趙桂慎,李 婧
(中國農業大學資源與環境學院,北京 100193)
礦物質和維生素等微量營養素攝入不足導致的“隱性饑餓(Hidden hunger)”問題已經成為全世界關注的熱點。根據世界銀行的相關統計表明,發展中國家由于微量營養素缺乏(Micronutrient deficiencies)引起的損失占GDP的2%~5%[1]。針對全球“隱性饑餓”問題,2008年歐盟提出發展功能食品策略,2014年聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)發布《營養問題羅馬宣言》及《行動框架》,強調食品供應的健康化、均衡化和多樣化[2-3]。國內外的實踐經驗表明,發展功能農業,提高農產品或食品中微量營養素的含量,是解決“隱性饑餓”的主要途徑之一[4]。長期以來,我國農業的基本策略是保障農產品產量和食品安全,卻對農產品營養安全重視程度不足。隨著我國主要農產品供給保障能力的穩步提升,中國食物消費已從能量消費跨入營養消費的新階段,食物與人體營養健康問題也越來越受關注,農產品營養品質提升已成為農業高質量發展和供給側結構性改革的迫切要求[5]。因此,發展功能農業,提高我國居民的營養與健康水平,是我國現代農業發展面臨的重大任務,也是我國現代農業轉型升級的重要戰略方向。
功能農業(Functional agriculture)理念和設想源于2009年中國科學院農業領域戰略研究組在《中國至2050年農業科技發展路線圖》中提出的“生態高值農業”,主要目的是探索中國未來農業的科技戰略問題,把“功能農業”作為生態高值農業體系的建設方向和農業科技支撐體系的重要組成部分,其核心思想是實現農產品的“營養化、功能化”,認為功能農業是繼高產農業和綠色農業之后的又一重要發展階段[5-6],能夠通過現代科技提升農產品的營養價值和附加值。
我國農業自改革開放以來經歷了以下4個發展階段[7]:農業1.0階段:吃得飽,以滿足熱量攝入為重點,到20世紀70年代中后期已基本實現;農業2.0階段:吃得好,以滿足中國城鄉居民宏量營養素(糖類、脂類、蛋白質等)攝入量和改善宏量營養素攝入結構為重點,如提高糖類、食用油以及肉、蛋、奶等農產品的供應量等,時間上大致始于20世紀80年代中后期;農業3.0階段:吃得安全,以減少化肥、農藥等人工化學品投入、降低農藥、重金屬以及抗生素等殘留為重點,在反思“石化農業”的基礎上,大力發展生態農業、綠色農業以及有機農業等可持續替代模式,提高生態農產品供應比例等,而時間上始于20世紀90年代初期,目前中國農業正處于這一發展階段;農業4.0階段:吃得健康,以調整改善微量營養素的合理攝入量為重點,如微量礦物質元素(硒、鋅等)、維生素、膳食纖維、限制性氨基酸以及植物化合物等,自20世紀80年代開始探索,21世紀初進入快速發展期,尤其2008年之后發展迅速。需要注意的是,以上各階段之間的邏輯關系是依次遞進,不能顧此失彼,食物安全和食品安全依然是“底線”。總體來看,功能農業是繼“吃得飽”“吃得好”“吃得安全”到“吃得健康”的第4個發展階段,是解決我國居民微量營養素攝入不足或失衡的重要途徑。
功能農業從定義上看有狹義和廣義之分,狹義的功能農業是指通過生物強化技術生產出富含微量營養素和其他有益成分農產品的一種新的農業類型,包括種植業和養殖業等;廣義上的功能農業是指通過生物強化技術或營養強化手段生產出富含微量營養素和其他有益成分農產品或功能性食品(Functional food),涉及的產業除種植業和養殖業外,還包括食品加工以及營養與健康行業等。無論從狹義,還是廣義上講,發展功能農業的根本目標是解決人體微量營養素攝入不足或失衡導致的“隱性饑餓”問題,實現營養均衡,維護人體健康[8]。
功能農業從不同角度可以分為不同類型。
從營養素類型角度看,可以分為富含礦物質營養素產品,如富硒產品、富鋅產品等;富含維生素類產品,如高葉酸玉米等;富含膳食纖維類產品,如魔芋等;富含其他有益功效成分類產品,如富含不飽和脂肪酸、限制性氨基酸以及其他生物化合物(如類黃酮、甾醇、皂苷以及多糖等)的植物、動物和微生物產品等,特別是藥食同源類(藥食物質)產品等。
從產業鏈角度看,可以分為功能農產品、功能性食品、保健食品與生物醫藥類中間體及其產品等。功能農產品是指沒有經過加工的初級農產品;功能性食品是指按照相關標準要求,經過規范食品加工流程和工藝生產出的功能性加工產品;保健食品與生物醫藥類中間體及其產品是指利用植物、動物或微生物生產的高富集微量營養素或有益功效成分的高科技含量和高附加值產品,如高硒大豆、高硒油菜等,可以提取有機硒作為食品營養強化劑或作為醫藥類產品中間體。
從營養素強化方式看,可以分為生物強化功能產品和營養強化功能產品。生物強化功能產品是指通過育種、栽培、養殖以及基因工程技術等方式生產的產品;營養強化功能產品是指通過營養素的外源添加補充等方式生產的產品。
目前,全球約有50億人存在不同形式的微量營養素缺乏,約20億人遭受一種或多種微量營養素缺乏癥的困擾,可見“隱性饑餓”問題形勢嚴峻[2-3]。
人類營養的主要來源是土壤—植物系統,構建土壤—植物—動物—人的微量元素平衡食物鏈是改善人類營養健康的重要方式。2003年在國際熱帶農業研究中心(International Center for Tropical Agriculture,CIAT)和國際糧食政策研究所(International Food Policy Research Institute,IFPRI)共同協調下正式啟動農業營養與健康研究項目——生物強化挑戰項目(Harvest-plus),2004年我國啟動了“Harvestplus China”項目,生物強化涉及的作物包括水稻、小麥、玉米、大豆、甘薯、木薯和珍珠粟等,目標營養元素包括維生素A、鋅和鐵等,目標國家和地區包括盧旺達、印度、烏干達等亞洲和非洲國家[9-10]。該項目的實施對改善人類特別是發展中國家的微量營養素攝入不足問題發揮了積極作用。2022年是聯合國營養問題行動10年(2016—2025年)的中期,到2030年實現“零饑餓”是17個可持續發展目標(Sustainable Development Goals,SDGs)之一,但到目前為止全球“隱性饑餓”仍然沒有得到有效解決。
在國內,我國居民面臨“能量過剩”和“微量營養素缺乏”雙重挑戰。《中國居民營養與慢性病狀況報告(2020年)》表明[11],2015—2017年中國居民每標準人煙酸、維生素E、鈉、鐵的日攝入量超過推薦值,而礦物質營養素鈣、鋅、硒、鉀,維生素中的視黃醇當量(VA)、硫胺素(VB1)、核黃素(VB2)、維生素C及膳食纖維等的攝入量均未達到推薦量,存在微量營養素攝入不足和失衡的健康風險。據估算,我國居民各類營養素攝入不足的人群占比在50%以上(慢性病狀況報告),功能農業能夠把農業從“吃飯產業”變為“健康產業”,有利于促進“農業增效、農村增力、農民增收和人民增壽”[12],功能農業發展任重而道遠。
微量營養素缺乏對人體健康會產生不良的影響。在礦物質微量營養素中,硒的缺乏與40多種疾病相關,如克山病、大骨節病等,硒的合理攝入能夠提高人體免疫力、抗疲勞、保護心臟和肝臟、抗腫瘤及預防男性不育等。國際鋅協會的報告指出成年人缺鋅,會導致如生長發育和性不成熟、性腺功能減退、精子不足、脫發、皮疹、傷口愈合緩慢、免疫缺陷、行為障礙、夜盲癥和食欲不振等疾病[13-14]。維生素類以葉酸(又稱維生素B9)為例,大多數嬰兒在受孕前由于母親缺乏葉酸導致神經管發育缺陷,甚至胎兒出生后無法存活[15]。現代醫學研究發現,70%的慢性疾病包括糖尿病、心血管疾病、癌癥、肥胖癥、亞健康等都與人體營養元素攝取的不均衡有關,“隱性饑餓”正成為影響人類健康的主要因素之一。
在國內,一方面,自2008年開始我國人均GDP已超過3 000美元,標志著居民對生活質量有了更高的要求,居民健康消費意識顯著增強。特別是2020年全面建成小康社會之后,營養與健康已成為廣受關注的民生需求;另一方面,我國居民的營養狀況在持續改善,但存在膳食結構不合理、超重和肥胖、特定人群微量營養素缺乏等一些突出的營養問題,我國居民高血壓、糖尿病、高膽固醇血癥、慢性阻塞性肺疾病、癌癥及肥胖率呈現上升趨勢。客觀上看,居民收入水平提高和慢性病高發是近年來功能農業快速發展的主要推動力。
當前,我國居民面臨的“隱性饑餓”問題及其對人體健康的影響已引起我國政府的高度關注。近10年來先后制訂和發布了一系列重要政策文件,引導通過發展功能農業,全面提升我國居民營養與健康水平。例如,2014年1月,國務院辦公廳關于印發《中國食物與營養發展綱要(2014—2020年)》,指出“引導企業加大食物與營養科技投入,加強對食物與營養重點領域和關鍵環節的研究”;2016年10月,中共中央和國務院印發的《“健康中國2030”規劃綱要》指出“重點解決微量營養素缺乏等問題,到2030年,營養缺乏疾病發生率顯著下降”;2017年6月,國務院辦公廳印發《國民營養計劃(2017—2030年)》,通知指出“以改革創新驅動營養型農業”“加大力度推進營養型優質食用農產品生產”“提升優質農產品的營養水平”“創立營養型農產品推廣體系,促進優質食用農產品的營養升級擴版”“發展食物營養健康產業”等;2017年中央1號文件提出“加強現代生物和營養強化技術研究,挖掘開發具有保健功能的食品”;2019年6月,國務院發布的《關于促進鄉村產業振興的指導意見》中提出發展功能農業,這是國家首次在出臺的政策文件中提及“功能農業”;2020年10月,黨的二十大報告再次強調“推進健康中國建設”“把保障人民健康放在優先發展的戰略位置”;2020年功能農業也被列入農業農村部《全國鄉村產業發展規劃(2020—2025年)》及《2021年鄉村產業工作要點》。通過上述頂層政策設計,引導行業發展方向,重點解決微量營養素缺乏等問題,實現到2030年營養缺乏疾病發生率顯著下降的發展目標[7]。
近10年來,中國功能農業發展迅速,取得了顯著的成效,其中富硒農業最具代表性,其研究與產業開發均走在世界前列,主要體現在以下幾個方面。
自然資源部(原國土資源部)中國地質調查局從1999年開始至2020年歷時20余年,部署實施了1∶25萬全國土地地球化學調查工作,涉及31個省、自治區和直轄市,累計完成調查265.7萬km2。其中,調查耕地105.8萬km2(15.9億畝),占全國耕地總面積的83.1%,并于2023年1月發布了《國家土地地球化學質量報告2022年》,并建立了相應的數據庫、成果圖集、服務應用系統和云平臺等。
國家針對全國富硒耕地資源進行了重點調查,報告結果顯示:全國天然富硒耕地面積為833.3萬hm2(1.25億畝),其中,無污染富硒耕地面積為806.7萬hm2(1.21億畝);全國天然富硒耕地面積占調查區耕地總面積的7.9%,占全國耕地總面積的6.5%,耕地中貧硒、低硒、中硒和高硒地區所占比例分別為3.6%、44.9%、41.5%和10.0%,硒含量呈“南高北低”格局分布,南方富硒耕地資源相對集中。初步查明了我國主要農耕區富硒土地資源數量、空間分布特征與成因來源,確定了地理生態系統物質硒含量等級劃分閾值,建立了全國富硒土地資源信息服務系統,開展了富硒土地資源開發示范以及富硒土地資源認證等工作。目前廣西、貴州、湖北、重慶、江蘇、浙江等省已開展較大面積的1∶5萬耕地/土地質量地球化學調查,廣西、貴州等省已覆蓋全省全部耕地,為富硒特色產業發展和鄉村振興奠定了堅實的基礎[15]。
近年來,全國主要富硒區呈現出由縣域主導向地市級區域甚至省域主導轉變,由初級農產品向深加工產品轉變,由一產為主向一二三產融合方向轉變的發展趨勢。湖北恩施、陜西安康、江西贛州、宜春和萍鄉、廣西貴港、廣東梅州以及寧夏吳忠等地區富硒產業發展迅速,建立了體現各自特色的區域品牌,制訂了富硒產業發展規劃,形成了各具特色的富硒產業集群。湖北省、江西省、山西省及河北省等編制了省域富硒功能農業發展規劃、行動計劃及推進方案等,并制訂了相應的支持政策,有力地推動了當地富硒農業產業發展。
根據對全國22個主要富硒區的不完全統計分析表明,2022年全國主要富硒區農林牧漁總產值為4 162.2億元,由于大多數處于經濟欠發達地區,地區農產品加工業總產值與農林牧漁總產值的比例處于(0.5~1)∶1,低于全國平均的2.5∶1,理論估算全國主要富硒區的產業鏈產值為6 243億~8 3 2 4 億元。課題組的實地調研結果表明,富硒農產品的溢價率約為50%,產生溢價的富硒農產品所占比例約為30%,測算得出實際富硒產業鏈產值為2 810億~3 746億元,與2018年相比提高了2~3倍。以江西省贛州市為例[16],截至2023年5月,全市以“抓基地、強支撐、建平臺、拓品牌”為重點,堅持“基地—園區—加工—品牌—集群”的全產業鏈發展思路,先后出臺《富硒產業示范基地管理辦法》和《富硒產業園建設指南》,累計規劃建設集中連片富硒基地337處,基地面積65 680 hm2,認證富硒產品1 207個,培育涉硒農業龍頭企業500多家,全市富硒產業綜合產值突破300億元,全力打造贛南富硒品牌。
我國標準體系按層次可分為國家標準、行業標準、地方標準、團體標準及企業標準等,涵蓋產地環境質量、產品硒含量、檢測方法、產品認證以及生產技術規程等。截至2023年,已實施或即將實施的涉及富硒農業的標準19項,富硒產品(包括農產品和食品)標準僅有《富硒稻谷》(GB/T 22499—2008)1項,國家標準中尚未有涵蓋農產品及食品大類的富硒產品標準[17]。已實施或即將實施的行業標準中涉及富硒農業的標準31項,其中富硒產品行業標準共7項,以單項植物性產品為主,如富硒糧食、富硒茶、富硒大蒜和富硒馬鈴薯等,全國供銷合作社2017年發布并實施了《富硒農產品標準》(GH/T 1135—2017),涵蓋了主要農產品種類。新制訂的行業標準中,以天然富硒土地分類、富硒土地劃定、富硒土地標識及標識使用等為主要內容的行業標準《天然富硒土地劃定與標識》(DZ/T 0380—2021)對天然富硒土地劃定標準進行了界定,更加具有科學指導性和操作性。2023年9月發布的《富硒產品認證技術規范》行業標準,從產地環境質量、生產過程以及產品硒含量等方面確定了規范性認證要求,對提高我國富硒產品硒含量穩定性及促進精量化科學補硒具有重要意義。
地方標準數量和種類均比較多,共有157項,包括農產品單品硒含量、農產品及食品硒含量分類標準、生產資料硒含量、產地環境質量、硒檢測方法、生產技術規程以及富硒食品標簽等,以富硒農產品單品標準為主,基本涵蓋了主要農產品種類。湖北、陜西、江西、青海、廣西、重慶、寧夏、福建和河北等9個省(自治區、直轄市)制訂了富硒農產品或富硒食品中硒含量或分類要求,對促進當地富硒農業產業發展起到了積極作用。團體標準和企業標準是對上述標準的必要補充,近年來全國各地團體標準和企業標準制訂發展較快,其中團體標準達到214項。
總體上看,盡管還存在標準體系不完備、不同標準之間銜接性和兼容性差等問題,但是我國富硒農業相關標準的研究及制訂工作走在國際前列。
功能農業研究涉及農業、環境、地質、食品、營養與健康等多個領域和多個學科,目前礦物質營養素生物地球化學循環過程及地質調查、高富集微量營養素的農業載體培育與開發、微量營養素的生物強化效率以及新型營養強化劑開發與應用是功能農業研究的重點和熱點。在此主要介紹與農業密切相關且人體攝入不足的微量營養素,如硒、鋅、維生素類以及其他微量營養素和有益功效成分等的研究進展。
◎ 硒元素
近年來,一些高富集硒的植物品種的篩選與育種以及食用菌富集技術取得了重要進展,如堇葉碎米薺(Cardamine violifolia O. E. Schulz)和油菜(Brassica campestris)等硒超累積植物品種的挖掘以及蛹蟲草、蟬花和木耳等硒超累積、超耐受品種的篩選及相關技術也取得了重要發展[18]。此外,芽苗菜硒強化效率較高,被認為是硒營養強化的理想載體。
硒的生物強化研究主要體現富硒肥料、富硒飼料和富硒食品添加劑等領域,無機硒強化劑在主要作物的吸收轉化規律研究較多,生產實踐中的應用也比較成熟,而有機硒的研究還是相對較少且沒有形成相應的體系,硒氨基酸類營養液在植物生產實踐中的應用不斷增多。納米硒肥料是近年來發展較快的新型植物硒強化劑,具有低毒、高效補硒和抗氧化、免疫調節及促進生長等特點,其中生物納米硒開發取得重大技術突破,硒肥干預方式使人群的硒攝入量遠遠高于營養建議的水平[19]。在飼料硒營養強化領域,我國在硒、鋅等礦質元素在“飼料—畜禽—土壤—作物”體系的高效循環利用、富硒畜禽產品開發及動物健康方面也取得了很好的進展[20],同時拓展了功能農業的研究領域。此外,生物納米硒在飼料添加劑的應用有望取得突破。食品中新型硒營養強化劑的研發應用也在加快推進,如硒化卡拉膠使用范圍由僅允許用于含乳飲料,擴大至調制乳粉、大米及其制品、小麥粉及其制品、雜糧粉及其制品、面包和餅干等。
◎ 鋅元素
目前生物強化富鋅食品的主要載體是真菌類(食用菌與酵母菌)和植物類,在富鋅食用菌中,金針菇的耐鋅能力最強,菇菌絲體富鋅量在600~1 000 mg/kg濃度梯度內隨外施鋅濃度的提高而增加;富鋅酵母是通過自然篩選或誘變、單倍體分離、原生質體融合技術選育生物量和富鋅能力均較高的酵母細胞,在其生長過程中通過外施鋅源從而得到含鋅量較高的酵母細胞,富鋅酵母常應用于鋅功能性食品添加劑。植物類主要包括富鋅果蔬(葡萄、蘋果、大蒜)、富鋅谷物(小麥、水稻)、富鋅茶、芽苗菜(豆類、谷類、蔬菜或樹的種子)等[21]。
鋅作為一種高效生物強化元素之一,通過對生長期的植物葉面施用不同形式的鋅肥來提高其微量元素濃度,主要集中在水稻、小麥、玉米、高粱、小米、甘薯和豆類淀粉類主食作物。施用鋅不僅可以提高作物的產量,還可以增加作物營養質量。在土耳其的谷物(玉米、高粱、大麥、小麥)和雙子葉作物(大豆、紅花、豌豆、油菜)施鋅試驗結果表明,谷物的產量和谷物鋅濃度都有所提高[22]。印度在水稻上使用富鋅尿素,能夠使糧食鋅濃度增加3倍并提高產量[23]。
◎ 維生素A
2015—2017年我國居民平均每標準日維生素A攝入量為432.90 μg ,低于每標準日800 μg 的推薦攝入量,而且比2015年發布結果的調整值低1.13%[11]。在發展中國家,95%以上的主食都來自于面粉、谷物和薯類等,其價格相對低廉,種植和消費范圍廣,為滿足人們對健康的需求,因此主食類作物是維生素A生物強化的首選載體,但通過轉基因技術進行生物強化等還存在較大的爭議。
作為維生素A原的β-胡蘿卜素生物強化研究越來越受到關注。目前在非洲等地區現已經普遍種植通過在根和葉中添加礦物質來強化自身營養成分的橙色肉質甘薯(OSP)。在國內采用高胡蘿卜素雙親的特殊組合“浙薯81”ד浙薯255”培育出胡蘿素含量15.5 mg/kg的紅肉甘薯品種“浙薯13”。以“渝06-1-2”作母本、“寧紫薯1號”作父本,通過嫁接誘導開花、有性雜交、單系鑒定、品系比較和多點綜合鑒定選育而成“徐渝薯3 5 號”,鮮薯胡蘿卜素含量達100 mg/kg[24]。此外,關于維生素A原的基因育種技術也得到長足發展,相關研究表明一些關鍵性基因對控制類胡蘿卜素含量具有重要作用。
◎ 維生素B族
維生素B1普遍存在于各類食品中,谷類、豆類及肉類含量較多。籽粒的胚和酵母是維生素B1最好的來源。通常谷類含維生素B1約3.0 mg/kg,豆類含約4.0 mg/kg。動物性食品中以肝、腎、腦含量較多,奶、蛋、禽、魚等含量較少,但高于蔬菜,小麥胚粉可含維生素B1約35.0 mg/kg,而干酵母的含量高達60~70 mg/kg。維生素B2廣泛存在于各類食品中,動物性食品比植物性食品含量高,其中又以內臟含量最為豐富,如肝臟的含量高達20 mg/kg,腎臟約含10 mg/kg;此外,禽蛋類含量也比較多,為3 mg/kg左右。植物性食品中豆類含量較高(1~3 mg/kg),綠葉蔬菜約含1 mg/kg,一般蔬菜和谷類含量較少,多在1 mg/kg以下。故維生素B2的來源最好是動物性食品,其次為豆類;此外,綠葉蔬菜在膳食中較常見,也是維生素B2重要來源[25]。主要研究進展表現在:維生素B高富集農業載體研究,如高富集維生素B的藜麥、高葉酸甜糯玉米品種已在生產中推廣應用;維生素B營養吸收規律及其對動物及人體健康的影響;維生素B檢測分析方法等。
◎ 維生素C
人類是動物界中少數不能合成維生素C(抗壞血酸)而必須由食物供給者之一。維生素C廣泛分布于水果、蔬菜中,如大白菜中含量為200~470 mg/kg、紅辣椒中含量高達1 000 mg/kg以上。水果中以帶酸味水果如柑橘、檸檬等含量較高,通常為300~500 mg/kg。紅果和棗類的含量更高,其中鮮棗的含量高達2 400 mg/kg以上。果蔬制品中,紅果醬、獼猴桃汁也是維生素C的良好來源。動物食品中,僅有肝和腎中含有少量維生素C,肉、魚、禽蛋中的維生素C含量極少[25]。維生素C其他農業載體的改良主要在研究階段,主要改良策略有3種:一是提高合成途徑關鍵酶基因的表達水平;二是促進維生素C的再生循環,提高還原抗壞血酸和脫氫抗壞血酸的比例;三是利用轉錄因子整體強化維生素C的代謝途徑。在利用維生素C合成途徑和再循環利用途徑的關鍵基因后,番茄、馬鈴薯、玉米和草莓中都已經進行過維生素C的生物強化,但在主要糧食作物上的應用報道不多。
抗性淀粉被世界糧農組織定義為“不被健康人體小腸吸收的淀粉及其降解物的總稱”,是一種功能膳食纖維。它具有降低血糖指數,防止Ⅱ型糖尿病;降低腸道酸堿度,預防結腸和直腸癌、便秘、痔瘡;降低膽固醇,預防心血管病,促進鋅、鈣、鎂離子的吸收等功能。除小麥、玉米和水稻等谷物外,馬鈴薯、豌豆和綠香蕉等也是抗性淀粉的重要來源。植物多糖具有抗腫瘤、抗病毒、抗糖尿病、改善機體免疫等多種活性功能,其生物活性功能以及潛在的作用機制成為研究熱點,在國內外相繼開發成為保健食品、藥物和免疫佐劑等[26]。不飽和脂肪酸類營養強化劑的研究開發也廣受關注,如共軛亞油酸(Conjugated linoleic acid,CLA)是一種類似于亞油酸的不飽和脂肪酸,是含有共軛雙鍵的亞油酸異構體,CLA食品補充劑已經在美國上市,是美國食品學會推薦的流行補充劑之一,我國于2009年將共軛亞油酸批準為新食品原料[27]。
此外,生物類黃酮類物質如花青素等花色素富集植物及栽培技術、生物合成機制與途徑、抗氧化活性、提取工藝技術及鑒定分析、保鮮技術以及對動物及人體健康的作用等研究也是功能農業研究比較活躍的領域[28-29]。
當前藥食同源類功能蔬菜研究與開發也越來越受重視,如赤蒼藤(Erythropalum scandens Blume)不僅富含銅、鋅、鐵、鈣、磷等礦物質營養素,而且其赤蒼藤醇提取物中可能有香豆素類、黃酮類、酚類、三萜類、多糖等物質,能夠顯著降低血清尿酸水平、肌酐濃度,從而增強腎功能,促進尿酸排泄,進而降低體內尿酸水平[30]。
需要指出的是,面向慢性病患者、老年人、婦女及嬰幼兒等特定人群研發具有特殊用途的功能性農產品、食品、化妝品以及生物醫藥產品成為新的“亮點”。
通常來講,功能農業具有2類屬性,即公益類屬性和盈利類屬性。公益類屬性是指保障居民微量營養素攝入量為主要目標,改善主要農產品或食品中微量營養素的含量,主要涉及6類主要農產品。公益類功能產品不以盈利為目的,其發展規模取決于科技發展水平和政策支持力度,功能農產品價格與普通產品價格相比基本持平或略高于普通產品,但會帶動產業鏈上游的功能肥料、飼料和食品營養添加劑等行業的快速發展,市場潛力巨大;盈利類屬性是指通過生物強化或營養強化等方式開發高值功能產品,如特色功能農產品、功能性食品、創新食品及添加劑、功能性醫美產品、生物醫藥中間體以及其他相關營養健康類產品等,特別是藥食同源類產品的深度開發等,具有較高的產品附加值和開發潛力。
從產品布局看,構建“6+X”的功能產品布局是大勢所趨。“6”即6類主要農產品,包括3大主糧作物(水稻、小麥和玉米)、肉類(以豬肉、羊肉、牛肉和雞肉等為主)、雞蛋和牛奶等;“X”是指高值功能產品,如富硒茶、高硒油菜(可提取有機硒)、高硒大豆(可提取硒蛋白)等,這一產品布局兼顧了公益性和盈利性,是今后功能農業的重點發展領域。
從市場空間角度看,隨著對功能農業認識程度的不斷提高,功能產品種類和數量不斷增加,功能農業市場空間更加廣闊。相關研究表明,我國功能農業市場容量按照靜態價格計算,到2030年約為1萬億元,到2050年可達5萬億元[12]。
從科技創新角度看,功能成分超累積品種的選育開發、功能成分的生物地球化學循環過程及機制、功能農業的環境效應與長期定位監測、功能成分檢測分析方法、人體吸收與模擬模型開發、肉類營養與人體健康、功能農產品與人體健康干預[31-32]和功能產品供應保障體系、健康監測預警體系建設以及相應的標準體系制訂等領域的基礎及應用研究潛力較大,有利于建立更加完備的功能農業科學研究創新體系。值得關注的是,合成生物學與創新食品及添加劑、未來食品以及醫美產品等[33]相關領域的研究及產業應用正成為新的增長點。
從產業發展策略看,功能農業在“治未病”方面具有不可低估的重要功能,功能農業與大健康產業的高度融合發展前景廣闊,如研發與慢性病相關的特殊醫學用途配方食品,與醫美康養有關的功能產品以及生物醫藥中間體等。科學定量評估功能農業在改善人類營養與健康的貢獻率,構建面向“治未病”的功能農業產業鏈體系,特別是在減少慢性病發病率以及醫養增壽等領域發展潛力巨大。
發展功能農業根本目標是解決“隱性饑餓問題”。我國功能農業發展進入了新的發展階段,今后應根據我國居民缺乏的主要微量營養素及膳食結構特點,確立重點微量營養素高效富集的農業載體,基礎研究與應用研究并重,堅持有所為,有所不為的原則,從生物強化育種及篩選、栽培及養殖技術以及高效食品營養強化劑開發等方面入手,重點解決“隱性饑餓”問題,這是一項長期而艱巨的任務。
實現高值化也是發展功能農業的重要任務。結合我國動植物和微生物資源豐富多樣的優勢,要從大食物觀的角度出發,在保障國家糧食安全和營養安全的基礎上,把功能成分超累積品種的選育開發、藥食同源類產品的深度開發、合成生物學與創新食品及醫美產品研發、人體營養健康評價與管理等作為功能農業發展的重點方向,面向國內外市場需求研制具有營養與健康價值高、技術含量高和附加值高的高端產品,促進我國現代農業轉型升級和提質增效。
面向大健康產業,實現一三產業的高度融合是大勢所趨。我國全面建成小康社會之后,營養與健康成為最大的民生需求;因此,發展功能農業是中國農業現代化的重要戰略方向。加強功能農業與康養等大健康產業的結合,將休閑、醫美、醫養和增壽等產業融為一體,提高專業化、職業化和精細化服務能力,強化一三產業深度融合,培育功能農業高端化發展的新業態,打造中國現代農業發展的“4.0樣板”。