人體必需元素-硒的生理功能及研究進(jìn)展

人體必需元素——硒的生理功能及研究進(jìn)展作者：中國(guó)營(yíng)養(yǎng)保健食品協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)

呂燕妮硒是人體必需微量元素之一，在人體內(nèi)的含量為14～21mg，廣泛分布于體內(nèi)除脂肪外的所有組織中，以肝、胰、腎、脾、牙釉質(zhì)和指甲中為最高。硒還分布在動(dòng)物和人的毛發(fā)中，頭發(fā)中硒含量是判定人體硒水平的重要指標(biāo)。我國(guó)科學(xué)家上世紀(jì)七十年代研究發(fā)現(xiàn)，硒缺乏是克山病的主要原因，而補(bǔ)充硒可以治療和預(yù)防克山病，此后對(duì)硒的生理功能、藥理作用、硒與人體健康的關(guān)系和硒的生理需要量等方面的研究更加廣泛深入。一、硒的生理功能有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，人體內(nèi)至少有30余種含硒蛋白或亞單位，最早發(fā)現(xiàn)的紅細(xì)胞谷胱甘肽過氧化物酶，硒是其中的必需組分，該酶以硒代半胱氨酸為活性中心，催化還原型谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽，還原機(jī)體內(nèi)有害的過氧化物，從而保護(hù)生物膜免受過氧化物引起的氧化損傷。其生物學(xué)功能是抗氧化，對(duì)細(xì)胞膜和血紅蛋白有顯著的保護(hù)作用。在缺硒的情況下，這個(gè)酶的活性就不能充分表達(dá)。硒在體內(nèi)的生理活性主要表現(xiàn)在以下方面：1．抗氧化作用研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)因自由基引發(fā)的脂質(zhì)過氧化作用與腫瘤、感染、炎癥、自身免疫病、化學(xué)中毒、輻射損傷、心血管疾病以及衰老、吞噬殺菌等生理過程都有關(guān)系，因此，在體內(nèi)隨時(shí)清除自由基、消除其危害、保持其相對(duì)平衡顯得非常重要。能夠清除特定自由基或催化特定過氧化物還原的物質(zhì)有超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶，以及紅細(xì)胞谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、磷脂氫過氧化物谷胱甘肽過氧化物酶（PHG-Px）2種含硒酶，這些抗氧化酶共同構(gòu)成了一個(gè)脂質(zhì)過氧化作用的有效保護(hù)系統(tǒng)[1]。2．與維生素E協(xié)同保護(hù)細(xì)胞含硒酶和維生素E在抗脂質(zhì)過氧化中可協(xié)同發(fā)揮抗氧化作用，維生素E減少過氧化物的形成，硒作為GSH-Px的組分，催化過氧化物的破壞，防止有害自由基的形成及其對(duì)不飽和脂肪酸的進(jìn)攻[2]。3．提高人體免疫機(jī)能巨噬細(xì)胞的吞噬能力是反映機(jī)體免疫能力的重要指標(biāo)，研究發(fā)現(xiàn)牛在缺硒狀態(tài)下，巨噬細(xì)胞雖有吞噬細(xì)菌的能力，但不能立即殺死細(xì)菌。經(jīng)補(bǔ)硒后，巨噬細(xì)胞的殺菌能力提高了2倍。說明在有充足硒的情況下，才出現(xiàn)強(qiáng)大的殺菌能力。其機(jī)理可能是谷胱甘肽過氧化物酶具有消除過氧化物的作用，從而保護(hù)巨噬細(xì)胞免受過氧化物傷害，延長(zhǎng)巨噬細(xì)胞壽命，提高機(jī)體的抗感染能力。同時(shí)，有研究表明每天補(bǔ)充200μg硒，對(duì)免疫功能具有顯著的刺激作用，抗體、淋巴細(xì)胞和中性細(xì)胞的生成量可大量增加[3]。4．保護(hù)血管和心肌的健康克山病患者主要病變?cè)谛募?，由于心肌?xì)胞受損，心臟收縮能力減弱，最終導(dǎo)致心力衰竭而死亡。其產(chǎn)生病變的機(jī)理是缺硒后脂質(zhì)過氧化物酶活性增強(qiáng)造成脂質(zhì)過氧化物增多、自由基代謝紊亂，引起心肌纖維壞死，心肌小動(dòng)脈和毛細(xì)血管損傷。而含硒的谷胱甘肽過氧化物酶可使脂質(zhì)過氧化物分解，從而保護(hù)了心肌細(xì)胞膜的完整[4]。5．抗癌作用大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，硒化合物可有效降低化學(xué)致癌劑的致癌作用，降低小鼠和大鼠皮膚癌、肝癌、結(jié)腸癌和乳腺癌的發(fā)生率。硒在環(huán)境中的分布存在明顯的地域差異，腫瘤的發(fā)病率和死亡率與硒的地理分布呈負(fù)相關(guān)，低硒地區(qū)腫瘤的發(fā)病率及死亡率較高，腫瘤患者體內(nèi)硒水平較正常人低，特別是皮膚癌和胃腸癌更為明顯。流行病學(xué)調(diào)查表明，飲食中硒攝入量與乳腺癌、結(jié)腸癌和肺癌的死亡率呈明顯的負(fù)相關(guān)性。大量實(shí)驗(yàn)推斷，硒的抗癌機(jī)理主要是通過GSH-Px將有害的過氧化物還原為無害的羥基化合物，從而保護(hù)了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，捕獲自由基，降低某些能激活致癌源的羥化酶的活性，降低致突變性，修復(fù)脫氧核糖核酸，從而達(dá)到抗細(xì)胞癌變[5]。6．拮抗有害重金屬缺硒易引發(fā)鉛、砷、鎘等重金屬中毒癥狀，而硒類化合物對(duì)機(jī)體內(nèi)汞、砷、鎘、鉛等元素的毒性及誘癌性有拮抗作用。硒作為谷胱甘肽過氧化物酶的重要組成部分，在體內(nèi)表現(xiàn)為帶負(fù)電荷的非金屬離子，可以與帶正電荷的有害金屬離子相結(jié)合，形成金屬硒蛋白質(zhì)復(fù)合物，把能誘發(fā)癌變的有害金屬離子直接排出體外，消解了金屬離子的毒性，起到解毒和排毒作用。7．增強(qiáng)生殖作用缺硒會(huì)影響生殖系統(tǒng)的正常發(fā)育及其功能，使生育力降低或消失。硒元素是精漿中過氧化物酶的必需組成成份，當(dāng)精液中硒含量減低時(shí)，這個(gè)酶的活性降低，不能抑制精子細(xì)胞膜質(zhì)過氧化反應(yīng)，造成精子損傷，死精增多，活力下降。據(jù)研究表明，人體四十多種疾病都與缺硒有關(guān)，如癌癥、心血管病、肝病、白內(nèi)障、胰臟疾病、糖尿病、生殖系統(tǒng)疾病等等。當(dāng)硒缺乏的時(shí)候，就很容易導(dǎo)致人體各項(xiàng)機(jī)能下降，易患疾病，威脅健康。硒遍布機(jī)體各組織器官和體液，硒濃度的平衡對(duì)機(jī)體許多器官、組織生理功能有重要的保護(hù)作用和促進(jìn)作用，人體內(nèi)不存在長(zhǎng)期貯藏硒的器官，因此機(jī)體所需的硒應(yīng)不斷從飲食中獲得[6]。二、硒的攝入來源中國(guó)是一個(gè)缺硒大國(guó)，據(jù)《中華人民共和國(guó)地方疾病與環(huán)境因素圖集》揭示，從東北三省起斜穿至云貴高原，占中國(guó)國(guó)土面積的72%地區(qū)存在一條低硒地帶，其中30%為嚴(yán)重缺硒地區(qū)，糧食等天然食物硒含量較低。華北、東北、西北等大中城市都屬于缺硒地區(qū)。中國(guó)22個(gè)省市的部分地區(qū)，約7億人生活在低硒地區(qū)。大部分地區(qū)食物中硒含量在0.02mg/kg以下，東南沿海是中國(guó)富硒地區(qū)，也只有0.10mg/kg，是聯(lián)合國(guó)衛(wèi)生組織規(guī)定的最低限。按世界衛(wèi)生組織要求：人體膳食中每日最低需求量為40微克硒，而營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充在50-250微克硒為宜。中國(guó)人群食物中尚達(dá)不到每天每人40微克以上的標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)硒水平，尤其是缺硒地區(qū)人群，更難從食物中達(dá)到補(bǔ)硒的目的。2018年實(shí)施的中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量規(guī)定：中國(guó)健康人群，成人每天硒元素平均需要量為50μg，推薦攝入量為60μg，可耐受最高攝入量為400μg。硒在自然界主要以三種形態(tài)存在，包括單質(zhì)硒、無機(jī)硒和有機(jī)硒。單質(zhì)硒難以為生物吸收利用。無機(jī)硒中的硒價(jià)態(tài)是+4、+6價(jià)，主要以無機(jī)硒酸鹽(SeO42-)、亞硒酸鹽(SeO32-)形式存在。生物體內(nèi)含有的有機(jī)硒，主要有兩類，一類是含硒氨基酸，另一類是含硒蛋白質(zhì)。從哺乳動(dòng)物和微生物中檢測(cè)到的含硒氨基酸主要有兩種：硒代半胱氨酸(Se-Cys)和硒代蛋氨酸(Se-Met)。而植物中含硒有機(jī)物種類較為復(fù)雜[7]。機(jī)體直接或間接地?cái)z入、接觸大量的硒可導(dǎo)致中毒，出現(xiàn)脫發(fā)、脫甲、呼吸困難、胃脹氣、高熱、脈快、虛脫等癥狀，所以，補(bǔ)硒不能過量。硒對(duì)機(jī)體發(fā)揮有益的生理功能不僅與其含量有關(guān)，更與其存在形態(tài)相關(guān)。相對(duì)于無機(jī)硒而言，有機(jī)硒生物活性強(qiáng)，毒性低，利于人體吸收，所以人們常食用富含有機(jī)硒的食品來獲取硒。一般而言，人類對(duì)有機(jī)硒的生物利用率較高，可以達(dá)到70%以上。富硒食品主要包括天然富硒食品、人工合成富硒食品以及硒強(qiáng)化劑等。常見的天然富硒產(chǎn)品包括富硒大米、富硒茶葉、巴西堅(jiān)果和蘑菇以及一些富硒肉類等。研究發(fā)現(xiàn)不同食物來源的硒,其生物利用度不同，一般來自植物產(chǎn)品的硒生物利用度高于肉類產(chǎn)品。人工合成的富硒產(chǎn)品按照生產(chǎn)方式分為3大類：一是植物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的富硒食品，通過富硒種子、富硒營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)富硒植物，如富硒茶葉、富硒豆芽、富硒香菇等;

二是動(dòng)物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的富硒產(chǎn)品，在動(dòng)物飼料中添加硒，經(jīng)動(dòng)物轉(zhuǎn)化成為有機(jī)硒貯存在動(dòng)物體內(nèi)，如富硒雞蛋、富硒牛奶以及富硒肉制品等；三是微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的富硒產(chǎn)品，通過培養(yǎng)富硒酵母，利用酵母富集有機(jī)硒。天然富硒產(chǎn)品以農(nóng)產(chǎn)品為主，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，不便于生產(chǎn)各種形式的食品，而各類硒營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑由于便于添加到各種形式的食品中，進(jìn)行規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)富硒食品，因而得到了廣泛的應(yīng)用。其中有機(jī)硒營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑主要有富硒酵母、L-硒-甲基硒代半胱氨酸、硒化卡拉膠(硒酸酯多糖)、富硒食用菌粉、硒蛋白等。食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑

GB14880-2012中硒元素補(bǔ)充規(guī)定可用于保健食品的硒元素補(bǔ)充原料目錄三、硒補(bǔ)充劑的發(fā)展趨勢(shì)1．富硒酵母通過毒性試驗(yàn)證實(shí)：富硒酵母食用安全，其急性、慢性毒性大大低于無機(jī)硒，富硒酵母有機(jī)硒生物利用度高。富硒酵母是在培養(yǎng)酵母過程中加入無機(jī)硒元素（如亞硒酸鈉），酵母生長(zhǎng)時(shí)吸收利用硒，使硒與酵母體內(nèi)蛋白質(zhì)和多糖有機(jī)結(jié)合轉(zhuǎn)化為生物硒，從而消除無機(jī)硒對(duì)人體的毒副反應(yīng)和腸胃刺激，使硒能夠更高效、更安全地被人體吸收利用。富硒酵母具有高度的富集硒能力和將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒的能力，能進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。生產(chǎn)周期短，可使蛋白質(zhì)、B族維生素和多種礦物質(zhì)在酵母中富集，并降低了毒性和刺激，增加了營(yíng)養(yǎng)素的吸收利用率。富硒酵母中的硒取代含硫氨基酸中的硫，形成硒代氨基酸，進(jìn)一步形成硒蛋白[8]。安琪酵母有限公司報(bào)道了對(duì)富硒酵母的毒性試驗(yàn)研究結(jié)果：通過人與動(dòng)物的試驗(yàn)結(jié)果表明，富硒酵母中的有機(jī)硒含量占總硒量的95%以上，生物利用度是無機(jī)硒的1.5-2倍。沒有致畸和致突變方面的毒性，非常適合人體吸收利用。富硒酵母在提高機(jī)體血硒水平及留存在機(jī)體內(nèi)數(shù)量方面均明顯高于亞硒酸鈉。同時(shí)，富硒酵母還是優(yōu)質(zhì)單細(xì)胞蛋白來源，蛋白質(zhì)含量最高可達(dá)60%以上，其本身富含蛋白質(zhì)、糖類和18種維生素，除可作為硒源使用外，還同時(shí)提供其它有益的營(yíng)養(yǎng)素。2.

硒化卡拉膠硒化卡拉膠（硒酸酯多糖）是一種新的有機(jī)硒化合物，屬于硒多糖類，它是由硒與天然海洋植物產(chǎn)物卡拉膠半合成的一種生物活性多糖。卡拉膠是一種海洋中的紅藻胞壁多糖，由β-D-吡喃半乳糖-4-硫酸酯與3，6-內(nèi)醚-α-D-吡喃半乳糖以交替聯(lián)接構(gòu)成的無分支鏈型硫酸酯多糖，具有較強(qiáng)的抗病毒功能。硒化卡拉膠是由硒取代了硫酸酯多糖中的硫的位置，使硫酸酯形成硒酸酯。因此，硒酸酯多糖這種硒的有機(jī)化合物，除了含有人體必需的有機(jī)硒可用于開發(fā)系列保健食品之外，又具有K型卡拉膠的粘性、凝固性，其帶有負(fù)電荷能與一些物質(zhì)形成絡(luò)合物的理化特性而具備增稠劑、凝固劑、懸浮劑等功能，硒生物利用度高、硒與多糖優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，可廣泛用于食品、醫(yī)藥、日化等領(lǐng)域。3．L-硒-甲基硒代半胱氨酸L-硒-甲基硒代半胱氨酸被原國(guó)家衛(wèi)生部2009第11號(hào)公告批準(zhǔn)為新型食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑，列入了GB2760、GB14880食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)，其結(jié)構(gòu)明確、含量穩(wěn)定的小分子有機(jī)硒品種，屬第三代補(bǔ)硒產(chǎn)品。對(duì)硒甲基硒代半胱氨酸在人體內(nèi)的代謝路徑研究發(fā)現(xiàn)，它比其他形式硒化合物在體內(nèi)有更高的生物活性，可在β-裂解酶的作用下生成硒磷酸，作為合成各種含硒蛋白的前體，以硒代半胱氨酸的形式嵌入各種蛋白發(fā)揮活性。2007年，江西川奇藥業(yè)有限公司報(bào)道了一種利用α氨基丙烯酸衍生物制備L-硒甲基硒代半胱氨酸的方法，其生成合成工藝為：以α-乙酰氨基丙烯酸甲酯和甲硒醇鈉為主要原料，經(jīng)加成反應(yīng)、酶法拆分、精制而得，約經(jīng)8個(gè)反應(yīng)步驟，生產(chǎn)周期約7天，合成率80%左右[9]。2019年，河南省濟(jì)源市萬洋華康生物科技有限公司報(bào)道了一種新的制備方法：將甲硒醇鈉與N-乙酰-3-氯-L-絲氨酸甲酯進(jìn)行親核取代反應(yīng)，得到N-乙酰-3-硒甲基L-硒代半胱氨酸甲酯，然后在鹽酸溶液中水解，得到L-硒甲基硒代半胱氨酸。該工藝具有原料易得、價(jià)廉，操作方便，反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)品單一、易分離、產(chǎn)率高（78.4％）、適合工業(yè)化生產(chǎn)的特點(diǎn)。L-硒甲基硒代半胱氨酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)明確、毒性小、生物利用率高，補(bǔ)硒效果好、抗癌生物活性強(qiáng)，開發(fā)前景廣闊，必將在食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化和保健食品中廣泛應(yīng)用[10]。參考文獻(xiàn)［1］BroomeCS，McardleF，KyleJA，etal．AnincreaseinSeleniumintakeimprovesimmunefunctionandpoliovirushandlinginadultswithmarginalSeleniumstatus［J］．AmJClinNutr，2004，80(1):154-162．［2］RoyM，Kiremidjian-SchumacherL，WisheHI，etal．SupplementationwithSeleniumandhumanimmunecellfunctions．I．Effectonlymphocyteproliferationandinterleukin2receptorexpression［J］．BiolTraceElemRes，1994，41(1/2):103-114［3］DaeyounHwang，SujinSeo，YongkyuKim.Seleniumactsasaninsulin-likemoleculeforthedown

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