曾艷華 程偉東* 覃蘭秋 周錦國 譚賢杰 江禹奉 謝和霞 謝小東

（廣西壯族自治區(qū)農業(yè)科學院玉米研究所，南寧 530007）

20世紀50年代，自從證實了硒是生物體生命活動必須的一種微量元素，人們就開始了對它的生物學研究，至今已有60a歷史。隨著近年來環(huán)境污染程度的加劇以及人類對健康的關注度不斷提升，對食品的要求也日益提高，不僅要吃好，還要吃健康。硒與人類健康，以及富硒食品的開發(fā)逐漸成為熱門話題。硒是人和動物生長發(fā)育必須的一種微量元素，參與機體許多重要的生理生化活動。研究證實，硒是甲狀腺激素代謝、抗氧化防御系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等重要代謝途徑的基本成分，對增強免疫力、增進健康和預防衰老等方面具有重要意義；硒對重金屬有拮抗作用，是抵抗有毒物質的保護劑，能與毒性強的重金屬如汞、鎘、鉛等結合形成金屬硒蛋白復合物而解毒，將重金屬排出體外，從而保護肝細胞，被譽為“生命的奇效元素”、“二十一世紀的第21種氨基酸”［1-2］。

研究報告顯示，機體缺硒將導致一系列疾病的發(fā)生，如克山病、大骨節(jié)病等［3］，但硒同時具有毒性。機體攝入過量的硒，則會產生中毒癥狀，嚴重者可致死亡［4］。人體對硒的需要量尚無統(tǒng)一的標準，1976年國際硒學會推薦的標準是每日60μg，中國營養(yǎng)學會1988年的推薦標準是每日50μg。然而，20世紀90年代初對我國進行的總膳食結構調查顯示，我國居民日常飲食中硒攝入量平均值為43.3μg/d，生活在嚴重缺硒地區(qū)的居民硒攝入量低于20μg/d，普遍低于標準攝入量。據報導，世界上有40多個國家、中國有72%的縣市存在不同程度缺硒［5-6］，缺硒現(xiàn)象普遍存在。而礦質元素硒在體內無法自己合成，必須經由食物鏈獲?。?］。借助食品添加劑、保健品或藥物來快速補充人體缺乏的硒，雖不失為一種途徑，但存在毒副作用風險，費用高、投資大、覆蓋面小，不能從根本上解決礦質元素營養(yǎng)不良的問題［8］。玉米是世界上最重要的糧食作物之一，近些年來也逐漸成為畜牧養(yǎng)殖業(yè)主要的飼料來源，其含硒量高低與人體硒營養(yǎng)狀況密切相關，開展富硒玉米的研究對于提高缺硒地區(qū)、缺硒居民群體的健康水平具有重要的現(xiàn)實意義。

文章從硒與人體健康、硒與玉米生長發(fā)育及富硒玉米生產、育種等方面對富硒玉米的研究現(xiàn)狀進行綜述，以期為富硒玉米的進一步研究及富硒玉米產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 富硒玉米的研究意義

1.1 硒與人體健康

首先，硒參與人體重要生理生化活動而對人體產生直接影響。硒是谷胱甘肽過氧化物酶的重要組成成分，在體內特異地催化還原谷胱甘肽與過氧化物的氧化還原反應，從而保護生物膜免受損害，維持細胞的正常功能［9］，其抗過氧化物酶的抗氧化能力要比維生素E高出500倍，兩者相互作用可以起到抗癌作用；硒對保護心血管有重要作用，是清除體內“自由基”的勇士［10］。其次，硒還有促進生長、保護視覺器官、提高機體免疫能力等作用［11］。

硒對人體有益有害取決于它在食物中的含量。研究表明，人和動物缺硒和硒中毒之間的范圍很窄，如果食物中的硒小于0.05mg/kg，就會造成人體缺硒，大于35mg/kg又會產生中毒，最安全的范圍是0.1-0.36mg/kg之間［12］。在估算硒的適宜攝入量時需參考硒的最低需要量（即生命必需的臨界量）和硒的生理需要量水平（即維持人體正常生理代謝所需的必要量）［9］，我國在硒的最低需要量的研究上，采取以克山病區(qū)與非克山病區(qū)的對比，確定硒的最低需要量為22μg/d，硒的生理需要量為50μg/d。中國營養(yǎng)學會及FAO/WHO/IAEA聯(lián)合專家委員會1989年正式確定人體對硒的適宜攝入量為50-250μg/d，安全劑量為400μg/d，中毒劑量為800μg/d［5］。

硒對機體的有益有害性還取決于它的存在形態(tài)。硒以無機硒（Se（IV）/Se（VI））和有機硒多種形態(tài)存在。無機硒毒性大，有機硒主要以硒代蛋氨酸（SeMet）等形式廣泛存在于蛋白質中，對人體有益，生物利用率高［13］，是人類攝取硒元素的主要來源。自然界中硒主要以無機態(tài)存在，需要通過植物轉化成有機硒以后，參與人和動物的食物鏈才能成為守護我們健康的有益元素。

1.2 硒與玉米生長發(fā)育的關系

礦質元素硒雖然已被科學界確定為動物和人體所必需的微量元素，并未證實是植物的必須營養(yǎng)元素，但硒對重金屬有拮抗作用，這對于植物的生長和品質是有益的；對于人和動物來說也是不可或缺的，植物把無機硒轉化為人體所需的有機硒，把硒從土壤轉入食物鏈［14］。硒在小麥、玉米、大豆、油菜等作物體內有抗氧化作用，這一性能是通過谷朧甘膚過氧化物酶的作用來實現(xiàn)的［15］。研究表明，不論是土壤施硒還是葉面噴施，普通玉米和鮮食玉米均表現(xiàn)出對不同硒肥濃度的響應，含硒量大小會影響玉米對硒的吸收，分配及代謝，進而影響玉米的生物量。硒含量低于10mg/kg能促進玉米生長，植株生物量及籽粒產量也顯著增加；高于25mg/kg的硒含量則會抑制玉米的生長，生物量和籽粒品質均下降。并且，在安全濃度的范圍內，玉米籽粒的硒含量與土壤硒含量呈顯著正相關［16-19］。

1.3 玉米的富硒效應

不同種類的植物對硒的富集能力差異很大［20］。目前富硒作物主要分類方法有兩種：一種將富硒植物分為聚硒植物和非聚硒植物。聚硒植物可作為硒指示植物，如黃芪屬植物，硒含量為1-10g/kg。大部分農作物屬非聚硒植物，含硒量不超過30mg/kg［21-22］。另一種將富硒植物分為累積植物（指示植物）、中度含硒植物與低度含硒植物［23］。農作物屬于低度含硒植物，其中十字花科植物油菜對硒的積聚能力最強，其次為豆科植物，谷類最低。谷類中又以小麥對硒的積聚最強，玉米、甘薯、蠶豆和豌豆的含硒量均低于0.05mg/kg。

玉米屬于低度含硒植物，通過增加土壤有效態(tài)硒、噴施葉面硒肥等方式可以有效提高玉米籽粒硒元素含量。按照陜西省地方標準（DB61/T556-2012），富硒玉米的硒含量范圍在0.15-0.3mg/kg之間；如果在玉米生長時期噴施亞硒酸鈉等富硒肥，玉米籽粒中硒含量可達57.53mg/kg。普通玉米的富硒效果要強于糯玉米［16］。富硒玉米中的有機態(tài)硒占90%以上，有機態(tài)硒中以蛋白質硒為主要存在形式，占總硒的61.51%［24］。此外，富硒玉米油的硒含量為普通玉米油的22倍，并且高于一般液體類富硒產品，其中不飽和脂肪酸特別是亞油酸含量較高，具有較強的保健功能［25］。

2 富硒玉米的研究現(xiàn)狀

2.1 富硒玉米的品種選育

目前，通過生物技術或遺傳等手段選育出富硒玉米品種的報道不多見，多數是通過施用富硒肥來生產富硒玉米。山西省農業(yè)科學院玉米研究所選育出的玉米品種晉糯8號，是以兩個自選系作為親本雜交選育的一個鮮食富硒糯玉米品種，其玉米籽粒硒含量可達0.473mg/kg，富硒效果顯著［26-27］。

2.2 富硒玉米的生產現(xiàn)狀

關于富硒玉米的生產現(xiàn)狀，中國農業(yè)大學資環(huán)學院李圣男等曾發(fā)表一篇比較詳盡的綜述［28］。我國自20世紀80年代開始富硒農產品相關研究，取得了一定的進展，為富硒農產品的生產提供了理論依據。目前中國富硒玉米的生產研究主要集中在湖南、湖北、黑龍江、遼寧、重慶、山西、安徽等9個省區(qū)；研究品種包括普通玉米、糯玉米和甜玉米。生產的主要方式是施用硒肥，包括有機硒肥（氨基酸硒肥和腐殖酸硒肥）和無機硒肥（亞硒酸鹽、硒酸鹽、硒礦粉），其中亞硒酸鈉是目前主要的硒肥品種。自富硒農產品開發(fā)以來，還研制出一些新的硒肥品種。目前市場上硒肥品種有10多種，如湖南“硒霸”牌有機富硒葉面肥、天津“富硒植物營養(yǎng)調節(jié)劑”、內蒙“富硒增產素”等。據報道，富硒肥在玉米不同時期施用，能成倍提高玉米中硒的含量，如天津市農業(yè)技術推廣站研制的富硒植物營養(yǎng)調節(jié)劑，可以使小麥和水稻的含硒量大幅提高，并穩(wěn)定在200-300μg/kg范圍內［5］。有研究表明，甜玉米灌漿前期對其葉面噴施富硒植物營養(yǎng)素，能增加甜玉米生物學產量，改善產品外觀質量，提高產品品質，使玉米硒含量達到0.17mg/kg，達到富硒、增產的目的［29］。

硒肥的施用方式有基施、浸種、拌種和葉面噴施。由于富硒農產品有嚴格的含硒量標準，采用土壤施硒需要對土壤進行監(jiān)測，施硒量大、投資高；而浸種和拌種由于濃度不好掌控、富硒效果不顯著等原因不被看好，并且土壤施硒和拌種都有可能對環(huán)境造成污染。因此，在富硒農產品開發(fā)中多采用葉面施硒的方法，富硒效果比較明顯，不失為低硒區(qū)補硒的一條操作簡單、經濟有效、安全無污染的途徑。葉面噴施硒肥以在抽雄期噴施亞硒酸鈉、采用硒肥分次噴施效果最好，噴施濃度以40-70mg/kg最佳。黑龍江省低硒地區(qū)曾對玉米、小麥、大豆進行葉噴試驗，結果籽粒中含硒量的提高幅度與噴硒量呈正相關，葉面噴硒30g/hm2，可使玉米、小麥和大豆籽粒的硒含量滿足低硒地區(qū)居民補硒的需求［30］。

2.3 富硒玉米的生理生化及遺傳研究

N.Rani等（2005）通過在土壤中施用不同濃度梯度（1-25μg/g）的亞硒酸鹽，研究土壤中不同硒含量對芥菜、玉米、小麥、水稻四種作物的影響，結果表明，土壤中硒含量濃度超過5μg/g時，芥菜和玉米的干物質產量會顯著降低；硒在玉米中的臨界水平是76.9ug/g，超過這個水平會使玉米顯著減產［31］。Mélanie Longchamp等（2013）研究了在0.12μM和0.63μM兩種高低不同的硒濃度下亞硒酸鹽和硒酸鹽對玉米的影響，發(fā)現(xiàn)在兩種濃度下，亞硒酸鹽營養(yǎng)液中硒在玉米的累積量都高于硒酸鹽的營養(yǎng)液，并且前者硒更多的累積于玉米的根，而后者中硒主要累積于玉米的幼苗；兩者相互作用只現(xiàn)于高濃度（0.63μM）中，硒酸鹽會抑制玉米根對亞硒酸鹽的吸收。其研究結果表明營養(yǎng)液中硒的存在形態(tài)和濃度對于玉米對硒的吸收，以及硒在玉米中的分配及代謝都有強烈的影響［17］。國內有關研究對富硒地區(qū)玉米油的硒及脂肪含量進行了測定，對富硒玉米籽粒中硒的分布規(guī)律和賦存形態(tài)進行了分析，結果表明富硒地區(qū)玉米油硒含量為普通地區(qū)玉米油的22倍。通過對油脂提取、皂化分離所得的相關產物的硒含量進行比較，玉米粕的含硒量最高，玉米粉次之，玉米油、脂肪酸、不皂化物的含硒量相近，均遠低于玉米粕和玉米粉的含硒量；硒在玉米籽粒中主要以有機結合態(tài)的形式存在，有機態(tài)硒含量約占總硒的90%，其中又以堿溶蛋白質硒含量最高，占到總硒的50.62%，為富硒玉米的深度開發(fā)提供了理論參考［24-25］。

3 目前富硒玉米生產中存在的問題

3.1 富硒玉米的生產方式存在問題

目前富硒玉米的生產主要以噴施硒肥為主，方法雖然簡單，高效，但也存在不少問題。首先，生產成本太高；其次，目前主要的硒肥亞硒酸鈉是一種有毒的化合物，使用不合理很容易對作物造成毒害作用，為食品安全產生隱患，長期施用也必然會導致土壤環(huán)境的污染和惡化；第三，硒肥的施用量不易掌控，如果使用不當，生產的有可能是超富硒玉米。有統(tǒng)計分析表明，按照陜西省地方標準（DB61/T556-2012）所規(guī)定的玉米中全硒含量0.15-0.30mg/kg的要求，統(tǒng)計的富硒玉米研究樣本中僅有11.5%的產品符合富硒標準，硒含量超標的樣本高達44.2%［27］。硒含量超標，不但于健康無益，對人和動物還會造成毒害。因此，當前除了研制安全的多功能復合硒肥，進一步研究硒的有效施用方式，提高玉米體內硒含量、改善玉米品質和提高玉米產量的經濟有效的途徑外，應用生物技術及遺傳學手段，選育富硒玉米品種，讓其自然富硒，把土壤中的無機硒轉化成人體所需的有機硒，才是最健康和安全的途徑。

3.2 富硒玉米生產尚無標準技術規(guī)程

富硒農產品含硒量有嚴格的標準，要讓富硒農產品開發(fā)走向產業(yè)化，必須嚴格按照富硒農產品生產技術規(guī)范進行生產，在產品收獲后和加工過程中都要進行檢測，保證富硒產品的健康、安全。因此，研究出臺相關的法規(guī)、標準，對保證富硒玉米開發(fā)健康有序地進行非常必要。

4 廣西發(fā)展富硒玉米的前景展望

4.1 廣西具有得天獨厚的天然富硒土壤環(huán)境和資源

廣西富硒土壤面積達2.12×104km2，是目前我國多目標區(qū)域地球化學調查工作圈定出的最大面積連片富硒土壤。自治區(qū)東部、南部、西部和北部均有富硒土壤分布，在北部灣地區(qū)、防城港十萬大山以南，欽州市除欽南區(qū)外所有地區(qū)，南寧市區(qū)正東方向100km，正南50km的夾角地帶之外，江南區(qū)—青秀區(qū)以北地區(qū)，武鳴縣的全部行政區(qū)域內土壤幾乎均屬于富硒土壤，均可發(fā)展富硒產業(yè)。河池市周邊50km范圍及北部區(qū)域，桂林市湘桂鐵路以北包括永福全境，賀州和梧州全境等區(qū)域，土壤硒含量均在0.5mg/kg以上，屬于富硒土壤。廣西中國長壽之鄉(xiāng)巴馬瑤族自治縣、昭平縣、岑溪市、蒙山縣、永福縣、東興市、容縣、扶綏縣、上林縣、金秀瑤族自治縣等，均屬富硒地帶［32］。同時在廣西富硒地區(qū)還發(fā)現(xiàn)了一些天然的富硒農產品，報導在廣西30多個縣（市、區(qū)）采集了300多個作物樣品（玉米、大米、淮山、木耳、花生、紅薯、荔枝、茶葉、茉莉花等）分析，發(fā)現(xiàn)有大米、墨米、荔枝、茶葉、木耳等70多個樣品達到天然富硒水平，占抽調樣品的24%［33］。

4.2 富硒農產品市場前景廣闊

目前富硒食品被視為保健食品而倍受青睞。我國東北地區(qū)已開發(fā)出富硒大米，售價7-8元/kg；南方地區(qū)有富硒茶問世，價格成倍增長；滄州地區(qū)開發(fā)了富硒金絲小棗；邯鄲地區(qū)廣平縣一農民開發(fā)了富硒大棗；承德地區(qū)開發(fā)了富硒大米和富硒玉米面。廣西永福有兩家米業(yè)公司生產富硒大米，價格為11-16元/kg，比普通優(yōu)質稻米貴3-7元/kg；巴馬富硒茶油價格110-120元/kg，比普通茶油貴40-50元；樂業(yè)縣出產的富硒獼猴桃，每個售價10-12元，比普通獼猴桃每個貴2-5元。富硒農產品的開發(fā)具有廣闊的發(fā)展前景，2013年開始，廣西全面啟動了富硒農產品開發(fā)工作，兩年來已經建立46個富硒農產品示范基地，打造了富硒五谷、富硒香米、天然富硒茶等30多個品牌，建立富硒產品示范面積累計2800hm2，帶動1.3萬農戶參與，富硒農產品產值達2.89億元［34］。與此同時，為了規(guī)范富硒農產品市場，也讓生產者和消費者都有明確的參照標準，廣西于2014年9月正式施行《富硒農產品硒含量分類要求》地方標準，規(guī)定糧食類硒含量范圍為0.15-0.5mg/kg，茶葉及茶制品類硒含量范圍為0.25-4mg/kg，含硒量達不到該標準的，不得標識“富硒農產品”；2015年5月，廣西正式啟動富硒農產品認證工作，為富硒農產品在廣西的規(guī)范化開發(fā)、產業(yè)化生產、加工及銷售提供了重要標準和參考依據。

4.3 富硒玉米的開發(fā)前景

玉米是我國三大糧食作物之一，總產量僅次于水稻。近年來，由于玉米深加工、養(yǎng)殖業(yè)、飼料業(yè)的快速發(fā)展，國內對玉米的需求也越來越大，并且富硒玉米的銷售價格較普通玉米高20%以上。目前開發(fā)的富硒玉米主要是鮮食玉米，今后應充分利用廣西本土資源優(yōu)勢，開展普通富硒玉米品種資源篩選、鑒定以及富硒玉米品種選育、富硒玉米增產技術等研究，確定適合的富硒玉米品種、種植技術及加工工藝，形成富硒玉米優(yōu)質、高產的生產加工標準和技術規(guī)程；充分利用現(xiàn)代食品、飼料加工技術，將富硒玉米作為富硒新產品的原料進行深加工，生產富硒玉米粕、玉米油、提取富硒玉米淀粉等，以利于玉米富硒研究不斷深入和拓展產業(yè)鏈條，增加附加值，使得玉米富硒產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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