人体必需元素——硒的生理功能及研究进展_协会动态_新闻中心

中国营养保健食品协会秘书长吕燕妮

硒是人体必需微量元素之一，在人体内的含量为14～21mg，广泛分布于体内除脂肪外的所有组织中，以肝、胰、肾、脾、牙釉质和指甲中为最高。硒还分布在动物和人的毛发中，头发中硒含量是判定人体硒水平的重要指标。我国科学家上世纪七十年代研究发现，硒缺乏是克山病的主要原因，而补充硒可以治疗和预防克山病，此后对硒的生理功能、药理作用、硒与人体健康的关系和硒的生理需要量等方面的研究更加广泛深入。

一、硒的生理功能

有关研究发现，人体内至少有30余种含硒蛋白或亚单位，最早发现的红细胞谷胱甘肽过氧化物酶，硒是其中的必需组分，该酶以硒代半胱氨酸为活性中心，催化还原型谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽，还原机体内有害的过氧化物，从而保护生物膜免受过氧化物引起的氧化损伤。其生物学功能是抗氧化，对细胞膜和血红蛋白有显著的保护作用。在缺硒的情况下，这个酶的活性就不能充分表达。硒在体内的生理活性主要表现在以下方面：

1．抗氧化作用。研究发现，体内因自由基引发的脂质过氧化作用与肿瘤、感染、炎症、自身免疫病、化学中毒、辐射损伤、心血管疾病以及衰老、吞噬杀菌等生理过程都有关系，因此，在体内随时清除自由基、消除其危害、保持其相对平衡显得非常重要。能够清除特定自由基或催化特定过氧化物还原的物质有超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶，以及红细胞谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶（PHG-Px）2种含硒酶，这些抗氧化酶共同构成了一个脂质过氧化作用的有效保护系统[1]。

2．与维生素E协同保护细胞。含硒酶和维生素E在抗脂质过氧化中可协同发挥抗氧化作用，维生素E减少过氧化物的形成，硒作为GSH-Px的组分，催化过氧化物的破坏，防止有害自由基的形成及其对不饱和脂肪酸的进攻[2]。

3．提高人体免疫机能。巨噬细胞的吞噬能力是反映机体免疫能力的重要指标，研究发现牛在缺硒状态下，巨噬细胞虽有吞噬细菌的能力，但不能立即杀死细菌。经补硒后，巨噬细胞的杀菌能力提高了2倍。说明在有充足硒的情况下，才出现强大的杀菌能力。其机理可能是谷胱甘肽过氧化物酶具有消除过氧化物的作用，从而保护巨噬细胞免受过氧化物伤害，延长巨噬细胞寿命，提高机体的抗感染能力。同时，有研究表明每天补充200μg硒，对免疫功能具有显著的刺激作用，抗体、淋巴细胞和中性细胞的生成量可大量增加[3]。

4．保护血管和心肌的健康。克山病患者主要病变在心肌，由于心肌细胞受损，心脏收缩能力减弱，最终导致心力衰竭而死亡。其产生病变的机理是缺硒后脂质过氧化物酶活性增强造成脂质过氧化物增多、自由基代谢紊乱，引起心肌纤维坏死，心肌小动脉和毛细血管损伤。而含硒的谷胱甘肽过氧化物酶可使脂质过氧化物分解，从而保护了心肌细胞膜的完整[4]。

5．抗癌作用。大量动物实验表明，硒化合物可有效降低化学致癌剂的致癌作用，降低小鼠和大鼠皮肤癌、肝癌、结肠癌和乳腺癌的发生率。硒在环境中的分布存在明显的地域差异，肿瘤的发病率和死亡率与硒的地理分布呈负相关，低硒地区肿瘤的发病率及死亡率较高，肿瘤患者体内硒水平较正常人低，特别是皮肤癌和胃肠癌更为明显。流行病学调查表明，饮食中硒摄入量与乳腺癌、结肠癌和肺癌的死亡率呈明显的负相关性。大量实验推断，硒的抗癌机理主要是通过GSH-Px将有害的过氧化物还原为无害的羟基化合物，从而保护了细胞膜的结构和功能，捕获自由基，降低某些能激活致癌源的羟化酶的活性，降低致突变性，修复脱氧核糖核酸，从而达到抗细胞癌变[5]。

6．拮抗有害重金属。缺硒易引发铅、砷、镉等重金属中毒症状，而硒类化合物对机体内汞、砷、镉、铅等元素的毒性及诱癌性有拮抗作用。硒作为谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成部分，在体内表现为带负电荷的非金属离子，可以与带正电荷的有害金属离子相结合，形成金属硒蛋白质复合物，把能诱发癌变的有害金属离子直接排出体外，消解了金属离子的毒性，起到解毒和排毒作用。

7．增强生殖作用。缺硒会影响生殖系统的正常发育及其功能，使生育力降低或消失。硒元素是精浆中过氧化物酶的必需组成成份，当精液中硒含量减低时，这个酶的活性降低，不能抑制精子细胞膜质过氧化反应，造成精子损伤，死精增多，活力下降。

据研究表明，人体四十多种疾病都与缺硒有关，如癌症、心血管病、肝病、白内障、胰脏疾病、糖尿病、生殖系统疾病等等。当硒缺乏的时候，就很容易导致人体各项机能下降，易患疾病，威胁健康。硒遍布机体各组织器官和体液，硒浓度的平衡对机体许多器官、组织生理功能有重要的保护作用和促进作用，人体内不存在长期贮藏硒的器官，因此机体所需的硒应不断从饮食中获得[6]。

二、硒的摄入来源

中国是一个缺硒大国，据《中华人民共和国地方疾病与环境因素图集》揭示，从东北三省起斜穿至云贵高原，占中国国土面积的72%地区存在一条低硒地带，其中30%为严重缺硒地区，粮食等天然食物硒含量较低。华北、东北、西北等大中城市都属于缺硒地区。中国22个省市的部分地区，约7亿人生活在低硒地区。大部分地区食物中硒含量在0.02mg/kg以下，东南沿海是中国富硒地区，也只有0.10mg/kg，是联合国卫生组织规定的最低限。按世界卫生组织要求：人体膳食中每日最低需求量为40微克硒，而营养补充在50-250微克硒为宜。中国人群食物中尚达不到每天每人40微克以上的标准补硒水平，尤其是缺硒地区人群，更难从食物中达到补硒的目的。2018年实施的中国居民膳食营养素参考摄入量规定：中国健康人群，成人每天硒元素平均需要量为50μg，推荐摄入量为60μg，可耐受最高摄入量为400μg。

硒在自然界主要以三种形态存在，包括单质硒、无机硒和有机硒。单质硒难以为生物吸收利用。无机硒中的硒价态是+4、+6价，主要以无机硒酸盐(SeO₄^2-)、亚硒酸盐(SeO₃^2-)形式存在。生物体内含有的有机硒，主要有两类，一类是含硒氨基酸，另一类是含硒蛋白质。从哺乳动物和微生物中检测到的含硒氨基酸主要有两种：硒代半胱氨酸(Se-Cys)和硒代蛋氨酸(Se-Met)。而植物中含硒有机物种类较为复杂[7]。

机体直接或间接地摄入、接触大量的硒可导致中毒，出现脱发、脱甲、呼吸困难、胃胀气、高热、脉快、虚脱等症状，所以，补硒不能过量。硒对机体发挥有益的生理功能不仅与其含量有关，更与其存在形态相关。相对于无机硒而言，有机硒生物活性强，毒性低，利于人体吸收，所以人们常食用富含有机硒的食品来获取硒。一般而言，人类对有机硒的生物利用率较高，可以达到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强化剂等。

常见的天然富硒产品包括富硒大米、富硒茶叶、巴西坚果和蘑菇以及一些富硒肉类等。研究发现不同食物来源的硒,其生物利用度不同，一般来自植物产品的硒生物利用度高于肉类产品。人工合成的富硒产品按照生产方式分为3大类：一是植物转化法生产的富硒食品，通过富硒种子、富硒营养液培养富硒植物，如富硒茶叶、富硒豆芽、富硒香菇等; 二是动物转化法生产的富硒产品，在动物饲料中添加硒，经动物转化成为有机硒贮存在动物体内，如富硒鸡蛋、富硒牛奶以及富硒肉制品等；三是微生物转化法生产的富硒产品，通过培养富硒酵母，利用酵母富集有机硒。

天然富硒产品以农产品为主，生产周期长，不便于生产各种形式的食品，而各类硒营养强化剂由于便于添加到各种形式的食品中，进行规模化工业生产富硒食品，因而得到了广泛的应用。其中有机硒营养强化剂主要有富硒酵母、L-硒-甲基硒代半胱氨酸、硒化卡拉胶(硒酸酯多糖)、富硒食用菌粉、硒蛋白等。

　　 食品营养强化剂 GB 14880-2012中硒元素补充规定

营养强化剂	化合物来源	可用于食品类别	允许使用量
硒	亚硒酸钠硒酸钠硒蛋白富硒食用菌粉 L-硒-甲基硒代半胱氨酸硒化卡拉胶（仅限用于 14．03．01 含乳饮料）富硒酵母	调制乳粉（儿童用乳粉除外）	140μg/kg-280μg/kg
		调制乳粉（仅限儿童用乳粉）	60μg/kg-130μg/kg
		大米及其制品	140μg/kg-280μg/kg
		小麦粉及其制品	140μg/kg-280μg/kg
		杂粮粉及其制品	140μg/kg-280μg/kg
		面包	140μg/kg-280μg/kg
		饼干	30μg/kg-110μg/kg
		含乳饮料	50μg/kg-200μg/kg

可用于保健食品的硒元素补充原料目录

营养素	化合物名称	标准依据	适用范围	功效成分	适宜人群	最低每日用量	最高每日用量
硒	亚硒酸钠	GB1903.9《亚硒酸钠》	所有人群	Se（以Se计，µg）	4—6	5	30
	富硒酵母	国家药品标准WS1-(x-005)-99Z《硒酵母》	4岁以上人群		7—10	8	40
	富硒酵母	国家药品标准WS1-(x-005)-99Z《硒酵母》	4岁以上人群		11—13	10	50
	L-硒-甲基硒代半胱氨酸	GB1903.12 《L-硒-甲基硒代半胱氨酸》	4岁以上人群		14—17	10	60
					成人	10	100
					孕妇	10	60
					乳母	15	80

　　
三、硒补充剂的发展趋势

1．富硒酵母。

通过毒性试验证实：富硒酵母食用安全，其急性、慢性毒性大大低于无机硒，富硒酵母有机硒生物利用度高。

富硒酵母是在培养酵母过程中加入无机硒元素（如亚硒酸钠），酵母生长时吸收利用硒，使硒与酵母体内蛋白质和多糖有机结合转化为生物硒，从而消除无机硒对人体的毒副反应和肠胃刺激，使硒能够更高效、更安全地被人体吸收利用。富硒酵母具有高度的富集硒能力和将无机硒转化为有机硒的能力，能进行大规模工业化生产。生产周期短，可使蛋白质、B 族维生素和多种矿物质在酵母中富集，并降低了毒性和刺激，增加了营养素的吸收利用率。富硒酵母中的硒取代含硫氨基酸中的硫，形成硒代氨基酸，进一步形成硒蛋白[8]。

安琪酵母有限公司报道了对富硒酵母的毒性试验研究结果：通过人与动物的试验结果表明，富硒酵母中的有机硒含量占总硒量的95%以上，生物利用度是无机硒的1.5-2倍。没有致畸和致突变方面的毒性，非常适合人体吸收利用。富硒酵母在提高机体血硒水平及留存在机体内数量方面均明显高于亚硒酸钠。同时，富硒酵母还是优质单细胞蛋白来源，蛋白质含量最高可达60%以上，其本身富含蛋白质、糖类和18种维生素，除可作为硒源使用外，还同时提供其它有益的营养素。

2. 硒化卡拉胶。

硒化卡拉胶（硒酸酯多糖）是一种新的有机硒化合物，属于硒多糖类，它是由硒与天然海洋植物产物卡拉胶半合成的一种生物活性多糖。卡拉胶是一种海洋中的红藻胞壁多糖，由β-D-吡喃半乳糖-4-硫酸酯与3，6-内醚-α-D-吡喃半乳糖以交替联接构成的无分支链型硫酸酯多糖，具有较强的抗病毒功能。硒化卡拉胶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，硒酸酯多糖这种硒的有机化合物，除了含有人体必需的有机硒可用于开发系列保健食品之外，又具有K型卡拉胶的粘性、凝固性，其带有负电荷能与一些物质形成络合物的理化特性而具备增稠剂、凝固剂、悬浮剂等功能，硒生物利用度高、硒与多糖优势互补、化学性质稳定等特点，可广泛用于食品、医药、日化等领域。

3．L-硒-甲基硒代半胱氨酸。

L-硒-甲基硒代半胱氨酸被原国家卫生部2009第11号公告批准为新型食品营养强化剂，列入了GB 2760、GB 14880食品营养强化剂使用标准，其结构明确、含量稳定的小分子有机硒品种，属第三代补硒产品。对硒甲基硒代半胱氨酸在人体内的代谢路径研究发现，它比其他形式硒化合物在体内有更高的生物活性，可在β-裂解酶的作用下生成硒磷酸，作为合成各种含硒蛋白的前体，以硒代半胱氨酸的形式嵌入各种蛋白发挥活性。

2007年，江西川奇药业有限公司报道了一种利用α氨基丙烯酸衍生物制备L-硒甲基硒代半胱氨酸的方法，其生成合成工艺为：以α-乙酰氨基丙烯酸甲酯和甲硒醇钠为主要原料，经加成反应、酶法拆分、精制而得，约经8个反应步骤，生产周期约7天，合成率80%左右[9]。2019年，河南省济源市万洋华康生物科技有限公司报道了一种新的制备方法：将甲硒醇钠与 N-乙酰-3-氯-L-丝氨酸甲酯进行亲核取代反应，得到 N-乙酰-3-硒甲基L-硒代半胱氨酸甲酯，然后在盐酸溶液中水解，得到 L-硒甲基硒代半胱氨酸。该工艺具有原料易得、价廉，操作方便，反应条件温和、产品单一、易分离、产率高（78.4％）、适合工业化生产的特点。L-硒甲基硒代半胱氨酸的化学结构明确、毒性小、生物利用率高，补硒效果好、抗癌生物活性强，开发前景广阔，必将在食品营养强化和保健食品中广泛应用[10]。

参考文献

［1］Broome CS，Mcardle F，Kyle JA，et al．An increase in Selenium intake improves immune function and poliovirus handling in adults with marginal Selenium status［J］．Am J Clin Nutr，2004，80(1):154-162．

［2］Roy M，Kiremidjian-Schumacher L，Wishe HI，et al．Supplementation with Selenium and human immune cell functions．I．Effect on lymphocyte proliferation and interleukin 2 receptor expression［J］．Biol Trace Elem Res，1994，41(1 /2):103-114

［3］Daeyoun Hwang，Sujin Seo，Yongkyu Kim. Selenium acts as an insulin-like molecule for the down － regulation of diabetic symptoms via endoplasmic reticulum stress and insulin signalling proteins in diabetes － induced non－obese diabetic mice［J］. Journal of Biosciences，2007，32( 4) : 723-735.

［4］Hu Xue Feng，Kristin M Eccles，Hing Man Chan. High selenium exposure lowers the odds ratios for hypertension，stroke， and myocardial infarction associated with mercury exposure among Inuit in Canada［J］ . Environment international，2017，( 102) :200-206.

［5］Helga Saudny，Donna Leggee，Grace Egeland. Design and methods of the Adult Inuit Health Survey 2007- 2008［J］. International Journal of Circumpolar Health，2012，71(1) : 1-9.

［6］杜明，王聪，张兰威，等.硒的生物学功能及其补充剂的研究现状，生物信息学[J]2007，5:176-178

［7］王雪梅，曹进，王钢力.食品中硒的有机形态分析研究进展.食品安全质量检测学报[J]2019，12：7875-7881

［8］Ramakrishnan K，Shenbagarathai R，Kavitha K， et al．Selenium levels in persons with HIV /tuberculosis in India，Madurai City［J］．Clin Lab，2012，58(1 /2):165-168．

［9］姚昭，张小平，邓泽元，等.L-硒甲基硒代半胱氨酸的化学合成方法代谢途径及其生物活性的研究进展.农产品加工学刊[J]2012，11：122-125