不同品種稻米中硒、鋅、鐵含量比較及其膳食攝入量評估

韋燕燕，王松，顧明華，何禮新，沈方科*，蔡中全*

1. 廣西大學（南寧 530000）；2. 廣西區土壤肥料工作站（南寧 530000）

鐵、鋅和硒是與人體健康息息相關的微量元素。大量研究認為微量元素具有雙重性，適宜量可維持人體正常生命活動所必需。如硒是人體重要含硒酶和硒蛋白的重要組成成分，具有提高機體免疫力和預防癌癥的功能[1]；鐵參與人體中多種酶和細胞色素等物質的生物合成，與機體免疫等密切相關[2]；鋅在人體中參與細胞的分裂和分化，對人體生長發育等發揮重要作用[3]。但是這些微量元素攝入不足或過量則會在不同程度上引起人體疾病[4-6]。尤其是微量元素攝入不足引發的人體營養失衡問題已經成為中國不容忽視的公共健康關注問題之一。由于人體自身并不能合成這些微量元素，人體中的微量元素主要通過膳食攝入。因此食物中微量元素的含量直接影響人體微量元素的水平。

水稻是中國種植面積最大、單產最高的糧食作物，全國65%以上的人口以水稻為主食，其含有硒、鐵和鋅等多種與人體營養狀況和健康息息相關的必需微量元素[7-8]。因此，適當提高稻米中硒、鐵和鋅含量，且將其控制在人體耐受攝入的含量范圍內，對中國富含微量元素水稻生產及居民健康均具有重要意義。通過育種途徑，選育富鐵、富鋅和富硒水稻品種已成為水稻功能性研究的熱點[9]。國際上將改善作物可食用部微量元素含量（尤其是鐵、鋅和硒）作為作物育種的主要目標之一，并已經在水稻上開展相關研究[10-12]。

報道指出廣西土壤中硒等微量元素背景值較高[13-15]。發展富硒、富鐵和富鋅特色農業成為熱點，然而大多集中在對水稻的硒、鐵和鋅等單一元素研究上，有關不同品種稻米中硒、鐵、鋅含量及其膳食攝入較少報道。篩選出富硒、鐵、鋅能力較強的水稻品種，可為后續種質創新，以及開發富微量元素水稻資源提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 水稻材料

供試的113份水稻品種為我國主栽品種。種植之前，對所供應的水稻種子進行選取包裝，編號記錄好水稻品種的名稱。

1.2 試驗設計

選取廣西欽州市欽北區大垌鎮一農田為供試試驗田，農田土壤總硒含量0.8 mg/kg，供試土壤達到富硒水平（土壤硒含量＞0.4 mg/kg）[16]。另外，土壤中有效鐵和鋅含量分別是78.25和2.46 mg/kg。供試土壤理化性質指標，見表1。

每個水稻品種種植3個小區，每個小區種植30株水稻，并做好標記。在水稻種植區的周圍設置保護行，水肥按照當地習慣進行管理。水稻成熟后，采集每個品種水稻稻米，將谷粒脫殼成糙米，碾磨成為稻米后粉碎，制成粉狀樣品，用自封袋儲存，置于干燥容器中待測備用。

表1 供試土壤的理化性質

1.3 測定方法

土壤理化性質指標的測定方法詳見《土壤農化分析方法》[17]。

稻米樣品中硒、鐵和鋅含量的測定：稱取約0.5 g樣品，放入聚四氟乙烯消解管中，加入4 mL HNO3和1 mL H2O2，置于微波消解儀（CEM Mars6）中消解，取出后置于消解架加熱至130 ℃，趕酸2 h后加入2 mL 1∶1鹽酸，再加熱30 min；待溶液冷卻至室溫后定容25 mL容量瓶，定容后消解液中硒、鐵、鋅含量采用電感耦合等離子體質譜ICP-MS（NEXION 350X，美國PE）測定。

稻米硒、鐵、鋅膳食攝入量評估：居民經不同品種稻米攝入的硒、鐵、鋅量可采用日獲取量計算。

式中：i為居民對稻米硒、鐵、鋅的日攝入量，mg/d；C為稻米中硒、鐵、鋅含量，mg/kg；W為人均攝入量，按許曉麗等[18]通過對2010—2012年的中國居民谷類食物攝入狀況及變化進行研究后發現，成年人人均每天消費稻米為176.6 g。

1.4 數據分析及作圖

所有數據用SPSS軟件進行統計及分析，Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 水稻不同品種稻米硒含量差異

對113個稻米品種硒含量進行分析，結果表明，硒含量最高的稻米品種為“兩優287”“宜香99E-4”，硒含量最低的稻米品種為“武育糯16號”“直粳7號”，其中60個稻米品種稻米含硒量達到富硒水平（DB 45/T 1061—2014，0.15～0.50 mg/kg），18個稻米品種稻米硒含量低于食物硒含量臨界值0.06 mg/kg。由圖1可知，113份水稻種質資源材料的稻米硒含量整體呈單峰分布，在含硒水稻稻米樣品中，含硒量越高的樣品在總樣品中占比越低，其中稻米硒含量低于0.05 mg/kg品種占8.84%，介于0.05～0.1 mg/kg的品種占41.59%，介于0.1～0.15 mg/kg的品種占19.46%，介于0.15～0.5 mg/kg的品種占28.31%，高于0.05 mg/kg的品種占0.88%。

圖1 不同品種稻米硒含量數量

由表2可知，水稻種質資源材料硒含量差異較大，變異區間為0.004～0.546 mg/kg，中位值的范圍為0.036～0.546 mg/kg，不同稻米品種的硒含量平均值為0.207 mg/kg，稻米品種之間的極大值與極小值比值為136.5。

表2 稻米硒含量范圍及變異系數

2.2 水稻不同品種稻米鐵含量差異

對113個稻米品種數據進行分析，結果表明，鐵含量最高的稻米品種為“惠優287”“順優109”，鐵含量最低的稻米品種為“廣兩優15”“特優航2號”。由圖2可知，113份水稻種質資源材料稻米鐵含量整體呈單峰分布，其中稻米鐵含量介于12～15 mg/kg的品種占7.08%，介于15～20 mg/kg的品種占36.28%，介于20～25 mg/kg的品種占22.12%，介于25～35 mg/kg的品種占23.01%，高于35 mg/kg的品種占11.50%。

由表3可知，水稻種質資源材料鐵含量差異較大，變異區間為12.16～53.62 mg/kg，中位值的范圍為13.79～39.41 mg/kg，不同稻米品種的鐵含量平均值為24.59 mg/kg，稻米品種之間的極大值與極小值比值為4.41。

2.3 水稻不同品種稻米鋅含量差異

由圖3可知，113份稻米種質資源材料稻米鋅含量整體呈單峰分布，其中鋅含量最高的稻米品種為“華優229”“武育糯16號”，鋅含量最低的稻米品種為“特優6603”。其中，稻米鋅含量介于11～15 mg/kg的品種占23.89%，介于15～20 mg/kg的品種占32.74%，介于20～25 mg/kg的品種占19.46%，介于25～35 mg/kg的品種占19.46%，高于35 mg/kg的品種占4.42%。

圖2 不同品種稻米鐵含量數量

表3 稻米鐵含量范圍及變異系數

圖3 不同品種稻米鋅含量數量

由表4可知，水稻種質資源材料稻米鋅含量差異較大，變異區間為11.51～68.79 mg/kg，中位值的范圍為13.65～37.63 mg/kg，不同稻米品種的鋅含量平均值為26.88 mg/kg，稻米品種之間的極大值與極小值比值為5.98。

表4 稻米鋅含量范圍及變異系數

2.4 水稻不同品種中膳食硒、鐵、鋅攝入量評估

參考中國居民膳食營養素參考攝入量[27]，人們每天最大的硒耐受上限為0.4 mg，建議成人每日硒攝入量為0.06 mg。而鐵和鋅的人體耐受上限均為40 mg，成人每日推薦鐵和鋅攝入量分別為12～20和7.5～12.55 mg，試驗中有32個品種稻米中硒含量滿足成人每日硒攝入量，20個品種稻米中鐵含量滿足成人每日鐵攝入量，9個品種稻米中鋅含量滿足成人每日鋅攝入量。其中，水稻品種“宜香99E-4”“天優華占”“五優308”的稻米硒、鐵和鋅含量可以同時達到膳食推薦攝入量標準，且未超過耐受上限量。

表5 不同水稻品種的膳食每日耐受量和適宜攝入量

3 討論

水稻是中國居民主要的食物和礦質元素來源，以精米為主食引起的人體攝取必需微量元素（特別是硒、鐵和鋅）不足，逐漸成為影響人類身體健康的重要因素之一。廣西是中國眾多土壤資源區域之中圈定的最大富硒土壤區[19]，富硒土壤面積達295萬 hm2，具有發展富硒水稻產業的先天優越條件。然而水稻屬于非聚硒植物類型中含硒量較低的作物種類，如何借助水稻遺傳改良、生產出富硒稻米是目前研究熱點之一，張標金等[20]對江西80個水稻品種硒含量進行分析，結果表明水稻糙米中硒含量范圍為0.025～0.143 mg/kg。李正文等[21]研究江蘇省57個水稻品種稻米中硒含量，結果表明不同水稻品種之間稻米硒含量相差4倍。吳露露[22]通過開展海南水稻硒吸收積累的篩選試驗，發現水稻硒含量為0.05～0.16 mg/kg。此次試驗中113個供試水稻品種在自然富硒土壤上種植，不同品種的稻米硒含量在0.095～0.546 mg/kg之間，相差5.7倍，其中53.09%的水稻品種達到富硒稻米標準（DB 45/T 1061—2014，0.15～0.50 mg/kg）。因此，利用育種方法有望篩選出高硒的稻米品種。

鐵和鋅是作物生長必需營養元素，但稻米的鐵和鋅含量是小麥、玉米等糧食作物中最低的[23]。相比于硒，稻米鐵、鋅的遺傳育種研究開展較早。在1999年Gregoriog等[24]對1 138份水稻種質資源進行研究分析，發現其中糙米鐵含量為6.3～24.4 mg/kg。Yang等[25]于1998年對285份水稻稻米中的鋅含量進行分析，結果發現在鋅含量在水稻品種及亞種間存在明顯差異。此次研究結果與之相似，113份供試水稻品種的稻米鐵含量范圍為12.16～53.62 mg/kg，鋅含量變化范圍為11.51～68.79 mg/kg。以上研究結果均證實不同地區的水稻資源中鐵、鋅元素含量在不同基因型材料之間存在成倍的差異。

由于微量元素具有雙重性，攝入缺乏或者過多均對人體健康造成影響，查明中國人群通過食用稻米攝入的硒、鐵和鋅含量，有助于稻米微量元素營養及安全性的評估[18]。以中國居民膳食營養素參考攝入量中微量元素最大耐受值（Se 0.4 mg/d；Fe 40 mg；Zn 40 mg）和適宜攝入量（Se 0.06 mg/d；Fe 12～20 mg；Zn 7.5～12.5 mg）為參考文獻[26-27]。32個水稻品種的稻米滿足成人每日硒攝入量，即使是食用含硒最高的品種“兩優287”（Se 0.546 mg/kg）的稻米，也屬于攝入安全范圍。而20個水稻品種的稻米可以滿足每日成人適宜鐵攝入量，9個水稻品種的稻米可以滿足每日成人適宜鋅攝入量，且并不會造成人體鐵、鋅攝入超標。此外，總體來說，水稻品種“宜香99E-4”“天優華占”“五優308”吸收積累硒、鐵和鋅能力較強，其稻米中硒、鐵、鋅含量均較高，可以同時達到膳食推薦微量元素攝入量標準，且未超過耐受上限量，因此，這3個水稻品種可以作為富多種微量元素的優質水稻種質資源。

4 結論

在自然富硒土壤上，水稻品種對硒、鐵、鋅的吸收和積累存在明顯的基因型差異。其中，“兩優287”“宜香99E-4”稻米硒含量高，“惠優287”“順優109”稻米鐵含量比較高，“華優229”“武育糯16號”稻米鋅含量較高，對水稻品種進行硒、鐵、鋅攝入量計算發現，攝入高硒、鐵和鋅含量水稻品種稻米未產生健康安全風險。因此，可以利用富硒、鐵、鋅水稻種質資源，提高稻米中硒、鐵、鋅含量，有效解決中國居民硒、鐵、鋅膳食攝入量不足健康問題。