微量营养素强化作物食品及消费需求研究

邵丹青 王 霰 于跃波 郭 斐,3 王 磊 张 勇 董志忠

(中粮营养健康研究院有限公司1， 北京 102209) (营养健康与食品安全北京市重点实验室2， 北京 102209) (老年营养食品研究北京市工程实验室3， 北京 102209) (中国农业科学院生物技术研究所4， 北京 100081) (中国农业科学院作物科学研究所5， 北京 100081)

微量营养素强化作物食品及消费需求研究

邵丹青1,2,3王 霰1于跃波1郭 斐1,3王 磊4张 勇5董志忠1,2,3

(中粮营养健康研究院有限公司1， 北京 102209) (营养健康与食品安全北京市重点实验室2， 北京 102209) (老年营养食品研究北京市工程实验室3， 北京 102209) (中国农业科学院生物技术研究所4， 北京 100081) (中国农业科学院作物科学研究所5， 北京 100081)

铁、锌、维生素A的缺乏是引起隐性饥饿的主要因素，生物强化是目前业界公认的最经济有效的解决手段。自2005年项目启动以来，由中国农业科学院主持开展的中国作物营养强化项目已培育出十多个营养强化作物品种/系，其中“中麦175”是首个锌营养元素强化小麦品种。分析结果表明，与试验用对照小麦粉相比，中麦175相同出粉率小麦粉的锌含量提高了15.2%。目前中麦175已经在生产上规模化推广种植，年播种面积超过500万亩，是北部冬麦区的主栽品种和黄淮旱肥地具有重大推广价值的主推品种。市场调研显示，消费者对于营养健康的诉求不断增加，对于生物强化类食品的认知也逐渐加强，其中作物营养强化食品备受消费者认可，有望替代当前非作物强化类食品，成为大众日常饮食消费的重要组成部分，具有很好的市场应用推广前景。

隐性饥饿 中麦175 微量营养素强化 消费者需求

1 隐性饥饿与生物营养强化作物

隐性饥饿(Hidden Hunger)是指机体由于营养不平衡或者缺乏某种维生素及人体必需的矿物质，从而产生隐蔽性营养需求的饥饿症状，其主要原因在于微量营养营养元素摄入不足，而与饱腹感无关。铁、锌、维生素A的缺乏是引起隐性饥饿的主要因素[1]。服用营养素补充剂、调整饮食结构、食物强化以及作物营养强化是改善隐性饥饿的常用方法，其中生物营养强化是目前业界公认解决隐性饥饿的最经济有效的途径。

生物营养强化是指通过育种手段来提高现有农作物中能为人体吸收利用的微量营养元素的含量。与普通的营养强化相比，生物营养强化着重于通过传统的遗传育种方法提高微量营养素的含量，是在作物种植生长过程中自然而然的增加，而非加工过程中的人为添加合成的营养素。2003年，国际农业研究磋商组织(CGIAR)正式启动了作物强化挑战计划，由国际粮食政策研究中心牵头，与国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)等国际农业研究中心合作，期望通过育种手段来提高主要粮食作物中铁、锌、维生素A原的含量，目的是减少和预防由于微量营养元素含量不足所导致的相关疾病，改善贫困地区人口的营养和健康状况[2-3]。我国于2005年获得了HarvestPlus挑战计划的部分资助，在范云六院士主持下，针对小麦、水稻、玉米和甘薯等主要粮食作物进行相关研究，以改善中国人群中广泛存在的微量营养素缺乏和营养失衡的问题，从而提高中国的全民营养健康水平[4]。项目启动至今，已培育出20多个营养强化作物品种/系，包括铁、锌、维生素A原、叶酸等多种微量营养素强化的玉米、甘薯、小麦、水稻等作物。

小麦品种“中麦175”，是以京411为骨干亲本培育而成的高产锌元素强化小麦新品种，籽粒中锌含量高达44 mg/kg，铁含量约38 mg/kg；已先后通过北京、山西、河北、青海、甘肃5省市和北部冬麦区、黄淮旱肥地国家审定，表现高产广适、水肥利用效率高、面条品质优、抗病抗逆，为北部冬麦区、北京市、冀中北和晋中区域试验对照品种，已成为北部冬麦区主栽品种和黄淮旱肥地主推品种[5-6]。

2 小麦粉营养素分析

2.1 试验材料与试剂

2.1.1 试验材料

试验检测小麦粉来源于“生物强化富锌小麦粉人群营养学作用观察”项目监测的喀什地区小学统一采购食用的特制二等小麦粉和试验用中麦175特制二等小麦粉。

2.1.2 试剂

乙醇、丙酮、石油醚(沸程30～60 ℃)、氢氧化钠(优级纯)、纯铬酸钾、三羟基氨基甲烷、乙烷磺酸、冰乙酸、盐酸(优级纯)、硫酸、热稳定α-淀粉酶、蛋白酶液、淀粉葡萄糖苷酶液、硅藻土、海砂、干燥器、乙酸镁、硫酸铜、硫酸钾、硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂、无水乙醛、乙酸、乙酸钠、氧化钾、硝酸银、硅酸盐离子交换剂、铁氰化钾、异丁醇、硫胺素、硫酸奎宁、硫酸、高氯酸、过氧化钠、氧化镧、钼酸铵、对苯二酚、无水亚硫酸钾、磷酸二氢钾(优级纯)。

2.2 仪器与设备

马弗炉、烘箱、干燥器、pH计、真空干燥箱、电热板、定氮蒸馏装置、自动凯氏定氮仪、电热恒温箱、粉碎机、索氏提取器、扁形铝制或玻璃制称量瓶、电热恒温干燥箱、荧光分光光度计、实验磨、离心机、原子吸收光谱仪(配火焰原子化器)：附铜、铁、锰、锌、钙、镁元素空心阴极灯、微波消解系统、旋转式搅拌器、橙色滤色镜。

2.3 小麦粉中营养素含量的测定方法

分别按GB 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》、GB 5009.3—2010《食品安全国家标准 食品中水分的测定》、GB 5009.4—2010《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》、GB/T 5512—2008《粮油检验 粮食中粗脂肪含量测定》、GB/T 15684—2015/ISO 7305:1998《谷物碾磨制品 脂肪酸值的测定》、GB 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》、GB/T5009.87—2003《食品中磷的测定》方法测定小麦粉中蛋白质、含水量、灰分、粗脂肪、脂肪酸、膳食纤维、磷等含量；按GB/T 14609—2008《粮油检验 谷物及其制品中铜、铁、锰、锌、钙、镁的测定 火焰原子吸收光谱法》方法测定铁、锌、钙、铜含量。

2.4 营养素含量分析结果

试验检测的新疆普通特制二等小麦粉和中麦175特制二等小麦粉营养素含量如表1所示。其中，试验组的锌含量与对照组相比提高了15.2%，铁含量与对照组相比提高了34.5%，磷含量与对照组相比降低了6.3%。试验组锌/磷含量比值为1.14%，高于对照组0.93%，提示试验组锌吸收利用率高于对照组。

表1 新疆普通特制二等小麦粉和中麦175特制二等小麦粉营养素含量

3 强化食品国内外发展现状

3.1 添加类营养强化食品发展现状

营养强化食品可分为两大类，即添加类营养强化食品和营养强化作物类食品。添加类营养强化食品在国内外早已经历了较长时间的发展，目前市面上可以见到的产品有很多，如加碘盐、铁强化酱油、营养强化米、营养强化饼干、营养强化麦片等。

3.1.1 国外发展现状

早在20世纪20年代，碘盐在瑞士和美国被推广，目前全球碘盐覆盖率达70%。从20世纪40年代早期开始，美国、加拿大等国家通过小麦粉强制强化，来改善国民微量营养素缺乏。目前全球已有70多个国家的小麦粉强制强化营养素，全球约30%的小麦粉是营养强化小麦粉。

3.1.2 国内发展现状

我国营养工作者在20世纪50年代制成了“5410”婴儿代乳粉，开创了我国食品营养强化的先例。随着我国经济的迅速发展，人民生活条件及消费水平的提高，营养强化食品品种逐渐增多。为了加强管理，1994年卫生部首次颁布《食品营养强化剂使用卫生标准》，2012年对其进行了修改。截至目前可以被用于营养强化的元素包括36种：维生素类包括维生素A、维生素D、维生素E等；矿物质类包括钙、铁、锌等；氨基酸类包括牛磺酸、赖氨酸等；此外还有大豆蛋白、骨粉、鱼粉、麦麸等。

目前，据本次调查结果，北京普通小麦粉的市场销售量估计大约为115万t、销售额估计约为49.8亿元，而强化作物小麦粉市场销售量预估大约为46.4万t、销售额预估为36.4亿元；面包方面，北京市场销售额估计约为88.6亿元，而强化作物小麦粉市场销售额预估约为41.6亿元；挂面方面，北京市场销售量估计大约为8.3万t、销售额估计约为13.2亿元，而强化作物小麦粉市场销售量预估大约为3.4万t、销售额预估约为7.7亿元。由此可见，强化作物食品在未来具有可观的市场。

此外，从中国食品营养强化剂市场需求量逐年渐长促使生产量逐年递增现象中可以看出，消费者对营养强化食品需求逐年扩增。

注：数据来源于2013—2017年中国食品营养强化剂市场投资分析与前景评估报告[7]。图1 2007—2012年中国食品营养强化剂市场需求量

从消费者更愿意为强化营养的调味品多付钱的现象上，也可以看出消费者对营养强化的强大诉求。

注：数据来源：英敏特报告《酱料和调味品-中国，2014年12月》[8]。图2 消费者对强化营养的调味品的需求

3.2 微量营养素强化作物食品发展现状

3.2.1 国外发展现状

微量营养素强化作物类食品相比较添加类强化食品，起步较晚，市场存在一定空白，国内发展相对于落后国外。目前，国际作物营养强化项目正在进行，其致力于通过开发微量营养素强化作物食品，来改善目前人类存在的隐形饥饿问题(隐形饥饿指体内缺乏相应营养素)[1-2]。此外，“2016世界粮食奖”被授予了4位来自国际农业研究磋商组织的外国科学家，也同样是国际作物营养强化项目的成员。他们通过微量营养素强化作物技术强化了位于非洲撒哈拉沙漠以南地区马铃薯农作物中的维生素A，因此 4 300万6岁以下儿童缺乏维生素A的现状被得到了改善。无独有偶，印度有高铁珍珠栗作物以改善铁缺乏，卢旺达有高铁豆类作物[9]。可见，作物营养强化领域在国际上已有发展并取得了一定的突破。

3.2.2 国内发展现状

国内，我国自2004年开始得到Harvest Plus国际合作挑战项目的支持，正在展开作物强化小麦的研究[1-2]。然而相比国外，目前我国微量营养素强化作物食品存在较大的市场缺口，亟待填补。消费端，消费者越来越看重天然的健康饮食，国家也在倡导天然健康饮食。消费者对微量营养素强化作物食品的评价十分积极，认为其可为家人更有效便捷的补充营养，市场需要这样的产品。由此可见，相比添加类强化食品，生产并推广更天然的营养强化作物类食品顺应了消费者的求实心理(求实心理指在购买时特别注重商品质量、性能、价格等)。

3.3 微量营养素强化作物食品方便营养摄入

采取小组座谈会形式的消费者研究方法，在中粮营养健康研究院展开了2场有关微量营养素强化作物食品的定性小组座谈会。此次研究结果表明，微量营养素强化作物食品的上市将会方便消费者营养摄入，尤其是对经常食用保健品的人群和儿童。众所周知，一些保健品，例如鱼油，需要随餐食用，不可空腹食用。另外，定性研究结果还表明消费者对随餐食用这一食用方法存在困扰，十分不便利。然而对于微量营养素强化作物食品来说，尤其是主食类，这样的困扰将会被解决，因为消费者可以在饮食当中摄入需要补充的营养元素。由此可见，微量营养素强化作物食品的上市将会方便保健品食用人群的营养补充。

此外，儿童补充所缺乏的营养也会变得十分方便。定性座谈会研究结果表明消费者通常不会给自己的孩子食用营养品、保健品、营养补充剂等类似产品，担心此类产品会带来副作用，影响孩子的发育。然而消费者对于微量营养素强化作物食品的看法却截然不同，认为此产品是天然健康并且孩子可以食用的。由此可见，微量营养素强化作物食品的上市将会方便儿童人群的营养补充。

[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]张勇, 王德森, 张艳，等, 北方冬麦区小麦品种籽粒主要矿物质元素含量分布及其相关性分析[J]. 中国农业科学. 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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Chen X M, He Z H, Wang D S, et al. A new breed of high-yield wheat which was developed by using Beijing 411 as

basic parent lines[J]. Crops, 2009,4:1-5

[6]何中虎，陈新民，王德森,等.中麦175 高产高效广适特性解析与育种方法思考[J].中国农业科学，2015, 48(17): 3394-3403

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]智研咨询集团. 2013-2017年中国食品营养强化剂投资分析及前景评估研究报告[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.酱料和调味品-中国[R].伦敦：英敏特，2014

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

[9]中国作物营养强化网.四位国际农业研究磋商组织(CGIAR)科学家获得2016世界粮食奖[EB/OL]. 来源网站：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

首都食品安全保障项目(Z161100000616011)，中国农业科学院科技创新工程协同创新项目(CAAS-XTCX2016009)

2017-04-27

邵丹青，女，1986年出生，博士，基础医学

董志忠，男，1968年出生，博士，生物医学