以抗擊非傳染性慢性疾病和農民貧困為關鍵點的健康驅動下泰國大米發展經驗

Apichart Vanavichit?, Siriphat Ruangpayak

（泰國農業大學Kamphangsaen農業學院，農學系水稻科學中心，Kamphangsaen，佛統府，73140，泰國）

泰國已迅速成為一個老齡化社會。預計到2050年，世界人口將成倍增長至近100億人，泰國人的平均年齡將比1975年增加30歲。隨著老年人口的增加，非傳染性慢性疾病（NCD）如肥胖、糖尿病（T2D）、心血管疾病（CVD）的發病率預計將增加。特別是糖尿病的患病率將從2015年的 6.5%迅速上升到 2030年的 10.7%，其中老年人口的患病率增長最大（72%）。在發展中國家，非傳染性慢性疾病已成為依賴子女生活的貧困老年人的最大負擔。高血糖指數食物、久坐的生活方式和非傳染性慢性疾病之間有著密切的聯系。如果未來到 2050年全世界需要 56%的高熱量食物來養活人口，那么最大的挑戰就是在高熱量食物中添加更多的健康功能，在未來30年中以減少非傳染性慢性疾病。

不幸的是，在未來30年里，氣候變化將使這項任務更加具有挑戰性。平均氣溫升高和降水量減少將限制水稻生產的生產效率和面積，特別是在水稻凈出口國，如泰國、印度、越南和緬甸。即使在2050年之前，如果不徹底改變飲食習慣，世界也將面臨真正的糧食短缺和營養不良。

為了應對上述挑戰，增加全谷物米的消費是一個明智的解決辦法。全谷物米是稻谷加工的主要產品，其能耗遠低于精米加工。全谷物米淀粉質胚乳被糠層所覆蓋，研究表明，全谷物米中含有大量的非熱量的纖維、礦物質、蛋白質、氨基酸、色素以及復雜的碳水化合物。目前，泰國和世界各地都有促進全谷物米消費的社會趨勢，包括紫色和紅色糙米，因為全谷物米具有更好的健康和營養價值。

1 符合健康定義的大米

大米是一種提供主要能量的食品，為人體日常生活提供大約50%的能量需求。然而，過度食用精制高熱量食品是導致肥胖的主要原因。健康大米僅限于淀粉、膳食纖維、益生元、抗氧化劑、營養素和微量營養素的功能特性，這些都可以降低罹患非傳染性慢性疾病的風險。相比之下，全谷物米和精米的平均有效碳水化合物分別為73%～76%和77%～78%，全谷物米中含有的粗纖維和豐富的抗氧化劑比精米多30%～50%[1]。因此，總體上，全谷物米符合健康大米的定義。

1.1 平衡營養素和卡路里的攝入

全谷物米提供充足的膳食纖維、營養素和微量營養素，與卡路里含量保持良好平衡。對于普通成年男性和女性來說，消費者可以在推薦的每日卡路里攝入量（Daily Caloric Intake, DCI）范圍內（分別為 2 000～2 500 kcal和 1 800～2 000 kcal）進行優化。三盤（80 g x 3）米飯的熱量約為840 kcal或DCI的40%，主菜、配菜和咖啡/茶歇的熱量僅為60%。因為白米缺乏必需的營養素，所以改用全谷物米可為在同樣的DCI條件下提供更多的營養素。

1.2 提供飽腹感和延長饑餓感

事實上，大多數人不能堅持推薦的 DCI。全球平均DCI為2 870 kcal，谷物和糖/脂肪共同貢獻了57%的熱量攝入。因此，控制高熱量食物，如淀粉、糖和脂肪，有助于優化DCI。2016年諾貝爾醫學獎獲得者Yoshinori Ohsumi教授發現了更有效的方法，他揭示了間歇性禁食（Intermittent Fasting, IF）在激活免疫和健康方面的作用。間歇性禁食（IF）最困難的部分是如何控制食欲和饑餓感，即所謂的飽腹感。食用全谷物米和全谷物食品可以提供足夠的膳食纖維，通過控制饑餓來實現禁食。血糖指數是控制肥胖和II型糖尿病的另一個關鍵因素，低血糖指數大米比高血糖指數大米具有更高的飽腹感。

1.3 支持益生菌生長

在胃腸道，益生菌的生長和多樣性有助于減少內毒素，降低胰島素敏感性、炎癥和刺激免疫系統。具有影響胃腸道微生物群生長的營養特性的食物稱為益生元。全谷物米和白米相比，全谷物米是益生元，為有益微生物的生長提供特殊的底物，例如膳食纖維和低聚糖。

1.4 無農藥、無重金屬

目前水稻生產對化學除草劑、化肥、農藥等生產投入要求較高，稻谷中含有有毒殘留物和鎘、砷等重金屬。此外，有些土壤類型還含有鎘 Cd或砷As，特別是稻田中的砷。這些重金屬是致癌物質，從健康的角度，必須避免其存在于大米中，以確保健康。另一方面，有機大米中未發現有毒農藥殘留和最低限度的砷污染。

2 全谷物米的營養價值

水稻種質間碳水化合物含量的遺傳變異差異較小。大米蛋白質提供4%的必需氨基酸賴氨酸，是玉米的兩倍，比其他谷物中的蘇氨酸和蛋氨酸更多。大米含有維生素B1、2和 3，富含亞油酸等不飽和脂肪酸，可增強人體免疫系統。全谷物米含有磷、鈣、鐵、鋅、錳、碘等礦質營養元素。最重要的是，全谷物米是抗氧化劑的最重要的來源，因為大米的反復碾磨拋光會導致大約30%的幾率失去大米中最有營養的部分。因此，全谷物米或部分碾磨拋光大米比精米中含有更多的蛋白質，四倍的維生素B1，兩倍的鈣、鎂和鐵。因此，食用全谷物米可以緩解礦物質缺乏。最重要的是，全谷物大米是抗氧化劑最重要的來源，為人們的健康提供平衡的營養成分。

研究表明，米糠作為一種重要的谷物成分，具有多種保健作用。因為白米被認為是泰國本地和全球大眾市場的主要產品，因此，在一些國家，米糠通常被視為家庭消費和出口的動物飼料或食用米糠油原料的剩余產品。米糠含有完整的營養成分，不僅含有健康的脂肪酸、蛋白質、碳水化合物、纖維、維生素和礦物質，還含有具有很強健康功效的脂質和水溶性活性成分的“營養制劑”。米糠中脂溶性保健成分包括植物甾醇、γ-谷維素、類胡蘿卜素和維生素 E，如生育酚和生育三烯酚。對于有色大米，花青素、多酚等都是水溶性的活性成分。這些強抗氧化劑可以抑制自由基產生的氧化反應，從而減少氧化應激。此外，米糠中含有一種叫角鯊烯和神經酰胺的物質，與營養素和營養品結合后，可以滋養皮膚。因此，米糠中的重要成分在通過減少氧化應激（如動脈粥樣硬化、癌癥和糖尿病）以減輕非傳染性慢性疾病方面具有非常重要的作用。米糠的營養健康價值一直是研究熱點。

3 為什么有色大米如此營養

大米中富含天然色素。有色水稻是一組在米糠、葉片、葉鞘中積累了特定形式花青素的外來種質，花青素的種類從紅色、藍色到深紫色不等。事實上，栽培稻的兩個祖先，Oryza rufipogon和Oryza nivara，分別具有紅色和深紫色的種子。花青素的作用就像一個天然的紫外線屏蔽物，以保護紫外線敏感的營養素，如類胡蘿卜素。因此，有色大米比白米富含抗氧化劑。除花青素外，各種類黃酮、類胡蘿卜素和酚類化合物的結合顯著提高了米糠中的抗氧化劑含量。最重要的是，與非有色大米相比，全谷物有色糙米含有大量的微量元素鐵、鋅、硒、錳、氨基酸和蛋白質。長期以來，人們都知道這些微量元素對人體健康有積極影響。全谷物米作為營養成分最豐富的食品，在功能性食品配料和保健品應用方面具有很高的潛力。因此，全谷物米是可持續和創新性食品的理想解決方案，能夠有效應對全球糧食安全挑戰。同時，由于其高營養的性質，它可作為是一個重大的保護性食品來源，在未來可減輕非傳染性慢性疾病。

4 全谷物米膳食纖維對健康的重要性

纖維，或稱膳食纖維，是一種復雜的碳水化合物，存在于植物的可食用部分，如根、葉、蔬菜的莖、水果和新鮮水果的果皮和外皮、谷物的種皮或全谷物的麩皮或糠層中。不含糠層的精米中膳食纖維含量很少。纖維在消化系統中不被消化，它不提供能量，但有助于分泌系統，降低膽固醇和控制血糖。食物纖維可根據其在水中的溶解性分為“可溶性”纖維和“不可溶性”纖維。

4.1 不溶性膳食纖維

這些纖維包括纖維素、半纖維素和木質素，存在于整個米粒和糠層的細胞壁中。這種纖維不易溶解，但能吸收水分，在胃里像海綿一樣膨脹。這讓人感到飽腹感。在大腸內，由于不溶性纖維不被細菌消化，它會增加糞便的體積，軟化糞便，緩解糞便的排泄。通過緩解便秘和促進大腸中的益生菌生長，不溶性纖維有助于降低結腸癌的風險。當一個人便秘時，有毒物質可能有更多的機會通過腸壁被吸收到血液中。血液中積聚的有毒物質會影響皮膚光澤、肌肉疼痛、潰瘍和丘疹。低膳食纖維食物與高脂肪、多肉、烤肉、少纖維、酒精和吸煙等危險飲食習慣相結合，可導致腸癌。

4.2 可溶性膳食纖維

不同類型的抗性淀粉，如低聚糖、果膠和樹膠。這些膳食纖維存在于李子、蘋果、藍莓、香蕉和草莓以及干豆、燕麥、黑麥和高粱中。可溶性膳食纖維被水稀釋后會變濃稠，并能延長消化，延緩葡萄糖和脂肪在腸壁的吸收。全谷物米含有β-葡聚糖和果膠等功能性的可溶性纖維。

4.3 不溶性和可溶性膳食纖維

這兩種類型的膳食纖維都無法被消化，成為大腸內的叫做“益生菌”微生物的“益生元”營養素。因此，大腸被認為是人體的垃圾車，因為它可以積聚必須排泄的廢物。大腸通常含有各種細菌，包括益生菌和感染性細菌。當身體虛弱時，感染性細菌可能會過度生長而引起疾病。通過促進大腸中的益生菌生長，短鏈脂肪酸增加，酸性化的大腸可以控制感染細菌。此外，短鏈脂肪酸能刺激小腸和大腸黏膜細胞避免萎蔫，刺激免疫系統，并有助于調節葡萄糖和脂肪代謝。除了短鏈脂肪酸外，益生菌還能為人體產生必需氨基酸、維生素B和維生素K等特殊營養物質，幫助新陳代謝，并產生天然抗菌劑，有助于防止惡性細胞生長，消除一些致癌物質。

4.4 抗性淀粉

泰國稻米品種中關于全谷物米的抗性淀粉已經被報道。抗性淀粉是一種復雜的碳水化合物，其功能類似于膳食纖維。分離出的抗性淀粉對人體大腸中益生菌的促進作用大于精米。一項對小鼠的研究發現，來自黑色非粘性或粘性大米的米糠含有能抑制惡性細胞生長的黃酮類物質[2]。比較全谷物米和水果蔬菜的纖維含量，全谷物米每100 g含3 g，而水果蔬菜每100 g含2 g。一般來說，人類每天需要20～25 g膳食纖維，一半來自全谷物大米和谷物食品，另一半來自水果蔬菜。當膳食纖維沿著腸道移動時，纖維會繼續吸收額外的葡萄糖和脂肪酸，以防止葡萄糖和脂肪酸被吸收到血液中。因此，攝入足夠的膳食纖維可能有助于控制血糖和脂肪酸。為了長期受益于膳食纖維的作用，我們必須形成每天食用糙米的飲食習慣。然而，食用超過最佳水平的可食用纖維會阻止鈣、鎂、鐵、銅和鋅等礦物質的吸收，導致胃酸和胃泡。

5 抗營養因子

抗營養因子是在食物中發現的一種化合物，它會干擾有益營養素和礦物質的吸收。根據食物種類的不同，抗營養因子以不同的數量存在于不同的食物物質中。許多谷物中都含有植酸、多酚、單寧等抗營養物質[3]。植物性食品中的抗營養因子導致了營養素和微量營養素的低生物利用度。然而，一些抗營養因子可能在低濃度下發揮有益健康的作用。例如，植酸、凝集素、單寧、皂甙、淀粉酶抑制劑和蛋白酶抑制劑已被證明會降低營養物質的有效性并導致生長抑制。然而，低濃度的植酸鹽、凝集素、單寧、淀粉酶抑制劑和皂甙被證明可以降低對淀粉類食物的血糖和胰島素反應、和/或血漿膽固醇和甘油酯。目前已經鑒定出低植酸稻谷品種。

6 有色稻米國家標準

隨著全球對有色大米需求的不斷擴大，泰國是唯一一個制定政府有色大米標準以控制本地和出口市場產品質量的國家。全谷物有色糙米富含膳食纖維、維生素、蛋白質、礦物質和抗氧化劑，具有良好的食味，作為一種有益健康的大米，具有很高的公眾認知度。值得注意的是，泰國是世界上最大的大米出口國之一，如果該項目取得成功，泰國可以在確保全球供應營養豐富、血糖低的全谷物米方面發揮關鍵作用。

7 新興大米品種紫莓香米

發展全谷物米的適口性是培育全谷物稻米，以獲得消費者認可和緩解非傳染性慢性疾病的最切合實際的需求。全谷物米的柔軟性和適口性是消費者偏好的關鍵品質。選育全谷物蒸煮品質優良的稻谷新品種可通過優化直鏈淀粉：支鏈淀粉比率、糊化溫度、膳食纖維性質、谷物香氣等來實現。此外，花青素等色素不僅具有很高的抗氧化性，而且具有獨特的外觀和識別能力。紫米被認為是最可口的，具有完美的香味品質。在古代，紫米被用來制作各種各樣的甜食作為精神食糧，以表達對神靈的敬意。在中國，世界聞名的紫米用來為皇帝做特殊的菜肴，稱作“禁米”。紫米富含花青素，最重要的是，它有最可口且獨特的芳香品質，是營養物質品質的最佳來源，可為培育全谷物品質提供優良的資源。但缺乏高產品種的育種。

紫莓香米（編者注：Riceberry，這是一種泰國新型大米的名稱，目前學術界無明確的中文翻譯名稱，百度搜索的中文意譯名有紫莓香米、米莓果、茉莉花米、大米漿果等，本文暫且稱作紫莓香米）是由世界聞名的白茉莉和紫色矮小、非光周期不敏感的JHN紫色水稻雜交而成的一種新型紫色稻米（見圖1）。紫莓香米是全谷物稻米育種中最成功的一種，它能打破以普通白米為主的飲食習慣。消費者通過其獨特的外觀、營養價值和不僅能填飽我們的胃，而且能填飽我們的心的感覺來認識紫莓香米。引導消費者接受全谷物食品的營養價值是大米消費觀念的重大轉變。紫色的美麗和柔軟可口的享受，是改變消費者對天然色素有益健康認識的第二種觀念。

圖1 紫莓香米谷粒Fig.1 Riceberry grain

8 從紫莓香米米糠中提取天然化學保護劑

米糠含有不同成分的黃酮類色素，包括淺棕色（白花色苷）、紅色（花青素-3-葡萄糖苷花青素）和深藍色（矢車菊素-3-葡萄糖苷花青素）。從包裹在胚乳周圍的薄細胞層開始，發現稻米中新的生物活性物質成為研究熱點。紫莓香米米糠富含可溶性膳食纖維、蛋白質、脂肪酸、植物甾醇、維生素、礦物質、抗氧化劑、花青素和多酚。

8.1 生物活性化合物

可使用溶劑[4]、超聲波[5]和酶[6]提取米糠生物活性化合物。利用二氯甲烷（DC）和甲醇（ME）對化學保護性化合物進行鑒定。紫莓香米米糠中β-胡蘿卜素和葉黃素的含量分別為 185和224 μg/100g，這在白米中是不常見的。此外，多酚、單寧和兒茶素等化學保護化合物含量是普通糙米的3～10倍。而且維生素B1、B2、B3和B9的含量也很高，特別是在深紫色紫莓香米稻米中含有 48 μg/100g 葉酸（B9）。

8.2 化學保護化合物

黃酮類如芹菜素、植物甾醇和三萜類化合物如羽扇豆醇能夠預防癌細胞如結腸癌Caco-2、乳腺癌 MCF-7和白血球 LD-60[4,7]。禾本甾醇，來自紫莓香米米糠的生物活性化合物，可以預防急性骨髓性白血病[8]。

8.3 Ⅱ型糖尿病（T2D）

由胰腺B細胞變性引起的Ⅱ型糖尿病，導致胰島素抵抗，阻止胰島素將血糖傳導到心肌細胞。此外，Ⅱ型糖尿病通過阻止肝細胞將未使用的血糖轉化為糖原而引起高血糖。在實驗誘導的Ⅰ型和Ⅱ型糖尿病大鼠群體中，補充1.5%～9%體重的米糠1個月，通過增強抗氧化劑、減少B細胞凋亡、顯著改善肝和胰腺功能來減輕高血糖，改善肝和胰腺活動和避免胰島素耐受[9]。

8.4 藥物副作用的減輕

紫莓香米米糠中的強大抗氧化劑可減弱慶大霉素的副作用，慶大霉素是一種有效的革蘭氏陰性細菌抗生素，可造成肝毒性和腎毒性引起的腎功能不全[10-11]。

8.5 用來自紫莓香米中的好膽固醇代替壞膽固醇

雖然紫莓香米米糠只含有 8%～10%的油脂，但油脂的非溶劑壓榨技術保留了化學保護化合物，如禾本甾醇、γ-谷維素、維生素E、β-胡蘿卜素和葉黃素。因此，米糠油是高脂溶性抗氧化劑的來源。高脂血癥患者患心臟病的幾率很高，在使用米糠油的短期和長期（8周）研究中，使用紫莓香米米糠油治療的患者比對照組顯示出高抗氧化脂質、較低的低密度脂蛋白和壞膽固醇，以及較高的高密度脂蛋白和好膽固醇[12]。此外，采用紫莓香米米糠油喂食誘導產生地中海貧血的大鼠后，在提高抗氧化能力和輔酶Q10水平的同時，可防止氧化應激，延長地中海貧血大鼠的壽命。

9 有機紫莓香米水稻產地

開發健康產品不僅需要良好的加工工藝，而且要求原始有機稻田有可追溯性。圖2為泰國農業大學Kamphangsaen校園有機稻米（Riceberry）研究農場站。為了將小有機田進一步擴大，在泰國北部和東北部的 12個重點地區建立了紫莓香米的概念村莊，這些地區的氣候對高質量水稻的生長非常有利。目前，泰國約有20 000 Rai（Rai，泰國常用的面積單位，1 Rai=1 600平方米）有機種植區，注冊了各種類型的有機認證項目，包括泰國過渡期有機認證、國際有機聯盟（IFOAM）、歐盟（EU）、加拿大COR有機認證和美國農業部（USDA）等認證。農田投資回報率估計為每Rai 6 500泰銖，平均效益為32 500泰銖/每個家庭/每個季節（即，每公頃1 354 美元）[13]。

圖2 泰國農業大學Kamphangsaen校園有機稻米（Riceberry）研究農場站Fig.2 Organic Rice Research Farming Station, Kasetsart University, Kamphangsaen Campus, Thailand

我們計算了紫莓香米育種、營養和臨床研究的研究投資回報：從3 000萬泰銖的總研究基金中，紫莓香米產生了近6億泰銖的回報，其中農民占89%，磨米廠占0.3%，食品工業約占2%，消費者約占8.8%（見圖3），內生投資報酬率(IRR)占50%（見表1）。目前消費者接受度也很高，因此，在此利好條件下，紫莓香米這種藥膳大米的投資對農民具有豐厚的社會經濟回報。

表1 從2000—2020年發展紫莓香米研究項目對經濟影響的后評價（以泰銖計）Table 1 Summary of economic impact in Thai Baht of the research project on development of Riceberry ex-post evaluation from 2000—2020

圖3 紫莓香米研究投資在不同經濟領域的社會經濟回報圖Fig.3 Socio-economic return to investment of research on Riceberry to different economic sectors

10 紫莓香米產品的盛行

紫莓香米不需要商業碾米，而以整粒的形式出售。農民們通過小規模碾磨和包裝，從過度碾磨生產稻米轉變為生產全谷物真空包裝紫莓香米的做法已非常普遍。通過直接銷售給消費者，比批發到商業碾米廠，農民可每公斤增加 10～20 B(Baht，泰銖)的利潤。在主流市場，超市貨架上已有不少于108個品牌的1公斤真空包裝紫莓香米大米。雖然紫莓香米比泰國Hom茉莉香米（Thai Hommali Rice，THM）的種植面積小，但其已被廣泛應用于至少66種產品。由于缺乏配比、生產成本、銷售價格、銷售金額等因素，經濟增加值估計不準確。從全球新產品數據庫www.gnpd.com網站中搜索 2013—2018年間注冊產品顯示出有趣的結果。相比泰國Hom茉莉香米、紅米和其他紫米，紫莓香米產品自2013以來受歡迎程度逐年上升，在2018年其表現優于泰國Hom茉莉香米。這種產品的成功開發不僅源于它的吸引力和口感，而且也是因為進行了更多的紫莓香米相關的研究和開發。綜上所述，已有65個研究項目聚焦于研發，已申請專利 39項，批準專利 18項＜http://patentsearch.ipthailand.go.th/DIP2013/simpl esearch.php＞.

11 知識產權保護

為了保護知識產權，根據《植物品種保護法》（Plant Variety Protection, PVP），自2017年起，紫莓香米被批準。此外，自2011年以來，對于用紫莓香米制成的產品，紫莓香米商標已在泰國當地和國際知識產權部門成功注冊（見圖 4）。關于紫莓香米的兩個知識產權均為公共機構所有，可獲得使用許可，用于提高產品在全球市場的競爭力。

圖4 紫莓香米部分注冊商標Fig.4 Part of Riceberry trademarks registered

12 結論

大米造福健康是一個明智的目標，將其納入當前的育種計劃，以避免和減輕大米消費者人群的非傳染性慢性疾病。自2000年以來，泰國啟動的健康驅動下大米發展項目，已經在藥膳用大米方面取得了持續進展。紫莓香米已成為泰國最成功的全谷物色素大米品種，因為這種柔軟美味的熟米飯富含抗氧化劑[13]；其低血糖指數（Low GI）是為患有肥胖和II型糖尿病的拋光精白米消費者而開發的。此外，這種大米以其自有方式來改進適應氣候變化，以便在未來始終能保持生產出營養豐富的稻米。