硒的生理保健功能和富硒食品的相关标准

吴正奇1，刘建林2
（1湖北工业大学生物工程学院，武汉  430068；2上海泰运科技有限公司，上海  201612）

摘  要：本文比较详细地综述了必需微量元素硒的生理保健功能，讨论了人体硒的需要量与富硒食品的相关标准。
关键词：硒；生理保健功能；富硒食品；标准

硒最早是1817年由瑞典化学家贝尔采利乌斯（Berz-elius）发现的，并以希腊月亮女神的名字Serene命名为“硒”，它的物理化学特性介于金属与非金属之间。硒在地壳中的含量相当稀少和分散，其丰度按重量估计约为地壳的7×10-5，占化学元素的第70位。在地壳上，油页岩、煤、石油中常含有硒，在海水、土壤中也有一定的含量。天然硒很少，且常与天然硫在一起。硒主要以重金属的硒化物存在。除少数国家或地区以硒化矿为硒资源外，多数硒化矿都因矿石产量稀少而没有工业价值，因此硒的主要来源是从重金属硫化矿冶炼铜、锌、镍、银等金属时作为副产品而得到，从硫的沉积物及铀的提纯过程中也可以得到硒。中国湖北省鄂西地区是全国也是世界上的高硒地区，硒的储量大、分布广，硒广泛地分布于植物、土壤、岩石及石煤中。硒广泛地用于玻璃、陶瓷、染料、橡胶、石油化工、冶金、电镀等行业，特别是高科技产业部门，如半导体器件、光电器件、硒太阳能电池、激光器件、激光和红外光导材料等的制造。由于硒的重要生物活性，硒也广泛地用于医药、食品和农业等部门。
在几十年前，人们普遍认为硒对人体有毒，而被拒绝研究。经过半个多世纪的探究，人类才渐渐认识了硒。20世纪50年代法国科学家施瓦茨（Schwarz）最早发现硒对肝脏有保护作用。他在研究引起肝坏死的病因时，发现含硒氨基酸和维生素E对肝脏都有保护作用，这是人类第一次证明硒具有动物营养作用，是人类认识硒的第一个里程碑。20世纪60年代初在发明了测定微量硒的方法的同时，逐步发现了硒可以缓解雏鸡的维生素E缺乏症，还发现家畜的白肌病是由缺硒引起的，硒还可以预防犊牛及羔羊的白肌病。罗卡尔克（Rotruck）在研究硒的作用时，发现了硒是谷胱甘肽过氧化物酶的构成部分，在缺硒的情况下，这个酶的活性就不能充分表达。这些研究说明，硒是维持机体正常生命的必需物质，在1973年，世界卫生组织宣布硒是人和动物生命活动中的必需微量元素。人类认识硒的第三个里程碑，是中国医学工作者对硒与克山病关系的研究。中国科学家发现克山病区缺硒，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以及食物中硒的含量等方面的研究更加广泛深入。
1  硒在体内分布与存在形式
硒在人体内的含量为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良好指标。据研究发现，体内至少有13种含硒蛋白或亚单位，目前有5种硒蛋白的功能得到较为详细的研究。
1.1  红细胞谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px） 
它是人类从哺乳动物中首次发现的硒酶。在另外2个硒酶即磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶和血浆谷胱甘肽过氧化物酶发现之前，人们称它为GSH-Px。硒是GSH-Px的必需组分。该酶以硒代半胱氨酸（Se-Cys）为活性中心，催化还原型谷胱甘肽（GSH）、氧化型谷胱甘肽，或催化GSH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，对细胞膜及血红蛋白有显著的保护作用，主要催化亲水性过氧化物的还原。
1.2  磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶（PHG-Px） 
它是一种单体形式存在，活性中心为Se-Cys的酶。该酶主要催化亲脂性过氧化物的还原。PHG-Px存在于所有含硒和非含硒PHG-Px存在的组织中，说明PHG-Px和GSH-Px及其他过氧化硒酶组成一个还原各种过氧化物的多级酶系统。PHG-Px与GSH-Px的作用机制一样。
1.3  血浆谷胱甘肽过氧化物酶（PGSH-Px） 
是人类从哺乳动物体内发现的第三种酶，是一种糖蛋白。从硒的存在形式上看，PGSH-Px与GSH-Px一样，均以硒代半胱氨酸的形式存在，金属离子对这2个酶的活性均有抑制作用。
1.4  I型脱碘酶（DI） 
是存在于细胞膜的含硒蛋白，DI使四碘甲腺原氨酸（又称甲状腺素）（T4）转变为活性强的三碘甲腺原胺酸（T3），其活性对甲状腺素的生理作用十分重要，在DI中硒以硒代半脱氨酸的形式存在，硒为该酶性中心所必需。体内DI的活性随体内硒水平下降而降低，缺硒与甲状腺疾病如粘液水肿型克汀病密切相关。
1.5  硒蛋白P 
是一种血浆蛋白，该蛋白质中硒的形式为Se-Cys，硒蛋白P是一种转运蛋白，该蛋白含有很多个巯基和硒，有很强的还原能力，该蛋白可能也是一种氧化还原酶。
2  硒的生理保健功能
2.1  抗氧化作用
关于自由基引发的脂质过氧化作用的研究已涉及到肿瘤、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，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（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、谷胱甘肽还原酶（GSH-R），以及GSH-Px、PHG-Px 2种含硒酶。这2种含硒酶与其他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。
2.2  硒与维生素E协同保护细胞
硒和维生素E在抗氧化方面协同作用的机理是，是在抗脂质过氧化中，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  提高红细胞的携氧能力
红细胞中的血红蛋白，负责把氧带到全身各处，但有时也会被有害的过氧化物所氧化。在有充分硒的情况下，就可以提高血红蛋白的抗氧化能力，血液中硒水平低，被氧化的血红蛋白就多；提高血液中的硒水平，被氧化的血红蛋白就少，血液的携氧能力就强。
2.4  提高人体免疫机能
巨噬细胞（一种白细胞）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，巨噬细胞也有吞噬细菌的能力，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。在巨噬细胞消解细菌的过程中，常会有些过氧化物从“杀伤室”逸出，而侵入巨噬细胞的其他部位，造成对巨噬细胞自身的伤害，而谷胱甘肽过氧化物酶就有在杀伤室消除逸出的过氧化物的作用，保护巨噬细胞，延长这些白细胞的寿命，提高机体的抗感染能力。同时，硒可提高血液中的抗体水平。例如犬在缺乏硒和维生素E的情况下，抵抗非典型传染性肝炎病毒的抗体水平很低，但经补硒后，抗体水平明显提高了。硒也可起到免疫佐剂的作用。当把亚硒酸钠加到疫苗中一起免疫鸡时，显著地提高了免疫效果。
2.5  硒是天然解毒剂
硒作为带负电荷的非金属离子，在生物体内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除体外，或以胆汁分泌排出体外，消解了金属离子的毒性，起到解毒和排毒作用，故获得了“天然解毒剂”的美名。硒对有害重金属离子的天然解毒作用，在人类抵抗环境污染的搏斗中，起着重要的作用。
2.6  硒影响人体甲状腺代谢
甲状腺代谢，是人体的一种重要代谢活动，其代谢产物――甲状腺素调节人体物质代谢和能量代谢，影响生长发育。通过血液循环，甲状腺激素被运送到各个组织，发挥其生物化学功能。在完成使命的同时，自身也被分解代谢。分解代谢的最主要环节就是在脱碘酶（有的是在含硒胱氨酸）的作用下脱碘。脱下来的碘一部分被甲状腺再利用，其余经肾脏随尿排出体外。硒影响着脱碘酶的活性，从而影响着甲状腺代谢。当甲状腺功能降低，甲状腺激素分泌功能低下或紊乱时，就会出现痴呆、智力低下和骨骼发育不良等症状。
2.7  防癌抗癌作用
根据大量实验推断，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（例如芳基羟化酶）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。在当今癌症等许多疾病无特效药的时候，通过摄取足够的硒来预防多种疾病显得尤为重要。
2.8  保护视器官的健全功能
含硒的GSH-Px和维生素E可使视网膜上的氧化损伤降低，从而保护正常的视功能。在人体多种组织细胞中，以眼睛的硒含量为最高，硒是维持视力的重要微量元素，补硒对眼睛致关重要。除此以外，硒在人体内还能调节维生素A的吸收与消耗，硒的缺乏可引起维生素A的代谢紊乱与缺乏，而维生素A是人的眼中不可缺少物质，它直接参与视网膜内紫红质的形成。
2.9  保护心血管和心肌的健康
硒对于保护心肌的健康有重要作用。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。
3  人体硒的需要量与富硒食品的相关标准
3.1  人体硒的需要量
关于硒的研究我国一直处于国际先进水平。硒的摄入量的研究是我国科技工作者做出的重要贡献之一，并已被FAO/WHO/IAEA3个国际组织所采用，具体指标是：①最低需要量（以预防克山病发生为界限）17μg/d（全血硒约0.05μg/ml）；②生理需要量（以GPx达到饱和为正常生理功能指标）40μg/d（全血硒0.1μg/ml）；③界限中毒剂量（指甲变形）800μg/d（全血硒1.0μg/ml）；④膳食硒供给量50～250μg/d（全血硒0.1～0.4μg/ml）；⑤膳食硒最高安全摄入量400μg/d（全血硒0.6μg/ml）。
3.2  食品中硒限量标准
3.2.1  国家卫生标准（GB13105-91）  我国幅圆辽阔，地理差异较大，既有世界罕见的高硒区（湖北恩施），又有占70%以上的广大缺硒和低硒地区，富硒资源分布极不平衡。因此，国家对部分日常食品颁布了硒限量标准。1992年3月1日实施的中华人民共和国GB13105-91《食品中硒限量卫生标准》，规定了食品中硒最大允许限量标准，适用于粮食、豆类及制品、蔬菜、水果、肉类、肾、鱼类、蛋类、乳类等食品（表1）。
3.2.2  地方标准（DB42/211-2002）  湖北省为规范化地开发富硒资源也颁布了富硒食品的地方标准（DB42/211-2002），为开发富硒产品打下了基础，以便使消费者根据人体硒的摄入量标准确定补硒剂量，选择富硒食品（表2）。
3.2.3  富硒产品含硒量标准（恩施市标准）  作为中国和世界高硒地区的湖北省恩施市，率先在中国制定了富硒产品含硒量的地方标准。由于GB13105-91只规定了一个上限（最大允许限量），而作为富硒产品供应市场必须有一个下限。为了满足广大低硒和缺硒地区的要求，确保富硒产品的质量，有利于加强监督管理，恩施市标准局根据GB13105-91规定的食品中硒的最大允许限量和我国营养学会及国际联合组织所推荐的“人体最低需要量、生理需要量、最大安全摄入量和最高界限摄入量”的要求，制订了《富硒食品含硒量标准》（（QB）Q/EFZ-01-93）（表3）。该标准以低硒区居民日硒摄入量6.7～11μg为本底，总日硒摄入量以能预防克山病（17μg/d）为基本目的。主要依据：①摄入低数量富硒产品即能满足最低需要量；②高数量摄入，其硒摄入量仍在生理需要量范围内；③同时大量摄入5种以上硒食品，硒摄入量仍控制在安全摄入量范围内，从而保证高硒区不致发生硒中毒，低硒或缺硒区居民满足生理和最低需要量。◇
参考文献
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