我國硒（Se）、鋅（Zn）和鈣（Ca）生物營養(yǎng)強(qiáng)化研究進(jìn)展＊

■ 尹雪斌 牛珊珊 趙其國 宋佳平 陳清清 王張民

1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院 合肥 230026

2.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州高等研究院功能農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘇州 215123

3.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西功能農(nóng)業(yè)研究院 太古 030801

4.南京恒寶田功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院 南京 211800

5.宜春學(xué)院生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院 宜春 336000

0 引言

“隱性饑餓”是指機(jī)體由于營養(yǎng)不平衡或者缺乏某種維生素及人體必需的礦物質(zhì)，同時(shí)又存在其他營養(yǎng)成分過度攝入，從而產(chǎn)生隱蔽性營養(yǎng)需求的饑餓癥狀，也被稱為“第二種饑餓”[1,2]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過于注重產(chǎn)量，大量使用氮、磷、鉀化肥，而忽視對作物尤其是對人體有益礦物質(zhì)的定量補(bǔ)充，使“隱性饑餓”問題更加顯著。由于缺乏與之相關(guān)的檢測等，“隱性饑餓”現(xiàn)象較容易被忽視，但長期缺乏礦物質(zhì)則會(huì)對人體健康造成不良影響。不但如此，土壤礦物質(zhì)流失及其生物有效性降低更會(huì)造成農(nóng)產(chǎn)品中礦物質(zhì)的嚴(yán)重流失。鑒于土壤和農(nóng)產(chǎn)品中礦物質(zhì)的流失，“隱性饑餓”問題已成為影響全民健康的主要障礙之一。

人體中含有的各種元素，除了碳、氫、氧、氮等主要以有機(jī)物的形式存在以外，其余的60多種元素如鈣、鎂、鉀、鈉、硒、鋅統(tǒng)稱為礦物質(zhì)。礦物質(zhì)是人體必需的7 大營養(yǎng)素之一，是構(gòu)成人體組織和維持正常生理功能不可缺少的成分。人體無法自身產(chǎn)生、合成礦物質(zhì)，只能通過土壤—農(nóng)產(chǎn)品—人體鏈條傳遞獲得所需礦物質(zhì)。我國土壤礦物質(zhì)資源分布不均，在缺乏地區(qū)種植的農(nóng)作物等食品中富含的礦物質(zhì)相應(yīng)缺乏，人體通過飲食攝入礦物質(zhì)的含量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)范圍。為提高人體中礦物質(zhì)的含量，需采取一些技術(shù)手段使礦物質(zhì)在人體中發(fā)揮最大作用。生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)可使作物、蔬菜等食品中的硒、鋅、鈣等礦物質(zhì)定量含有，是解決“隱性饑餓”的有效途徑。針對這一狀況，中國科學(xué)院院士趙其國于2008年在《中國至2050年農(nóng)業(yè)科技發(fā)展路線圖》中提出功能農(nóng)業(yè)概念[3]，旨在通過生物營養(yǎng)強(qiáng)化或基因工程等技術(shù)，生產(chǎn)出具有健康改善功能的農(nóng)產(chǎn)品[4]，補(bǔ)充人體所需營養(yǎng)等。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主要圍繞作物產(chǎn)量、作物健康等方面，而功能農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新則面向人體健康需求、營養(yǎng)元素定量控制、毒害控制、養(yǎng)分高效吸收轉(zhuǎn)化模型等。生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)對作物中微量元素的定量控制提出了更高要求，是未來農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向[5]。

1 生物營養(yǎng)強(qiáng)化發(fā)展成因分析

1.1 我國Se、Zn、Ca資源分布情況

我國硒、鋅、鈣等營養(yǎng)元素的資源分布不均。硒在自然界中存在廣泛但分布不均，據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)道我國是全球40多個(gè)缺硒國家之一。據(jù)《中華人民共和國地方疾病與環(huán)境因素圖集》顯示，我國從東北至西南呈現(xiàn)一個(gè)條狀缺硒地質(zhì)帶，平均含硒量低于0.125mg/kg，包括黑龍江、遼寧、吉林、陜西、甘肅、四川、云南、西藏等22個(gè)省、市、自治區(qū)[6]。1982年，中科院地理所環(huán)境與地方病組首次報(bào)道，我國有72%地區(qū)屬缺硒或低硒地區(qū)，2/3的人口存在不同程度的硒攝入不足，其中30%為嚴(yán)重缺硒地區(qū)，這些地區(qū)大部分食物硒含量低于0.02 mg/kg[7]，這些嚴(yán)重缺硒的地區(qū)也正是克山病、大骨節(jié)病等地方病的高發(fā)區(qū)域，由此揭示了硒與人體健康密切相關(guān)。我國土壤平均鋅含量為100 mg/kg，高于世界土壤平均含鋅量。不同類型的土壤含鋅量差異較大，變化幅度在3～790 mg/kg 之間[8]。即使是同一類型的土壤，也可能由于成土母質(zhì)的巨大差異，導(dǎo)致土壤所具有的鋅含量存在巨大差異?？傮w上我國土壤鋅含量呈現(xiàn)出南高北低現(xiàn)象，南方的酸性土壤平均鋅含量約163 mg/kg，北方的石灰性土壤平均鋅含量約78 mg/kg。鈣質(zhì)土在我國松遼平原、內(nèi)蒙東部、新疆準(zhǔn)葛爾盆地北部和西北零星地區(qū)都有分布，其主要分布于甘肅、青海、內(nèi)蒙古、新疆等地區(qū)。我國缺鈣土壤主要分布在南方酸性紅壤和交換率低的砂質(zhì)土壤。華北、西北及東北西部和東南濱海地區(qū)的鹽漬土，其pH 多在9 以上，土壤中以鈉居多，交換性鈣低，有的僅為1 mg/100g 土，易引起作物缺鈣。

1.2 我國人體Se、Zn、Ca的缺乏情況

硒是人體必需的微量元素之一，具有抗氧化、抗衰老、增強(qiáng)人體免疫力等作用，硒缺乏導(dǎo)致免疫力下降，易患克山病、大骨節(jié)病等[9]。硒生物營養(yǎng)強(qiáng)化是功能農(nóng)業(yè)的重要研究方向之一。中國衛(wèi)生與健康委員會(huì)推薦成人日硒攝入量為60～400 μg/d，而中國72%地區(qū)的居民仍處于硒攝入量不足的狀態(tài)。比如克山病地區(qū)人群的硒每日攝入量甚至僅為7～11 μg/d，距最低推薦日攝入量60 μg 相差甚遠(yuǎn)。鋅元素是所有生物生長發(fā)育所必需的微量元素，參與幾乎所有的人體代謝活動(dòng)，其在細(xì)胞分裂、細(xì)胞生長、運(yùn)輸、蛋白質(zhì)合成、DNA 和RNA 合成、DNA 復(fù)制等過程中起著至關(guān)重要的作用[10,11]，鋅缺乏導(dǎo)致生長發(fā)育不良、傷口愈合速度慢、味覺減弱[12]。全球約有17%的人口處于鋅缺乏狀態(tài)[13]，我國成人平均鋅攝入量由12.3 mg/d 減少到11.5 mg/d，低于中國營養(yǎng)學(xué)會(huì)所推薦的12.5 mg/d[14]。農(nóng)藝措施的鋅生物營養(yǎng)強(qiáng)化方法具有不需要改變?nèi)巳荷攀辰Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)[15]，是鋅生物營養(yǎng)強(qiáng)化主要運(yùn)用的方法。鈣是人體內(nèi)最重要的元素之一，參與各種生命活動(dòng)過程，有“人體生命元素”之稱。鈣作為骨骼的主要成分，其攝入量標(biāo)準(zhǔn)為800～1200 mg/d?！吨袊用駹I養(yǎng)與健康狀況監(jiān)測報(bào)告（2010-2013）》[16]指出，鈣的平均攝入量為412.8mg，僅達(dá)到推薦攝入量的52%。我國居民普遍缺鈣，因此在作物生長過程中進(jìn)行鈣生物營養(yǎng)強(qiáng)化，是解決“隱性饑餓”問題的重要途徑。我國居民人均硒、鋅、鈣攝入量普遍達(dá)不到正常范圍，而這些營養(yǎng)元素的生理需要量與中毒劑量范圍狹窄，因此需要發(fā)展功能農(nóng)業(yè)，采用相關(guān)技術(shù)使人體內(nèi)營養(yǎng)元素含量處于正常范圍，保障人體安全，改善“隱性饑餓”問題。

1.3 政策引領(lǐng)及發(fā)展時(shí)機(jī)

生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)是功能農(nóng)業(yè)重點(diǎn)研究方向之一。功能農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要路徑，是我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村改革的一大亮點(diǎn)。研究發(fā)展功能農(nóng)業(yè)，對于深化農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，助力“質(zhì)量興農(nóng)”與“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略，重點(diǎn)解決人們礦物質(zhì)缺乏帶來的“隱性饑餓”問題，服務(wù)“健康中國”戰(zhàn)略都具有十分重大的意義。此外通過大力推進(jìn)功能農(nóng)業(yè)理念方法、技術(shù)規(guī)范與產(chǎn)業(yè)合作，沿“一帶一路”倡議走向世界，功能農(nóng)業(yè)也是實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)換道超車，不斷夯實(shí)國際領(lǐng)先優(yōu)勢，奠定行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位的技術(shù)支撐與有力保障。2017年中央“一號(hào)文件”第三部分壯大新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，第15 條明確提出：“加強(qiáng)現(xiàn)代生物和營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)研究，挖掘開發(fā)具有保健功能的食品”，這是功能農(nóng)業(yè)有關(guān)表述首次被寫入中央“一號(hào)文件”。2019年6月17日，國務(wù)院下發(fā)國發(fā)〔2019〕12號(hào)文件《關(guān)于促進(jìn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興的指導(dǎo)意見》中提出：“推進(jìn)農(nóng)業(yè)與文化、旅游、教育、康養(yǎng)等產(chǎn)業(yè)融合，發(fā)展創(chuàng)意農(nóng)業(yè)、功能農(nóng)業(yè)”。在功能農(nóng)業(yè)政策引領(lǐng)以及發(fā)展時(shí)機(jī)的雙重必要條件下，發(fā)展生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)以改善微量元素缺乏狀態(tài)從而解決“隱性饑餓”問題勢在必行。由此，南京國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新中心設(shè)立了功能農(nóng)業(yè)技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目；中國富硒產(chǎn)業(yè)研究院設(shè)立了富硒土壤及高含硒巖石分類標(biāo)準(zhǔn)研究項(xiàng)目；廣西壯族自治區(qū)科技廳設(shè)立了廣西壯族自治區(qū)富硒技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與示范重大專項(xiàng)項(xiàng)目；山西省農(nóng)業(yè)廳設(shè)立了山西省主要功能作物產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究與示范項(xiàng)目；山西省科技廳設(shè)立了山西功能農(nóng)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)研究與示范項(xiàng)目。本文是以上項(xiàng)目的部分研究成果，闡述了生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展成因及創(chuàng)新進(jìn)展，并對未來發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

2 實(shí)現(xiàn)礦物質(zhì)營養(yǎng)強(qiáng)化的技術(shù)方法

2.1 礦物質(zhì)形態(tài)分析方法

植物對礦物質(zhì)的吸收具有選擇性，大體可以分為植物可利用的和植物不可利用的兩類。礦物質(zhì)被植物吸收后，會(huì)轉(zhuǎn)化為多種形態(tài)存在，自由離子是植物在吸收礦物質(zhì)過程中最易被吸收的形態(tài)[3]。生物體對礦物質(zhì)的不同形態(tài)的吸收有很大差異。礦物質(zhì)經(jīng)人體或動(dòng)物吸收后，有的形成小分子狀態(tài)存在，例如：硒就會(huì)轉(zhuǎn)化為硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸、甲基-硒代半胱氨酸等；有的礦物質(zhì)轉(zhuǎn)化為大分子形態(tài)，如含硒的多肽、多糖[3]。鋅、鎂、鐵在不同的功能蛋白中作為活性中心，協(xié)助蛋白發(fā)揮活性功能。礦物質(zhì)形態(tài)分析方法能夠?qū)崿F(xiàn)土壤、農(nóng)產(chǎn)品、食品和動(dòng)物體中的從宏量到微量到超痕量元素定量檢測，從小分子到大分子形態(tài)分析技術(shù)，尤其是硒代氨基酸形態(tài)分析技術(shù)?？衫妹附夥ńY(jié)合液相色譜-紫外消解-原子熒光光譜法、高效液相色譜與原子熒光連續(xù)使用等方法，分析研究載體中礦物質(zhì)的形態(tài)及含量。

2.2 土壤礦物質(zhì)生物可利用性評價(jià)方法

生物可給性指食物經(jīng)過消化系統(tǒng)消化后產(chǎn)生可溶解性的營養(yǎng)物質(zhì)，是生物有效性評價(jià)的基礎(chǔ)，也是應(yīng)用最廣泛的生物有效性評價(jià)參數(shù)[17]。土壤礦物質(zhì)的生物可利用性一直處于動(dòng)態(tài)變化中。以硒為例，硒形態(tài)變化如硒甲基化的過程會(huì)使硒揮發(fā)進(jìn)入大氣，或是轉(zhuǎn)變成可溶態(tài)進(jìn)入水體；微生物礦化過程會(huì)使有效硒轉(zhuǎn)換成單質(zhì)硒，降低硒的生物有效性。這些過程都會(huì)影響土壤生物有效硒的動(dòng)態(tài)變化。影響土壤礦物質(zhì)生物有效性的因素包括土壤pH、Eh、有機(jī)質(zhì)等。人工模擬胃腸法，通過設(shè)定合適的條件，包括溫度、反應(yīng)時(shí)間、機(jī)械攪拌、pH、消化酶等，模擬食物在人體胃腸中消化過程的各種反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后測定食物中有效成分在胃腸模擬液中釋放出的量，這部分釋放到消化液中的營養(yǎng)物質(zhì)的量與初始加入的總量的比值即為該營養(yǎng)物質(zhì)的生物可給性。運(yùn)用人工胃腸模擬實(shí)驗(yàn)分析農(nóng)產(chǎn)品中礦物質(zhì)的生物可給性，并可對土壤環(huán)境質(zhì)量和農(nóng)產(chǎn)品安全作出評估。

3 生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)研究進(jìn)展

3.1 六大生物強(qiáng)化策略

生物營養(yǎng)強(qiáng)化是解決“隱性饑餓”問題經(jīng)濟(jì)而有效的途徑。所謂生物營養(yǎng)強(qiáng)化就是通過育種或栽培手段，提高農(nóng)產(chǎn)品中能被人體吸收利用的營養(yǎng)元素含量。生物營養(yǎng)強(qiáng)化不同于普通營養(yǎng)強(qiáng)化，因?yàn)樯餇I養(yǎng)強(qiáng)化聚焦在動(dòng)植物生長過程中富集營養(yǎng)成分，而不是在食品加工過程中人為添加營養(yǎng)成分。

生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)的提出者美國農(nóng)業(yè)部首席科學(xué)家Gary B?nuelos 教授和中科大蘇州研究院功能農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尹雪斌博士，以農(nóng)作物硒強(qiáng)化為例，共同總結(jié)了生物營養(yǎng)強(qiáng)化六大策略：

（1）天然富硒區(qū)種植作物；

（2）土壤施用富硒巖石；

（3）土壤施用有機(jī)植物硒；

（4）土壤施用硒肥或納米硒；

（5）作物葉面噴施硒溶液；

（6）作物種子浸泡硒溶液。

3.2 硒生物營養(yǎng)強(qiáng)化研究進(jìn)展

硒生物營養(yǎng)強(qiáng)化方法包括：生物育種方法，即通過傳統(tǒng)的雜交育種法結(jié)合基因工程，進(jìn)行富硒農(nóng)作物品種選育并進(jìn)行推廣種植，優(yōu)點(diǎn)是利用作物自身吸收能力實(shí)現(xiàn)富硒強(qiáng)化，成本低，不易受外界環(huán)境干擾，缺點(diǎn)是育種時(shí)間長且強(qiáng)化效率低，硒含量提高不超過30%；噴施硒肥法，即在作物生育期，直接向葉面噴施含硒肥料，利用葉面氣孔吸收轉(zhuǎn)化為無機(jī)硒，優(yōu)點(diǎn)是效率高、能大面積快速實(shí)現(xiàn)硒強(qiáng)化，缺點(diǎn)是易用受刮風(fēng)下雨等天氣影響，且存在無機(jī)硒殘留問題，標(biāo)準(zhǔn)化水平及安全性較低；土施硒肥法，即在作物種植土壤內(nèi)施加硒肥，提高土壤硒含量，進(jìn)而提高作物硒含量。優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)化水平和安全性高，是應(yīng)用最為廣泛的農(nóng)作物硒強(qiáng)化手段。

3.2.1 農(nóng)作物硒生物營養(yǎng)強(qiáng)化

Radawiec 等[18]研究了土壤及葉面施用Na2SeO4對小麥籽粒硒含量的影響，結(jié)果表明土壤和葉面施硒均顯著提高了小麥籽粒硒含量，且葉面施硒的最佳時(shí)機(jī)為莖伸長期，采用根施和葉面噴施相結(jié)合的方式可獲得最佳的小麥硒強(qiáng)化效果。Lidon等[19]以Na2SeO3和Na2SeO4為硒肥進(jìn)行葉面噴施，研究了水稻硒生物營養(yǎng)強(qiáng)化，結(jié)果表明相較于Na2SeO4，Na2SeO3更能促進(jìn)硒在水稻籽粒中的積累，且水稻中硒的積累會(huì)對脂肪酸、糖類和蛋白質(zhì)的積累造成直接影響。已有研究表明，小麥?zhǔn)撬谐Ｒ娮魑铮ㄐ←?、水稻、玉米、大麥、燕麥等）中最有效的硒富集作物[20]。

3.2.2 富硒降鎘

鎘毒害將對植物造成嚴(yán)重的威脅，鎘含量升高會(huì)誘導(dǎo)植物體內(nèi)產(chǎn)生過量的溶解氧（ROS）[21]，ROS 會(huì)損害光和器官，從而對植物光合作用造成毒害作用[22]。研究表明外源無機(jī)硒能顯著緩解植物鎘毒害[23]。硒可減少重金屬脅迫的不利影響，適宜濃度的硒可以減輕鎘毒害從而促進(jìn)植物生長[24]。在鎘污染土壤中施加外源硒可降低土壤中鎘的有效性，緩解水稻鎘毒害；對土壤中的鎘起到鈍化作用；抑制水稻根系鎘的向上運(yùn)輸并降低籽粒鎘的積累；顯著提高收獲期水稻的光合速率從而提高水稻的地上部生物量和稻谷產(chǎn)量[25]。

3.3 鋅生物營養(yǎng)強(qiáng)化研究進(jìn)展

3.3.1 小麥籽粒鋅生物營養(yǎng)強(qiáng)化

小麥籽粒中鋅的有效性是人類鋅攝入的重要途徑[26]。植酸極大程度上會(huì)影響小麥籽粒中的鋅含量，是由于其分子中的磷酸基與鋅的緊密結(jié)合將降低鋅的溶出率；而磷酸基的數(shù)目又影響肌醇磷酸酯與鋅的結(jié)合能力，磷酸基數(shù)目的減少伴隨著這種結(jié)合能力的減弱[26]。王張民等[26]研究表明，拔節(jié)期土壤施鋅可提高小麥籽粒中鋅的生物有效性，具體表現(xiàn)為隨著鋅肥用量的提高，小麥籽粒中的鋅含量顯著上升而植酸含量呈現(xiàn)小幅下降趨勢。Wang 等[27]通過田間試驗(yàn)研究了施鋅對小麥鋅積累和植酸（PA）含量的影響，結(jié)果表明當(dāng)土壤鋅肥施用量為300 kg/ha ZnSO4·7H2O 時(shí)，小麥的鋅生物營養(yǎng)強(qiáng)化效果最顯著。另外，當(dāng)小麥籽粒中的鋅含量增加到60 mg/kg 以上時(shí)，植酸濃度及PA/Zn 摩爾比顯著降低。因此，農(nóng)作物產(chǎn)品中鋅的生物有效性可用植酸與鋅的摩爾比進(jìn)行評價(jià)[28,29]。

3.3.2 水稻鋅生物營養(yǎng)強(qiáng)化

水稻是我國最重要的糧食作物之一，全國大約有2/3 的居民以大米作為主食[30]，對水稻進(jìn)行鋅的生物營養(yǎng)強(qiáng)化，可顯著改善“隱性饑餓”問題。水稻是鋅的敏感作物，其生理特征和營養(yǎng)品質(zhì)很大程度上受到土壤有效鋅水平的影響[31,32]。趙麗等[30]通過土壤追施鋅肥研究了水稻植株鋅累積的情況，研究結(jié)果表明，土壤追施鋅肥可顯著增加水稻植株鋅的積累，且在一定程度上提高水稻籽粒中鋅的含量和積累量；同時(shí)研究表明，灌漿期是通過土壤追肥達(dá)到水稻籽粒富鋅的關(guān)鍵時(shí)期。

3.3.3 大蒜鋅生物營養(yǎng)強(qiáng)化

蒜是百合科蔥屬植物[33]，其全株可食且營養(yǎng)美味，富含微量營養(yǎng)素且對鋅有很好的耐受性[34,35]。以蒜為載體進(jìn)行鋅的生物營養(yǎng)強(qiáng)化，可為富鋅產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化提供科學(xué)依據(jù)。潘斐等[36]研究表明，蒜的鋅生物營養(yǎng)強(qiáng)化可以提高其鋅含量，且不同組織鋅含量增長有差異，施鋅后各組織鋅賦存形態(tài)也會(huì)發(fā)生改變，同時(shí)體外胃腸模擬實(shí)驗(yàn)表明可提高鱗莖的鋅營養(yǎng)品質(zhì)。

3.4 鈣生物營養(yǎng)強(qiáng)化研究進(jìn)展

Imperio 等[37]研究了不同葉類蔬菜的鈣生物營養(yǎng)強(qiáng)化，發(fā)現(xiàn)鈣生物強(qiáng)化不影響草酸含量，菊苣中鈣的生物有效性最高，該研究利用體外消化法評價(jià)鈣的生物可給性并取得了良好的效果。葉類蔬菜是鈣元素的重要飲食來源，也是鈣生物營養(yǎng)強(qiáng)化的重要對象之一。

4 結(jié)語與展望

礦物質(zhì)含量缺乏導(dǎo)致的“隱性饑餓”問題，越來越引起人們的關(guān)注。通過生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)，可使動(dòng)植物、蔬菜、水果等人體主要食品中的礦物質(zhì)定量含有。硒、鋅、鈣的生物營養(yǎng)強(qiáng)化已取得一定程度的進(jìn)展，使農(nóng)作物、蔬菜等食品中定量富含硒、鋅、鈣，在不改善人體膳食結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，可滿足人體對礦物質(zhì)的需求。建設(shè)“功能農(nóng)業(yè)科技園”，完善功能農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化體系、發(fā)展功能產(chǎn)品個(gè)性化設(shè)計(jì)、運(yùn)用智慧化技術(shù)調(diào)控及監(jiān)測、促進(jìn)技術(shù)融合集成運(yùn)用，推動(dòng)功能農(nóng)業(yè)快速發(fā)展。加強(qiáng)生物營養(yǎng)強(qiáng)化技術(shù)發(fā)展，生產(chǎn)及推廣功能產(chǎn)品，如富硒稻米等，有助于改善“隱性饑餓”問題，提高人體健康水平，符合我國健康老齡化戰(zhàn)略。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)化

功能農(nóng)業(yè)屬于我國牽頭推動(dòng)的原始創(chuàng)新領(lǐng)域，在其標(biāo)準(zhǔn)化方面我國也應(yīng)率先布局，包括功能農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系、認(rèn)證與監(jiān)管體系、法律法規(guī)體系等方面，保障功能農(nóng)業(yè)有序發(fā)展。硒、鋅、鈣等營養(yǎng)元素的生物營養(yǎng)強(qiáng)化是功能農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向，也應(yīng)建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)礦物質(zhì)生物營養(yǎng)強(qiáng)化產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展。我國市場上富硒、鋅、鈣等營養(yǎng)元素的功能產(chǎn)品名目繁多，而這些營養(yǎng)元素又具有兩面性的特點(diǎn)，因此為了使功能成分含量標(biāo)準(zhǔn)化，需要逐步制定功能農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系和認(rèn)證體系。此外，還需要建立產(chǎn)地環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、種植生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程、檢測標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等，確保硒、鋅、鈣等生物營養(yǎng)強(qiáng)化產(chǎn)品滿足人類需求，符合健康標(biāo)準(zhǔn)，有助于改善“隱性饑餓”。

4.2 個(gè)性化

中國居民的膳食營養(yǎng)結(jié)構(gòu)不平衡是影響國民健康的重要因素，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的人開始關(guān)注食品營養(yǎng)、身體健康，注重個(gè)性化食品的開發(fā)。戴小楓團(tuán)隊(duì)[38]提出食品3D 打印技術(shù)與食品營養(yǎng)學(xué)科結(jié)合，某些食品原料由于味道比較特殊，不被食用者接收，可通過食品3D 打印的手段，將各種不同的原料進(jìn)行配置，調(diào)整食品風(fēng)味，同時(shí)利用3D 打印成型的方式豐富食品的外觀和色澤，增強(qiáng)食欲。對于硒、鋅、鈣等營養(yǎng)元素缺乏的人群，可以通過食品3D 打印，針對性的制定特殊膳食食品或食譜，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營養(yǎng)食品的個(gè)性化定制。也可針對不同人群，例如嬰幼兒、老年人、糖尿病人等特定人群，開發(fā)特殊的富有營養(yǎng)元素的食品。開發(fā)不同人群或個(gè)性化營養(yǎng)需求食品，將實(shí)現(xiàn)對團(tuán)體人群或個(gè)性化精準(zhǔn)營養(yǎng)的配餐供應(yīng)，為營養(yǎng)健康食品產(chǎn)業(yè)帶來新革命。

4.3 智慧化

硒、鋅、鈣等營養(yǎng)元素生物強(qiáng)化的產(chǎn)品開發(fā)過程中，需對產(chǎn)品生產(chǎn)的一系列流程進(jìn)行智慧化掌控，以確保其營養(yǎng)元素含量、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益等滿足人類要求。功能產(chǎn)品生產(chǎn)過程中進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，如根際精準(zhǔn)給肥、緩控釋肥等技術(shù)；收儲(chǔ)過程進(jìn)行精準(zhǔn)收割、精準(zhǔn)儲(chǔ)存管理等技術(shù)。建立人工胃腸模擬系統(tǒng)，研究功能營養(yǎng)成分在人體內(nèi)的吸收轉(zhuǎn)化情況，探尋食品中功能成分與人體健康效應(yīng)之間的關(guān)系。將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、遠(yuǎn)程監(jiān)控、全程可追溯等智慧化技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)開發(fā)的全過程，通過智慧化方式生產(chǎn)更加便捷、精準(zhǔn)、優(yōu)質(zhì)的功能產(chǎn)品。

4.4 技術(shù)集成化

技術(shù)集成是將產(chǎn)業(yè)全鏈條涉及的技術(shù)、功能和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)之中，使資源達(dá)到充分共享，實(shí)現(xiàn)集中、高效、便利的管理。硒、鋅、鈣等生物強(qiáng)化過程緊緊圍繞“巖石—土壤—肥料—作物（動(dòng)物）—食品—人體”這一科學(xué)創(chuàng)新鏈條，其研究和產(chǎn)業(yè)鏈條從巖石、土壤、肥料，到植物、動(dòng)物，并延伸到產(chǎn)品的加工，以及后續(xù)的有效性、安全性等方面，因此需將礦物質(zhì)形態(tài)技術(shù)、土壤技術(shù)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、分子生物技術(shù)、環(huán)境效應(yīng)評估技術(shù)、栽培技術(shù)、功能農(nóng)業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品加工技術(shù)、快速檢測技術(shù)、智慧化技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、人工智能（AI）技術(shù)等多種技術(shù)集成使用，促進(jìn)功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4.5 建設(shè)“功能農(nóng)業(yè)科技園”

提高營養(yǎng)元素含量，改善“隱性饑餓”問題，需要以完整的標(biāo)準(zhǔn)體系、獨(dú)特的個(gè)性設(shè)計(jì)、先進(jìn)的智慧掌控、龐大的技術(shù)集成4大方面為抓手，促進(jìn)功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。建議建設(shè)“功能農(nóng)業(yè)科技園”，集體系建設(shè)、科技研發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品銷售和運(yùn)營服務(wù)為一體的高新技術(shù)園區(qū)。針對功能農(nóng)業(yè)發(fā)展需求，建立標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)、土壤管理系統(tǒng)、礦物質(zhì)形態(tài)檢測系統(tǒng)、精準(zhǔn)調(diào)控系統(tǒng)、精準(zhǔn)化管理與服務(wù)系統(tǒng)、管理技術(shù)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)一的技術(shù)支撐的綜合信息服務(wù)管理平臺(tái)等，集成各技術(shù)、要素，開展融合發(fā)展，更好的促進(jìn)功能農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。