微量營養素強化作物食品及消費需求研究

邵丹青 王 霰 于躍波 郭 斐,3 王 磊 張 勇 董志忠

(中糧營養健康研究院有限公司1， 北京 102209) (營養健康與食品安全北京市重點實驗室2， 北京 102209) (老年營養食品研究北京市工程實驗室3， 北京 102209) (中國農業科學院生物技術研究所4， 北京 100081) (中國農業科學院作物科學研究所5， 北京 100081)

微量營養素強化作物食品及消費需求研究

邵丹青1,2,3王 霰1于躍波1郭 斐1,3王 磊4張 勇5董志忠1,2,3

(中糧營養健康研究院有限公司1， 北京 102209) (營養健康與食品安全北京市重點實驗室2， 北京 102209) (老年營養食品研究北京市工程實驗室3， 北京 102209) (中國農業科學院生物技術研究所4， 北京 100081) (中國農業科學院作物科學研究所5， 北京 100081)

鐵、鋅、維生素A的缺乏是引起隱性饑餓的主要因素，生物強化是目前業界公認的最經濟有效的解決手段。自2005年項目啟動以來，由中國農業科學院主持開展的中國作物營養強化項目已培育出十多個營養強化作物品種/系，其中“中麥175”是首個鋅營養元素強化小麥品種。分析結果表明，與試驗用對照小麥粉相比，中麥175相同出粉率小麥粉的鋅含量提高了15.2%。目前中麥175已經在生產上規模化推廣種植，年播種面積超過500萬畝，是北部冬麥區的主栽品種和黃淮旱肥地具有重大推廣價值的主推品種。市場調研顯示，消費者對于營養健康的訴求不斷增加，對于生物強化類食品的認知也逐漸加強，其中作物營養強化食品備受消費者認可，有望替代當前非作物強化類食品，成為大眾日常飲食消費的重要組成部分，具有很好的市場應用推廣前景。

隱性饑餓 中麥175 微量營養素強化 消費者需求

1 隱性饑餓與生物營養強化作物

隱性饑餓(Hidden Hunger)是指機體由于營養不平衡或者缺乏某種維生素及人體必需的礦物質，從而產生隱蔽性營養需求的饑餓癥狀，其主要原因在于微量營養營養元素攝入不足，而與飽腹感無關。鐵、鋅、維生素A的缺乏是引起隱性饑餓的主要因素[1]。服用營養素補充劑、調整飲食結構、食物強化以及作物營養強化是改善隱性饑餓的常用方法，其中生物營養強化是目前業界公認解決隱性饑餓的最經濟有效的途徑。

生物營養強化是指通過育種手段來提高現有農作物中能為人體吸收利用的微量營養元素的含量。與普通的營養強化相比，生物營養強化著重于通過傳統的遺傳育種方法提高微量營養素的含量，是在作物種植生長過程中自然而然的增加，而非加工過程中的人為添加合成的營養素。2003年，國際農業研究磋商組織(CGIAR)正式啟動了作物強化挑戰計劃，由國際糧食政策研究中心牽頭，與國際玉米小麥改良中心(CIMMYT)等國際農業研究中心合作，期望通過育種手段來提高主要糧食作物中鐵、鋅、維生素A原的含量，目的是減少和預防由于微量營養元素含量不足所導致的相關疾病，改善貧困地區人口的營養和健康狀況[2-3]。我國于2005年獲得了HarvestPlus挑戰計劃的部分資助，在范云六院士主持下，針對小麥、水稻、玉米和甘薯等主要糧食作物進行相關研究，以改善中國人群中廣泛存在的微量營養素缺乏和營養失衡的問題，從而提高中國的全民營養健康水平[4]。項目啟動至今，已培育出20多個營養強化作物品種/系，包括鐵、鋅、維生素A原、葉酸等多種微量營養素強化的玉米、甘薯、小麥、水稻等作物。

小麥品種“中麥175”，是以京411為骨干親本培育而成的高產鋅元素強化小麥新品種，籽粒中鋅含量高達44 mg/kg，鐵含量約38 mg/kg；已先后通過北京、山西、河北、青海、甘肅5省市和北部冬麥區、黃淮旱肥地國家審定，表現高產廣適、水肥利用效率高、面條品質優、抗病抗逆，為北部冬麥區、北京市、冀中北和晉中區域試驗對照品種，已成為北部冬麥區主栽品種和黃淮旱肥地主推品種[5-6]。

2 小麥粉營養素分析

2.1 試驗材料與試劑

2.1.1 試驗材料

試驗檢測小麥粉來源于“生物強化富鋅小麥粉人群營養學作用觀察”項目監測的喀什地區小學統一采購食用的特制二等小麥粉和試驗用中麥175特制二等小麥粉。

2.1.2 試劑

乙醇、丙酮、石油醚(沸程30～60 ℃)、氫氧化鈉(優級純)、純鉻酸鉀、三羥基氨基甲烷、乙烷磺酸、冰乙酸、鹽酸(優級純)、硫酸、熱穩定α-淀粉酶、蛋白酶液、淀粉葡萄糖苷酶液、硅藻土、海砂、干燥器、乙酸鎂、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑、無水乙醛、乙酸、乙酸鈉、氧化鉀、硝酸銀、硅酸鹽離子交換劑、鐵氰化鉀、異丁醇、硫胺素、硫酸奎寧、硫酸、高氯酸、過氧化鈉、氧化鑭、鉬酸銨、對苯二酚、無水亞硫酸鉀、磷酸二氫鉀(優級純)。

2.2 儀器與設備

馬弗爐、烘箱、干燥器、pH計、真空干燥箱、電熱板、定氮蒸餾裝置、自動凱氏定氮儀、電熱恒溫箱、粉碎機、索氏提取器、扁形鋁制或玻璃制稱量瓶、電熱恒溫干燥箱、熒光分光光度計、實驗磨、離心機、原子吸收光譜儀(配火焰原子化器)：附銅、鐵、錳、鋅、鈣、鎂元素空心陰極燈、微波消解系統、旋轉式攪拌器、橙色濾色鏡。

2.3 小麥粉中營養素含量的測定方法

分別按GB 5009.88—2014《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》、GB 5009.3—2010《食品安全國家標準 食品中水分的測定》、GB 5009.4—2010《食品安全國家標準 食品中灰分的測定》、GB/T 5512—2008《糧油檢驗 糧食中粗脂肪含量測定》、GB/T 15684—2015/ISO 7305:1998《谷物碾磨制品 脂肪酸值的測定》、GB 5009.88—2014《食品安全國家標準 食品中膳食纖維的測定》、GB/T5009.87—2003《食品中磷的測定》方法測定小麥粉中蛋白質、含水量、灰分、粗脂肪、脂肪酸、膳食纖維、磷等含量；按GB/T 14609—2008《糧油檢驗 谷物及其制品中銅、鐵、錳、鋅、鈣、鎂的測定 火焰原子吸收光譜法》方法測定鐵、鋅、鈣、銅含量。

2.4 營養素含量分析結果

試驗檢測的新疆普通特制二等小麥粉和中麥175特制二等小麥粉營養素含量如表1所示。其中，試驗組的鋅含量與對照組相比提高了15.2%，鐵含量與對照組相比提高了34.5%，磷含量與對照組相比降低了6.3%。試驗組鋅/磷含量比值為1.14%，高于對照組0.93%，提示試驗組鋅吸收利用率高于對照組。

表1 新疆普通特制二等小麥粉和中麥175特制二等小麥粉營養素含量

3 強化食品國內外發展現狀

3.1 添加類營養強化食品發展現狀

營養強化食品可分為兩大類，即添加類營養強化食品和營養強化作物類食品。添加類營養強化食品在國內外早已經歷了較長時間的發展，目前市面上可以見到的產品有很多，如加碘鹽、鐵強化醬油、營養強化米、營養強化餅干、營養強化麥片等。

3.1.1 國外發展現狀

早在20世紀20年代，碘鹽在瑞士和美國被推廣，目前全球碘鹽覆蓋率達70%。從20世紀40年代早期開始，美國、加拿大等國家通過小麥粉強制強化，來改善國民微量營養素缺乏。目前全球已有70多個國家的小麥粉強制強化營養素，全球約30%的小麥粉是營養強化小麥粉。

3.1.2 國內發展現狀

我國營養工作者在20世紀50年代制成了“5410”嬰兒代乳粉，開創了我國食品營養強化的先例。隨著我國經濟的迅速發展，人民生活條件及消費水平的提高，營養強化食品品種逐漸增多。為了加強管理，1994年衛生部首次頒布《食品營養強化劑使用衛生標準》，2012年對其進行了修改。截至目前可以被用于營養強化的元素包括36種：維生素類包括維生素A、維生素D、維生素E等；礦物質類包括鈣、鐵、鋅等；氨基酸類包括牛磺酸、賴氨酸等；此外還有大豆蛋白、骨粉、魚粉、麥麩等。

目前，據本次調查結果，北京普通小麥粉的市場銷售量估計大約為115萬t、銷售額估計約為49.8億元，而強化作物小麥粉市場銷售量預估大約為46.4萬t、銷售額預估為36.4億元；面包方面，北京市場銷售額估計約為88.6億元，而強化作物小麥粉市場銷售額預估約為41.6億元；掛面方面，北京市場銷售量估計大約為8.3萬t、銷售額估計約為13.2億元，而強化作物小麥粉市場銷售量預估大約為3.4萬t、銷售額預估約為7.7億元。由此可見，強化作物食品在未來具有可觀的市場。

此外，從中國食品營養強化劑市場需求量逐年漸長促使生產量逐年遞增現象中可以看出，消費者對營養強化食品需求逐年擴增。

注：數據來源于2013—2017年中國食品營養強化劑市場投資分析與前景評估報告[7]。圖1 2007—2012年中國食品營養強化劑市場需求量

從消費者更愿意為強化營養的調味品多付錢的現象上，也可以看出消費者對營養強化的強大訴求。

注：數據來源：英敏特報告《醬料和調味品-中國，2014年12月》[8]。圖2 消費者對強化營養的調味品的需求

3.2 微量營養素強化作物食品發展現狀

3.2.1 國外發展現狀

微量營養素強化作物類食品相比較添加類強化食品，起步較晚，市場存在一定空白，國內發展相對于落后國外。目前，國際作物營養強化項目正在進行，其致力于通過開發微量營養素強化作物食品，來改善目前人類存在的隱形饑餓問題(隱形饑餓指體內缺乏相應營養素)[1-2]。此外，“2016世界糧食獎”被授予了4位來自國際農業研究磋商組織的外國科學家，也同樣是國際作物營養強化項目的成員。他們通過微量營養素強化作物技術強化了位于非洲撒哈拉沙漠以南地區馬鈴薯農作物中的維生素A，因此 4 300萬6歲以下兒童缺乏維生素A的現狀被得到了改善。無獨有偶，印度有高鐵珍珠栗作物以改善鐵缺乏，盧旺達有高鐵豆類作物[9]。可見，作物營養強化領域在國際上已有發展并取得了一定的突破。

3.2.2 國內發展現狀

國內，我國自2004年開始得到Harvest Plus國際合作挑戰項目的支持，正在展開作物強化小麥的研究[1-2]。然而相比國外，目前我國微量營養素強化作物食品存在較大的市場缺口，亟待填補。消費端，消費者越來越看重天然的健康飲食，國家也在倡導天然健康飲食。消費者對微量營養素強化作物食品的評價十分積極，認為其可為家人更有效便捷的補充營養，市場需要這樣的產品。由此可見，相比添加類強化食品，生產并推廣更天然的營養強化作物類食品順應了消費者的求實心理(求實心理指在購買時特別注重商品質量、性能、價格等)。

3.3 微量營養素強化作物食品方便營養攝入

采取小組座談會形式的消費者研究方法，在中糧營養健康研究院展開了2場有關微量營養素強化作物食品的定性小組座談會。此次研究結果表明，微量營養素強化作物食品的上市將會方便消費者營養攝入，尤其是對經常食用保健品的人群和兒童。眾所周知，一些保健品，例如魚油，需要隨餐食用，不可空腹食用。另外，定性研究結果還表明消費者對隨餐食用這一食用方法存在困擾，十分不便利。然而對于微量營養素強化作物食品來說，尤其是主食類，這樣的困擾將會被解決，因為消費者可以在飲食當中攝入需要補充的營養元素。由此可見，微量營養素強化作物食品的上市將會方便保健品食用人群的營養補充。

此外，兒童補充所缺乏的營養也會變得十分方便。定性座談會研究結果表明消費者通常不會給自己的孩子食用營養品、保健品、營養補充劑等類似產品，擔心此類產品會帶來副作用，影響孩子的發育。然而消費者對于微量營養素強化作物食品的看法卻截然不同，認為此產品是天然健康并且孩子可以食用的。由此可見，微量營養素強化作物食品的上市將會方便兒童人群的營養補充。

[1]Ruelbergeron J C, Stevens G A, Sugimoto J D, et al. Global update and trends of hidden hunger,1995-2011: The hidden hunger index[J]. Plos One, 2015, 10(12) :e0143497

[2]HarvestPlus Brief. Breeding crops for better nutrition [R]. Washington, DC, USA, 2006

[3]張勇, 王德森, 張艷，等, 北方冬麥區小麥品種籽粒主要礦物質元素含量分布及其相關性分析[J]. 中國農業科學. 2007, 40: 1871-1876

Zhang Y, Wang D S, Zhang Y, et al. The main mineral elements content distribution and correlation analysis of wheat grain in different varieties in winter wheat region in the north of China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2007, 40: 1871-1876

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Zhang C Y, Wang L. Biological enhancement in China[M].Beijing:China Agriculture Press, 2009.9：14-28

[5]陳新民，何中虎，王德森,等.利用京411為骨干親本培育高產小麥新品種[J].作物雜志2009,4:1-5

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He Z H, Chen X M, Wang D S, et al. The analysis and breeding method of high yield, high efficiency, and widely suitable features of Zhongmai 175[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2015, 48(17): 3394-3403

[7]智研咨詢集團. 2013-2017年中國食品營養強化劑投資分析及前景評估研究報告[R]. 2013

ZhiYan Consulting Bloc. Research report on investment analysis and prospect assessment of Chinese food nutrition fortifier from 2013 to 2017[R]. 2013

[8]英敏特.醬料和調味品-中國[R].倫敦：英敏特，2014

Mintel, Sauces and condiments-China[R]. London: Mintel.com, 2014

[9]中國作物營養強化網.四位國際農業研究磋商組織(CGIAR)科學家獲得2016世界糧食獎[EB/OL]. 來源網站：http://www.harvestplus-china.org/a/gb2312/xinwenzhongxin/HP/2016/1114/229.html. 2017年6月21日

The Web of Harvest Plus-China. Four scientists of the Consultative Group for International Agricultural Research won the 2016 World Food Prize[EB/OL]. http://www.harvestplus-china.org/a/gb2312/xinwenzhongxin/HP/2016/1114/229.html. June 21st, 2017.

Nutrient and Consumer Demand of Micronutrients Biofortification Crop Food

Shao Danqing1,2,3Wang Xian1Yu Yuebo1Guo Fei1,3Wang Lei4Zhang Yong5Dong Zhizhong1,2,3

(COFCO Nutrition and Health Research Institute1, Beijing 102209) (Beijing Key Laboratory of Nutrition, Health and Food Safety2, Beijing 102209) (Beijing Engineering Laboratory for Geriatric Nutrition Food Research3, Beijing 102209) (Biotechnology Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences4, Beijing 100081) (Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences5, Beijing 100081)

Iron, zinc, and vitamin A deficiency were the main factors causing hidden hunger. Currently, Biofortification was regarded as the most valuable and economic method to solve the problem. Dozens of fortified crop varieties/lines, including Zhongmai 175 has been released or development under the funding partly from Harvest Plus-China project, organized by the Chinese Academy of Agricultural Sciences, since the startup of the project in 2005. Zhongmai 175 performed high Zn content, with the value being of 15.2% higher than that of the check flour with the same extraction rate. At present, Zhongmai 175 has formed a large-scale promoted planting, with annual sowing area over 5 000 000 mu, and it has become the main cultivar in winter wheat area of Northern China and the main popularized variety with great promoting value in Drought fruitful land of Huang-Huai River Region. Market investigation research indicated that consumers had continues growing demands for nutrition and health. Micronutrients biofortification crop foods, which have been gradually accepted by the consumers, in future, it may become an important part of public consumption of daily food and have great prospect in the market. Consumers have strong willing to replace the current normal food with the micronutrients biofortified crop food.

hidden hunger, zhongmai 175,micronutrient biofortification, consumer demand

S512.1+9

A

1003-0174(2017)11-0186-05

首都食品安全保障項目(Z161100000616011)，中國農業科學院科技創新工程協同創新項目(CAAS-XTCX2016009)

2017-04-27

邵丹青，女，1986年出生，博士，基礎醫學

董志忠，男，1968年出生，博士，生物醫學