水稻富硒技术

水稻富硒技术相关参考资料

内容提要

   一、硒的生物学功能

抗氧化；增强免疫力；预防心脑血管疾病；防克山病、大骨病；抗重金属危害；防糖尿病；防癌；

 二、中国的硒资源分布状况

中国 75%地区缺硒或低硒

三、硒的生物强化

缺硒地区通常以人工生物转化的方式研制富硒产品，包括植物转化法、动物转化法和微生物富集法；

四、硒在植物体内的转运及形态

自然界存在的硒主要是无机硒，无机硒进入植物体后绝大部分转换为有机硒

五、富硒水稻

一般可通过施用含硒肥料的方法获得富硒水稻，水稻籽粒中的硒主要以蛋白硒为主；

六、慈田水稻富硒技术及其优势

1、更高技术含量；2、硒源更加优异；3、技术协同与增益优势

七、水稻富硒的几个问题

1、 水稻富硒用无机硒好还是有机硒好？

2、水稻富硒根施好还是叶面喷施好？

3、实际应用中，到底哪种硒源性价比较高？

    硒的生物学功能：

1．抗氧化作用

硒是许多抗氧化酶的必需组分,特别是 GPx 的重要组分,每 1molGPx 含 49 原子硒。目前,GPx 至少有 6 个类型(GPxl 一 GPx6),它们主要存在于细胞液(GPxl),胃肠道和血浆(GPxZ,GPx3),细胞膜(GPx4)和附翠组织(GPxs),而最新发现的 GPx6 存在于嗅觉上皮细胞和胚胎组织,都具有很强的抗氧化活性 GPx 酶的作用是催化还原性谷肤甘肤(GSH)与过氧化物的氧化还原反应,所以可发挥抗氧化作用。机体内存在大量的不饱和脂肪酸,当它们受到具有强氧化力的化合物攻击时,会发生过氧化反应生成过氧化物。硒的抗氧化作用主要通过 GPx 酶促反应清除脂质过氧化物和自由基。因此,通常将 GPx 活性作为衡量硒在生物体内功能的指标。在体内,GPx 与维生素 E 抗氧化的机制不同,两者可以互相补充,具有协同作用。MustafaCemek 等的研究结果表明,维生素 E 和硒对大鼠血浆中倍硫磷(一种有机磷杀虫剂)产生的脂质过氧化和自由基的伤害具有协同保护作用。

2 .增强机体免疫力

硒几乎存在所有免疫细胞中,补硒可明显提高机体免疫力,其机制可能是通过 GPx 和 TrxR 调节免疫细胞的杀伤和保护作用。硒能有效提高机体的体液免疫和细胞免疫功能,增强 T 细胞介导的肿瘤特异性免疫,有利于细胞毒性 T 淋巴细胞(CTL)的诱导,并明显加强 CTL 的细胞毒活性,能刺激蛋白质及抗体的产生,显著提高吞噬过程中吞噬细胞的存活率和吞噬率。最近研究表明,科学家在受试药物中加入硒补充剂后,硒对艾滋病病毒(HIV)感染病人的寿命具有明显的延长作用,这有可能与 HIV导致T 淋巴细胞的凋亡有关,硒具有调节免疫淋巴细胞的保护作用, 但这类证据较少,且硒的适用剂量仍需要进一步研究。

3.硒与心脑血管疾病

硒与心血管结构、功能及疾病发生关系密切。硒是维持心脏正常功能的重要元素,对心脏肌体有保护和修复的作用。低硒导致末梢组织缺血,可诱发心脑血管系统疾病。流行病学也证明,心血管疾病死亡率的分布有显著的地区性差异,而这种差异与硒含量相关。硒是 GPx 的重要组成部分,该酶的主要功能是清除体内脂质过氧化物, 维持膜系统的完整性。硒能作用于人体,转化成硒酶,大量破坏血管壁损伤处集聚的胆固醇,使血管保持畅通,提高心脏中辅酶 A 的水平,使心肌所产生的能量提高,从而保护心脏。

4．防止地方性疾病

克山病、大骨节病是严重威胁居民健康的地方病。克山病是以心肌坏死为主的地方性心肌病,发病快,症状重, 类似缺血、缺氧性的心肌坏死,病人常因抢救不及时而死亡。大骨节病是我国西北地区流行的地方病。大骨节病者骨关节粗大,身材矮小,劳动力丧失,往往与克山病在同地区流行。缺硒是克山病、大骨节病两种地方性疾病的主要病因。补硒能防止骨髓端病变,促进修复,对这两种地方性疾病和关节炎患者都有很好的预防和治疗作用。

5.对重金属的毒性减弱作用

硒还能拮抗和减弱机体内砷、汞、铬等重金属元素的毒性。硒与金属的结合力很强,能抵抗福对肾、生殖腺和中枢神经的毒害,与体内的汞、铅、锡、铬等重金属结合,形成金属硒蛋白复合而达到解毒、排毒的作用。武瑞等研究者以雏鸡建立动物实验模型,通过测定血液、羽毛、粪便和组织中汞、硒含量,来探讨硒与汞的拮抗机理。实验结果表明:汞可以影响硒的吸收、分布、利用,硒也可以改变汞的积累部位和积累方式,因此硒与汞之间存在拮抗作用。戴宇飞等通过建立大鼠砷中毒实验模型,发现硒可以促进砷从血液中排出,对砷毒性具有一定的拮抗作用。

6.硒与糖尿病

缺硒引起的胰岛损伤的主要变化是以胰岛 p 细胞为主体的结构与功能的异常。硒是构成 GPx 酶的活性成分,对链脉佐菌素所致的胰岛氧化损伤具有一定的保护作用,使其功能正常化,从而改善 H 型糖尿病患者的症状,为防治糖尿病中的应用提供了依据。

7．硒的防癌作用

硒还被科学家称之为人体微量元素中的/防癌之王。近年来,美国的多项防癌试验充分证明,硒对多种人类癌症具有防治保护作用。早在上世纪 60 年代,研究发现癌症可能与机体缺硒有关,以后在多种动物模型试验中证明,硒能抑制肿瘤的生长,显著降低乳腺癌、皮肤癌、结肠癌、肝癌等多种癌的发生率。硒是癌细胞基因表达的调节因子,能够诱导癌细胞程序性死亡,对机体细胞起到免疫作用。硒可抑制癌细胞 DNA 合成,改变癌细胞的恶性表型特征,具有诱导癌细胞分化的显著作用。

医学地理学研究表明,肿瘤的发病率和死亡率与硒的地理分布呈负相关,低硒地区肿瘤的发病率及死亡率较高, 肿瘤患者体内硒水平较正常人低。schrauzer 在 27 个国家中的 17 个地区调查发现,硒的摄入量及血硒水平与结肠癌、肺癌、前列腺癌、卵巢癌及白血病发病率呈显著负相关。在美国,居住在饲料作物富硒地区的人群和居住在低硒地区的人群相比,肺癌、乳腺癌、腹膜癌和胃肠道癌的发病率及淋巴癌的死亡率较低,硒营养越差,食道癌和胃癌死亡率越高。中国医学院肿瘤研究所对江苏启东县肝癌高发地区的硒分布研究发现,粮食等的硒水平与肝癌发病率、肝癌死亡率与血硒水平呈负相关。越来越多的研究证明,硒对人体肿瘤和癌症的预防和治疗有一定的作用,膳食添加硒能有效的预防各种癌症的发病率,肿瘤的/硒化学预防已成为世界许多国家的研究热点。 

   中国的硒资源分布状况

硒在地壳中虽然分布广泛但含量不均。据有关调查发现，全球缺硒现象比较严重，缺硒问题几乎波及 40 个地区与国家，目前世界还存在的一个严重问题就是土地中硒元素的欠缺。我国缺硒现象也较为严重，缺硒与低硒的土地面积几乎占到我国国土面积的 75%，只有极少数地区富含硒元素，如紫阳(位于陕西省)和恩施(位于我国湖北省)。我国个别地区生产的作物只含有极少量的硒元素，因为一些地区缺硒现象较为严重，如东北地带。因此，我国的当务之急就是研发食源性硒源，生产含硒肥料，提高作物的硒含量，以解决部分地区缺硒问题。

   硒的生物强化

生物强化(Biofortification)是指通过作物育种或农业生产等方式,提高农作物中可食部分的必需营养素的含量和生物有效性,来改善人类相关营养状况的途径。由于普通食物中硒含量相对较低,不能满足低硒地区人群对硒营。养元素的需求,富硒食品己经成为当前功能食品的研究热点之一。近年来,国内外市场上己经出现多种富硒功能食品。美国科学家制成了富硒果汁、富硒奶,澳大利亚科学家制成了富硒小麦、富硒啤酒、富硒饼干和富硒牛肉干。澳大利亚和新西兰两国认可生产的富硒运动食品,该食品含亚硒酸钠、SeMct 和高硒酵母(主要含 SeMet), 能帮助运动员达到较好的运动状态。

我国从八十年代起开始通过无机硒的强化食盐来提高人体硒的摄入量,九十年代初期开始富硒植物的研究,以提高植物的保健功能。利用富硒地区丰富的硒资源,开发生产天然动植物富硒食品,成为目前我国富硒食品开发的重点,如湖北恩施和陕西紫阳地区的富硒茶叶,富硒小麦,富硒玉米等。然而,我国约有 72%的地域面积处于不同程度地缺硒状态。此外,许多土壤中的硒化合物多是一些难溶的硒盐,生物利用率极低,不能被植物、动物以及人体有效利用。因此缺硒地区通常以人工生物转化的方式研制富硒产品,按其来源不同,人工转化富硒产品的方法。可分为植物转化法、动物转化法和微生物富集法。植物转化法主要是通过施用硒肥的方式,来提高粮食作物、蔬菜和水果等植物含硒量,如富硒水稻、富硒茶叶、富硒大蒜等。动物转化法是利用含硒量较高的饲料喂养动物,可生产含硒的肉、蛋、奶、禽等产品,如富硒鸡蛋等。

微生物富集法生产的主要有富硒酵母和富硒真菌,如富硒灵芝、富硒螺旋藻和富硒酵母等。它们是以无机硒作为培养基组分之一培养而得,其中富硒酵母无毒,将无机硒转化为有机硒,直接食用安全无毒,生物利用率高。硒必须由外源性补充,而摄入有机硒比无机硒更安全,所以寻找一种优良的食品硒源显得十分重要。

    硒在植物体内的转运及形态

自然界中,硒有+6,+4,0,－2 几种价态。无机形态的硒有:单质硒、硒金属化合物、硒氢化物、亚硒酸盐、硒酸盐等。生物体中硒存在的化学形式非常复杂,主要分为有机硒和无机硒。其中,无机硒形态如亚硒酸盐,硒酸盐或硒化物(如 Hgse)。有机硒的存在形式很复杂,它们的相对分子质量和电荷各不相同,从简单的 MeseH 到复杂的硒蛋白。如硒代半肤氨酸(SeCys)、硒同型半肤氨酸(selenohomoeysteine)、硒代甲硫氨酸(seMet)、甲基硒等含硒小分子以及硒与蛋白质、纤维和碳水化合物中的 C、N 等原子相结合而形成的含硒生物大分子,如硒蛋白、含硒蛋白、硒多糖等。目前研究已经明确的是 seMet,seCys 和硒甲基硒代半肤氨酸(MeseCys)。普遍认为,谷物、大豆和硒酵母中硒主要以 SeMet 形式存在,甘蓝,洋葱,大蒜等蔬菜中硒主要以 Mesecys 存在。从大蒜、洋葱、韭菜等能从土壤里积聚硒的植物中鉴定出 MeseCys 是主要的硒化合物,它与 Y 一谷氨酞硒甲基硒代半肤氨酸(GluMeseCys,MeseCys 的运输载体)被认为是植物中存在的具有抗肿瘤效应的含硒化合物。在谷物和大豆中含硒蛋白较丰富,其中 SeMet 能够非特异性替代 Met 残基存在于蛋白链中,是硒在谷物植物中的主要贮藏形式

   富硒水稻

目前在富硒水稻的开发应用上,研究最多的是增施外源硒来提高稻米中硒的含量。根据水稻对硒元素的生理吸收、代谢特点,开发出易被植物吸收利用的富硒肥料,通过土壤施硒或叶面喷施,提高硒在水稻籽粒中的营养积累, 进而生产出硒含量明显高于对照的富硒功能水稻。在水稻生产上施硒肥,不但可以提高稻米中的硒含量,还能在一定程度上提高产量,改善稻米品质,增强水稻抗逆性及减轻重金属铬、镉、铅等对水稻的毒害作用。 

慈田水稻富硒技术

   慈田水稻富硒技术是华南农业大学唐湘如博士与东莞富特生物技术有限公司联合打造的一项生物硒强化技术。该技术根据实际应用情况采用生态强化硒、氨基酸螯合硒、纳米硒等多种硒源，通过生物增效技术在水稻破口期至齐穗期之间叶面喷施进入水稻体内，经体内代谢合成后主要以蛋白质硒的形式积累在米粒内。实验表明，一般叶面喷施 1 次，大米硒含量即可达到富硒米国家标准。

慈田水稻富硒技术优势

1、更高技术含量：富特生物研发团队协同华农博士团队专注水稻富硒十年研发成果；技术成熟，可重复性好；一般一次喷施，就可达到国家标准；慈田富硒更可靠；

2、硒源更加优异：掌控生态强化硒、螯合硒、生物纳米硒多种硒源，针对品种、地域特点多种硒源适度调配，富硒更高效，成本更可控；慈田富硒更高效；

3、技术协同与增益优势：拥有香稻增香技术发明专.利和水稻米质改良技术发明专.利，两项国家发明专.利技术协同，在富硒的同时，稳定增益香稻香味，改善稻米口感。慈田富硒更超值；

   水稻富硒的几个问题

1、水稻富硒用无机硒好还是有机硒好？

随着富硒米的保健功能被越来越多人认识，富硒水稻近来已成为功能米开发热潮中的一个亮点。用什么样的硒源来开发富硒功能米成为广泛关注的问题。近期就不断有朋友问我，是不是做富硒米用生物硒或有机硒更好？要回答这个问题，就要先看看水稻在生态食物链中的位置。

作为植物中一员的水稻，在生态食物链中被定位为有机转换者，它的任务，就是将无机物质转换为有机物质。也就是说，水稻吸收无机物质，将它们转化为有机物质。

自然界中存在的有机硒是非常少的，天然状态的富硒米都是水稻吸收自然界中存在的无机硒转换为稻米中的有机硒（蛋白硒）形成的。也就是说，水稻作为植物，对无机硒的利用效率更高，吸收无机硒后在体内转换为有机的蛋白硒。如果使用有机硒培育富硒水稻，水稻必须先将大分子的有机硒分解为小分子的无机硒才能吸收利用，再在体内合成蛋白硒（有机硒）。因此，开发富硒米使用有机硒或生物硒的效率并不比无机硒高（甚至更低），最终的富硒产物都是有机的蛋白硒，而且一般有机硒和生物硒的成本比无机硒要高很多。

2、水稻富硒根施好还是叶面喷施好？

根施或叶面喷施都是水稻补充营养的可行方式。一般来说，叶面喷施吸收效率更高，因为使用的量极小，对环境影响也较小。所以，一般建议叶面喷施。扬州大学和中国农科院有关学者的研究还发现，相比根施，喷施在水稻体内产生的有机硒含量更多。最近有位朋友提出说，我用有机硒根施是不是更安全？目前学术界对有机硒施入土壤的代谢和水稻对有机硒的吸收机理研究甚少，从理论上讲水稻根系对 4 价、6 价的无机硒的吸收效率是较高的，如果有机硒进入土壤，极有可能要被微生物和土壤酶系统转换为无机硒，才被吸收，这个过程可能伴随有机硒被分解为无机硒后淋溶对土壤造成的污染。由于根施用量较大，有机硒分解造成的土壤污染也不可忽视。因此，从多方研究，无论是从性价比还是安全性的角度，叶面喷施富硒模式要远远优于根系模式。

3、实际应用中，到底哪种硒源性价比较高？

富硒大米的健康功能近期较受关注，不少朋友对水稻富硒颇感兴趣。富硒离不开好的硒源。市场上流行的硒源不少，有自称有机硒的，有说螯合硒的，也有拿普通的无机硒做硒源的，更有最近渐露头角的纳米硒。

做为无机-有机转换者的水稻，使用有机硒好像有点奢侈，效率也不会太高，这里就暂且不讨论。目前我们手里有无机硒强化后（提高水稻吸收率）的生态强化硒、氨基酸螯合硒和纳米硒三种硒源，这三种硒源的转化率如何？性价比又如何？水稻富硒该选择哪种硒源？

近期我们做了一次盆栽测试，结果如下：

从此次测试的结果看，三种硒源都达到了富硒稻米国家标准的要求，考虑到具体指标的差异和使用成本的高低，生态强化硒的性价比会相对高一些。