农产品中的硒元素（富含元素硒的农产品）

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引言

硒（Se）是一种人体必须的微量元素，在化学元素周期表中位于第四周期VIA族（第34号元素），其生理作用对人类新陈代谢和身体发育十分重要。人类早期对硒的研究主要关注于它的毒副作用，直到1957年，美国科学家Schwarz证实了硒作为活性因子的成分可预防大鼠的肝细胞坏死，硒的营养价值这才引起了人们的重视[1]。随着后续研究的进一步深入，人们发现硒蛋白及其衍生物可有效参与机体抗氧化、抗衰老及其他生理过程中，硒元素的补充对人类机体健康水平的提升作用显著。

图 1 硒（图片来源于富硒365）

作为一个贫硒国家，硒在我国地理分布上及其不均衡，我国22个省市的部分地区，有约7亿人生活在贫硒地区。大部分地区日常用食中硒含量在0.02 mg/kg以下，低于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硒需求量为40微克，而要达到补充营养的目的，需服用50-250微克硒才有效果。但中国人群的日常用食中还达不到每天每人40微克以上的标准补硒水平，尤其在缺硒地区，人们更难达到这一标准。

图 2 中国硒元素分布图（图源于陕硒茶园）

在自然环境中硒主要以亚硒酸盐、硒酸盐等无机硒方式存在。无机硒可通过生物转化的方式合成有机硒化物，最终通过人体蛋白吸收发挥其营养价值。目前已知可供人体吸收利用的硒化物主要是硒氨基酸，其中，以硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸为主。补充硒代氨基酸可有效提升人体血液硒元素浓度以及谷胱甘肽过氧化物酶的活性。与无机硒相较而言，有机硒毒性较低、利用率高，具有更加广阔的应用前景。

图 3 硒代蛋氨酸（左）和硒代半胱氨酸（右）化学结构式（图源于作者）

硒的生理作用可使人体有效预防癌症、心血管及肝脏疾病，其抗氧化能力可显著提升人体的抗衰老水平。缺硒可引发一系列健康疾病，传统的克山病和大骨节病就是其中之一[2]，克山病是一种幼年心肌病，其诱因主要是因为缺硒导致机体内谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）的活性降低[3]，继而造成心肌膜系统损伤，而硒又能够参与到机体的骨代谢中，若是缺硒则会导致机体骨组织功能降低。缺硒也可导致心血管疾病，增加罹患炎症和血栓的风险。此外，缺硒可能增加人体身患癌症的风险，血清中硒浓度较低的人更容易感染肝炎继而可能诱发癌症，由缺硒导致男性患前列腺癌的几率是正常人的三倍以上[4]。随着缺硒引发的问题日益严重，硒的利用逐渐得到了人们的重视，补硒刻不容缓，各类富硒产品走进了人们的视野。

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补硒途径

无机硒转化为有机硒是补硒的主要途径，随着一系列补硒策略的提出，大致可将补硒途径分为三类：1、植物转化富硒；2、动物摄食富硒；3、微生物转化富硒。

由于土壤中硒含量较低，很难被植物或农作物所吸收，所以目前采取的植物富硒法主要以硒盐浸泡植物种子、叶面喷淋硒营养液以及土壤施硒肥为主。施硒肥是植物富硒的主要手段，Li等[5]人种植硒施蓝莓后发现施硒肥后的蓝莓色泽和果实都较为饱满，且硒含量和蓝莓品种以及不同施硒期有关。植物转化富硒作为传统富硒的方法，其应用范围较广、种类丰富，但它主要基于一些农作物进行发展，所以存在富硒周期长、不同生长阶段具有操作上的不可控性、经济价值并不显著等缺点。

而动物摄食富硒法简单易行，用富硒饲料喂养动物即可得到富硒产品，例如富硒鸡蛋、富硒牛奶、富硒肉制品等，而且现在富硒鸡蛋、肉制品已经能够进行产业化销售，其经济价值显著高于农作物，此外，通过富硒养殖输出的富硒产品附加值更高，可从根本上助力乡村振兴计划，带领传统养殖户脱贫致富。在饲料中人工添加外源硒可有效提高动物机体中的硒水平，例如富硒氨基酸、富硒酵母、富硒藻类、硒麦芽等。

值得注意的是，不同硒源对动物富硒产品硒含量的影响也是不同的，这其中有机酵母硒最利于动物吸收。富硒饲料相较于传统饲料具有以下优点：

1、硒可以增强动物的免疫力，减少死亡；

2、富硒饲料可促进动物体内的饲料转化率，降低成本；

3、富硒饲料可提高动物体内的抗氧化性，延长富硒产物的保鲜时间。

此外，微生物已被证实可以捕获微量元素使其转化为有机态，大量研究也证实酵母菌是硒的良好载体[6]，因此，微生物转化富硒法也是富硒的有效途径。而这一策略常常应用在富硒饲料的制备上，它的研究已经越来越广泛。

图 4富硒饲料（图源于知乎）

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硒在机体内的转变机制

硒在机体内的主要作用机制是通过硒蛋白来实现的，硒蛋白可分为两大类：

（1）游离硒蛋白，它往往是以游离态存在于细胞内；

（2）膜硒蛋白，位于细胞膜结构上[7]。

不同的硒蛋白类型其生物学功能也是不一样的，例如游离态的谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）主要在清理人体过氧化氢、脂质过氧化物、磷脂和胆固醇过氧化物等方面有着重要作用，它可以提高人体的抗氧化作用，而硒就是它的一个组成部分；硒蛋白 P 含有多个巯基和硒原子，它涉及人体血浆中硒的转运，具有很强的还原能力，可参与血红素的代谢。膜结构中硒蛋白 K（SelK）在心肌细胞中参与应对氧化应激，可以保护心肌细胞免受伤害。

进入动物机体内的硒主要吸收部位是十二指肠，胃和大肠几乎不吸收。硒在反刍动物体内的吸收、代谢以及途径与饲料中硒元素的含量、化学形式以及干扰元素的种类和含量息息相关。无机硒或有机硒化合物能够迅速地被消化道、呼吸道、皮肤、皮下、肌肉或静脉吸收后进入机体血液循环，然后与 α、β 球蛋白结合，经血浆运载后迅速分布到各器官和组织。

大量研究表明，无机硒和有机硒在机体中的代谢途径是不同的。无机硒可以在还原态辅酶Ⅱ和镁的作用下生成硒化氢，再以硒代半胱氨酸的形式合成含硒蛋白或生成甲基化代谢产物排出体外；而有机硒，根据添加剂量的不同，剂量少时其可与硫相互结合形成硫代化合物，也可在剂量较多时有着独立的代谢途径。如亚硒酸钠在动物体内，硒代谢途径是通过肝脏进行的，所以添加亚硒酸钠则动物肝脏中硒含量会增加；而硒代蛋氨酸能作为蛋氨酸的类似物掺入到蛋白质中，从而提高了肌肉中硒的含量。

反刍动物体内的硒可经过粪、尿和呼吸等途径排出体外。在正常情况下，粪、尿是反刍动物排泄硒的主要途径，当饲料硒水平增加时，呼吸亦成为硒代谢的重要途径之一[8]。

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结语

图 5 富硒农产品（图源于VEER）

本文科普了硒元素的重要性，并简单介绍了几种硒富集途径的优缺点，并对硒在机体内的转变机制进行了科学解释。可以看到，硒如此匮乏却又如此重要，希望本文能够引起人们对硒元素的重视，也为富硒产品的开发与设计提供一定的思考。

参考文献

[1] Bovenkerk, Harold P, Gigl P D, et al. Process for making diamond and cubic boron nitride compacts: US [P]. US 4525179 A. 1985.

[2] 陈登良. 缺硒引发的克山病和大骨节病[J]. 保健文汇, 2020, 3: 95-96.

[3] Michalke B, Schramel P. Selenium speciation in human milk with special respect to quality control[J]. Biological Trace Element Research, 1997, 59: 45-56.

[4] Rayman M P. The importance of selenium to human health[J]. The Lancet, 2000, 356: 233-241.

[5] Li M, Zhao Z, Zhou J, et al. Effects of foliar spray of selenite or selenate at different growth stages on selenium distribution and quality of blueberries[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture, 2018, 98(12): 4700-4706.

[6] Tomas V S, Zetic V G, Stanzer D, et al. Zinc, copper and manganese enrichment in yeast Saccharomyces cerevisiae[J]. Food Technology and Biotechnology, 2004, 42: 115-120.

[7] 陈长兰, 郇丰宁, 孟雪莲, 等. 硒对人体的作用机理及科学补硒方法 [J]. 辽宁大学学报（自然科学版）, 2016, 43（2）：155-168, 192.

[8] 王富根. 硒在反刍动物中的应用[J]. 农业技术与装备, 2013(19):3.

审稿意见：

本文作者对硒元素在人体中的作用做了粗浅的综述，作为科普文章，有一定的原创价值。可以发表，但作者的行文语言还应进一步润色，例如文中提到，我国是一个“缺硒大国”，既然缺硒，何称大国？类似的不准确表述在文中还有多处，请作者注意。