有机食品与普通食品在营养与安全上的差异

耿圣雅，周庆新，曲静然

（1.齐鲁工业大学食品科学与工程学院，山东济南 250353；2.日照职业技术学院，山东日照 276826）

随着农残超标、食品污染物污染、转基因食品等食品安全问题出现，人们开始关注绿色食品与有机食品。有机食品是指按照有机农业生产方式生产和加工的，符合国际或国家有机食品要求和标准，并通过国家认证机构认证的一切农副产品及其加工品，包括粮食、蔬菜、水果、奶制品、禽畜产品、蜂蜜、水产品、调料等[1]。在国外，人们对有机食品趋之若鹜，据有机食品贸易协会（OTA）统计，有机食品在美国市场的份额在1996—2010年从3.5亿美元增长到28.6亿美元。导致这一现象的主要原因是消费者逐渐关注食品中的农药、杀虫剂、人工合成的生长激素、抗生素，以及新出现的转基因技术，人们认为有机食品比普通食品中含有更多有益的物质，对身体健康更有益[2]。

1 有机食品与普通食品营养成分差异

1.1 糖类化合物

糖类化合物是维持人体生命活动所需能量的主要来源。膳食中糖类的主要来源是植物性食物，如谷类、薯类等。表1中列举了小麦、水稻、土豆、芋头在2种生产模式下淀粉含量的变化，可以看出，有机农作物的淀粉含量较高。Lombardi Boccia G等人[3]发现有机李子中含有更多的葡萄糖，有机李子中的葡萄糖和果糖（Glucose/fructose，G/F） 为1.8，而普通李子中的G/F为1.6。水果中的总糖对水果风味有很大影响，总糖含量高不仅提高水果的口感，而且提高加工品质。Elamin E等人[4]研究发现，土壤中的氮含量与水果中的总糖含量成反比。这与Beinare C等人[5]的研究是一致的，即水果中的蔗糖、果糖、葡萄糖水平随硝酸盐含量降低而增加。

有机和普通模式下农作物中的淀粉含量见表1。

表1 有机和普通模式下农作物中的淀粉含量/%

1.2 蛋白质

蛋白质是构成机体的重要组成成分，也是食品中重要的营养物质，不仅提供机体必要的氨基酸而且也是一种供能物质。Kaura M等人[6]研究发现普通种植方式所得到的水稻中蛋白质含量明显高于有机种植方式水稻中的蛋白质含量。Nitika等人[7]通过研究5个品种的小麦，发现普通小麦中蛋白质（如白蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白） 含量也显著高于有机小麦中的蛋白质含量，同时该研究还发现有机小麦的蛋白质消化率（67.9%） 要高于普通小麦（64.8%），其原因可能是有机小麦中的植酸含量更少，而Knuckles B E等人[8]的研究表明，植酸对蛋白质的消化有不利影响。此外，Wolfson JL等人[9]的研究中发现有机小麦中的赖氨酸含量增加了25%～30%。有机方式生产的鸡蛋和生牛奶的蛋白质水平与普通产品无明显差异[10-13]。

谷类在有机和普通种植模式下的蛋白质含量见表2，5种小麦在有机和普通种植模式下的植酸含量和蛋白质消化率见表3。

表2 谷类在有机和普通种植模式下的蛋白质含量/%

1.3 脂类

Dominika ST等人[14]对牛肉、羊肉、鸡肉、牛奶进行了荟萃分析，发现有机肉中的多不饱和脂肪酸和ω-3多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFA）分别比普通食品高23%和47%，但总脂质含量没有明显差异。有机牛奶中的多不饱和脂肪酸和ω-3多不饱和脂肪酸分别比普通牛奶高7%和56%。有机牛奶中的α-亚麻酸（Alpha-Linolenic acid，ALA），长链ω-3系列脂肪酸（EPA+DPA+DHA） 和共轭亚油酸（Linoleum acid，LA）的含量也要比普通牛奶含量高，但ω-6∶ω-3和LA∶ALA的比例要比普通牛奶低[14]。Ferreiro T等人[15]研究了有机牛奶与普通牛奶中磷脂的差异发现，与普通牛奶相比，有机奶的脂肪中含有较多的磷脂，由此可推断有机奶中的脂肪组成要比普通奶理想。同时证明高度的放养和基于有机农业标准的喂养是造成畜牧食品中脂肪组成变化的主要原因。比如，把牛的饲料从谷物切换到鲜草，牛脊背上的肌肉中的脂肪酸组成发生了显著变化。其中PUFA（+45%），ω-3多不饱和脂肪酸（＞3倍），ALA（＞3倍），EPA（＞5倍），DPA（＞2倍） 和DHA（+129%）。

表3 5种小麦在有机和普通种植模式下的植酸含量和蛋白质消化率

1.4 矿物质

矿物质是食品中七大营养素之一，对人类的健康至关重要，由于机体每日都会流失一部分矿物质，所以必需从食物中补充各种矿物质以维持机体的正常生长代谢。食物中常见的矿物质有钙、磷、钾、钠、铁、碘、锌、铜、锰、钴、钼、硒、铬等微量元素。

一系列研究表明，有机种植模式促进果蔬中矿物质含量的增长，但这一效果并不显著。表4中列举了某些矿物质因种植模式的不同而产生的含量变化。Worthington V[12]的研究表明，有机作物矿物质含量高的原因可能是，在有机模式下土壤中微生物的活性更高，会产生一些能结合土壤中矿物质的活性物质，从而更利于植物根部从土壤中吸收矿物质。果蔬矿物质平衡对果蔬产品采后生理失调是极其重要的，并且对果蔬的贮藏期及其果蔬硬度有一定影响。如Amarante D等人[13]发现在较低的氮钙比（N/Ca） 的有机模式下生长的“皇家嘎啦”和“富士”有更高的硬度。其原因主要是土壤中的氮浓度过高会破坏氮钙比，而维持相对平衡的氮钙比对水果的硬度至关重要。

农作物在有机和普通生产模式中矿物质含量的比较见表4。

表4 农作物在有机和普通生产模式中矿物质含量的比较

研究表明[14-16]，有机牛奶中铁的含量要高于普通牛奶，但与肉不同的是牛奶不能作为人类膳食中铁的主要来源，所以有机牛奶中稍高的铁含量对营养没有重大影响。在有机牛奶中碘和硒的含量都很低。根据分析结果估计，每日饮用0.5 L有机牛奶和普通牛奶分别可提供53%和88%的每日碘摄入。虽然根据有机农业的标准，碘和硒的补充剂是允许添加的，但根据已发布的数据表明，有机农业中使用的碘补充剂要比传统农业少一些，这也许是因为①有机生产中较少使用浓缩饲料；②矿物质补充剂通常添加到普通的浓缩饲料；③有机生产中不常使用碘进行乳房消毒（可使牛奶中碘浓度显著增加）。最近的一项关于碘的研究表明[17]，广泛使用碘作为乳房消毒剂或是高剂量地给牲畜摄入碘补充剂会对一些地区人们的健康有负面影响。硒浓度差异的原因主要是矿物质补充剂和对照条件（如施肥方案和土壤pH值）。例如，在芬兰，用富硒的矿质氮肥料来弥补在芬兰的低硒浓度土壤。然而，无机氮化肥不允许在有机农业标准下使用，对比施肥方案可以部分地解释有机和普通牛奶的硒含量差异的原因[18]。所以需要通过有机农业制度的制定（家畜的矿物质补充剂和加工食品的强化）来提升乳制品中金属的含量（特别是硒的含量）。

1.5 维生素

对于有机食品中的维生素一直是研究热点。VC是一种水溶性维生素，多存在于新鲜果蔬中，对人体健康必不可少。有研究表明[19]，有机番茄中的VC的含量比普通番茄高，但是对于胡萝卜和土豆则是普通种植方式下的VC含量高。Reganold J P等人[20]证实新鲜的有机草莓为人体提供的VC含量要比普通草莓多10%。表5中列举了一些有机和普通模式下果蔬中维生素的含量。

VE是一种脂溶性维生素，包含8种不同形式的化合物，其中α-生育酚是VE中最具有生物活性的形式。英国的一项研究表明[14]，有机牛奶中含有更高浓度的α-生育酚。其主要是因为3R-α-生育酚（发现在牛奶中的主要立体异构体）在有机奶中的含量更高，而普通牛奶中主要是2R-α-生育酚。因为有机生产中规定摄入新鲜的饲料，这几乎是α-生育酚（大部分为3R型）的主要来源；而传统生产中主要用合成α-生育酚（其中的主要成分是2R-α-生育酚），这在有机农业标准中是禁止的。然而，牛奶并不作为VE和类胡萝卜素的主要来源，有机奶中稍高的α-生育酚并不会对人体健康产生影响。Smith-Spangler C等人[21]发现有机牛奶中含有更高浓度的VA。

有机和常规模式下果蔬中维生素的含量见表5。

表5 有机和常规模式下果蔬中维生素的含量 /mg·（100 g）-1FW

1.6 抗氧化物

Mitchell A E等人[22]发现有机番茄中的黄酮类物质的含量普通番茄的2倍，其中槲皮素和山奈酚分别比普通番茄高79%和97%，这一差异的原因主要在于土壤中的氮含量。流行病学研究表明黄酮类物质能预防心血管疾病，在一定程度上预防癌症、清除自由基等功效[23]。Grinder-Pedersen L等人[24]的研究中也发现受试者在摄入有机蔬菜后尿液中的槲皮素含量较高，血浆总抗氧化能力明显降低。

类胡萝卜素是VA的前体，广泛存在于水果蔬菜中，是一种抗氧化剂，可清除人体中的在自由基，预防和延缓癌症的发展[25]。根据化学结构，类胡萝卜素可分为胡萝卜素（如β-胡萝卜素和番茄红素）和叶黄素（如叶黄素和花青素）。有机胡萝卜中的β-胡萝卜素含量要高于普通蔬菜，但有机莴苣和有机菠菜中的叶黄素的含量要明显低于普通种植，有机番茄中的番茄红素含量也相对较低[19]。

有机和普通果蔬中类胡萝卜素含量的比较见表6。

表6 有机和普通果蔬中类胡萝卜素含量的比较

1.7 植物次生代谢物

植物次级代谢产物与减少患心血管疾病与癌症的风险有一定的关系。植物所形成的次生代谢物的种类和含量，与土壤中C/N平衡有关[19]。研究发现，增加肥料中植物可利用的氮含量将会减少植物次级代谢产物的积累和VC的含量，但像类胡萝卜素这类没有防御功能的次级代谢产物可能增加[25]。荟萃分析表明，有机植物中的次级代谢产物比普通蔬菜水果高12%。

有机和传统农业系统的区别在于限制合成杀虫剂的使用和限制施肥的类型和施肥强化。限制杀虫剂的使用直接影响了有机产品的组成成分，间接影响了品种的选择。有机农业更强调选择高抗性的品种，其能产生更高的次级代谢产物[26-27]。现有试验已证明减少氮肥的使用，可以增加酚类防御物质的产生，此类物质可加强植物对虫害和疾病的防御。

2 有机食品与普通食品安全性差异

2.1 农药残留

我国是农药生产使用大国，为保障农业的发展，农药的使用必不可少，但与此同时也造成了不同程度的环境污染[28]，人们的健康也深受影响。现有研究已表明，有机膳食可以减少儿童接触在普通生产中所使用的农药。当常摄入普通食物的儿童5 d之内全部转为摄入有机食物时，其尿液中几乎检测不到农药残留[29]。

虽然在有机农业生产过程中严格限制有毒化学农药、杀虫剂、除草剂的使用，但环境污染是否对有机产品存在影响一直是争论的热点[30]。法国的相关研究检验了在15 772个食品样品中（大部分是谷类食品），94%的有机样品中没有任何污染物残留，而3.3%的样品虽检出污染物但其含量远低于最高限定水平。意大利的一项调查研究表明[31]，在3 500个植物样品中，97.4%的农产品不含有可检出的农药残留。相比之下，普通果蔬的农药残留是普遍存在的。梁玲等人对连云港市蔬菜农药残留结果分析表明，在每年累计的2 880个蔬菜样品中，有252个样品农残超标，而且在检测出的农药中不乏有禁用农药。

2.2 硝酸盐

人体摄入的硝酸盐大部分来自蔬菜，约占80%。硝酸盐在细菌作用下可还原成亚硝酸盐。亚硝酸盐可使血液中毒，致使人体出现头昏缺氧症状。一些研究已证明，在传统方式下生产的蔬菜（马铃薯、胡萝卜、花椰菜、生菜等）比有机方式生产的蔬菜含有更高浓度的硝酸盐。肥料的限制直接导致了有机作物比传统作物含有更少的含氮化合物。还有研究发现，有机果蔬中硝酸盐含量低于普通果蔬，在叶菜中尤为明显，降低约50%。这一差异的主要原因是在有机农业生产方式下不允许无机氮肥的加入，故减少了硝酸盐在植物中的积累。但由于植物可利用的氮源减少，有机果蔬中的蛋白质含量也相应减少。

2.3 重金属

重金属一般是相对密度大于4.5 g/cm3的金属。食品卫生标准中所列的铅、砷、汞、铬、镉等元素均为重金属元素。其中，镉不仅会导致高血压，引起心脑血管疾病还会破坏骨钙，引起肾功能失调。通过荟萃分析证明对于相同的粮谷类食品，在有机种植方式中，粮谷中的镉含量是普通种植方式中的50%，这可能是因为传统种植方式中使用了过多的磷酸盐肥料而造成镉污染。试验证明，随着给土壤施此种肥料的次数增多，这片土壤所种植的植物的镉含量就越高。该研究还发现与普通生产方式所生产的作物相比，有机作物中的铅和砷含量并不低。

3 总结与展望

综上所述，有机食品与普通食品在营养与安全上有以下差异：①有机粮谷类食品淀粉含量略有提升（1%～2%），并富含P，K，Ca，Mg等矿物质，其植酸含量少（10%～30%），蛋白质消化率有所提高。②有机植物性食品中矿物质及多酚类黄酮类等抗氧化物的含量普遍要比普通植物食品高很多，如有机番茄中黄酮类化合物比普通果蔬高70%～90%。多数研究表明，有机果蔬中VC的含量也有所提升，如有机草莓中VC的含量比普通草莓高10%。94%～97%的果蔬及谷类食品中不含有可检出的农药残留。有机植物中次级代谢物的增加可增强植物对虫害和疾病的防御，从而减少农药的使用。有机蔬菜中的硝酸盐含量有所降低，有机叶菜中的硝酸盐含量仅为普通叶菜的50%。有机谷类中的重金属含量低，如镉的含量仅为普通谷类的50%。③有机牛奶中的ω-3不饱和脂肪酸含量比普通牛奶高56%，有机肉类中的ω-3不饱和脂肪酸含量也比普通肉类高47%，同时，有机牛奶中的α-生育酚（VE）主要为3R-α-生育酚，而普通牛奶中则为2R-α-生育酚，故有机牛奶中的VE有更高的活性。

目前，对有机食品的研究主要集中在植物性食品，对动物性食品的研究相对较少，特别是对有机肉类中蛋白质、维生素及抗氧化物的研究鲜有发现。对有机果蔬中维生素的研究虽相对较多，但目前存在着一些争议。因受天气条件、土壤环境等因素的影响，有机果蔬在维生素含量上是否更具优势还不得而知。有机生产方式下的放养形式可以使动物有更多的活动空间，减少了集中患病的风险。有机农业有利于土壤、水资源等环境的发展。我国有机农业起步较晚，有机食品的国内销售状况还不容乐观，主要原因有：①国家对有机产品市场监管不健全，滥竽充数的现象时有发生；②消费者对绿色食品、有机食品相关知识了解过少；③有机食品的价格过高使消费者望而却步。为了使有机食品快速发展，现需要建立健全科学的管理体系，建立严格的监测机制，在生产过程中严格执行有机农业产品标准，在此基础上还需做好推广工作并全面发展有机食品，以在国际市场上占据更多份额。

[1]刘义满.无公害食品、绿色食品及有机食品的概念及区别 [J].中国园艺文摘，2010（2）：173-175．

[2]Yiridoe E K，Bonti-ankomah S，Martin R C．Comparison of consumer perceptions and preference toward organicversus conventionally produced foods：A review and update of the literature[J] ．Renew Agric．Food Syst．，2005 （3）：193-205．

[3]Lombardi-boccia G，Lucarini M，LanziS，et al．Nutrients and antioxidant molecules in yellow plums（Prunus domestica L）.from conventional and organic productions：A comparative study[J] ．Agric．Food Chem．，2004，52 （1）：90－94．

[4]Elamin E，Al-wehaibi N．Alternate use of good and saline irrigation water（1∶1） on the performance of tomato cultivar[J] ．Plant Nutr.，2005，28 （6）：1 061-1 072．

[5]Beinare C，Gautier H，Bourgaud F，et al.Effects of low nitrogen supply on tomato（Solanum lycopersicum） fruit yield and quality with special emphasis onsugars， acids，ascorbate， carotenoids， and phenolic compounds[J] ．Agric．Food Chem，2009 （7）：4 112－4 123.

[6]Kaura M，Kaura N，Sandhu K S，et al．Some properties of rice grains,， flour and starches： A comparisonof organic and conventional modes of farming[J]．LWT-Food Science and Technology，2015 （5）：152－157.

[7]Nitika，Punia D，Khetarpauln．Physico-chemical characteristics，nutrient composition and consumer acceptability of wheat varieties grown under organic and inorganic farming conditions[J]．International Journal of Food Sciences and Nutrition，2007 （9）：3-7．

[8]Knuckles B E，Kuzmicky D D，Betschart A A．Effects of phytates and partially hydrolysed phytates on in vitro protein digestibility[J] ．Food Sci．，1985 （2）：1 080-1 082．

[9]Wolfson J L，Shearer G．Amino acid composition of grain of maize grown with and without pesticides and standard commercial fertilizers[J] ．Agron，1981 （3）：611-613．

[10]Suja G，Byju A N，Jyothi SS，et al．Yield，quality and soil health under organic vs conventional farming in taro[J] ．Scientia Horticulturae，2017 （8）：334－343．

[11]Worthington V．Nutritional quality of organic versus conventional fruits，vegetables，and grains[J] ．Altern．Complement.Med，2001 （7）：161－173．

[12]Amarante D，Cassandro V T，Mafra A L．Yieldand fruit quality of apple from conventional and organic production systems[J] ．Pesq.Agropec.Bras.，2008 （7）：333-340．

[13]Dominika ST，M Barański，Chris JS，et al．Higher PUFA and ω-3 PUFA，conjugated linoleic acid，α-tocopherol and iron，but lower iodine and selenium concentrations in organic milk：A systematicliterature review and meta-and redundancy analyses[J] ．British Journal of Nutrition，2016 （11）：1 043-1 060．

[14]Ferreiro T，Gayoso L，Rodriguez-otero J L．Milk phospholipids：Organic milk and milk rich in conjugated linoleic acid compared with conventional milk[J]．Journal of Dairy Science，2015 （3）：153-157．

[15]Smith B L．Organic foods and supermarket foods：Element levels[J] ．Journal of Applied Nutrition，1993（5）：35-39．

[16]Flachowsky G，Franke K，Meyer U，et al．Influencing factors on iodine content of cow milk[J] ．Eur．J．Nutr．，2014 （3）：351-365．

[17]Lavu RV，Du L G，Vanet d WT，et al．Fertilizing soil with selenium fertilizers： impact on concentration， speciation，and bioaccessibility of selenium inleek（Allium ampeloprasum） [J] ．Agric．Food Chem．，2012 （6）：10 930-10 935．

[18]Hoefkens C，Vandekinderen I，De Meulenaer B，et al．A literature-based comparison of nutrient and contaminant contents between organic and conventional vegetables and potatoes[J] ．British Food Journal，2009（2）：1 078-1 097．

[19]Reganold J P，Andresw P K，Reeve J R，et al．Fruit and soil quality of organic and conventional strawberry agroecosystems[J] ．PLoSOne，2010 （5）：57-65．

[20]Smith-spangler C，Brandeau M L，Hunter G E，et al．Are organic foods safer or healthier than conventional alternatives：A systematic review[J] ．Ann Intern Med，2012（12）：348-366．

[21]Mitchell A E， Hong Y J， Koh E， et al．Ten-year comparison of the influence of organic and conventional crop management practices on the content of flavonoids in tomatoes[J] ．Journal of Agricultural and Food Chemistry，2007 （5）：6 154-6 159．

[22]郭长江．食物天然成分之一——类黄酮物质的生物学作用 [G]//中国营养学会．中国营养学会第九次全国营养学术会议论文摘要汇编，中国营养学会，2004：2．

[23]Grinder-pedersen L， Rasmussen S E， Bugel S， et al．Effect of diets based on foods from conventional versus organic production on intake and excretion of flavonoids and markers of antioxidative defense in humans[J]．Journal of Agricultural and Food Chemistry，2003 （9）：5 671-5 676．

[24]韩雅珊．类胡萝卜素的功能研究进展（综述） [J]．中国农业大学学报，1999（1）：5-9．

[25]Brandt K，Leifert C，Sanderson R，et al．Agroecosystem management and nutritional quality of plant foods：the case of organic fruits and vegetables[J]．Critical Reviews in Plant Sciences，2011，30 （1/2）：177-197.

[26]Brandt K，Molgaard J P．Organic agriculture：Does it enhance or reduce the nutritional value of plant foods[J]．Sci．Food Agric，2012 （9）：924-931．

[27]张力，张静姝，姜淑卿，等．我国农产品农药残留现状及农药联合毒性研究进展 [J]．职业与健康，2016（4）：569-572．

[28]Lu C，Toepel K，Irish R，et al．Organic diets significantly lower children's dietary exposure to organophosphorus pesticides[J] ．Environ Health Perspect，2006 （5）：260-263．

[29]Tasiopoulou S，Chiodini A M，Vellere F．Results of the monitoring program of pesticide residues in organic food of plant origin in Lombardy （Italy） [J] ．Environ．Sci．Health B，2007（10）：835-841．

[30]梁玲，张来振，刘淑梅，等．2006-2011年连云港市蔬菜农药残留情况分析 [J]．现代农业科技，2012（3）：212-213．

[31]Bourn D，Prescott J．A comparison of the nutritional value，sensory qualities，and food safety of organically and conventionally produced foods[J]．Critical Reviews in Food Science and Nutrition，2002 （7）：1-34．◇