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“硒”望田野——乡村振兴背景下的产学研合作

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-11-07  浏览次数:90
核心提示:  摘要:硒元素被称为长寿元素,相关研究结果显示,很多长寿村和无癌村都与长期补硒有关,人应该像每天摄取淀粉、蛋白质和维生素一样,摄取适量的硒
   摘要:硒元素被称为长寿元素,相关研究结果显示,很多“长寿村”和“无癌村”都与长期补硒有关,人应该像每天摄取淀粉、蛋白质和维生素一样,摄取适量的硒。国内外大量研究证实,硒具有抗氧化、防衰老、强免疫、预防肿瘤、参与激素代谢等确切的生物学功能,对于防治克山病、大骨节病等地方病和预防血管疾病、拮抗重金属离子毒性、预防老年痴呆等方面具有重要作用。

  关键词:硒摄入量;清除自由基;含硒物种;富硒农副产品

  引言:硒是人体必需的微量元素,人体缺硒将引起一系列的健康疾病。《中国居民膳食营养素参考摄入量(DRIS)》推荐的硒摄入量标准为50-400ug/d(微克每天)。我国是整体缺硒国家,全国约70%的土壤缺硒或贫硒。土壤缺硒导致我国种植农产品硒含量普遍不足,目前我国人均硒摄入量不足30微克/天,远低于中国营养学会提倡的人均每天50-400微克/天的硒摄入量标准,远不能满足国民健康对硒营养的需要。

  硒元素人体内是无法合成的,人体本身的硒总含量为6-20mg。硒遍布各组织器官,尤其体液肾中浓度最高,对提高免疫力和预防癌症非常重要。硒主要在小肠吸收,人体对食物中硒的吸收率为60%~80%。经肠道吸收进入体内的硒经代谢后大部分经尿排出。由于人体内硒不存在长期贮藏硒的器官,机体所需的硒应该不断从饮食中得到足够量的硒,硒浓度的平衡对许多器官、组织的生理功能有着重要的保护作用和促进作用。当硒缺乏的时候,就很容易导致人体免疫能力下降,威胁人类健康和生命的四十多种疾病都与人体缺硒有关,如癌症、心血管病、肝病、白内障、胰腺疾病、糖尿病、生殖系统疾病等症状。

  1.背景介绍

  1817年,瑞典化学家约恩斯·雅各布·贝采利乌斯发现了硒元素,但直到上个世纪中叶,人们才发现它有着很好的生理功能。从化学角度看,硒的尺寸比硫更大,从而使其原子核对外层价电子的束缚更加松散,从而更易被氧化。另一方面,硒氧双键较大的杂化轨道和较长的键长使其π键较弱,从而更容易被还原。因此,含硒物种可利用这种可逆的氧化还原过程持续抵抗基体内的活性氧,从而起到细胞抗衰老的功效。硒可以与重金属很好地配合[1]。硒-重金属配合物可随代谢排出体外,从而达到解毒效果。通过这一原理,可以预防或治疗一系列疾病,如儿童智力低下(由铅引起)、不孕不育(由铬引起)、贫血(由汞、铅等引起)等。硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分和活性中心,决定着该酶的活性,即有效清除脂质化氧化物,打断由自由基引发的恶性循环,从而清除自由基的能力。

  硒的这些独特的生理功能,使它成为了人体必不可少的微量元素之一。硒缺乏能够引起免疫力低下、重金属中毒、过早衰老,并导致癌症,克山病、心血管疾病、大骨节病、关节炎等多种疾病。世界卫生组织建议,成人每天摄入50至400微克硒。然而,硒的分布极不均匀。我国一方面有着世界上最高的硒储量,另一方面却有广袤的国土缺乏该元素。目前,我国大约有70%的领土缺硒,涉及近10亿人口[2]。硒缺乏已是威胁我国人民健康的因素之一。因此,生活在缺硒地区的人们,有必要补硒。然而,由于常见的无机硒化合物高毒,使得补硒难以像补碘那样,通过推广添加无机硒化合物的富硒盐来实现。这是长期以来,制约补硒工作推广的瓶颈问题。

  2.富硒农副产品生产技术与推广应用

  进入新世纪以来,硒科学领域的发展突飞猛进。人们发现,有机低价硒毒性较低,而以此为肥料或饲料添加剂,经过动植物代谢后产生的富硒农副产品,其中硒主要以氨基酸态的形式存在,便于人体吸收代谢,从而更加安全。然而,由于传统的有机硒化合物合成步骤繁琐,且会产生较多的废弃物,从而导致其合成成本较高,难以应用于肥料或饲料添加剂。降低合成有机硒化合物的成本,是推广相关富硒肥料与饲料添加剂产品的关键。

  最近,扬州大学俞磊教授提出“元素转移反应”理论[3]。该理论的核心在于,从元素转移的角度来观察化工合成反应。通过分析元素来源、反应驱动力以及反应产物与副产物去处这三个要素,来总体评估合成路线的效率。在该理论指导下,从整体角度,仅需考虑硒的转移过程,即可通过将糖类硒化来合成硒代糖材料。其中,硒代葡萄糖可作为叶面肥,提高农产品中硒含量。该材料较安全,甚至可直接用于饲料添加剂,来生产富硒鸡蛋。因其中硒的抗氧化能力,硒代葡萄糖可明显改善蛋鸡健康[4]。

  低成本的有机硒源合成技术,为推广富硒种植、养殖奠定了物质基础。在此基础上,扬州大学、江苏旅游职业学院、四川硒来坞科技有限公司、扬州帮杰新材料有限公司、扬州盈稼农业科技发展有限公司、扬州英库博德新材料有限公司等一系列高校与企业,联合建立了跨学科的产学研合作团队,在乡村振兴的背景下,进行有机硒肥与硒饲料的开发与推广。研究表明,含硒材料不仅能够用于富硒种植与富硒养殖,对植物病害还有一定的抑制作用[5]。例如,碳基硒材料可以抑制甘蓝黑腐病菌,而硒代葡萄糖则能够抑制小麦赤霉病菌分泌呕吐毒素。这些发现表明,未来,可以在这些有机硒材料基础上,开发同时能够补硒并有一定植物病虫害防治能力的肥-药双效制剂。

  3.结论:“硒”望田野——乡村振兴背景下的产学研合作

  乡村振兴是我国社会主义新农村建设的重要任务,也是实现共同富裕这一宏伟目标的重要环节。要实现乡村振兴,关键在于要逆转农村人口流出趋势。通过开发生产富硒农副产品,一方面能够实现居民膳食补硒,另一方面,也可提高农副产品的经济价值,振兴乡村产业;在此基础上,推动结合硒科学科普的乡村旅游,能够充分利用乡村基础设施建设成果,增加乡村就业岗位,吸引青年人口留乡就业。因此,发展富硒产业,能够振兴乡村经济,提供就业岗位,是一举多得的产业布局,有助于扭转农村人口流出的趋势。这一工作涉及化学、农学、植物保护、旅游、烹饪等多学科领域,也是一个很好的产学研合作课题。

  4.基金项目

  本文获得扬州市2021年度市级社科重点课题(“硒”望田野——乡村振兴背景下的农旅融合发展现状与对策)、江苏旅游职业学院学生科普项目(KP-001)、扬州英库博德新材料有限公司项目(水相合成法制备的硒代糖材料应用于富硒大米种植效果评估)资助。

  参考文献

  [1] HOU W, XU H T. Incorporating selenium into heterocycles and natural products-From chemical properties to pharmacological activities [J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2022, 65: 4436-4456.

  [2] 彭祚全,黄剑锋.世界硒都恩施硒资源研究概述[M].北京:清华大学出版社,2012: 31-42.

  [3] 俞磊. 元素转移反应[M]. 光明日报出版社, 2021年第一版, 北京.

  [4] 李晨. 硒代葡萄糖有利于改善蛋鸡健康水平[J]. 中国科学报,2021年2月19日第四版.

  [5] XIAO X,SHAO Z,YU L. A perspective of the engineering applications of carbon-based selenium-containing materials [J]. Chinese Chemical Letters, 2021, 32: 2933–2938.

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