农产品生物营养强化研究进展

(黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081)

0 引言

随着我国经济的飞速发展，营养问题越发引起人们的重视与关注，人们对食物的要求不仅仅是吃饱，而是更加关注其营养、健康、安全。由于摄入营养不均衡或缺乏某种人体必需的维生素和微量元素而引起的隐性饥饿，已经成为全球最普遍、最受关注的公共健康问题。生物营养强化是提高人体营养水平的一种新方法，通过生物技术手段或农艺措施，进行农产品的生物营养强化，无需改变人类的饮食习惯，也无需额外营养补充剂，既安全又有效，可覆盖广泛的人群，有效防治和改善微量营养素缺乏及相关疾病发生，是目前解决人们微量营养素缺乏最具可持续发展的途径之一[1]。

1 生物营养强化

生物营养强化主要有两种手段，一是通过传统育种手段强化育种，选育具有富集某些目标营养素和提高其生物有效性的新品种；二是通过生物强化栽培(土壤施肥、叶面施肥)，利用生物的自身生长特性，将环境中有益的目标微量营养素，经过生物新陈代谢，由无机态物质转变为有机态物质，供人们安全食用，从根本上解决农作物微量营养素缺乏问题[2]。同药剂补充和食品添加剂强化相比，生物营养强化更加安全、普及率更高。目前，生物营养强化研究主要集中在硒、铁、锌、叶酸等人体必需的微量营养物质，以作为一种营养补充方式，来缓解营养物质缺乏而引起的隐性饥饿。

2 硒

2.1 硒元素营养价值

硒是人体必需的微量元素之一，具有多种生物活性功能，对人体健康起着非常关键的作用。硒具有抗氧化、抗衰老、提高机体免疫力等功效，而且影响人类健康的多种疾病都与硒元素的缺乏有关，如“克山病”、“大骨节病”等，免疫功能低下、癌症和心脑血管疾病等重大人类健康问题也与硒元素摄入不足相关。硒在人体内不能自主合成，必须通过摄入外界食物获取，食用硒营养强化的食品、蔬菜和水果，对人类健康有着重要作用。

2.2 硒的生物营养强化

自然界的硒以两种形式存在：无机硒和有机硒。无机硒一般为硒酸盐和亚硒酸盐，生物利用率低、毒性大，人体不宜直接食用。有机硒主要为硒代氨基酸，参与体内蛋白质合成，容易在组织内储存、吸收，被人体吸收后可迅速被利用，有效改善人体内缺硒状况。生物富硒已成为研究热点，多项研究表明了农产品生物强化富硒的可能性。孟君等[3]在黄豆和绿豆的发芽过程中加入一定浓度的亚硒酸钠，结果表明黄豆芽和绿豆芽都对硒元素有一定的富集作用，其中绿豆芽的富硒能力较黄豆芽强。无机硒被植物吸收后，经过生物合成作用转化成有机硒。樊翠等[4]研究表明用无机硒溶液浸泡大豆，大豆发芽会富集硒，并部分转化成有机硒。由于突出的生物活性和低毒性使有机硒成为补硒的最佳选择，生物强化富硒能提高农产品中有机硒的含量，人们通过饮食补充硒元素是一条安全有效的途径。

3 铁

3.1 铁元素营养价值

缺铁性贫血是目前最普遍的微量营养元素缺乏症，特别在发展中国家和发达国家的儿童和年轻妇女中十分常见。铁元素的缺乏会对身体活动、智力发育和学习能力造成不良影响。人们身体中的必需营养素主要来源于饮食，但我们主要食用的粮食作物大米、小麦、豆类等，其可食部分含铁量偏低，这就需要生物强化这种营养干预手段，提高农产品的铁含量，以减少和预防人体缺铁性贫血引起的身体疾病。

3.2 铁的生物营养强化

通过叶面施铁肥和育种来增加铁的积累是目前增加农作物中铁含量的主要措施。He等[5]研究比较了施用四种不同形式的叶面铁肥对精米的铁含量、生物利用度和营养品质的影响。结果表明，在开花期进行叶面施肥是提高精米中铁含量和生物利用度的有效途径。余赛西等[6]在大豆萌发过程中用不同浓度的硫酸亚铁浸种和强化处理，结果表明这种强化方式能显著提高大豆萌发后的铁含量。生物营养强化是一种提高农产品铁含量的可持续发展方法，它可以为饮食不均衡或难以额外补充营养的人群带来营养强化的主食作物。

4 锌

4.1 锌元素营养价值

锌元素会影响植物的膜结构、激素活性、光合作用、糖合成、蛋白质合成、核酸代谢和基因表达等。缺锌会导致农作物生长迟缓，造成产量降低。人体缺锌则会造成营养失衡，可能引发多种疾病。日常饮食中锌元素长期摄入不足或生物利用率低，会引起食欲不振、异食癖、生长发育缓慢、伤口不易愈合或皮炎等不适症状。由于人类对锌元素的高需求量，锌元素缺乏已经成为人类不可忽视的营养不良问题，这就需要提高农产品中锌含量及锌的生物有效性。

4.2 锌的生物营养强化

叶面施锌是一种快捷高效的生物强化方法。张欣等[1]研究表明叶面施锌肥可以显著增加稻米中锌含量，施锌后可使不同品种糙米的锌含量平均增加27.9%。种植土壤中的锌含量直接影响农作物的锌含量，因此土施锌肥是锌营养强化的重要手段。潘斐等[7]在大蒜种植时期，通过基肥形式土施锌肥，结果表明此方法可以显著提高大蒜各个部位的含锌量，并且提高鳞茎锌的生物有效性。

5 叶酸

5.1 叶酸营养价值

叶酸是一种水溶性维生素，在促进机体成长和维持机体健康方面发挥着重要作用。叶酸摄入不足可能导致孕妇流产，儿童巨幼红细胞贫血，胎儿神经血管畸形，增加成年人患心脑血管疾病与癌症的风险。植物和微生物可以自身合成叶酸，但人体内不能合成叶酸，只能从日常膳食中摄取，菠菜、萝卜、油菜等蔬菜叶酸含量较高，小麦、玉米、谷子等主食作物中含量相对较少，这些作为我国主要粮食作物急需开展生物营养强化，以达到膳食摄取补充人体必需叶酸的目的。

5.2 叶酸的生物营养强化

生物营养强化通过一次性投入，可以使众多的城市和农村人口受益，增加人们日常叶酸摄入量，是一种行之有效的途径。张春义带领的生物营养强化团队开发出了多种叶酸营养强化型新产品，如高叶酸含量甜糯玉米，其鲜籽粒中叶酸含量每100 g可达150～200，是普通玉米的2～3倍，与叶酸片中的二氢叶酸不同，叶酸强化玉米以5-甲基四氢叶酸和5-甲酰四氢叶酸为主，更易于人体吸收利用[8]。

6 结语

生物营养强化不仅能提高农产品的营养品质，也提高了农产品本身的商品价值，不仅能改善公众营养健康状况，也能提高农民收入水平，具有可操作性、可持续性、安全易接受等优点，是推进发展营养型优质农产品的重要手段。

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