Limmer
Lorsque la plupart des gens entendent « contamination alimentaire, " ils pensent aux bactéries présentes sur les fruits ou légumes non lavés, ou de la viande insuffisamment cuite. Cependant, il existe d'autres façons pour les contaminants nocifs d'être présents dans les produits alimentaires.
Angelia Seyfferth, membre de la Soil Science Society of America, étudie la contamination des aliments provenant du sol où poussent les plantes. « Tout se résume à la chimie du sol, " explique Seyfferth.
Plus récemment, Seyfferth a étudié le riz. Les éléments arsenic et cadmium peuvent être présents dans les rizières où le riz est cultivé. Elle a présenté ses recherches lors de la réunion annuelle virtuelle 2020 de l'ASA-CSSA-SSSA.
« Les contaminants absorbés par les plantes cultivées sont une voie d'exposition alimentaire aux contaminants qui est sous-étudiée, " Seyfferth dit. "Nous pouvons aider à réduire l'exposition humaine aux toxines en appliquant nos connaissances de la chimie du sol."
De petites quantités d'arsenic et de cadmium sont présentes partout dans le monde et peuvent être détectées dans de nombreux produits alimentaires. C'est la concentration dans le légume ou le fruit, la forme chimique de l'élément, et quelle quantité quelqu'un mange qui détermine si un individu éprouve un effet négatif sur la santé.
Des concentrations élevées d'arsenic et de cadmium sont nocives pour l'organisme. Consommer de faibles doses sur une longue période peut même provoquer le cancer.
Des éléments comme l'arsenic et le cadmium peuvent se présenter sous différentes formes chimiques selon leur environnement. Les contaminants sont absorbés par les plantes lorsque leur forme chimique dans le sol ressemble à un nutriment dont la plante a besoin.
Les plants de riz en culture hydroponique, c'est-à-dire en solution nutritive sans terre, sous différents niveaux d'arsenic et de silicium. Crédit :Matt Limmer
« La façon dont les aliments sont cultivés affecte non seulement la concentration de contaminants, mais aussi où les contaminants sont stockés dans les aliments, " dit Seyfferth. " Si nous comprenons les formes chimiques des contaminants dans le sol, nous pouvons concevoir des solutions pour réduire leur absorption par les plantes. »
Dans le riz, l'absorption d'arsenic et de cadmium résulte de conditions opposées. L'arsenic peut être absorbé lorsque le champ est inondé. Le cadmium est plus susceptible d'être absorbé lorsque le champ n'est pas inondé.
Les travaux de Seyfferth ont cherché un moyen d'empêcher les plantes d'absorber l'arsenic et le cadmium du sol. Cela se fait souvent en ajoutant des matériaux au sol, appelés amendements.
Un amendement permet de modifier l'environnement du sol. En modifiant l'environnement du sol, les chercheurs peuvent aider à contrôler les formes chimiques et l'absorption par les plantes des contaminants dans le sol.
Dans ce cas, Seyfferth a découvert que l'ajout de résidus de balle de riz aux sols des rizières peut aider à réduire la quantité d'arsenic et de cadmium absorbée par les plantes. Les résidus de balles de riz sont des matières végétales laissées après la transformation du riz pour la consommation humaine.
Cette solution est simple mais efficace. Les résidus de balle de riz sont riches en élément silicium, qui est un nutriment important pour le riz. La forme chimique du silicium est similaire à la forme de l'arsenic absorbée par les plants de riz lorsque les champs sont inondés. Cette similitude aide à « distraire » la plante, ce qui l'empêche d'absorber autant d'arsenic.
Dans les sols où le cadmium est un problème, les résidus de balle de riz contribuent à rendre le sol moins acide. Cela aide à emprisonner le cadmium dans le sol. Le silicium dans l'enveloppe peut également aider à diminuer la toxicité du cadmium.
Tube dégradé montrant la croissance de bactéries oxydant le fer dérivées des racines de riz. Crédit :Gretchen Dykes
"Toutes les sources de silicium ne se comportent cependant pas de la même manière, " dit Seyfferth. " Pour qu'il soit efficace, la source de silicium doit fournir du silicium à une concentration suffisamment élevée pendant le temps que le plant de riz remplit le grain. Les résidus de balle de riz sont une source efficace car ils se décomposent lentement et libèrent du silicium tout au long de la saison de croissance."
Une teneur élevée en arsenic peut diminuer le rendement en grains, mais les travaux de Seyfferth montrent que l'ajout de résidus de balle de riz peut aider à prévenir les pertes de rendement. La moitié du monde dépend du riz comme aliment de base, cette recherche a donc un potentiel passionnant pour un impact positif.
Autrefois, Seyfferth a étudié des problèmes de contamination similaires chez les champignons.
Pour la plupart des adultes américains, la quantité d'arsenic et de cadmium qu'ils consomment à partir du riz et des champignons ne suffit pas à inquiéter. Mais il existe d'autres populations qui consomment ces produits plus fréquemment et dès le plus jeune âge.
« Les gens doivent être conscients de leur charge quotidienne de contaminants, qui dépend de leur poids corporel, la concentration et la forme chimique du contaminant dans l'aliment, et la quantité consommée, " explique Seyfferth.
« La charge quotidienne est la plus élevée pour les personnes qui consomment du riz plusieurs fois par jour et qui peuvent également avoir de l'arsenic dans leur eau de boisson, " dit-elle. " Certains exemples incluent des populations d'Asie du Sud et du Sud-Est. "
Angelia Seyfferth est professeure agrégée à l'Université du Delaware. Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation, l'Institut national de l'alimentation et de l'agriculture, et l'Université du Delaware. La réunion annuelle ASA-CSSA-SSSA 2020 a été organisée par l'American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, et Soil Science Society of America.
