硒的生理功能及富硒产品研究进展

贺栋，祁珊珊，郑红星，李新生*，张立君，夏曾润

（1.陕西理工大学生物科学与工程学院，陕西 汉中 723000；
2.陕西省黑色有机食品工程技术研究中心，陕西 汉中 723000；
3.安康富硒产品研发中心，陕西 安康 725000；
4.中国富硒产业研究院，陕西 安康 725000）

硒（selenium，Se）是人体必需的微量元素之一，有降血压、调节免疫、防癌抗癌、修复视网膜等重要的生理作用[1]。然而硒在我国分布十分不均衡，加之人体自身不能合成硒，必须从食物中获取，因此在我国约2/3的地区、近7亿人口缺硒，共有22个省、72%的县处于缺硒状态[2]。硒在自然界主要有两种存在形式：有机硒和无机硒，无机硒包括四价的硒离子化合物和正六价的亚硒化合物，在人体中具有生物活性的是有机硒，硒在生物体内大多数以硒代氨基酸的形式存在[3]。硒摄入量长期缺乏时会引起克山病和大骨节病等一系列生理疾病[4]。富硒产品对于我国硒摄入不足人群的健康状况改善具有重要意义。

随着人们健康意识的增强和对硒认识的深入，硒的生理功能、富硒食品的开发已成为焦点。本文就硒的生理功能和富硒产品的开发现状等进行综述，为硒的进一步深入研究及富硒产品开发提供参考。

1.1 抗氧化作用

硒具有很强的抗氧化活性，可与过氧化氢酶（catalase，CAT）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽（glutathione，GSH）、维生素 E、类胡萝卜素和抗坏血酸一起调节氧化还原稳态，维持细胞膜的完整性[5]。硒代谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）是一种具有抗氧化功能的含硒酶[6]，可防止有害自由基的形成，催化过氧化物还原为己醇，从而清除组织中有害的氢过氧化物，保护生物大分子和生物膜结构免受过氧化物损伤。陈丹等[7]采用体外法检测了富硒青钱柳对糖代谢相关酶活性的影响，富硒青钱柳能够抑制α-淀粉酶和α-糖苷酶两种参与糖代谢酶的表达，除此之外还证明了硒青钱柳-黄精复方的浓度分别与1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（1，1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radica，DPPH）自由基清除率和羟自由基清除率呈线性相关。

1.2 免疫调节功能

硒是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分，能够保护巨噬细胞在吞噬细菌时免受过氧化物的伤害，保护巨噬细胞继续执行免疫功能，从而达到提高机体免疫力的功能。研究发现，硒在高浓度时，具有免疫抑制作用，在低浓度时，具有免疫刺激作用，其可影响非特异性巨噬细胞介导的体液免疫应答和B、T淋巴细胞介导的细胞免疫应答，促进CD4+T细胞分化为Th1细胞，促进 γ 干扰素（γ-interferon，IFN-γ）、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）和白介素-2（interleukin-2，IL-2）的产生，从而发挥抗炎作用[8]。硒缺乏会降低T细胞的增殖和自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）的活性，从而使感染类疾病的易感性和癌症发病率增加[9]。此外，研究发现富硒酵母对自身免疫性内分泌疾病也具有很好的调节作用[10]。综上所述，硒在机体内的免疫作用主要是通过抗氧化作用和免疫细胞及免疫因子的介导。

1.3 抗炎作用

硒参与促炎基因和细胞因子表达的调控，其能降低环氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）、诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的表达。同时，硒可抑制由toll样受体3（toll-like receptors 3，TLR3）或 toll样受体 4（toll-like receptors 4，TLR4）激动剂诱导的转录因子核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）和 IFN 调节因子 3（interferon regulatory factor 3，IRF3）的表达[11]，进而促进肿瘤细胞凋亡，减缓微血管病变，促进部分血管再生。Daeian等[12]研究发现，补充硒可以通过减少促炎细胞因子的产生，缓解造血干细胞移植候选患者的炎症反应。Hariharan等[13]研究发现，硒蛋白对创伤愈合时期的炎症反应具有抑制作用，其可通过抗炎作用促进创伤愈合。

1.4 防癌抗癌作用

硒在人体内还具有防癌抗癌的重要生理功能[14]。纳米硒、亚硒酸钠在医学上，对前列腺癌、宫颈癌、乳腺癌等癌症的治疗或控制有很大的应用潜力。研究表明，壳寡糖-纳米硒可有效清除侵入性放疗癌症患者体内白细胞，纳米硒颗粒（selenium nanoparticles，SeNPs）还可以抑制前列腺癌细胞迁移和侵袭[15]。此外，临床研究证实，补充亚硒酸钠对化疗类药物的肾毒性、心脏毒性及骨髓毒性有一定的抑制作用，还可有效降低化疗过程的听力损伤[16]。人体流行病学以及不同类型癌症的干预研究表明，硒的直接抗癌作用与硒化合物诱导氧化应激和DNA损伤积累导致的癌细胞凋亡有关[17-20]。此外，在癌症治疗期间补充硒可提高免疫力[21]，对减轻白血病、淋巴瘤以及实体瘤的儿童中性粒细胞减少症有积极作用[22]。

1.5 抗肝损伤

硒对酒精性肝损伤和四氯化碳引起的肝损伤具有保护作用。张岩等[23]的研究发现，与普通玉米肽相比，富硒玉米肽对四氯化碳（carbon tetrachloride，CCl4）诱导的小鼠肝损伤具有保护作用，能极显著降低CCl4致肝损伤小鼠血清丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotra nsferase，ALT）活性和甘油三酯（triglyceride，TG）含量，提高肝组织中谷胱甘肽（GSH）含量和总超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活力，并降低肝组织中丙二醛（malonic dialdehyde，MDA）的含量，减轻由于肝损伤引起的肝脏肿大、改善肝组织损伤，并存在剂量效应关系。张素云等[24]研究发现，硒对酒精引起的肝组织酶异常具有保护作用，可缓解小鼠酒精性肝损伤。

1.6 降血糖、抗糖尿病视网膜病变

研究表明，高血糖患者血液中硒缺乏，所以硒缺乏可能与糖尿病发生有一定关系[25]，这在动物实验中已得到证实。Sheng等[26]用亚硒酸钠[灌胃，2 mg/（kg·d），4周]治疗四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠，发现亚硒酸钠降低了糖尿病小鼠的血糖，改善了糖尿病小鼠肝脏和大脑中的谷胱甘肽（GSH）水平。Güney等[27]通过构建链脲佐菌素（streptozocin，STZ）诱导的糖尿病大鼠模型，发现维生素[60 mg/（kg·d）]和亚硒酸钠[1 mg/（kg·d）]联合给药后通过诱导过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等几种抗氧化酶的表达降低了血糖水平。Xu等[28]研究低剂量胰岛素和硒[180 μg/（kg·d）]联合治疗STZ诱导的糖尿病大鼠，发现低剂量胰岛素和硒[180 μg/（kg·d）]联合治疗可以降低血糖和血脂水平。有研究显示，STZ诱导的糖尿病小鼠灌胃给予富硒的梭柄松苞菇菌丝后，可使糖尿病小鼠血糖水平和胰岛素、抗氧化酶活性恢复正常[29]。田雷等[30]研究发现，硒酵母对糖尿病引起的糖尿病视网膜病变具有很好的治疗作用，采用硒酵母联合羟苯磺酸钙可有效缓解糖尿病视网膜病变，可遏制2型糖尿病视网膜病变患者病情恶化。

1.7 在心肌病——克山病发展中的作用

关于硒在心血管系统中的重要性，最早可以追溯到早期关于克山病的报道，其特征是心肌坏死和钙化[31]。虽然硒缺乏是克山病的主要致病因素，但后来认为其可能是幼年型心肌病的条件性诱发因素，而不是病因因素。研究表明，补充硒可以降低克山病患者体内柯萨奇B病毒的心脏毒性，随后的小鼠实验证实了这些发现，并表明当喂食缺硒饮食时，小鼠对病毒性心肌病的易感性增加[32]。

1.8 降血压功能

我国高血压患者人数已达3亿，每年有200万人死于高血压[33]。根据最新研究发现，硒在生物体内具有降血压的生理活性，血浆硒浓度和硒蛋白与肥胖和高血压等代谢综合证密切相关[34]。此外，H2S（Na2S）/亚硒酸盐（Na2SeO3）相互作用产物可以清除超氧阴离子自由基，并根据相互作用混合物的摩尔比对自由基产生不同影响，其与DNA反应也会对心血管稳态调节起到一定的促进作用[35]。有研究发现，适量浓度硒摄入能够缓解高血压，而较高浓度硒则会对人体产生毒害作用[36-37]。病理生理学证据表明[38]，血清硒浓度与氧化型血管紧张素原（angiotensinogen，AGT）比例呈负相关，AGT的还原形式转化为更活跃的氧化形式与抗氧化状态不足有关，并且可能导致先兆子痫的高血压。

1.9 抗动脉硬化

动脉硬化是指一组以动脉壁增厚、变硬和弹性减退为特征的动脉疾病。在我国动脉粥样硬化的发病率有明显上升趋势，且多见于中、老年人，以40～49岁发展最快，人群流行病学调查研究发现，富硒环境能够降低老年人动脉粥样硬化的风险[39]。Al-Rasheed等[40]发现，硒缺乏与动脉功能下降有关，以酵母硒（0.1mg/kg）的形式补充硒可以缓解心肌酶、脂质过氧化和炎症，表明它可以通过防止氧化损伤来改善动脉硬化引起的心肌损伤。Sartori等[41]研究发现，含硒配方（10 ppm）治疗30 d可调节高脂血症大鼠的脂质代谢和动脉粥样硬化指数。冉林武等[42]以Apo E-/-小鼠为动物模型，发现富硒益生菌能够降低Apo E-/-小鼠动脉脂质沉积，提高血清硒含量，降低Apo E-/-小鼠动脉脂质沉积。

1.10 抗高胆固醇血症

高胆固醇血症是一种由脂质代谢异常导致的人体血液中胆固醇含量超过正常范围的代谢性疾病，与心脑血管疾病密切相关。Iizuka等[43]研究发现，高脂饲料喂养的高胆固醇血症大鼠灌胃给予亚硒酸盐10周可以抑制血清中低密度脂蛋白胆固醇（low density lipoprotein-cholesterol，LDL-C）、甘油三酯和肝脏中总胆固醇（total cholesterol，TC）的含量，降低脂肪酸合酶的表达，从而有效缓解大鼠的高胆固醇血症。Kaur等[44]发现，补充硒（1 ppm）可显著降低高脂饮食诱导的活性氧（reactive oxygen species，ROS）水平，从而缓解高胆固醇血症并发症。此外，补充硒（1 ppm）可恢复高脂饲粮家兔血清中减少的T3和T4激素，改善肝脏中的I型碘甲状腺原氨酸 5"-去碘酶（I5"-deiodinase，5"-DI），提示硒可以调节高脂血症状态下的甲状腺行为。此外，研究发现补充硒还可改善高胆固醇血症引起的肾脏病理变化[45]。

1.11 抗心肌缺血再灌注损伤

心肌缺血后再灌注损伤指冠状动脉部分或完全急性阻塞后，在一定时间再次畅通时，缺血心肌虽然得以恢复正常灌注，但其组织损伤反而呈进行性加重的病理过程[46]。动物实验和GPx基因敲除小鼠的研究表明，硒能够减轻心肌缺血再灌注后的器官损伤[47]。Venardos等[48]在大鼠模型中证实硒缺乏会导致心肌损伤增加，Tanguy等[49]研究发现，大鼠缺硒会导致心肌损伤增加，并改变心肌缺血再灌注损伤后心脏功能的恢复功能，然而接受了高剂量硒治疗的大鼠心脏的恢复功能得到改善，心脏梗死面积显著减小，缺血后室性心律失常发生率降低。

2.1 富硒植物产品

植物对硒的富集作用促使存在于土壤或硒肥中的无机硒（如硒酸钠、亚硒酸钠等硒盐）在植物体内通过生物转化最终得到安全高效的有机硒，不仅增加了植物的硒含量，而且对于缺硒地区人们的硒营养和提高人们的健康水平具有非常重要的意义。目前，我国富硒植物产品种类丰富，有富硒蔬菜、富硒水果、富硒干果、富硒茶、富硒抹茶、富硒米、富硒麦芽等。贾礼[50]通过植物种植的方法，探究了不同形态及浓度的硒对萝卜芽苗生长过程中生物活性物质含量的影响，发现一定浓度的亚硒酸钠对于植物的营养品质以及抗氧化生物活性具有提升作用。富硒茶叶制成的富硒抹茶可对小鼠脑铅含量具有显著驱除效果[51]。富硒茶叶是目前市面上较为常见的一种富硒植物产品，高琳科等[52]对富硒茶叶总硒含量以及不同泡制方式对硒溶出率的影响研究证实，饮茶是一种合理安全的补硒方式。

2.2 富硒动物产品

富硒动物产品大多数为外源富硒产品，在动物的日料中添加适量的有机硒和无机硒不仅可以得到富硒动物产品，还可以改善动物产品的营养品质。林长光[53]在饲料中添加不同形态的硒喂养猪，喂养过后其血浆、母乳和肾脏、肝脏、肌肉等组织中硒含量均显著高于空白对照组。张斌鑫[54]研究发现，饲料中添加一定水平的硒可提高水产品粗蛋白的含量。研究发现蛋鸡饲喂添加了酵母硒的饲料，可获得硒含量为0.56 mg/kg的富硒鸡蛋[55]。此外，研究发现在母鸡日粮中添加有机硒比无机硒利用率更高，有机硒组的胸肌、腿部、肝脏和血浆等组织中硒含量均高于无机硒组，且产蛋后鸡蛋中硒含量也要高于无机硒组，此方法同时获得了富硒鸡肉和富硒鸡蛋两种富硒动物产品[56]。施力光等[57]在关中奶山羊日粮中添加0.3 mg/kg蛋氨酸硒，喂养12周后，发现山羊组织器官、全血、乳汁硒含量显著高于对照组。上述技术对于提高动物性产品的附加值和解决我国硒缺乏地区的补硒问题具有重要意义。

2.3 富硒营养强化剂和硒高新技术产品

目前国内外已经研发出多种富硒营养强化剂，如富硒酵母、亚硒酸钠、纳米硒等。富硒酵母是在富含硒盐的食用菌栽培基上，通过酵母的生物富集作用在酵母细胞内转化为生物有机硒的一种酵母，具有使用安全、在生物体内吸收转化率高等优点，但是其自身的酵母菌臭使其不适用于感官要求较高的食品[58]。亚硒酸钠是一种无机硒盐，在人体内代谢产生的硒醇和活性氧可在一定程度内保持细胞存活，其对癌症也有一定抑制所用[59]。硒高新技术产品有纳米硒片、纳米硒胶囊等，纳米硒是一种单质硒[60]，其急性毒性、慢性毒性均低于有机硒和无机硒，所以作为食品添加剂更为安全、有效，在保健食品和医用领域更具实用性[61]。

2.4 富硒保健食品

以硒为主要原料的保健食品共有1 699种，其中国产保健食品有1 661种，进口保健食品有38种[62]，种类增长迅速，主要功能除了补充硒之外，还涉及增强免疫力、保护肝脏、改善胃肠道等功能。硒保健产品剂型主要以片剂、胶囊为主。目前我国硒类保健食品接近上千种，另外也有富硒茶、富硒米、富硒蒜等各种各样的富硒农产品，但是硒产品也存在一些问题，比如剂型较单一，类似产品较多，缺乏创新性产品，在硒与其他活性成分的功能协同方面的研究及产品开发较少。

生物体内的硒以硒代化合物的形式存在于有机体并且可通过生物催化作用减轻机体内过氧化物的危害。此外，对于硒的免疫调节、防癌抗癌、抗酒精性肝损伤、预防心血管疾病等各种生理功能研究逐步深入，各种富硒农作物、畜产品得到了一定的发展，并应用于食品、药品、保健品等诸多领域。

硒得到广泛关注与研究与其在癌症、心血管疾病、免疫疾病等多种疾病临床所表现出来的疗效息息相关。这些作用是通过多种机制实现的，包括硒代酶参与的过氧化物清除作用、对免疫系统中吞噬细胞的保护作用以及硒参与的基因调控等。另外，富硒地区日常硒摄入量要求仅需在日常饮食摄入富硒农产品即可，而部分缺硒严重的地区则需要富硒营养素补充剂或者富硒保健食品来加以满足硒的摄入量需求，缺硒严重的临床患者则更倾向于硒高新技术产品来安全高效地解决缺硒带来的各种生理疾病。所以，安全地、科学地加强各类富硒产品的开发有助于解决我国硒资源分布不均匀的窘境，相信在不久的将来，我国的富硒产业将会有一个广阔的前景。