紅色納米硒在水稻和柑橘上的應用研究

董雍　李紅強　蔣光月

摘 要：通過田間試驗研究了品黑一號水稻和砂糖桔對同一硒含量水平下2種營養(yǎng)液中硒的富集能力以及硒元素對2種作物產量的影響。結果表明，2種營養(yǎng)液都能生產出符合標準的富硒農產品，紅色納米硒營養(yǎng)液比亞硒酸鈉溶液使用時更安全、更有效，其促進水稻吸收硒的效率是亞硒酸鈉的2倍，所形成的水稻和柑桔產量也比施用亞硒酸鈉溶液高。

關鍵詞：紅色納米硒；水稻；柑橘；富集

中圖分類號 S511；S66 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）07-61-03

Abstract：Using nano-selenium plant nutrients and sodium selenite as test material，the authors studied the effect of black rice variety Pinhei 1 and citrus shatangjus selenium enrichment capability through field trials，and the effects of selenium on yields for both crops were discussed. The results showed that the two nutrition solution both can produce compliant selenium-rich agricultural product.Red nano-Se nutrient solution is more secure and effective than sodium selenite in applying，the former promote efficient absorption of selenium in rice is twice the latter.The Production also has the same conclusion.

Key words：Red Nano-Se；Rice；Citrus；Enrichment

硒是人體必需的微量元素[1]，作為營養(yǎng)元素的硒在人體內能清除過剩的活性氧自由基，參與25種含硒蛋白合成，如谷胱甘肽過氧化物酶[2]等。許多疾病的發(fā)生均與缺硒有關[3-6]，人們一直在探求安全、經濟的補充硒營養(yǎng)的方法，最普通的做法就是通過富硒農產品來補充[7]，富硒農產品中的生物硒是人體利用硒的重要來源。農業(yè)應用中多以亞硒酸鈉作為農產品中外加源硒的硒源，但因亞硒酸鈉使用的安全性等問題，科技工作者們尋找到了另一種有活性的、低毒的單質硒——紅色納米硒。紅色納米元素硒是由我國科學家率先研制的以蛋白質為分散劑的硒納米粒子，粒徑小于60nm，是納米級的單質硒[8]。納米硒能夠提高機體抗氧化能力、增強免疫力、抑制腫瘤、改善畜禽肉品質，具有比亞硒酸鈉低的毒性及高的生物利用率等特點。因納米體系的龐大表面積，使鍵態(tài)嚴重失配，出現許多活性中心，表面出現非化學平衡，可以導致硒的性質特異性變化。與其他形式的硒相比，納米硒具有較高的生物活性[9]、安全性、抗氧化性和較高的吸收率等特點。納米硒吸收利用率高，排入環(huán)境中硒的量較低，可減輕環(huán)境污染，無論在動物或植物上的應用都具有良好的前景。目前，紅色納米硒在動物科學領域中的應用較多，而在水稻和水果上的應用較少，為此，本試驗試圖在這方面進行了一些探索，以期為紅色納米硒在農業(yè)上的應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 研究對象 水稻品種選用富硒能力較強的黑糯品黑一號，由安徽省農業(yè)科學院水稻研究所種質資源室提供；柑橘品種為砂糖桔，為廣西融安縣長虹砂糖桔種植基地主栽品種，樹齡為盛果期2a。

1.1.2 試劑 對照為亞硒酸鈉水溶液，濃度為理論含Se量1.828g/100mL。紅色納米硒為安徽省農業(yè)科學院土壤肥料研究所研發(fā)產品，筆者利用研究所提供的亞硒酸鈉水溶液和菌種以及基料，在實驗室中，把菌種和液體基料混合攪拌均勻后好氧保存1d，加入無機態(tài)亞硒酸鈉溶液，每次加入的亞硒酸鈉總量2.0g/100mL混合液，共加入2次，間隔7d。期間開口攪拌或搖晃，作用14d后，紅色溶液增稠、穩(wěn)定即形成試驗用紅色納米硒營養(yǎng)液產品。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 水稻在試驗區(qū)內選擇面積為1 334m2的田塊，中間筑一土埂隔離，分為對照和處理2組，每組面積為667m2，以實測面積為準。對照為亞硒酸鈉水溶液施用區(qū)，處理為紅色納米硒營養(yǎng)液施用區(qū)，兩者總Se含量一致，于水稻齊穗期一次性噴施，每667m2總硒量以理論值1.828g計算。水稻試驗地點為安徽過灣農業(yè)科技有限公司舒城基地、合肥巾幗有機農業(yè)生態(tài)園長豐基地和無為縣玉泰現代農業(yè)發(fā)展公司開城基地，共3塊試驗基地。柑橘的設計與水稻類似，施用時間為第二次生理落果期后，試驗基地為廣西融安縣長虹砂糖桔種植基地。因是大田試驗，數據有代表性，所以每試驗基地沒有設重復。

1.2.2 樣品收集與檢測 水稻產量數據為田間實測，機收后稱重，計毛重，統(tǒng)一去雜和水分后計算產量。水稻樣品帶回實驗室，烘干粉碎過100目篩，供硒的分析測定。砂田桔總產量為估產，基地區(qū)域范圍內總產量除以果園面積。柑桔去皮后用不銹鋼機器勻漿，冷凍保存。以上樣品送安徽省出入境檢驗檢疫局檢測中心檢測，檢測方法依據《GB 5009.93-2010 食品安全國家標準 食品中硒的測定》執(zhí)行，原子熒光光譜法測定。

1.2.3 數據處理 測定結果用Excel軟件進行數理統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同試驗基地2種作物的總硒含量 依據國家標準《GB/T 22499-2008富硒稻谷》中規(guī)定大米中硒含量應在0.04～0.30mg/kg，以及《DB D36/T 566-2009 江西省地方標準 富硒食品硒含量分類標準》中規(guī)定水果中硒含量應在0.01～0.05mg/kg，可以判定所有試驗中產品均達富硒標準值（表1）。不論是用亞硒酸鈉溶液還是紅色納米硒營養(yǎng)液，在特定的濃度下，在水稻和柑桔一定的生長期內對作物葉片噴施，即可以通過作物自身的代謝和轉化作用，進入植物體內蓄積生物硒，形成富硒產品。

2.2 紅色納米硒營養(yǎng)液對水稻和柑桔的富硒能力的比較 表1中所有處理組總硒含量均高于同基地對照組總硒含量。過灣基地中總硒含量處理/對照組為1.8，巾幗基地中總硒含量處理/對照組為2.0，玉泰基地中總硒含量處理/對照組為2.3。品黑一號總硒含量3個基地平均表現處理/對照為2.0，說明同一品種水稻對同一硒水平的溶液吸收利用率不同，對紅色納米硒的吸收利用率是亞硒酸鈉溶液的2倍。長虹基地中總硒含量處理/對照組為1.3，也說明試驗砂糖桔果樹對紅色納米硒營養(yǎng)液的吸收利用和轉化效率更高，比亞硒酸鈉溶液更容易被果樹葉片吸收和轉運。

2.3 不同處理對2種作物產量的影響 試驗中沒有測定對照和處理以外的同區(qū)域水稻和砂糖桔，不能得知水稻和柑桔施用和不施用硒對產量的影響，但從表1水稻的表現和品黑一號品種的一般產量[10]（391.1kg/667m2）來估算，產量均有一定幅度的增加。施用亞硒酸鈉溶液3個基地分別增產9.0%、1.9%和8.3%，施用紅色納米硒營養(yǎng)液3個基地分別增產12.1%、2.9%和8.8%，且紅色納米硒營養(yǎng)液處理組的增產幅度比亞硒酸鈉溶液處理組增產幅度都高。產量數據的比較說明，硒元素對品黑一號黑糯增產有一定的作用，生物態(tài)紅色納米硒比無機態(tài)亞硒酸鈉作用更明顯。

3 結論與討論

由本次試驗可知：品黑一號黑糯對硒元素有富集能力且能形成與相關標準要求的富硒食品；硒元素對品黑一號有增產作用，而且不同形態(tài)的硒增產的幅度不同，通過微生物轉化的低毒性的紅色納米硒比無機態(tài)的亞硒酸鈉增產作用更明顯。雖然本試驗顯示砂糖桔也有與品黑一號一致的結論，但由于沒有多區(qū)域重復驗證，柑桔對硒的吸收利用及硒對柑桔產量的影響還有待進一步研究。

2種營養(yǎng)液都含有相同濃度的硒，只是硒的形態(tài)不一樣。亞硒酸鈉溶液中的硒為無機態(tài)硒，紅色納米硒營養(yǎng)液中為納米硒，是經過微生物轉化過的無毒性的處于膠體狀態(tài)的紅色元素硒[11]。硒在水稻和柑桔中的累積和對產量的促進作用，容易推想硒元素對植物的營養(yǎng)作用。然而，硒是否是植物必需營養(yǎng)元素，學術界爭議比較多。一種觀點在一般的教科書比較常見。公認的高等植物所必需的營養(yǎng)元素有17種：碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、硼、錳、銅、鋅、鉬、氯、鎳，其中鎳是1986年才被確認的。這當中并沒有硒元素，硒不是植物必需的元素[12]。自1817年瑞典化學家Berzelius發(fā)現元素硒以來，硒一直被認為是有害元素，直至1957年Schwarz和Foctz在對“Factor 3”的研究中發(fā)現了硒的營養(yǎng)作用。德國科學家Schwarz等經過幾十年的研究證明：人體的40多種疾病與缺硒有關，如癌癥、貧血、腦血管疾病、肝炎、白內障、糖尿病等[13，6]。1973年世界衛(wèi)生組織（WHO）確認：硒是人體必需的微量元素。另一方面，許多學者認為，硒參與植物新陳代謝，其同樣也是高等植物生長必需的營養(yǎng)元素，并對植物有抗氧化、拮抗重金屬、抵御逆境，增強植物抗性、參與植物的新陳代謝的作用，而且在一定的濃度范圍內（一般低于 0.1×10-6（單位））促進植物的生長發(fā)育[14]。植物通過根系和葉片從土壤和空氣中吸收硒，同時也通過葉片向空氣中排放硒，這一吸收排放過程構成了植物體的代謝機制（向靚，2003）。硒對植物的氮代謝、硫代謝和氨基酸代謝都能產生影響，在某些植物體內硒可部分地取代琉基（-SH）中的硫，以3種硒代含硫氨基酸的形式參與蛋白質的合成（尚慶茂等，1998；彭耀湘等，2007；陳銘等，1996）。陳銘等學者旗幟鮮明的結論是：硒是高等植物生長所必需的營養(yǎng)元素[6]。他們列舉了以下幾方面的理由：（1）根系對硒的吸收具有選擇性，吸收和運輸時需要能量；（2）植物不但吸收而且可以同化硒，植物體內存在十余種含硒的有機化合物；（3）隨著生育期進程，硒在作物體內可以隨光合產物產起運轉和再分配；（4）硒在植物體內具有多種生理功能，其中最主要表現在作為GSH-Px的組成成分參予生物抗氧化作用和作為t-RNA的組成成分參予蛋白質的合成；（5）硒對植物的效應符合Bertrand生物劑量規(guī)律；（6）硒參予維持植物體內的養(yǎng)分和離子平衡；（7）硒增強植物抵抗重金屬污染、抵抗病蟲害侵襲和逆境脅迫的能力。

通過水稻和水果來補充硒，是缺硒人群比較安全和經濟、易行的辦法。中國是一個貧硒的國家，富硒農產品多是通過轉化而來。人工轉化富硒產品的方法可分為植物轉化法、動物轉化法和微生物富集法。試驗中的水稻和柑桔對硒的富集能力強，是一種比較理想的植物轉化的補硒產品，相信未來紅色納米硒在植物上的應用與研究會越來越多。

參考文獻

[1]徐光碧.硒的化學、生物化學及其在生命科學中的應用[M].武漢：華中理工大學出版社，1994：104-109.

[2]Zhang J S，Gao X Y，Zhang L D，et al.Biological effects of a nano red elemental selenium[J].Bio Factors，2001，15：27-38.

[3]羅瑞鴻，白厚義.硒·農業(yè)·人[J].廣東微量元素科學，2002，9（7）：14-19.

[4]蘇曉云.中國硒資源及其開發(fā)利用[M].北京：中國氣象出版社，1998.

[5]Combs G.F.The Role of Selenium in Nutrition[J].Academic，PressInc，1986：15-40.

[6]陳銘，劉更另.高等植物的硒營養(yǎng)及食物鏈中的作用 （二）[J].土壤通報，1996，27（4）：185-188.

[7]Dumout E，Vanhaecke F，Comelis R.Selenium speciation from food source to metabolites：acritical review[J].Analytical and Bio-analytical Chemistry，2006，385（7）：1304-1323.

[8]Zhang JS，Wang HL，Bao YP，et al.Nano red elemental selenium has no size effect in the induction of seleno-enzymes in both cultured cells and mice[J].Life Sci，2004，75：237-244.

[9]Nuttall KL.Elemental selenium and glutathione reductase[J].Med Hypotheses，1985，16（2）：155-158.

[10]臺德衛(wèi)，蔣光月，姚自鳴，等.功能性水稻新品種品黑一號的選育及營養(yǎng)安全研究初報[J].安徽農學通報，2016，22（05）：20-21，115.

[11]Garbisu C，Gonzalez S，Yang W H，et al.Physiological mechanisms regulating the conversion of selenite to elemental seleniumby bacillus subtilis [J].Biofactors，1995，5（1）：29-37.

[12]史瑞和.植物營養(yǎng)原理[M].南京：江蘇科學技術出版社，1989.

[13]Combs G. F. The Role of Selenium in Nutrition[J].Academic，PressInc，1986：15-40.

[14]張馳，吳永堯，彭振坤.植物硒的研究進展[J].湖北民族學院學報，2002，20（3）：58-62. （責編：張宏民）