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用作物营养消除“隐性饥饿”

当你酒足饭饱,将吃剩的菜品打 包拎着,心满意足地离开酒店时,也 要小心,也许你并没有真正吃饱,因为, 一种叫做“隐性饥饿”的现象正笼罩 着你。
  原来,人体保持健康,不仅需要 碳水化合物、脂类、蛋白质等大量营 养素,还需要铁、锌、硒、碘等16种 矿物元素,以及维生素A、维生素E、 叶酸等13种维生素在内的必需微量营 养素。但全世界有20亿人口由于缺乏 这些微量营养素而导致健康受损,如 果这些必需微量营养素长期摄入不足, 人体就会出现发育不全、体力下降等 各种健康问题,甚至导致疾病,世界 卫生组织2005年将这种现象称为“隐 性饥饿”。

用作物营养消除“隐性饥饿”

不久前,由联合国三大粮农机构 联合发表的《2015年世界粮食不安全 状况》报告指出,如今7.95亿的世界 饥饿人口数量比1990—1992年期间减 少了2.16 亿,降幅为21.4%。虽然抗 击饥饿的成果显著,但是,另外一种 因微量营养素摄入不足而导致的“隐 性饥饿”却正在悄悄地危害人类健康。 中国农业科学院范云六院士在第535 次香山科学会议上也指出,全球每年约10万孕妇因缺铁性贫血而死亡……

  好在科学家们已经找到一种经 济、简便的方法来解决这个大难题, 即生物强化手段。主要是通过育种来 提高农作物中能被人体吸收的微量营 养素的含量,这样不需要人们改变现 有的饮食习惯,以及加工、使用方法, 就能让人们从自然的食物中安全地获 取需要的营养。从2004年起,在国际 生物强化项目的支持下,中国农业科 学院牵头组织全国相关的科学家共同 攻关,紧紧围绕提高铁、锌和维生素 A三种微量营养素的目标,在水稻、
  小麦、玉米和甘薯4大作物上开展工 作,目前已经培育成功16个富含铁、 锌和维生素A三种微量营养素的作物 新品种(系),四川蓬溪县的一些小 学生已经吃上了甘薯新品种,使得维 生素A的缺乏率由原来的16.7%下降 到1.4%。
  
     从源头改善营养健康
  “本质上来说,作物营养强化是 一种基于农业的对人群营养改善的工 具。”什么是作物营养强化?中国作 物营养强化项目副主任、中国农业科学院生物技术研究所副所长张春义日 前在2016年中国作物营养强化项目国 际研讨会上这样概括道。

用作物营养消除“隐性饥饿”

2003 年, 致 力 于 通 过 推 广 作 物营养强化手段,加强多种农作物 中营养成分的国际生物营养强化 (HarvestPlus)项目在全球范围内 展开。2004 年,中国作物营养强化 (HarvestPlus-China)项目依托中国农 业科学院在中国启动。
  13年间,这个致力于改善和解决 “隐性饥饿”的项目在中国不断推进, 在新作物品种培育、人体营养实验、 科研成果发表和专利申请等方面已经 取得了显著的成绩。但是,中国作物 营养强化仍然任重道远。“尤其是产 业化方面的进展我们落后了许多,接 下来的任务仍非常艰巨。”张春义说。 2014年,联合国粮农组织(FAO) 和世界卫生组织(WHO)联合举办的 第二届国际营养大会上通过了《营养 问题罗马宣言》,其中提到,营养不 良包括发育迟缓、消瘦、微量营养素 缺乏症、超重、肥胖等多种形式。全 球有超过20 亿人有微量营养素缺乏 症,诸如缺乏维生素A、碘、铁、锌等微量元素。 因必要的微量营养素摄入不均衡 或缺乏,从而产生隐蔽性营养需求的 饥饿症状被称为“隐性饥饿”。换言 之,全世界有1/3人口与“隐性饥饿” 相伴,我国也是世界上面临“隐性饥饿” 严峻挑战的国家之一。
  作物营养强化则将解决问题的着 眼点放在了作物本身,旨在通过农业 技术手段筛选、培育、评价和推广富 含微量营养素的营养强化作物新品种, 寻求营养失衡和营养不良的解决之道。 张春义说,相比于其他的营养强 化方式,作物营养强化是一种投入产 出比很高的营养强化手段,“尽管育 种科学家需要花费数年培育营养强化 的品种,但是一旦育成品种,除种植 外后续就不再需要额外的投入。”而 从市场的角度来看,通过自然的农业 生产方式获得的营养强化产品更容易 获得消费者的青睐。
  “对于贫困人口来说,作物营养 强化的意义尤为重大。”国际食物政 策研究所研究员游良志强调,从农业 育种手段入手的作物营养强化对改善 这部分人群的营养匮乏状况至关重要。
  2004年5月,借助国际生物营养 强化项目提供的种子基金,中国作物 营养强化项目启动,研究经费资助了 12 个课题,来自国内30 多个科研机 构以及各级疾病预防和控制中心涉及 作物资源学、育种学、农业经济、动 物营养、公共卫生等不同研究领域的 多位专家研究团队参与其中。
  经过13年的努力,参与中国作物 营养强化项目的科学家们取得了显著 的成果。资料显示,先后已有18个富 含微量营养素的作物新品(系)培育 出来。其中,具高产潜力、高锌含量 的小麦达到国际HarvestPlus 的育种目 标,成为北部冬麦区和黄淮旱肥地有 重大推广价值的新品种。中铁含量水 稻品种通过审定获得广西农作物品种 审定证书,田间表现高产优质。高维 生素A源玉米杂交组合适应性好、籽 粒商品性好,产量达600千克/亩以上, 总类胡萝卜素含量超过育种目标。 最为突出的是高β-胡萝卜素甘 薯新品系,人体营养干预实验结果表 明,食用富含β-胡萝卜素的甘薯可 以显著改善儿童体内维生素A缺乏的 状况。其研发成本及其潜在的健康经济效益分析表明,如果通过作物营养 强化甘薯的推广,每1元的投入可以 产生300元左右的效益。
  2010年,甘薯营养强化研究小组 在四川、重庆、江苏、山东、福建、 广东等七个维生素A缺乏发生率高的 地区已推广种植10个高类胡萝卜素甘 薯品种。
  2015年,“作物营养强化和人口 健康”项目入选中国农业科学院科技 创新工程协同创新行动。在项目咨询 论证会上,时任中国农业科学院院长 李家洋院士指出,营养强化育种已逐 渐成为国际先进的作物育种主流方向, 很多国家已将作物营养强化当做作物 育种战略的重要内容,力求在培育营 养强化作物的领域抢占先机。这迫切 需要我国抓住全球发展营养型农业的 机遇,尽快发展作物营养强化技术,推动学科交叉创新,从育种、种植、 生产、加工、消费、营养健康评价、 营养科普教育等环节,进行多层次、 多维度的科研大协作,开展全产业链 营养型农业研究与产业推进。
  
  营养强化  各地在行动
  在河北省石家庄市栾城区东牛村 天亮农业专业合作社农业技术培训室, 中国科学院遗传与发育生物学研究所 农业资源研究中心研究员张正斌正在 给当地农民举办 “彩色营养功能小麦 食品研发展望及绿色高产高效生产” 的讲座。
  农民朋友们看了有紫色茎秆、抗 旱节水、优质高产的紫色小麦苗和紫 粒小麦后,对紫小麦产生了浓厚的兴 趣。 “我们地里富硒,种的是紫小麦”, 张书义是河北栾城缘来农业专业合作社的带头人,说起种在地里的紫小麦, 他特别有劲头,“去年我们缘来农业 专业合作社就种了360多亩,今年天 亮农业专业合作社也种了300亩。”
  乍一看,他种的小麦与普通小麦 区别不大,但是剥开麦皮,里面却是 紫色的麦粒。张书义地里种的紫小麦, 正是中国科学院遗传与生物发育学研 究所农业资源研究中心研究员张正斌 和工程师徐萍选育的紫粒小麦品种。
  “是课题组徐萍老师做的远缘杂 交,将小偃麦、野生一粒小麦和黑麦 复合杂交,结果发现麦粒有不同的颜 色。”张正斌说,在收割小麦育种圃 时的一次“意外”发现,让他们从此 与彩色小麦结缘。经过10 多年的钻 研,张正斌现在已经选育出了蓝色、 紫色、褐色等不同颜色的彩色小麦品 种10个。
  与普通小麦品种相比,除了颜色 上的差异,更重要的是,彩色小麦的 氨基酸、微量元素和维生素等营养素 的含量更高。

用作物营养消除“隐性饥饿”

  “比如,所有7个紫粒小麦品系 中的α- 维生素E,β+γ- 维生素E 和总维生素E含量均高于标准,锌、铁、 钾、硒等9种微量元素的含量高于标 准。”张正斌说,多次的实验和检测 表明,彩色小麦在微量营养元素方面 确实高于国家优质小麦标准和其他普 通小麦品种。

  其实,在育种家眼中,彩色小麦 并不陌生。
  “黑小麦76”“黑秦1号”“中 普黑麦1号”“中普绿麦1号”等小 麦品种不仅在颜色上区别于普通小麦, 在营养含量上也更胜一筹。据媒体报 道称,“黑秦1号”微量营养元素铁、锌含量分别是普通小麦的19.2倍和4.1 倍,且锰、铜、硒、镁、钾、磷等营 养素含量亦超过普通小麦。 “国内外已有的大量研究表明, 彩色小麦等作物中含有丰富的微量营 养元素。”张正斌表示。 事实上,国际上推广强化面粉已 经有80 年的历史。2002 年,国家公 众营养与发展中心向全国公众推荐并 逐步强制食用“7+1”营养强化面粉, 即在面粉中强化维生素B1、维生素 B2、尼克酸、叶酸、钙、铁、锌,而 西部地区在上述七种营养素基础上再 增加维生素A。 “中国作物营养强化”的项目秘 书、中国农业科学院生物技术研究所 研究员王磊介绍,与传统的食品强化 或补充营养药物的方式相比,作物营 养强化有其独到的优势。营养强化的作物生产简单,易于推广,食用方便 且安全。作物营养强化只需要一次性 投入,育成的强化品种就可以源源不 断地供给,不再需要额外支出。 以该项目培育的β-胡萝卜素甘 薯新品为例,营养干预试验和人体检 测结果表明,食用富含β-胡萝卜素 的甘薯可以明显改善儿童体内维生素 A缺乏的状况,而通过作物营养强化 甘薯的推广,每1元的投入可以产生 300 元左右的效益。正因如此,广大 农户的种植积极性也非常高。 “农作物育种不仅要关注作物的 产量、品质和抗性,同时也需要关注 人体健康必不可少的微量营养素的含 量。”王磊认为,作物营养强化代表 了学科发展新的方向,也是作物育种 的前沿领域。
  中国农业科学院作物科学研究所选育的小麦品种“中麦175”就是一 个高铁锌含量的小麦品种。目前,该 品种已经通过了两个区域国家审定及 五省市的品种审定,推广面积达500 万亩左右。 不过,张书义看中了紫小麦的“营 养”。他的老家——河北省栾城恰地 处冀中南富硒带,他在天然富硒的土 壤中种上了营养强化的紫小麦。“磨 出来的是富硒的紫麦粉,不但好吃, 还有营养。”张书义说。 “这种面粉的售价比普通面粉能 高几倍。”张书义说,最近他开始琢 磨起了面粉的精深加工,很快他就发 现,这块市场还有大片空白。
  张正斌认为,相关产业没有做大, 与缺乏政策支持和指引有关。“相关 的研究还没有得到重视,只有极少数 的品种通过审定,在种植与推广上也 全靠农民自己‘扑腾’。” 据张正斌观察,国内外都有相关 的产品上市。譬如,日本黑五本铺株 式会社已开始经营包括黑小麦在内的 黑色食品;新加坡已经利用紫麦和紫 玉米加工了紫麦方便面。而国内也有 紫麦月饼、黑小麦富硒醋、黑小麦麦 片等产品,但大部分开发的仍是初级的加工产品。
 事实上,除了营养强化农作物的 精深加工,作物营养强化技术本身在 食品加工领域也有着很好的利用前景。 譬如,苏州硒谷科技有限公司就利用 作物营养强化技术,生产矿物质植物 营养剂和生物矿物质食品添加剂,将 其用于食品的加工与生产。
  “希望国家组织科研力量攻关, 并予以优惠政策和项目支持,加快营 养强化功能食品的产业化。”张正斌 呼吁,作物营养强化及其产业化值得 更多的关注。
  
  产业化建设要迈几道坎?
  站在13年积累的科研成果的起点 上,整合各方资源、展开与企业合作、 通过新概念的引入和具体商业行为将 成果推向市场似乎水到渠成。但是, 在张春义看来,中国作物营养强化的 产业化仍需更成熟的条件和时机。
  目前,“健康中国”已成为一项 国家战略,对卫生、医疗、健康的重 视程度提高到了前所未有的高度。“民 以食为天”,作物营养强化则是从源 头入手,从农业的角度提出改善全民 营养健康的解决方案。
  一些标准的修改、制定和出台也 很迫切。实际上,作物营养强化为我 国作物育种适应新时期农业发展方式 的转变与保障食物安全奠定了新的育 种方向:农作物育种不仅要关注作物 的产量、品质和抗性,同时也需要关 注人体健康必不可少的微量营养素的 含量。张春义呼吁,在相关标准的制 定上,应该在产量的要求之外,对微 量营养素和其他必要营养物质方面达 到什么水平做出规定。
  不仅仅是育种,标准还涉及生产 出的末端产品。“消费者直接摄入的 产品应该达到一个什么样的水平,比 如微量营养素的水平。从食品产业角 度来说,也应该加强这方面标准的制 定。”张春义说。 此外,产业发展的环境仍待提高。 他说:“想要打造良好的产业化发展 环境,应该加大科普的力度和投入, 提高全体国民对营养健康的认识水 平。”
  为此,专家呼吁要以营养敏感型 农业为核心,优化农业和粮食系统, 形成以人类健康营养需求为导向的现 代食物产业体系,最终解决我国人群 “隐性饥饿”和营养失衡问题。
  
  相关链接
  现代农业间接导致“隐性饥饿”
  集约化现代农业的耕作造成了农产品维生素和矿物质元素的缺乏,间接导致了“隐性饥饿”。现代农业致力 于培育新品种,提高作物产量、抗病虫害和适应气候的能力,低产量的品种不断被淘汰,高产量的新品种得以延续。 当农民改种一种产量更高的作物品种时,这些新品种吸收养分的能力却没有跟上其快速生长的步伐,结果导致作 物微量元素浓度的降低。此外,在现代集约型农业生产方式下,严重的土壤侵蚀会带走表土的矿物质;现代农业 的大规模生产偏重施用化肥而少施甚至不施有机肥,收割时将地上部的收获物从田间带走,使得微量元素得不到 外源补充;农药的过量施用降低了微生物对土壤矿物质的转化能力。


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