富硒高粱產(chǎn)業(yè)化開發(fā)前景分析

史麗娟，白文斌，曹昌林，張建華，李光，范娜，彭之東，郭瑞峰，江佰陽

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西晉中030600；2.高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點實驗室，山西晉中030600）

富硒高粱產(chǎn)業(yè)化開發(fā)前景分析

史麗娟1，2，白文斌1，2，曹昌林1，2，張建華1，2，李光1，2，范娜1，2，彭之東1，2，郭瑞峰1，2，江佰陽1

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，山西晉中030600；2.高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點實驗室，山西晉中030600）

硒是人體所必需的微量元素之一，缺硒會導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。植物是人體吸收硒的主要來源，開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品對提高人類健康水平和發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)意義重大。高粱是我國傳統(tǒng)釀造業(yè)、飼料加工業(yè)、保健食品行業(yè)主要或極具潛力的重要原料，開發(fā)富硒高粱前景廣闊。在對富硒農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)意義、富硒農(nóng)產(chǎn)品研究現(xiàn)狀及富硒高粱開發(fā)前景進行科學(xué)分析的基礎(chǔ)上，提出了富硒高粱開發(fā)的研究方向。

高粱；富硒；開發(fā)

1 富硒農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)的意義

硒是人體和動物所必需的14種微量元素之一，在人體內(nèi)無法自主合成，必須從外界攝取[1-2]。硒在人體內(nèi)所占的數(shù)量極微，但卻在人體機能中發(fā)揮著極其重要的作用[3]。硒對人體有多種生物學(xué)功能，如抗癌、抗氧化、增強機體免疫力、解毒排毒和保肝護肝。人體缺硒會導(dǎo)致心腦血管病、胃腸道疾病、糖尿病、白內(nèi)障、甲狀腺機能減退、癌癥、哮喘，以及一些地方性疾病，如克山病、大骨節(jié)病和貧血的發(fā)生。硒對動物而言能夠提高免疫力、促進生長、改善肉質(zhì)、提高繁殖能力。動物缺硒常引發(fā)大腸桿菌病、肝壞死等疾病，并導(dǎo)致生長發(fā)育遲緩、繁殖力下降、免疫功能降低等。硒又是植物必不可少的有益元素，它能夠刺激植物器官的生長發(fā)育、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、促進植物蛋白質(zhì)代謝、促進葉綠素的合成、調(diào)控植物光合作用和呼吸作用代謝、增強植物的抗氧化性和抗逆性、拮抗重金屬毒害等。但硒攝入量或施用量過大又會影響動、植物體的生長發(fā)育，甚至出現(xiàn)毒害癥狀[4-7]。然而，硒元素在世界上分布極不均衡，據(jù)統(tǒng)計全球42個國家和地區(qū)缺硒[8]。在我國除湖北恩施、陜西安康、江西豐城、青海平安、貴州開陽、江蘇如皋屬于高硒地區(qū)或不缺硒地區(qū)外[9]，從東北到西南的45個省市自治區(qū)的部分地區(qū)構(gòu)成了“貧硒地帶”，東北、東部沿海、華北、華南、華中、西北、西南是嚴重的缺硒地區(qū)，蘇、皖、魯、寧、甘、新等省、自治區(qū)的部分地區(qū)是貧硒地區(qū)[10]。我國富硒地區(qū)有限，商品糧主產(chǎn)區(qū)、牧草或其他作物的基地均為嚴重缺硒區(qū)或貧硒區(qū)，這就導(dǎo)致我國食物鏈硒水平整體處于偏低水平，食物鏈硒水平的低下又將直接威脅人類的健康，因此，補硒勢在必行。

目前，補硒方式主要有2種：一是直接服用無機硒；二是食用富硒產(chǎn)品。直接服用無機硒毒副作用大，且動物對無機硒的利用率不高，難以達到補硒的效果。對機體有生理功能作用的主要是有機形態(tài)的硒，植物富硒安全、有效，是人和動物攝入硒的最有益途徑，且富硒農(nóng)產(chǎn)品硒元素含量比普通同類農(nóng)產(chǎn)品高出幾倍乃至十幾倍[10-13]。通過食用富硒農(nóng)產(chǎn)品，提高人體硒攝入量，能夠有效改善缺硒居民群體硒水平。

因此，開發(fā)富硒農(nóng)產(chǎn)品，利用植物的富硒能力，將無機硒轉(zhuǎn)化為人體可以利用的有機硒，是解決人體缺硒問題、維護人類健康的最有效途徑。

2 國內(nèi)外富硒產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀及進展

隨著科技的進步和人們生活水平的提高，硒的營養(yǎng)價值逐漸受到了人類的重視，富硒產(chǎn)品的市場需求量非常巨大。目前，國外已成功上市的富硒產(chǎn)品有富硒牛奶、富硒豬、富硒果汁、富硒雞蛋、富硒小麥、富硒啤酒、富硒餅干等。我國開發(fā)利用比較成熟的富硒產(chǎn)品有富硒雞蛋、富硒大米、富硒禽肉、富硒茶葉、富硒小麥和富硒玉米等[14]，并經(jīng)國家檢疫檢測部門檢驗，富硒農(nóng)產(chǎn)品含硒量符合國家食品安全要求，對人體安全補硒起到了積極的作用。

國內(nèi)外研究學(xué)者對不同植物的富硒能力、富硒功效進行了多方面、系統(tǒng)性的研究，并取得了較大進展。在水果上的研究表明，硒能夠提高梨、蘋果、葡萄等水果果實硒元素含量，還能顯著提高果實品質(zhì)、果粒表面光潔度和果實成熟的一致性[15-18]。在蔬菜上的研究表明，硒能夠提高黃瓜、大蒜等蔬菜的品質(zhì)和產(chǎn)量，過量的硒肥則會降低產(chǎn)量甚至使植株出現(xiàn)中毒現(xiàn)象；低濃度硒對于小白菜氮、磷、鉀、硫、鎂和鋅的吸收表現(xiàn)為促進，高濃度則為抑制作用。在胡蘿卜上的研究表明，硒的施用量與產(chǎn)量呈負相關(guān)，適宜硒濃度能夠增加胡蘿卜有機硒含量，提高品質(zhì)；蔬菜的可食用部位硒含量低于非食用部位[19-23]。在飼料上的研究表明，通過在豬日糧中添加硒，能夠提高豬肌肉硒含量；日糧中添加有機硒與無機硒均能顯著提高雞蛋硒含量，有機硒較無機硒更能顯著提高硒在雞蛋中的沉積；富硒雞蛋的蛋清黏稠度增加，蛋黃顏色加深，蛋中的膽固醇含量降低，蛋白質(zhì)、硒元素含量提高，而且延長了雞蛋的保質(zhì)期[24-26]。在茶葉上的研究表明，葉片是茶樹硒積累的主要器官，葉面噴硒對茶葉硒含量的提高及品質(zhì)的改善都非常有利；硒能顯著促進早春茶樹提前發(fā)育，提高明前優(yōu)質(zhì)茶產(chǎn)量，提高茶感官品質(zhì)[27-29]。在糧食作物上的研究表明，硒可以有效增加糯玉米籽粒中硒的含量，并且隨著硒濃度的增大逐漸增加，籽粒中淀粉、粗蛋白、粗脂肪、可溶性糖含量均增加。噴施硒肥能夠顯著提高小麥籽粒中硒含量，有效提高旗葉中超氧化物歧化酶（SOD）活性、降低丙二醛（MDA）含量。噴施硒肥與種施硒肥均能顯著促進馬鈴薯全株及各器官中硒素的累積。施硒能夠提高水稻籽粒中硒含量；提高水稻的抗逆性，有減輕鉻、鎘、鉛等重金屬對水稻的毒害作用；有利于稻米中錳和鐵元素的吸收。土壤施硒可以顯著提高水稻籽粒含硒量，可以提高水稻籽粒中蛋白質(zhì)和多數(shù)氨基酸的含量；含硒量與土壤施硒量呈顯著正相關(guān)；施硒能增加土壤有效硒含量，有利于提高土壤有效磷、鉀含量[30-38]。

硒在不同植物中均有不同程度的富集能力，硒對植物品質(zhì)、產(chǎn)量、抗性和其他有益元素的吸收有一定程度的改善和提高。高粱雖然不再是人類主要糧食作物，但由于其具有抗旱耐澇、耐鹽堿、耐瘠薄等特點，仍然是我國干旱、半干旱區(qū)及鹽堿地區(qū)的主栽作物，而作為傳統(tǒng)白酒和醋產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)釀造原料，支撐傳統(tǒng)釀造業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，在我國國民經(jīng)濟中占有重要地位。硒在高粱上富集效果如何，目前還尚未見到相關(guān)的報道，亟待進行研究。

3 開發(fā)富硒高粱的意義

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，我國種植業(yè)結(jié)構(gòu)正在進行深刻調(diào)整。目前，已從“二元結(jié)構(gòu)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭Y(jié)構(gòu)”，即糧食、經(jīng)濟和飼料作物的全面發(fā)展。高粱既是我國主要旱作糧食作物之一，又是重要糧飼作物和釀造原料。在我國，高粱主要用于傳統(tǒng)釀造業(yè)。高粱是我國白酒的主要原料，聞名中外的中國白酒無一不是以高粱為主料或佐料釀制而成。同時，高粱又是我國優(yōu)質(zhì)食用醋的主要原料，我國食醋具有質(zhì)地濃稠、酸味醇厚、富有清香的特點，高粱在其產(chǎn)品中所起的質(zhì)佳、味美的獨特作用是其他原料所不能替代的。近幾年來，我國食醋業(yè)是調(diào)味品家族中發(fā)展最快的一個行業(yè)，全國食醋總產(chǎn)量已超過300萬t[39]，并呈逐年遞增趨勢。優(yōu)質(zhì)富硒高粱的生產(chǎn)，將促進我國優(yōu)質(zhì)釀造白酒和食醋的產(chǎn)品品質(zhì)提升，促進釀造業(yè)的發(fā)展，提高人民的消費水平，促進消費者身體健康。

隨著生活水平的提高，畜禽產(chǎn)品在人們?nèi)粘Ｊ称分姓急仍絹碓礁?，由此引發(fā)的飼草、飼料短缺問題日益突出，使得飼料、飼草高粱發(fā)展前景誘人。據(jù)報道，高粱籽粒飼喂育肥豬，其有效價相當于玉米的90%左右；飼喂肉牛為95%；飼喂羊、奶牛和家禽為98%。高粱籽粒用于畜禽的飼料，其飼用生產(chǎn)的效能大致相當于玉米[40]。在我國飼料中加入富硒高粱籽粒，不僅可增加配合飼料的總產(chǎn)量、提升質(zhì)量，同時，通過人們消費富硒肉制品，間接保障人們的有機硒攝入。

基于硒對人體健康的重要性、我國大部分地區(qū)缺硒現(xiàn)狀以及天然富硒產(chǎn)品難以滿足廣大缺硒人民的需求，決定了富硒產(chǎn)品開發(fā)的必要性。種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、高粱的功能性及硒元素的重要性決定了開發(fā)富硒高粱對于改善人們?nèi)蔽F(xiàn)狀、提升高粱產(chǎn)業(yè)核心競爭力具有重要而深遠的意義。

4 富硒高粱研究展望

當前，關(guān)于硒在植物上的研究及應(yīng)用覆蓋面很廣，多方面研究了不同植物中硒的特性。目前，硒對作物的研究主要集中在植物生理特性和提高硒含量等方面，結(jié)合前人的研究結(jié)果以及富硒高粱廣闊的應(yīng)用前景，未來富硒高粱的研究應(yīng)從以下幾個方面開展：（1）研究硒在高粱上的施用方式、濃度、最佳時期、頻次等，在此基礎(chǔ)上研究不同高粱品種對硒的富集差異，篩選出高富集硒的釀造高粱品種。（2）研究專用富硒高粱在釀造和飼料加工業(yè)中的轉(zhuǎn)化效率。（3）富硒高粱生產(chǎn)標準技術(shù)規(guī)程。（4）硒對高粱的生理作用及其功能研究：研究硒對高粱生長、發(fā)育的作用及高粱對硒的需求量，確定種植高粱土壤中硒含量的豐缺標準和生理毒性臨界閾值。（5）硒在高粱體內(nèi)的代謝機理研究。（6）研究硒對高粱的毒害作用及與其他元素的相互作用。（7）加大富硒高粱開發(fā)的宣傳力度，利用媒體作為平臺，擴大富硒高粱產(chǎn)品營養(yǎng)保健作用的宣傳，引導(dǎo)消費者食用富硒高粱產(chǎn)品。

總之，硒是人體所必需的微量元素之一，結(jié)合高粱作物的應(yīng)用，如何生產(chǎn)出高富集硒的高粱籽粒，進而開發(fā)富硒釀造產(chǎn)品和飼料產(chǎn)品，是富硒高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破口。通過富硒高粱的研究，不僅促進高粱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且提升消費者的健康水平。因此，開發(fā)富硒高粱前景廣闊。

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Analysis on the Prospect of the Development of Selenium-rich Sorghum Industry

SHI Lijuan1，2，BAI Wenbin1，2，CAOChanglin1，2，ZHANGJianhua1，2，LI Guang1，2，F(xiàn)ANNa1，2，PENGZhidong1，2，GUORuifeng1，2，JIANGBaiyang1
（1.Institute ofSorghum，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Jinzhong030600，China；2.KeyLaboratoryofSorghumGenetic and GermplasmInnovation ofShanxi Province，Jinzhong030600，China）

Seleniumis one ofthe essential trace elements in the human body,and seleniumdeficiencycan lead tothe occurrence of many diseases.Plants are the main source of the human body to absorb selenium，developing selenium rich agricultural products has an important significance to improve the development of human health and ecological agriculture.Sorghum is an important or potential raw material in our countryfor traditional brewingindustry,feed processingindustryand health food industry,sorghumseleniumenriched has a great development.In this paper,on the basis of the scientific analysis of selenium rich agricultural products development significance, Se agricultural products research status and selenium enriched sorghum development prospects,the research direction of development at sorghumrich in seleniumis put forward.

sorghum;selenium;development

F326.11

A

1002-2481（2016）09-1392-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.09.39

2016-04-25

國家科技支撐計劃項目（2014BAD07B02）；山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所項目（GLS16-9）

史麗娟（1988-），女，山西五寨人，助理研究員，主要從事高粱栽培技術(shù)研究工作。白文斌為通信作者。