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有機農業；是否會影響抗氧化物質與營養品質？
Organic Agriculture；Does It Affect Antioxidants & Nutritional Quality?
By Alyson E. Mitchell, Ph.D. and Alexander W. Chassy, B.S.
The Soy Connection, Fall, 2004
消費者對於食品與健康的關連以及關心環境的了解，業已引起其對有機生產食品的大幅需求。一般而言，消費大眾知悉有機食品比經通常農業生產食品更為健康而且更為安全。然而對於有機食品是否擁有比通常農業生產的食品更為營養或感覺裨益，仍有爭議。有機食品擁護者宣稱它含有較少的有害化學品而有利於環境並可能更為營養。有機生產食品與通常農業生產食品之間，擁有基本上的差異，但却沒有資訊可供說明其作業可能影響營養品質，尤其有關黃豆及其他食品穀物的健康關連抗氧化物質為甚。
水果與蔬菜，係這個爭議的焦點，蓋因這些食品，係酚系抗氧化物質(Phenolic Antioxidants)，例如膳食中的酚酸(Phenolic Acid)及類黃酮(Flavonoids)的主要來源所致。經疫學研究，一致提示攝取水果及蔬菜與罹患癌症(Cancers)，冠狀心血管疾病(Cardiovascular Disease)，糖尿病(Diabetes)，老人痴呆症(Age-related Declines in Cognition)等，之間的負相關關係。這些慢性疾病(Chronic Diseases)，係與關鍵細胞分子，經活性氧物質(Reactive Oxygen Species, ROS)的氧化作用有所關連(例如，蛋白質、脂質、DNA)。酚系抗氧化物，係被認為在經由ROS引起損傷或疾病罹患以前，可予以中和ROS。美國農業部(USDA)的膳食指針(Dietary Guidelines)提示多攝取水果及蔬菜(5~11餐份/日)，則可奏效。加之，聯合國世界衛生組織(WHO)及糧農組織(FAO)，強調食品營養的功效，可預防不傳染的有關疾病(Noncommunicable Diesase)並指出植物來源的植物性化學物質可供預防心臟病及癌症。
要知悉了解通常農業生產與有機生產作業，係屬動態系統(Dynamic Systems)，甚為重要，它隨著地區、土壤品質、疫病、穀物、氣候、以及農場情況而大幅變遷，以致甚難予以比較。在全球，通常的農業生產，因應高產量穀物培育、化學肥料、殺蟲劑以及拓展灌溉與機制化而予以計劃發展。有機農業生產亦如是予以發展，然而必須符合2004年USDA的國家有機標準措施(National Organic Standards)為要。於是有機穀物不得經由遺傳工程的灌溉或經污水處理場予以施肥。加之，用於種植有機穀物的農地嚴禁在收成以前至少三年使用合成殺蟲劑為要。通常採用抗疾病的品種(Disease Residtant Varieties)而經輪植(Crop Rotation)，掩埋穀物(Cover Crops)以及動物糞(Animal Manure)做為植物施肥的營養劑。施肥係一項重要的觀點須予以考量，尤其當比較有機農業與通常農業生產時為甚。有機施肥在典型上不提供植物可直接吸收形態的氮肥(如一般肥料)。氮的吸收擁有關鍵的影響酚系抗氧化物質及可溶性固形物質的合成。例如，一些研究提示，當對植物提供大幅可利用營養素時，它會降低植物所含酚系抗氧化物濃度。然而有各種重疊的假設予以說明這個相關關係，包括碳/營養素平衡(Carbon/Nutrient Balance, CNB)假設，成長變異平衡(Growth-differentiation Balance, GDB)假設，以及蛋白質競爭模型(Protein Competition Model, PCM)。一般而言，這些學說提示高度營養可利用性的物質，會導致提升植物成長，然而減少資源營養素則卻會使其產生可消費的代謝物(Expendable Metabolites)，例如酚系抗氧化物質的產生。
酚系抗氧化物質，包括單純的酚酸(Simple Phenolic Acid)及類黃酮(Flavonids)。這些係二次植物代謝的生成物質且為遍存在植物界的天然物質。二次植物代謝物(Secondary Plant Metabolites)可定義為對植物生命非必需的化合物(例如，DNA、RNA、葉綠素、胺基酸及澱粉)而且包括植物化學物質(Phytochemicals)，諸如，咖啡鹼(Caffein)、異黃酮(Isoflavones)以及酚系抗氧化物質。植物經予產生二次代謝物以供為防衛機制(Defense Mechanism)以利抑制陽光氧化，食草類動物(Herbivory，昆蟲及動物的捕食)並且預防病菌攻撀。加之，這些成份物質係為植物健康的關鍵成份而許多色素供為吸引授粉昆蟲。二次植物代謝物的組成隨著植物種類而異，而且隨植物組織而不同。雖然其作用表現大幅受到環境、壓力、氣候以及紫外線曝露的影響，但遺傳性(Gene Type)(例如培育植物或品種)，係二次植物遺傳組成的首要決定因素。
最近科學者始追問，經通常農業方法生產的食品，是否其酚系抗氧化物質含量層次較低？蓋因這些作業均採用殺蟲劑及肥料以致促使植物有關防衛的代謝物質生產中斷所致。由於在有機生產方式與通常生產方式所生產的水果及蔬菜之間的酚系代謝物含量差異而考量認為有機生產者比通常方法生產者更擁有裨益人類健康的可能性。
經覆閱既有文獻提示在有機生產食品，除了某些礦物質，維生素C含量較高而硝酸鹽含量較低以外，通常生產方式與有機生產的蔬菜營養品質，仍擁有一致性的差異。然而這些數據難予以解釋，蓋因在那些研究培育植物的選擇與成長條件廣泛廻異，而且採用不同方式的採樣與分析所致。加之，這些研究大部份未予評估酚系抗氧化物含量層次，蓋因其對人類健康的功效尚未察知所致。然而通常認為二次代謝物的含量層次, 在這些兩項農業生產過程擁有關鍵的差異，蓋因它們係因應緊迫(Stress)而產生所致。
最近的研究，業已開始測試農業生產的功能，係影響在植物裡產生酚系抗氧化物質的上述情況。例如，經Carbonaro等所提示的兩項研究，在有機桃及梨，發現比通常生產者擁有較高含量層次的總酚系物質。在日式餐食通常所擁有的五項蔬菜有關研究，Ren等提示有機菠菜含有比通常生產菠菜(Spinach)較高120%的抗氧化活性，而Welsh洋葱及中國甘藍(Chinese Cabbage)卻含有20~50%較高的抗氧化活性。在筆者等的研究，經發現在有機草莓、漿果(Marionberries)以及甜玉米，一致地含有較高含量層次的總酚系物質及維生素C。相反地，Hakkinen與Torronen報導有機培育的草莓並未擁有一致的酚系物質含量層次影響。最近尚未予發表的研究(University of California Davis)，卻發現在兩項有機栽培蕃茄含有較高含量的總酚系物質，可溶性固形物，維生素C以及類酮配糖苷基槲皮黃酮(Flavonoid Aglycone Quercetin)等。有趣地，在一起生產的有機胡椒(Bell Peppers)與蕃茄，卻未發現相同的差異。這個事實係提示在農業生產過程中，不會相同地影響所有植物及其所有二次代謝物。如是，有需要予以研討黃豆的酚系抗氧化物質含量層次，是否會受農業生產方式而產生不同影響。
同時期的文獻提示明顯的趨勢，在有機食品產生較高的酚系抗氧化的物質，維生素C以及可溶性固形物質含量層次。然而尚太少的研究已完成一致性的認為有機食品擁有健康裨益。最後，在特定穀物上測試農業生產方式與植物化學合成之間的關連有關研究，必須再予進行，以利探討。未來研究必須強調關鍵農業生產技術潛力，以利改變在食品中所含擁有裨益與潛在毒性植物化學物質含量層次。經培育予以管理與掌控植物所含的有益酚系抗氧化物含量層次的這種技能，必能關鍵提升食品營養品質。
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