Биофортификация – это идея селекции сельскохозяйственных культур с целью повышения их пищевой ценности . Это можно сделать либо с помощью традиционной селекции , либо с помощью генной инженерии . Биофортификация отличается от обычной фортификации , поскольку она направлена на то, чтобы сделать растительные продукты более питательными по мере их роста, а не на добавление питательных веществ в продукты во время их обработки. [1] Это важное улучшение по сравнению с обычным обогащением продуктов питания, когда речь идет о обеспечении питательными веществами сельской бедноты, которая редко имеет доступ к коммерчески обогащенным продуктам питания. [2] Таким образом, биофортификация рассматривается как будущая стратегия решения проблемы дефицита микроэлементов в странах с низким и средним уровнем дохода. В случае с железом , по оценкам ВОЗ , биофортификация может помочь вылечить 2 миллиарда человек, страдающих от анемии , вызванной дефицитом железа . [3]
Растения разводят одним из двух основных способов:
Используя этот метод, селекционеры ищут в банках семян или зародышевой плазмы существующие сорта сельскохозяйственных культур, которые естественным образом богаты питательными веществами. Затем они скрещивают эти сорта с высоким содержанием питательных веществ с высокоурожайными сортами сельскохозяйственных культур, чтобы получить семена с высокой урожайностью и повышенной питательной ценностью. [4] Культуры должны выращиваться с достаточным количеством питательных веществ, чтобы оказывать измеримое положительное влияние на здоровье человека. По сути, они должны разрабатываться с участием диетологов, которые изучают, могут ли потребители улучшенных культур усваивать дополнительные питательные вещества, а также степень, в которой хранение, обработка и приготовление сельскохозяйственных культур влияют на доступные уровни питательных веществ. [5] Мягкая пшеница с высоким содержанием железа и цинка была выведена путем радиационной селекции. [6]
Этот метод распространен в настоящее время, поскольку он менее спорен, чем генно-инженерные культуры. HarvestPlus, крупная неправительственная организация , занимающаяся разработкой биофортифицированных культур, в основном использует традиционные методы селекции и еще не потратила более 15% своего исследовательского бюджета на генетически модифицированные культуры , когда традиционные методы не отвечают потребностям в питании. [7] [8]
Золотой рис является примером ГМ-культуры, разработанной с учетом ее пищевой ценности. Последняя версия золотого риса содержит гены общей почвенной бактерии Erwinia и кукурузы, а также повышенный уровень бета-каротина , который может превращаться в организме в витамин А. [9] Золотой рис разрабатывается как потенциально новый способ устранить дефицит витамина А. [10]
Согласно одному сообщению, можно «затравить» семена перед посевом, бомбардируя их наночастицами оксида железа . Этот метод приведет к увеличению усвоения железа растениями пшеницы и, таким образом, повысит пищевую ценность зерна. [11]
Дефицит различных микроэлементов, включая витамин А , цинк и железо , распространен в странах с низким и средним уровнем дохода и затрагивает миллиарды людей. Это может привести, помимо других симптомов, к более высокой частоте слепоты, ослаблению иммунной системы, задержке роста и нарушению когнитивного развития. [2] Бедняки, особенно сельские бедняки, как правило, питаются основными культурами, такими как рис , пшеница и кукуруза , которые содержат мало этих микроэлементов, и большинство из них не могут позволить себе или эффективно выращивать достаточное количество фруктов, овощей или мясных продуктов, которые необходимы для получения здорового уровня этих питательных веществ. [12] [13] Таким образом, повышение уровня микроэлементов в основных культурах может помочь предотвратить и уменьшить дефицит микроэлементов: в одном исследовании, проведенном в Мозамбике, употребление сладкого картофеля, биообогащенного бета-каротином, снизило частоту дефицита витамина А у детей на 24 человека. %. [14] В двух отдельных рандомизированных клинических исследованиях в Индии было обнаружено, что употребление в пищу жемчужного проса , обогащенного железом и цинком , улучшает статус железа среди детей школьного возраста [15] , а также улучшает концентрацию гемоглобина у детей младшего возраста мужского пола и у детей. в возрасте 12–18 месяцев, у которых исходно наблюдался дефицит железа. [16]
Этот подход может иметь преимущества перед другими медицинскими мерами, такими как предоставление продуктов питания, обогащенных после обработки , или предоставление пищевых добавок . Хотя эти подходы доказали свою эффективность при работе с городской беднотой, они, как правило, требуют доступа к эффективным рынкам и системам здравоохранения, которые часто просто не существуют в сельской местности. [12] Биофортификация также довольно эффективна с точки зрения затрат после первоначальных крупных инвестиций в исследования – там, где семена могут распространяться, «затраты на реализацию [выращивания биообогащенных продуктов питания] равны нулю или незначительны» [17] в отличие от добавок, которые сравнительно дороги и требует постоянного финансирования с течением времени, что может оказаться под угрозой из-за колебаний политических интересов.
Исследования этого подхода проводятся на международном уровне, при этом основные усилия предпринимаются в Бразилии, Китае [18] и Индии. [19]
Исследователи из Университета Уорика искали способы повысить низкий уровень селена в британских зернах и работали над разработкой зерна, которое будет использоваться в производстве хлеба, биообогащенного селеном. [20]
Некоторые люди, хотя и не против биофортификации как таковой, критически относятся к генетически модифицированным продуктам , включая биообогащенные, такие как золотой рис.
Иногда могут возникнуть трудности с принятием биообогащенных продуктов, если они имеют характеристики, отличные от их необогащенных аналогов. Например, продукты с повышенным содержанием витамина А часто имеют темно-желтый или оранжевый цвет – это, например, проблематично для многих жителей Африки, где люди едят белую кукурузу, а желтая кукуруза отрицательно связана с кормами для животных или продовольственной помощью, [17 ] [ 21] или где сладкий картофель с белой мякотью предпочтительнее его более влажного аналога с оранжевой мякотью. [7] Некоторые качества может быть относительно легко смягчить или вывести из биообогащенных культур в соответствии с потребительским спросом, например, влажность сладкого картофеля, тогда как другие невозможно.
В этом случае необходимо позаботиться о том, чтобы убедить местных фермеров и потребителей в том, что данная культура достойна выращивания и потребления. Этого можно добиться за счет улучшения сельскохозяйственных качеств растения, например, заставив оранжевый сладкий картофель созревать раньше, чем его родственник с белой мякотью, чтобы его можно было раньше выпустить на рынок. Этого также можно добиться посредством просвещения населения в области здравоохранения, делая преимущества употребления биообогащенных продуктов очевидными для потребителей. Испытания показывают, что сельская беднота «будет потреблять биообогащенные версии основных продуктов питания, даже если цвет еды был изменен… если они осведомлены о пользе». [22] Хотя другие микроэлементы, такие как цинк или железо, можно добавлять в сельскохозяйственные культуры без заметного изменения их вкуса или внешнего вида, [7] некоторые исследователи подчеркивают важность обеспечения того, чтобы потребители не думали, что их пища была изменена без их разрешения или ведома. . [17]
Некоторые критикуют программы биофортификации, потому что они могут способствовать «дальнейшему упрощению человеческого рациона питания и продовольственных систем», [23] потому что «[биофортификация — это] стратегия, направленная на концентрацию большего количества питательных веществ в небольшом количестве основных продуктов питания, [что] может способствовать дальнейшему упрощению диеты». уже чрезмерно зависит от нескольких основных углеводов». [24] Это может показаться безответственным, поскольку отсутствие доступа к разнообразному и сбалансированному питанию является основной причиной недоедания. В результате эти критики призывают к осторожности и использованию биофортификации как части более широкой стратегии, включающей диверсификацию продуктов питания в странах с низким и средним уровнем дохода. [25] Сторонники биофортификации принимают это как долгосрочную стратегию, но заявляют, что существенное увеличение разнообразия рациона потребует «многих десятилетий и неисчислимых миллиардов долларов», [26] и что биофортификация может быть эффективной стратегией, помогающей уменьшить недостаточность питательных микроэлементов.