我國(guó)富硒苦蕎研究進(jìn)展

時(shí)小東，肖含磊，彭鐮心，趙江林，趙鋼*

成都大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部雜糧加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都 610106）

苦蕎[Fɑgopyrum tɑtɑricum（L.）Gaertn.]是一種食藥兩用特色雜糧作物，是一年生雙子葉草本作物，其起源于我國(guó)，在世界分布范圍廣泛，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要地位[1-2]。苦蕎營(yíng)養(yǎng)豐富，富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)成分，還含有其他糧食作物所不具備的蘆丁、槲皮素、γ-氨基丁酸等活性成分[3]。因具有生育期短、適應(yīng)性強(qiáng)和營(yíng)養(yǎng)豐富等優(yōu)點(diǎn)，苦蕎在糧食結(jié)構(gòu)調(diào)整、作物布局和營(yíng)養(yǎng)互補(bǔ)等方面發(fā)揮著重要作用。眾多研究表明，苦蕎不僅具有預(yù)防和治療高血壓、高血脂、高血糖、肥胖癥的作用，還能夠增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗衰老，從而在改善人體亞健康狀態(tài)等方面功效顯著[4]。由于現(xiàn)代食品加工技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備改進(jìn)，苦蕎傳統(tǒng)制品及功能性制品的開(kāi)發(fā)得到極大發(fā)展，開(kāi)發(fā)出米面、飲品、酒醋、保健品、日化品等幾十種產(chǎn)品[5]。隨著人民生活水平的提高和全民健康理念的增強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)與保健功能兼?zhèn)涞目嗍w及加工制品將會(huì)成為人類重要的健康食品之一。

硒是人體必需的微量元素，其作為谷胱甘肽過(guò)氧化物酶底物的活性中心而發(fā)揮氧化作用，對(duì)人體生命健康發(fā)揮著重要作用，可通過(guò)食物鏈傳遞到人體中[6]。植物在硒生態(tài)鏈上起著關(guān)鍵作用，可將無(wú)機(jī)硒或小分子有機(jī)硒吸收轉(zhuǎn)化為天然有機(jī)硒化合物[7]。因此植物中的硒含量和形態(tài)直接影響著人和動(dòng)物對(duì)硒的攝入和利用。在植物中，硒元素的吸收是一個(gè)主動(dòng)過(guò)程，與環(huán)境硒元素含量、硒形態(tài)、植物發(fā)育時(shí)期、植物吸收轉(zhuǎn)化能力等因素相關(guān)[8]。此外，硒也對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、抗逆性等產(chǎn)生影響。

普通食品中硒含量相對(duì)較少，將硒元素與苦蕎的營(yíng)養(yǎng)功能相結(jié)合，在生理作用上產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，從而提高苦蕎產(chǎn)品品質(zhì)，開(kāi)發(fā)出更具價(jià)值功能性產(chǎn)品，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 苦蕎中硒含量和吸收規(guī)律的研究進(jìn)展

1.1 苦蕎中的硒檢測(cè)技術(shù)

對(duì)硒元素含量和形態(tài)進(jìn)行高效準(zhǔn)確的測(cè)定是硒研究的重要前提。近年來(lái)，硒檢測(cè)方法也隨著檢測(cè)技術(shù)和儀器設(shè)備的發(fā)展而越來(lái)越多，如原子吸收法、熒光法、液相色譜以及聯(lián)用技術(shù)等[9]。在苦蕎硒含量的檢測(cè)方面，劉紅等[10]構(gòu)建苦蕎硒含量測(cè)定的微波消解樣品-氫化物發(fā)生-原子吸收光譜測(cè)定法，選用6 mol/L高濃度鹽酸進(jìn)行樣品處理后進(jìn)行上機(jī)檢測(cè)，檢出限達(dá)0.083 μg/L。李月等[11]構(gòu)建一種操作簡(jiǎn)單、速度快和毒性小的紫外分光光度法，并通過(guò)精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性和加標(biāo)回收率等方法學(xué)考察指標(biāo)驗(yàn)證了方法可行性。在苦蕎不同硒形態(tài)方面，建立的高效液相色譜-氫化物原子熒光聯(lián)用技術(shù)可對(duì)四價(jià)硒、六價(jià)硒、硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸4種硒形態(tài)進(jìn)行分離和檢測(cè)，流動(dòng)相NH4H2PO4的最佳濃度為60 mmol/L，最佳pH 6.0[12]，這對(duì)測(cè)定苦蕎植株中各種硒形態(tài)含量和分布、了解苦蕎植株將無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒的形態(tài)和轉(zhuǎn)化率具有重要意義。

1.2 苦蕎中硒含量研究

不同植物對(duì)土壤硒的吸收和累積存在顯著差異，同時(shí)植物硒含量也受到遺傳物質(zhì)、土壤環(huán)境和氣候條件等因素的影響[13]。王子王等[14]對(duì)來(lái)源于山西省36個(gè)縣的56份和全國(guó)17個(gè)省區(qū)的594份苦蕎資源進(jìn)行硒含量分析，山西苦蕎硒含量遠(yuǎn)高于外省苦蕎的硒含量，可能與山西省土壤富硒具有密切關(guān)系。黃小燕等[15]采用熒光光度法對(duì)來(lái)自貴州、山西、四川、陜西、甘肅、云南等的150個(gè)苦蕎的硒含量進(jìn)行分析，不同苦蕎收集的硒含量差異變化較大，介于0.013 5～0.196 6 mg/kg之間。對(duì)不同產(chǎn)地的35份苦蕎資源進(jìn)行硒含量分析，硒含量以甘肅地區(qū)苦蕎資源最高，其次是云南和四川，貴州省納雍和陜西資源較低[16]。上述研究均表明，不同地區(qū)苦蕎資源的硒含量差異較大，可能受到遺傳物質(zhì)和地理環(huán)境等因素影響。因此，除注重苦蕎種植地區(qū)土壤硒含量的分析，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)富硒苦蕎資源進(jìn)行挖掘，進(jìn)一步培育高富硒苦蕎品種。

1.3 苦蕎對(duì)硒的吸收規(guī)律研究

硒有多種存在形態(tài)，無(wú)機(jī)硒因具有毒性而不能被人體吸收，只能依賴植物轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒[12]。苦蕎植株可以吸收無(wú)機(jī)硒和有機(jī)硒，且在不同時(shí)期，苦蕎的不同器官部位對(duì)硒的吸收也有所不同。對(duì)苦蕎葉面進(jìn)行噴施無(wú)機(jī)硒，苦蕎各部分硒含量增加，以葉面含量最高，殼中硒含量最低，且對(duì)六價(jià)硒的吸收能力強(qiáng)于四價(jià)硒[17]。籽粒中80%以上的硒轉(zhuǎn)換成了以蛋白質(zhì)結(jié)合態(tài)為主的有機(jī)態(tài)，葉和莖中有50%以上的硒形態(tài)為非蛋白結(jié)合硒。在對(duì)富硒苦蕎植株中硒的形態(tài)分析中發(fā)現(xiàn)苦蕎對(duì)四價(jià)和六價(jià)無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為蛋白結(jié)合態(tài)硒的效率無(wú)顯著差別[18]?？嗍w植株將大部分無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒富集在體內(nèi)，主要有硒蛋白質(zhì)結(jié)合態(tài)和硒非蛋白結(jié)合態(tài)，不同器官部位的硒形態(tài)也存在差異，蛋白質(zhì)結(jié)合態(tài)主要集中在籽粒中可被人體吸收，非蛋白結(jié)合態(tài)主要存在于葉和莖中不易被利用。因此，將硒元素向苦蕎籽粒中富集，提升苦蕎籽粒中能被人體利用的硒蛋白質(zhì)結(jié)合態(tài)含量。

2 硒對(duì)苦蕎生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

2.1 硒對(duì)苦蕎生長(zhǎng)發(fā)育的影響

硒能夠調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)，提高谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性，增加植物中的硒含量和產(chǎn)量，增強(qiáng)植物的營(yíng)養(yǎng)功能和抗逆性[19]。硒在調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育方面表現(xiàn)為高濃度抑制、低濃度促進(jìn)。外源硒對(duì)苦蕎不同發(fā)育時(shí)期引起不同影響，施硒后對(duì)早期生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制，但對(duì)后期生長(zhǎng)產(chǎn)生促進(jìn)作用；同時(shí)，硒能夠降低苦蕎生長(zhǎng)后期干物質(zhì)積累速率，從而延長(zhǎng)生育期[20]。研究表明，硒浸種和噴施方式均能提高苦蕎產(chǎn)量和千粒重，其中產(chǎn)量最高處理方式為浸種20 mg/L、噴施50 mg/L，千粒重最優(yōu)處理方式為浸種10 mg/L、噴施50 mg/L[21]。宋麗芳等[22]研究表明，外源硒能夠提高苦蕎地上部分干重和鮮重、葉面積指數(shù)和葉綠素含量，促進(jìn)苦蕎生長(zhǎng)發(fā)育，從而提高苦蕎產(chǎn)量。與其他作物研究結(jié)果一致，硒元素含量對(duì)苦蕎植株的生長(zhǎng)有著極大的影響，適量范圍內(nèi)的硒含量濃度可以促進(jìn)苦蕎的生長(zhǎng)發(fā)育，但過(guò)量的硒對(duì)苦蕎生長(zhǎng)有著抑制作用[23]。硒處理后能夠?qū)嗍w葉綠素含量、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、SOD活性、POD活性、可溶性多糖等產(chǎn)生影響，從而對(duì)苦蕎生理代謝和抗性產(chǎn)生影響[24-25]。此外，土壤硒含量與有效磷和有效磷含量產(chǎn)生影響而提高土壤肥力，從而對(duì)苦蕎氮、磷和鉀等元素產(chǎn)生影響[26]。因此，應(yīng)深入探索適宜硒含量對(duì)苦蕎植株生長(zhǎng)的影響，提高苦蕎產(chǎn)量和有益營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累。

2.2 硒對(duì)苦蕎品質(zhì)的影響

富硒處理不僅能夠增加植物體內(nèi)硒含量，而且能夠?qū)ζ渌麪I(yíng)養(yǎng)和活性成分產(chǎn)生影響，進(jìn)一步增強(qiáng)其品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)功能。在苦蕎中，硒處理對(duì)苦蕎籽粒淀粉、粗脂肪、粗蛋白、氨基酸等含量產(chǎn)生影響，改善籽粒的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)[20,23]。同時(shí)，苦蕎補(bǔ)硒處理不僅有利于Zn、Mn和Mo等有益元素的積累，而且能夠減少Cu、Cd、Pb、As等重金屬元素的富集，并對(duì)苦蕎籽?？偡铀帷⒖傸S酮、蘆丁等活性功能成分含量存在影響[17]。對(duì)外源硒施用量與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)關(guān)系研究表明，施用量≤1.0 mg/kg，黃酮和蘆丁含量提高，以0.5 mg/kg效果最佳；而施用量＞1.0 mg/kg時(shí)，黃酮和蘆丁含量降低。對(duì)于粗脂肪、粗蛋白、氨基酸等成分，除施硒0.5 mg/kg處理外，均隨著硒含量增加而提高[23]。合理硒處理對(duì)苦蕎的微量元素、營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分等有促進(jìn)和強(qiáng)化作用，對(duì)苦蕎硒含量水平和品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。

3 富硒苦蕎產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的研究進(jìn)展

我國(guó)是一個(gè)缺硒大國(guó)，而人體主要的硒來(lái)源就是從食物中攝取。因此，隨著人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到硒的重要性，富硒的雜糧及加工制品也越來(lái)越受到人們的認(rèn)可和喜愛(ài)。在富硒苦蕎產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面，以富硒黑苦蕎為原料發(fā)酵制作富硒黑苦蕎醋，硒含量為60～210 μg/100 mL[27]。陳淑芳等[28]對(duì)苦蕎富硒萌發(fā)過(guò)程進(jìn)行研究，為富硒萌發(fā)苦蕎產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及食品加工奠定了基礎(chǔ)。市面上有關(guān)富硒苦蕎的產(chǎn)品并不常見(jiàn)，屬于小眾食品。因此，加大富硒苦蕎產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)力度，提升富硒苦蕎產(chǎn)品安全性，豐富硒苦蕎產(chǎn)品的種類，提高人們對(duì)富硒苦蕎產(chǎn)品的認(rèn)可和喜愛(ài)具有重大意義。

4 結(jié)語(yǔ)及展望

苦蕎屬于食藥同源的作物，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值。富硒苦蕎研究多集中在科學(xué)研究上，相關(guān)成果尚未形成體系及示范推廣，這制約著富硒苦蕎產(chǎn)品評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)。由于不同苦蕎品種資源對(duì)硒吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力存在差異，以及不同地區(qū)土壤硒含量差異很大，因此在富硒苦蕎種植中應(yīng)實(shí)際分析和研究，形成技術(shù)規(guī)程和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益最佳。同時(shí)，硒元素與其他因素共同作用對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生影響，因此在富硒苦蕎開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)加大關(guān)聯(lián)分析，確?？嗍w品質(zhì)不受影響。此外，在富硒苦蕎食品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，確保硒在苦蕎產(chǎn)品存儲(chǔ)、沖泡、加熱、食用等環(huán)節(jié)中的穩(wěn)定性和安全性。多樣化的富硒苦蕎不僅增加了人體所需的硒含量，而且增強(qiáng)了苦蕎植株內(nèi)有益營(yíng)養(yǎng)成分，提高了其品質(zhì)和保健功能，將對(duì)苦蕎產(chǎn)業(yè)發(fā)展、飲食結(jié)構(gòu)調(diào)整和人體健康等產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。