[00113018]蔬菜有机硒富集及其对生理代谢的影响研究

1. 课题来源与背景 芸薹属蔬菜的有机硒富集及其对生理活性成分的影响,国家自然科学基金项目（项目批准号：31101537）; 十字花科蔬菜中硒对镉造成的DNA损伤毒性拮抗机制,河南省教育厅科学技术研究项目（项目号：14A550012）。 2. 研究目的与意义 硒是人体的必须营养元素,缺硒可能导致心脏病,甲状腺机能减退,以及免疫能力减弱等症状。近年来,含硒组分具有的抗癌能力受到国际保健科学领域的普遍关注,流行病学研究表明,成年人如果每天补充200μg硒可以使癌症的发病率和死亡率降低50％左右。我国成人的硒摄入量仅为26 μg/日,距离中国预防医学中心卫生所推荐的安全进硒量50-240μg/人/日相差甚远。而不同来源和化学形式的含硒组分之间的安全性、生物功能性存在较大差异。植物中硒主要以硒代氨基酸形式存在,生物利用率高,且不易在体内造成蓄积。 国内目前尚不能人工合成氨基酸结合型等有机硒,大多获取植物有机硒的途径是依靠生物转化技术。食品中硒的浓度及存在形式对于硒的生物利用率有很大影响,不同来源和化学形式的有机硒之间的效果也存在差异。本研究利用蔬菜作为载体,对于果蔬中有机硒的分布、形成机理,及其对生物利用率的影响需要进行深入探讨;对果蔬生长和加工过程中有机硒存在形式、有机硒的富集、生物转化机理以及保护措施等方面进行深入研究;对于具有生理功能的含有机微量元素蔬菜型功能食品产业化中的应用提供理论依据和实践指导,进而来提高年产值达150亿元的我国蔬菜加工行业的高新技术含量,以及开发具有自主产权的具有生理功能的含有机微量元素蔬菜型功能食品,具有十分重要的意义。 3. 主要论点与论据 （1）对菜心和甘蓝富硒处理方法如下：在一定范围内（0～150mg/L）,施硒浓度和蔬菜中硒的积累量呈线性相关关系。采用pH8的的浓度为50mg/L弱碱性亚硒酸钠溶液,对蔬菜进行2-3次的叶面喷施,是比较简便而且切实可行的农艺富硒方法。 （2）对富硒甘蓝和毛豆进行含硒组分的分离提取和分析检测,结果显示甘蓝中硒主要以游离态形式存在,而毛豆中的硒则以蛋白结合的形式存在;甘蓝和毛豆中硒代氨基酸的种类和含量的测定采用氯甲酸乙酯衍生化,然后采用气相色谱质谱质谱法进行分析。 （3） 采用荧光探针方法对胞内ROS、内源NO进行分析,采用特异性荧光探针WSP-1进行原位分析植物胞内H2S。研究结果显示：过量的硒通过抑制植物NADPH氧化酶合成抑制ROS合成导致的B. rapa 氧化胁迫,造成B. rapa根内部生长抑制;内源NO 通过促进编码NADPH氧化酶的BrRbohs的表达促进ROS 积累;高浓度的硒通过miRNA途径影响B. rapa的光合特性及叶绿素含量。研究表明高浓度的硒处理能加剧叶绿体的降解和抑制其合成。 （4） 硒对于B. rapa的光合特性有显著的影响,随着硒浓度处理的升高,其净光合速率（Pn）和蒸腾速率（E）明显下降,气孔导度（Gs）下降,但胞间CO2浓度（Ci）基本不变。同时叶绿素的含量呈现先增加后下降的趋势。 4. 创见与创新 （1）选择了适宜的富硒蔬菜品种和简便的规模化富硒操作方法,采用pH8的浓度为50mg/L的亚硒酸钠溶液,对甘蓝进行2～3次的叶面喷施,是比较切实可行的农艺富硒方法,且不会造成土壤中无机硒的残留和积累。 （2）首次建立了气相色谱－质谱－质谱串联法测定蔬菜中硒代氨基酸的方法,尤其适合于蔬菜等复杂基质中痕量硒代氨基酸的定性定量分析。 （3）首次对高浓度硒对蔬菜的生理生化指标进行研究。研究发现高浓度Se（IV）处理会通过基于NADPH氧化酶的ROS合成导致氧化损伤,造成B. rapa根部生长抑制。内源NO 会通过促进编码NADPH氧化酶的BrRbohs的表达促进ROS 积累。还证实了Se（IV）胁迫造成的B. rapa植物毒性是通过抑制内源H2S合成的作用。研究结果对揭示蔬菜中高浓度金属元素胁迫作用提供理论基础。 （4）证实气孔限制不是光合蒸腾速率降低的主要因素,高浓度的硒是通过miRNA途径影响B. rapa的光合特性及叶绿素含量。 5. 社会经济效益,存在的问题 河南省是农产品生产及消费大省,食品加工企业十分普遍,成果推广后,将对有机硒富集蔬菜的深度开发,增加富硒蔬菜产品的花色品种,提高产品的保健价值和营养功能,从而提高农副产品的附加值和产品的核心竞争力。富硒技术用于蔬菜种植和加工,不仅可以提高蔬菜的功能价值,还可增加农民和食品加工产业的效益。我国目前蔬菜种植面积达到3亿多亩,年产量超过7亿吨,中国蔬菜生产布局不断优化、品质安全水准不断提高,本核心技术用于功能性食品的开发,并在保障功能保健作用的技术上控制产品质量和安全性。具有很好的社会效益和公益价值。 本项目研究内容尚需在大规模生产范围进行重复和验证。