不同水稻基因型中微量营养素保留和生物利用度的评估：植酸对铁和锌摩尔比的影响

《Journal of Cereal Science》：Evaluation of micronutrient retention and bioavailability in diverse rice genotypes: Role of phytate to iron and zinc molar ratio

水稻品种铁锌和植酸含量及生物利用度研究显示碾磨导致铁锌损失达83%-90%和38%-55%，植酸与矿物质摩尔比（PA:Fe和PA:Zn）负相关，低植酸且比值适宜的CR Dhan 312和CR Dhan 1014品种生物利用度较高，为开发营养强化稻提供理论依据。

　　本研究探讨了水稻中微量元素铁（Fe）和锌（Zn）以及植酸（Phytic acid, PA）含量的基因型差异，并分析了这些差异对矿质元素生物利用度的影响。研究团队由来自印度奥里萨邦卡塔克市印度农业研究理事会（ICAR）中央水稻研究所（CRRI）的九位研究人员组成，他们共同致力于改善水稻的营养价值，以应对全球范围内因水稻消费而产生的微量营养素缺乏问题。

在水稻种植和加工过程中，微量元素的流失是一个不可忽视的问题。特别是在米磨制过程中，大量的营养成分被去除，导致铁和锌含量大幅下降。因此，了解不同基因型水稻在不同加工形式下的微量元素含量及其生物利用度，对于开发更具营养价值的水稻品种具有重要意义。研究团队选择了25种在ICAR-CRRI培育的水稻基因型进行分析，涵盖了从糙米到精米的不同形式，以全面评估微量元素在加工过程中的变化情况。

研究结果表明，不同基因型的水稻在铁、锌和植酸含量上存在显著差异。在糙米中，铁的含量较高，某些基因型甚至达到36.23 mg/kg，而精米中的铁含量则明显降低，减少了83%-90%。同样，锌的含量在糙米中也较为丰富，某些基因型的锌含量可高达35.3 mg/kg，但经过精米加工后，锌含量下降了38%-55%。这一发现突显了精米加工对水稻营养价值的负面影响，尤其是在微量元素的保留方面。因此，对于依赖精米作为主要食物来源的人群而言，这种加工方式可能导致严重的营养缺乏。

此外，研究还关注了植酸对铁和锌生物利用度的影响。植酸是一种广泛存在于谷物中的天然物质，其与铁、锌形成稳定的复合物，从而降低这些元素的可吸收性。研究发现，植酸含量与铁、锌的生物利用度之间存在显著的负相关关系，相关系数分别达到-0.89和-0.92。这意味着，植酸含量越低，铁和锌的生物利用度越高。因此，筛选出植酸含量较低、同时具有较高铁和锌含量的水稻基因型，成为提高其营养价值的重要途径。

在所有被研究的基因型中，CR Dhan 312和CR Dhan 1014表现出较低的植酸含量，以及较为理想的植酸与铁、植酸与锌的摩尔比例。这些基因型不仅在糙米中具有较高的铁和锌含量，而且在精米加工后仍能保持相对较高的生物利用度。这一发现为未来开发高营养价值的水稻品种提供了重要的基因资源。通过选择这些具有优良特性的基因型，可以有效提升水稻中微量元素的生物利用度，从而改善依赖水稻为主要食物来源人群的营养状况。

研究还指出，植酸在水稻中的分布并不均匀，主要集中在谷壳和胚芽层，而精米加工过程中，这些富含植酸的部分被去除，导致植酸含量显著下降。然而，即使在精米中，残留的植酸仍然对微量元素的吸收构成障碍。因此，除了减少植酸含量外，还需要考虑如何通过其他手段提高微量元素的生物利用度，例如通过调整土壤营养成分或改良水稻品种，以达到更好的营养强化效果。

从营养学的角度来看，铁和锌是人体必需的微量元素，对健康至关重要。铁主要参与血红蛋白的合成，有助于氧气的运输，而锌则在多种酶的合成和DNA、RNA的代谢过程中发挥关键作用。尽管这两种元素在人体中仅需微量，但其摄入不足可能导致严重的健康问题。例如，铁缺乏会导致贫血，影响认知功能和发育，而锌缺乏则可能导致生长迟缓、免疫力下降以及对感染的易感性增加。因此，提高水稻中这些微量元素的生物利用度，对于改善全球范围内的微量营养素缺乏问题具有重要意义。

在实际应用中，糙米虽然营养更为丰富，但由于其储存期较短、易变质以及烹饪时间较长，往往不如精米受欢迎。因此，研究团队在分析中特别关注了精米中的微量元素含量及其生物利用度，以寻找在不改变消费者习惯的前提下，提高水稻营养价值的可能途径。通过筛选出具有优良特性的基因型，可以为未来的水稻育种提供科学依据，推动更健康的饮食结构。

本研究的发现不仅为水稻的营养改良提供了理论支持，也为相关政策制定和农业实践提供了指导。在许多发展中国家，水稻是主要的粮食作物，其营养成分的优化对于改善公众健康具有深远影响。通过选择特定基因型的水稻，可以有效减少植酸含量，提高铁和锌的生物利用度，从而为解决微量营养素缺乏问题提供新的思路。

在实验设计方面，研究团队在2024年的雨季在ICAR-CRRI的试验田中进行了田间试验。他们选择了25种最受欢迎的水稻基因型，并对这些基因型在不同处理条件下的表现进行了评估。处理条件包括对照组（T1）和施肥组（T2），其中对照组仅施用氮磷钾肥料，而施肥组则在土壤测试的基础上补充了铁和锌。通过这种设计，研究团队能够比较不同处理条件下水稻中微量元素含量的变化，以及这些变化对营养质量的影响。

研究团队还对土壤进行了分析，以确保试验条件的科学性和合理性。土壤分析的结果对于确定施肥方案至关重要，因为它能够反映土壤中微量元素的实际含量，并指导如何通过施肥来改善水稻的营养状况。通过这种方式，研究团队能够更准确地评估不同基因型在不同土壤条件下的表现，从而为未来的水稻育种和种植实践提供数据支持。

在数据分析过程中，研究团队特别关注了铁和锌在糙米和精米中的含量变化，以及植酸含量对这些元素生物利用度的影响。他们发现，糙米中的铁和锌含量明显高于精米，这与精米加工过程中去除富含营养的谷壳和胚芽层有关。然而，精米仍然是许多消费者的主要选择，因此，如何在不改变加工方式的前提下，提高其营养价值，成为研究的重点之一。

为了进一步提高铁和锌的生物利用度，研究团队还探讨了植酸与这些元素之间的相互作用。他们发现，植酸与铁、锌的摩尔比例是影响生物利用度的关键因素。较低的植酸与铁、锌比例意味着这些元素更容易被人体吸收，从而提高其营养价值。因此，筛选出具有较低植酸含量和较高铁、锌含量的水稻基因型，是提高其营养价值的重要策略。

此外，研究团队还考虑了其他因素对微量元素生物利用度的影响，例如pH值和矿物质浓度。这些因素在不同的土壤和种植条件下可能发生变化，从而影响植酸与微量元素的相互作用。因此，研究团队建议，在未来的研究中，应更加关注这些环境因素对营养质量的影响，以确保研究成果能够广泛应用于不同地区和种植条件。

总的来说，本研究揭示了水稻中微量元素含量和植酸含量的基因型差异，以及这些差异对营养质量的影响。研究结果表明，选择特定基因型的水稻可以有效提高其营养价值，减少微量元素的流失，并改善其生物利用度。这为未来的水稻育种和营养强化策略提供了重要的科学依据，同时也为改善全球范围内的微量营养素缺乏问题提供了新的解决方案。