硒的生理功能及富硒產(chǎn)品研究進展

賀棟，祁珊珊，鄭紅星，李新生*，張立君，夏曾潤

（1.陜西理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 漢中 723000；2.陜西省黑色有機食品工程技術(shù)研究中心，陜西 漢中 723000；3.安康富硒產(chǎn)品研發(fā)中心，陜西 安康 725000；4.中國富硒產(chǎn)業(yè)研究院，陜西 安康 725000）

硒（selenium，Se）是人體必需的微量元素之一，有降血壓、調(diào)節(jié)免疫、防癌抗癌、修復(fù)視網(wǎng)膜等重要的生理作用[1]。然而硒在我國分布十分不均衡，加之人體自身不能合成硒，必須從食物中獲取，因此在我國約2/3的地區(qū)、近7億人口缺硒，共有22個省、72%的縣處于缺硒狀態(tài)[2]。硒在自然界主要有兩種存在形式：有機硒和無機硒，無機硒包括四價的硒離子化合物和正六價的亞硒化合物，在人體中具有生物活性的是有機硒，硒在生物體內(nèi)大多數(shù)以硒代氨基酸的形式存在[3]。硒攝入量長期缺乏時會引起克山病和大骨節(jié)病等一系列生理疾病[4]。富硒產(chǎn)品對于我國硒攝入不足人群的健康狀況改善具有重要意義。

隨著人們健康意識的增強和對硒認識的深入，硒的生理功能、富硒食品的開發(fā)已成為焦點。本文就硒的生理功能和富硒產(chǎn)品的開發(fā)現(xiàn)狀等進行綜述，為硒的進一步深入研究及富硒產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 硒的生理作用

1.1 抗氧化作用

硒具有很強的抗氧化活性，可與過氧化氫酶（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽（glutathione，GSH）、維生素 E、類胡蘿卜素和抗壞血酸一起調(diào)節(jié)氧化還原穩(wěn)態(tài)，維持細胞膜的完整性[5]。硒代谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）是一種具有抗氧化功能的含硒酶[6]，可防止有害自由基的形成，催化過氧化物還原為己醇，從而清除組織中有害的氫過氧化物，保護生物大分子和生物膜結(jié)構(gòu)免受過氧化物損傷。陳丹等[7]采用體外法檢測了富硒青錢柳對糖代謝相關(guān)酶活性的影響，富硒青錢柳能夠抑制α-淀粉酶和α-糖苷酶兩種參與糖代謝酶的表達，除此之外還證明了硒青錢柳-黃精復(fù)方的濃度分別與1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radica，DPPH）自由基清除率和羥自由基清除率呈線性相關(guān)。

1.2 免疫調(diào)節(jié)功能

硒是谷胱甘肽過氧化物酶的重要組成成分，能夠保護巨噬細胞在吞噬細菌時免受過氧化物的傷害，保護巨噬細胞繼續(xù)執(zhí)行免疫功能，從而達到提高機體免疫力的功能。研究發(fā)現(xiàn)，硒在高濃度時，具有免疫抑制作用，在低濃度時，具有免疫刺激作用，其可影響非特異性巨噬細胞介導(dǎo)的體液免疫應(yīng)答和B、T淋巴細胞介導(dǎo)的細胞免疫應(yīng)答，促進CD4+T細胞分化為Th1細胞，促進 γ 干擾素（γ-interferon，IFN-γ）、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）和白介素-2（interleukin-2，IL-2）的產(chǎn)生，從而發(fā)揮抗炎作用[8]。硒缺乏會降低T細胞的增殖和自然殺傷細胞（natural killer cell，NK）的活性，從而使感染類疾病的易感性和癌癥發(fā)病率增加[9]。此外，研究發(fā)現(xiàn)富硒酵母對自身免疫性內(nèi)分泌疾病也具有很好的調(diào)節(jié)作用[10]。綜上所述，硒在機體內(nèi)的免疫作用主要是通過抗氧化作用和免疫細胞及免疫因子的介導(dǎo)。

1.3 抗炎作用

硒參與促炎基因和細胞因子表達的調(diào)控，其能降低環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的表達。同時，硒可抑制由toll樣受體3（toll-like receptors 3，TLR3）或 toll樣受體 4（toll-like receptors 4，TLR4）激動劑誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）和 IFN 調(diào)節(jié)因子 3（interferon regulatory factor 3，IRF3）的表達[11]，進而促進腫瘤細胞凋亡，減緩微血管病變，促進部分血管再生。Daeian等[12]研究發(fā)現(xiàn)，補充硒可以通過減少促炎細胞因子的產(chǎn)生，緩解造血干細胞移植候選患者的炎癥反應(yīng)。Hariharan等[13]研究發(fā)現(xiàn)，硒蛋白對創(chuàng)傷愈合時期的炎癥反應(yīng)具有抑制作用，其可通過抗炎作用促進創(chuàng)傷愈合。

1.4 防癌抗癌作用

硒在人體內(nèi)還具有防癌抗癌的重要生理功能[14]。納米硒、亞硒酸鈉在醫(yī)學(xué)上，對前列腺癌、宮頸癌、乳腺癌等癌癥的治療或控制有很大的應(yīng)用潛力。研究表明，殼寡糖-納米硒可有效清除侵入性放療癌癥患者體內(nèi)白細胞，納米硒顆粒（selenium nanoparticles，SeNPs）還可以抑制前列腺癌細胞遷移和侵襲[15]。此外，臨床研究證實，補充亞硒酸鈉對化療類藥物的腎毒性、心臟毒性及骨髓毒性有一定的抑制作用，還可有效降低化療過程的聽力損傷[16]。人體流行病學(xué)以及不同類型癌癥的干預(yù)研究表明，硒的直接抗癌作用與硒化合物誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和DNA損傷積累導(dǎo)致的癌細胞凋亡有關(guān)[17-20]。此外，在癌癥治療期間補充硒可提高免疫力[21]，對減輕白血病、淋巴瘤以及實體瘤的兒童中性粒細胞減少癥有積極作用[22]。

1.5 抗肝損傷

硒對酒精性肝損傷和四氯化碳引起的肝損傷具有保護作用。張巖等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，與普通玉米肽相比，富硒玉米肽對四氯化碳（carbon tetrachloride，CCl4）誘導(dǎo)的小鼠肝損傷具有保護作用，能極顯著降低CCl4致肝損傷小鼠血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（alanine aminotra nsferase，ALT）活性和甘油三酯（triglyceride，TG）含量，提高肝組織中谷胱甘肽（GSH）含量和總超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活力，并降低肝組織中丙二醛（malonic dialdehyde，MDA）的含量，減輕由于肝損傷引起的肝臟腫大、改善肝組織損傷，并存在劑量效應(yīng)關(guān)系。張素云等[24]研究發(fā)現(xiàn)，硒對酒精引起的肝組織酶異常具有保護作用，可緩解小鼠酒精性肝損傷。

1.6 降血糖、抗糖尿病視網(wǎng)膜病變

研究表明，高血糖患者血液中硒缺乏，所以硒缺乏可能與糖尿病發(fā)生有一定關(guān)系[25]，這在動物實驗中已得到證實。Sheng等[26]用亞硒酸鈉[灌胃，2 mg/（kg·d），4周]治療四氧嘧啶誘導(dǎo)的糖尿病小鼠，發(fā)現(xiàn)亞硒酸鈉降低了糖尿病小鼠的血糖，改善了糖尿病小鼠肝臟和大腦中的谷胱甘肽（GSH）水平。Güney等[27]通過構(gòu)建鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型，發(fā)現(xiàn)維生素[60 mg/（kg·d）]和亞硒酸鈉[1 mg/（kg·d）]聯(lián)合給藥后通過誘導(dǎo)過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等幾種抗氧化酶的表達降低了血糖水平。Xu等[28]研究低劑量胰島素和硒[180 μg/（kg·d）]聯(lián)合治療STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠，發(fā)現(xiàn)低劑量胰島素和硒[180 μg/（kg·d）]聯(lián)合治療可以降低血糖和血脂水平。有研究顯示，STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠灌胃給予富硒的梭柄松苞菇菌絲后，可使糖尿病小鼠血糖水平和胰島素、抗氧化酶活性恢復(fù)正常[29]。田雷等[30]研究發(fā)現(xiàn)，硒酵母對糖尿病引起的糖尿病視網(wǎng)膜病變具有很好的治療作用，采用硒酵母聯(lián)合羥苯磺酸鈣可有效緩解糖尿病視網(wǎng)膜病變，可遏制2型糖尿病視網(wǎng)膜病變患者病情惡化。

1.7 在心肌病——克山病發(fā)展中的作用

關(guān)于硒在心血管系統(tǒng)中的重要性，最早可以追溯到早期關(guān)于克山病的報道，其特征是心肌壞死和鈣化[31]。雖然硒缺乏是克山病的主要致病因素，但后來認為其可能是幼年型心肌病的條件性誘發(fā)因素，而不是病因因素。研究表明，補充硒可以降低克山病患者體內(nèi)柯薩奇B病毒的心臟毒性，隨后的小鼠實驗證實了這些發(fā)現(xiàn)，并表明當喂食缺硒飲食時，小鼠對病毒性心肌病的易感性增加[32]。

1.8 降血壓功能

我國高血壓患者人數(shù)已達3億，每年有200萬人死于高血壓[33]。根據(jù)最新研究發(fā)現(xiàn)，硒在生物體內(nèi)具有降血壓的生理活性，血漿硒濃度和硒蛋白與肥胖和高血壓等代謝綜合證密切相關(guān)[34]。此外，H2S（Na2S）/亞硒酸鹽（Na2SeO3）相互作用產(chǎn)物可以清除超氧陰離子自由基，并根據(jù)相互作用混合物的摩爾比對自由基產(chǎn)生不同影響，其與DNA反應(yīng)也會對心血管穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)起到一定的促進作用[35]。有研究發(fā)現(xiàn)，適量濃度硒攝入能夠緩解高血壓，而較高濃度硒則會對人體產(chǎn)生毒害作用[36-37]。病理生理學(xué)證據(jù)表明[38]，血清硒濃度與氧化型血管緊張素原（angiotensinogen，AGT）比例呈負相關(guān)，AGT的還原形式轉(zhuǎn)化為更活躍的氧化形式與抗氧化狀態(tài)不足有關(guān)，并且可能導(dǎo)致先兆子癇的高血壓。

1.9 抗動脈硬化

動脈硬化是指一組以動脈壁增厚、變硬和彈性減退為特征的動脈疾病。在我國動脈粥樣硬化的發(fā)病率有明顯上升趨勢，且多見于中、老年人，以40～49歲發(fā)展最快，人群流行病學(xué)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，富硒環(huán)境能夠降低老年人動脈粥樣硬化的風(fēng)險[39]。Al-Rasheed等[40]發(fā)現(xiàn)，硒缺乏與動脈功能下降有關(guān)，以酵母硒（0.1mg/kg）的形式補充硒可以緩解心肌酶、脂質(zhì)過氧化和炎癥，表明它可以通過防止氧化損傷來改善動脈硬化引起的心肌損傷。Sartori等[41]研究發(fā)現(xiàn)，含硒配方（10 ppm）治療30 d可調(diào)節(jié)高脂血癥大鼠的脂質(zhì)代謝和動脈粥樣硬化指數(shù)。冉林武等[42]以Apo E-/-小鼠為動物模型，發(fā)現(xiàn)富硒益生菌能夠降低Apo E-/-小鼠動脈脂質(zhì)沉積，提高血清硒含量，降低Apo E-/-小鼠動脈脂質(zhì)沉積。

1.10 抗高膽固醇血癥

高膽固醇血癥是一種由脂質(zhì)代謝異常導(dǎo)致的人體血液中膽固醇含量超過正常范圍的代謝性疾病，與心腦血管疾病密切相關(guān)。Iizuka等[43]研究發(fā)現(xiàn)，高脂飼料喂養(yǎng)的高膽固醇血癥大鼠灌胃給予亞硒酸鹽10周可以抑制血清中低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C）、甘油三酯和肝臟中總膽固醇（total cholesterol，TC）的含量，降低脂肪酸合酶的表達，從而有效緩解大鼠的高膽固醇血癥。Kaur等[44]發(fā)現(xiàn)，補充硒（1 ppm）可顯著降低高脂飲食誘導(dǎo)的活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平，從而緩解高膽固醇血癥并發(fā)癥。此外，補充硒（1 ppm）可恢復(fù)高脂飼糧家兔血清中減少的T3和T4激素，改善肝臟中的I型碘甲狀腺原氨酸 5'-去碘酶（I5'-deiodinase，5'-DI），提示硒可以調(diào)節(jié)高脂血癥狀態(tài)下的甲狀腺行為。此外，研究發(fā)現(xiàn)補充硒還可改善高膽固醇血癥引起的腎臟病理變化[45]。

1.11 抗心肌缺血再灌注損傷

心肌缺血后再灌注損傷指冠狀動脈部分或完全急性阻塞后，在一定時間再次暢通時，缺血心肌雖然得以恢復(fù)正常灌注，但其組織損傷反而呈進行性加重的病理過程[46]。動物實驗和GPx基因敲除小鼠的研究表明，硒能夠減輕心肌缺血再灌注后的器官損傷[47]。Venardos等[48]在大鼠模型中證實硒缺乏會導(dǎo)致心肌損傷增加，Tanguy等[49]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠缺硒會導(dǎo)致心肌損傷增加，并改變心肌缺血再灌注損傷后心臟功能的恢復(fù)功能，然而接受了高劑量硒治療的大鼠心臟的恢復(fù)功能得到改善，心臟梗死面積顯著減小，缺血后室性心律失常發(fā)生率降低。

2 富硒產(chǎn)品

2.1 富硒植物產(chǎn)品

植物對硒的富集作用促使存在于土壤或硒肥中的無機硒（如硒酸鈉、亞硒酸鈉等硒鹽）在植物體內(nèi)通過生物轉(zhuǎn)化最終得到安全高效的有機硒，不僅增加了植物的硒含量，而且對于缺硒地區(qū)人們的硒營養(yǎng)和提高人們的健康水平具有非常重要的意義。目前，我國富硒植物產(chǎn)品種類豐富，有富硒蔬菜、富硒水果、富硒干果、富硒茶、富硒抹茶、富硒米、富硒麥芽等。賈禮[50]通過植物種植的方法，探究了不同形態(tài)及濃度的硒對蘿卜芽苗生長過程中生物活性物質(zhì)含量的影響，發(fā)現(xiàn)一定濃度的亞硒酸鈉對于植物的營養(yǎng)品質(zhì)以及抗氧化生物活性具有提升作用。富硒茶葉制成的富硒抹茶可對小鼠腦鉛含量具有顯著驅(qū)除效果[51]。富硒茶葉是目前市面上較為常見的一種富硒植物產(chǎn)品，高琳科等[52]對富硒茶葉總硒含量以及不同泡制方式對硒溶出率的影響研究證實，飲茶是一種合理安全的補硒方式。

2.2 富硒動物產(chǎn)品

富硒動物產(chǎn)品大多數(shù)為外源富硒產(chǎn)品，在動物的日料中添加適量的有機硒和無機硒不僅可以得到富硒動物產(chǎn)品，還可以改善動物產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)。林長光[53]在飼料中添加不同形態(tài)的硒喂養(yǎng)豬，喂養(yǎng)過后其血漿、母乳和腎臟、肝臟、肌肉等組織中硒含量均顯著高于空白對照組。張斌鑫[54]研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加一定水平的硒可提高水產(chǎn)品粗蛋白的含量。研究發(fā)現(xiàn)蛋雞飼喂添加了酵母硒的飼料，可獲得硒含量為0.56 mg/kg的富硒雞蛋[55]。此外，研究發(fā)現(xiàn)在母雞日糧中添加有機硒比無機硒利用率更高，有機硒組的胸肌、腿部、肝臟和血漿等組織中硒含量均高于無機硒組，且產(chǎn)蛋后雞蛋中硒含量也要高于無機硒組，此方法同時獲得了富硒雞肉和富硒雞蛋兩種富硒動物產(chǎn)品[56]。施力光等[57]在關(guān)中奶山羊日糧中添加0.3 mg/kg蛋氨酸硒，喂養(yǎng)12周后，發(fā)現(xiàn)山羊組織器官、全血、乳汁硒含量顯著高于對照組。上述技術(shù)對于提高動物性產(chǎn)品的附加值和解決我國硒缺乏地區(qū)的補硒問題具有重要意義。

2.3 富硒營養(yǎng)強化劑和硒高新技術(shù)產(chǎn)品

目前國內(nèi)外已經(jīng)研發(fā)出多種富硒營養(yǎng)強化劑，如富硒酵母、亞硒酸鈉、納米硒等。富硒酵母是在富含硒鹽的食用菌栽培基上，通過酵母的生物富集作用在酵母細胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為生物有機硒的一種酵母，具有使用安全、在生物體內(nèi)吸收轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點，但是其自身的酵母菌臭使其不適用于感官要求較高的食品[58]。亞硒酸鈉是一種無機硒鹽，在人體內(nèi)代謝產(chǎn)生的硒醇和活性氧可在一定程度內(nèi)保持細胞存活，其對癌癥也有一定抑制所用[59]。硒高新技術(shù)產(chǎn)品有納米硒片、納米硒膠囊等，納米硒是一種單質(zhì)硒[60]，其急性毒性、慢性毒性均低于有機硒和無機硒，所以作為食品添加劑更為安全、有效，在保健食品和醫(yī)用領(lǐng)域更具實用性[61]。

2.4 富硒保健食品

以硒為主要原料的保健食品共有1 699種，其中國產(chǎn)保健食品有1 661種，進口保健食品有38種[62]，種類增長迅速，主要功能除了補充硒之外，還涉及增強免疫力、保護肝臟、改善胃腸道等功能。硒保健產(chǎn)品劑型主要以片劑、膠囊為主。目前我國硒類保健食品接近上千種，另外也有富硒茶、富硒米、富硒蒜等各種各樣的富硒農(nóng)產(chǎn)品，但是硒產(chǎn)品也存在一些問題，比如劑型較單一，類似產(chǎn)品較多，缺乏創(chuàng)新性產(chǎn)品，在硒與其他活性成分的功能協(xié)同方面的研究及產(chǎn)品開發(fā)較少。

3 小結(jié)與展望

生物體內(nèi)的硒以硒代化合物的形式存在于有機體并且可通過生物催化作用減輕機體內(nèi)過氧化物的危害。此外，對于硒的免疫調(diào)節(jié)、防癌抗癌、抗酒精性肝損傷、預(yù)防心血管疾病等各種生理功能研究逐步深入，各種富硒農(nóng)作物、畜產(chǎn)品得到了一定的發(fā)展，并應(yīng)用于食品、藥品、保健品等諸多領(lǐng)域。

硒得到廣泛關(guān)注與研究與其在癌癥、心血管疾病、免疫疾病等多種疾病臨床所表現(xiàn)出來的療效息息相關(guān)。這些作用是通過多種機制實現(xiàn)的，包括硒代酶參與的過氧化物清除作用、對免疫系統(tǒng)中吞噬細胞的保護作用以及硒參與的基因調(diào)控等。另外，富硒地區(qū)日常硒攝入量要求僅需在日常飲食攝入富硒農(nóng)產(chǎn)品即可，而部分缺硒嚴重的地區(qū)則需要富硒營養(yǎng)素補充劑或者富硒保健食品來加以滿足硒的攝入量需求，缺硒嚴重的臨床患者則更傾向于硒高新技術(shù)產(chǎn)品來安全高效地解決缺硒帶來的各種生理疾病。所以，安全地、科學(xué)地加強各類富硒產(chǎn)品的開發(fā)有助于解決我國硒資源分布不均勻的窘境，相信在不久的將來，我國的富硒產(chǎn)業(yè)將會有一個廣闊的前景。