不同品种稻米中硒、锌、铁含量比较及其膳食摄入量评估

韦燕燕，王松，顾明华，何礼新，沈方科*，蔡中全*

1. 广西大学（南宁 530000）；2. 广西区土壤肥料工作站（南宁 530000）

铁、锌和硒是与人体健康息息相关的微量元素。大量研究认为微量元素具有双重性，适宜量可维持人体正常生命活动所必需。如硒是人体重要含硒酶和硒蛋白的重要组成成分，具有提高机体免疫力和预防癌症的功能[1]；铁参与人体中多种酶和细胞色素等物质的生物合成，与机体免疫等密切相关[2]；锌在人体中参与细胞的分裂和分化，对人体生长发育等发挥重要作用[3]。但是这些微量元素摄入不足或过量则会在不同程度上引起人体疾病[4-6]。尤其是微量元素摄入不足引发的人体营养失衡问题已经成为中国不容忽视的公共健康关注问题之一。由于人体自身并不能合成这些微量元素，人体中的微量元素主要通过膳食摄入。因此食物中微量元素的含量直接影响人体微量元素的水平。

水稻是中国种植面积最大、单产最高的粮食作物，全国65%以上的人口以水稻为主食，其含有硒、铁和锌等多种与人体营养状况和健康息息相关的必需微量元素[7-8]。因此，适当提高稻米中硒、铁和锌含量，且将其控制在人体耐受摄入的含量范围内，对中国富含微量元素水稻生产及居民健康均具有重要意义。通过育种途径，选育富铁、富锌和富硒水稻品种已成为水稻功能性研究的热点[9]。国际上将改善作物可食用部微量元素含量（尤其是铁、锌和硒）作为作物育种的主要目标之一，并已经在水稻上开展相关研究[10-12]。

报道指出广西土壤中硒等微量元素背景值较高[13-15]。发展富硒、富铁和富锌特色农业成为热点，然而大多集中在对水稻的硒、铁和锌等单一元素研究上，有关不同品种稻米中硒、铁、锌含量及其膳食摄入较少报道。筛选出富硒、铁、锌能力较强的水稻品种，可为后续种质创新，以及开发富微量元素水稻资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 水稻材料

供试的113份水稻品种为我国主栽品种。种植之前，对所供应的水稻种子进行选取包装，编号记录好水稻品种的名称。

1.2 试验设计

选取广西钦州市钦北区大垌镇一农田为供试试验田，农田土壤总硒含量0.8 mg/kg，供试土壤达到富硒水平（土壤硒含量＞0.4 mg/kg）[16]。另外，土壤中有效铁和锌含量分别是78.25和2.46 mg/kg。供试土壤理化性质指标，见表1。

每个水稻品种种植3个小区，每个小区种植30株水稻，并做好标记。在水稻种植区的周围设置保护行，水肥按照当地习惯进行管理。水稻成熟后，采集每个品种水稻稻米，将谷粒脱壳成糙米，碾磨成为稻米后粉碎，制成粉状样品，用自封袋储存，置于干燥容器中待测备用。

表1 供试土壤的理化性质

1.3 测定方法

土壤理化性质指标的测定方法详见《土壤农化分析方法》[17]。

稻米样品中硒、铁和锌含量的测定：称取约0.5 g样品，放入聚四氟乙烯消解管中，加入4 mL HNO3和1 mL H2O2，置于微波消解仪（CEM Mars6）中消解，取出后置于消解架加热至130 ℃，赶酸2 h后加入2 mL 1∶1盐酸，再加热30 min；待溶液冷却至室温后定容25 mL容量瓶，定容后消解液中硒、铁、锌含量采用电感耦合等离子体质谱ICP-MS（NEXION 350X，美国PE）测定。

稻米硒、铁、锌膳食摄入量评估：居民经不同品种稻米摄入的硒、铁、锌量可采用日获取量计算。

式中：i为居民对稻米硒、铁、锌的日摄入量，mg/d；C为稻米中硒、铁、锌含量，mg/kg；W为人均摄入量，按许晓丽等[18]通过对2010—2012年的中国居民谷类食物摄入状况及变化进行研究后发现，成年人人均每天消费稻米为176.6 g。

1.4 数据分析及作图

所有数据用SPSS软件进行统计及分析，Excel软件作图。

2 结果与分析

2.1 水稻不同品种稻米硒含量差异

对113个稻米品种硒含量进行分析，结果表明，硒含量最高的稻米品种为“两优287”“宜香99E-4”，硒含量最低的稻米品种为“武育糯16号”“直粳7号”，其中60个稻米品种稻米含硒量达到富硒水平（DB 45/T 1061—2014，0.15～0.50 mg/kg），18个稻米品种稻米硒含量低于食物硒含量临界值0.06 mg/kg。由图1可知，113份水稻种质资源材料的稻米硒含量整体呈单峰分布，在含硒水稻稻米样品中，含硒量越高的样品在总样品中占比越低，其中稻米硒含量低于0.05 mg/kg品种占8.84%，介于0.05～0.1 mg/kg的品种占41.59%，介于0.1～0.15 mg/kg的品种占19.46%，介于0.15～0.5 mg/kg的品种占28.31%，高于0.05 mg/kg的品种占0.88%。

图1 不同品种稻米硒含量数量

由表2可知，水稻种质资源材料硒含量差异较大，变异区间为0.004～0.546 mg/kg，中位值的范围为0.036～0.546 mg/kg，不同稻米品种的硒含量平均值为0.207 mg/kg，稻米品种之间的极大值与极小值比值为136.5。

表2 稻米硒含量范围及变异系数

2.2 水稻不同品种稻米铁含量差异

对113个稻米品种数据进行分析，结果表明，铁含量最高的稻米品种为“惠优287”“顺优109”，铁含量最低的稻米品种为“广两优15”“特优航2号”。由图2可知，113份水稻种质资源材料稻米铁含量整体呈单峰分布，其中稻米铁含量介于12～15 mg/kg的品种占7.08%，介于15～20 mg/kg的品种占36.28%，介于20～25 mg/kg的品种占22.12%，介于25～35 mg/kg的品种占23.01%，高于35 mg/kg的品种占11.50%。

由表3可知，水稻种质资源材料铁含量差异较大，变异区间为12.16～53.62 mg/kg，中位值的范围为13.79～39.41 mg/kg，不同稻米品种的铁含量平均值为24.59 mg/kg，稻米品种之间的极大值与极小值比值为4.41。

2.3 水稻不同品种稻米锌含量差异

由图3可知，113份稻米种质资源材料稻米锌含量整体呈单峰分布，其中锌含量最高的稻米品种为“华优229”“武育糯16号”，锌含量最低的稻米品种为“特优6603”。其中，稻米锌含量介于11～15 mg/kg的品种占23.89%，介于15～20 mg/kg的品种占32.74%，介于20～25 mg/kg的品种占19.46%，介于25～35 mg/kg的品种占19.46%，高于35 mg/kg的品种占4.42%。

图2 不同品种稻米铁含量数量

表3 稻米铁含量范围及变异系数

图3 不同品种稻米锌含量数量

由表4可知，水稻种质资源材料稻米锌含量差异较大，变异区间为11.51～68.79 mg/kg，中位值的范围为13.65～37.63 mg/kg，不同稻米品种的锌含量平均值为26.88 mg/kg，稻米品种之间的极大值与极小值比值为5.98。

表4 稻米锌含量范围及变异系数

2.4 水稻不同品种中膳食硒、铁、锌摄入量评估

参考中国居民膳食营养素参考摄入量[27]，人们每天最大的硒耐受上限为0.4 mg，建议成人每日硒摄入量为0.06 mg。而铁和锌的人体耐受上限均为40 mg，成人每日推荐铁和锌摄入量分别为12～20和7.5～12.55 mg，试验中有32个品种稻米中硒含量满足成人每日硒摄入量，20个品种稻米中铁含量满足成人每日铁摄入量，9个品种稻米中锌含量满足成人每日锌摄入量。其中，水稻品种“宜香99E-4”“天优华占”“五优308”的稻米硒、铁和锌含量可以同时达到膳食推荐摄入量标准，且未超过耐受上限量。

表5 不同水稻品种的膳食每日耐受量和适宜摄入量

3 讨论

水稻是中国居民主要的食物和矿质元素来源，以精米为主食引起的人体摄取必需微量元素（特别是硒、铁和锌）不足，逐渐成为影响人类身体健康的重要因素之一。广西是中国众多土壤资源区域之中圈定的最大富硒土壤区[19]，富硒土壤面积达295万 hm2，具有发展富硒水稻产业的先天优越条件。然而水稻属于非聚硒植物类型中含硒量较低的作物种类，如何借助水稻遗传改良、生产出富硒稻米是目前研究热点之一，张标金等[20]对江西80个水稻品种硒含量进行分析，结果表明水稻糙米中硒含量范围为0.025～0.143 mg/kg。李正文等[21]研究江苏省57个水稻品种稻米中硒含量，结果表明不同水稻品种之间稻米硒含量相差4倍。吴露露[22]通过开展海南水稻硒吸收积累的筛选试验，发现水稻硒含量为0.05～0.16 mg/kg。此次试验中113个供试水稻品种在自然富硒土壤上种植，不同品种的稻米硒含量在0.095～0.546 mg/kg之间，相差5.7倍，其中53.09%的水稻品种达到富硒稻米标准（DB 45/T 1061—2014，0.15～0.50 mg/kg）。因此，利用育种方法有望筛选出高硒的稻米品种。

铁和锌是作物生长必需营养元素，但稻米的铁和锌含量是小麦、玉米等粮食作物中最低的[23]。相比于硒，稻米铁、锌的遗传育种研究开展较早。在1999年Gregoriog等[24]对1 138份水稻种质资源进行研究分析，发现其中糙米铁含量为6.3～24.4 mg/kg。Yang等[25]于1998年对285份水稻稻米中的锌含量进行分析，结果发现在锌含量在水稻品种及亚种间存在明显差异。此次研究结果与之相似，113份供试水稻品种的稻米铁含量范围为12.16～53.62 mg/kg，锌含量变化范围为11.51～68.79 mg/kg。以上研究结果均证实不同地区的水稻资源中铁、锌元素含量在不同基因型材料之间存在成倍的差异。

由于微量元素具有双重性，摄入缺乏或者过多均对人体健康造成影响，查明中国人群通过食用稻米摄入的硒、铁和锌含量，有助于稻米微量元素营养及安全性的评估[18]。以中国居民膳食营养素参考摄入量中微量元素最大耐受值（Se 0.4 mg/d；Fe 40 mg；Zn 40 mg）和适宜摄入量（Se 0.06 mg/d；Fe 12～20 mg；Zn 7.5～12.5 mg）为参考文献[26-27]。32个水稻品种的稻米满足成人每日硒摄入量，即使是食用含硒最高的品种“两优287”（Se 0.546 mg/kg）的稻米，也属于摄入安全范围。而20个水稻品种的稻米可以满足每日成人适宜铁摄入量，9个水稻品种的稻米可以满足每日成人适宜锌摄入量，且并不会造成人体铁、锌摄入超标。此外，总体来说，水稻品种“宜香99E-4”“天优华占”“五优308”吸收积累硒、铁和锌能力较强，其稻米中硒、铁、锌含量均较高，可以同时达到膳食推荐微量元素摄入量标准，且未超过耐受上限量，因此，这3个水稻品种可以作为富多种微量元素的优质水稻种质资源。

4 结论

在自然富硒土壤上，水稻品种对硒、铁、锌的吸收和积累存在明显的基因型差异。其中，“两优287”“宜香99E-4”稻米硒含量高，“惠优287”“顺优109”稻米铁含量比较高，“华优229”“武育糯16号”稻米锌含量较高，对水稻品种进行硒、铁、锌摄入量计算发现，摄入高硒、铁和锌含量水稻品种稻米未产生健康安全风险。因此，可以利用富硒、铁、锌水稻种质资源，提高稻米中硒、铁、锌含量，有效解决中国居民硒、铁、锌膳食摄入量不足健康问题。