史　鶴　胡敏予

(中南大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)系，湖南　長(zhǎng)沙　410005)

?

食物中硅含量及相關(guān)健康效應(yīng)研究進(jìn)展

史鶴胡敏予

(中南大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院營(yíng)養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)系，湖南長(zhǎng)沙410005)

硅;食物含量;健康效應(yīng)

硅，地殼中除氧以外最豐富的元素，在自然界多以二氧化硅和硅酸鹽形式存在。硅可能是影響骨鈣化的重要元素〔1〕。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究者關(guān)注硅的生物學(xué)作用及對(duì)人體健康的影響，研究表明硅是除鈣和維生素D以外對(duì)骨非常重要的微量元素〔2,3〕。硅的主要來(lái)源是飲食〔4〕，本文對(duì)硅在食物中的含量及對(duì)人體健康研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1　食物中硅含量研究現(xiàn)況

30年前，就有食物中的硅含量的檢測(cè)報(bào)道〔5〕；隨著檢測(cè)的深入，了解到植物性食物中的硅含量高于動(dòng)物性食物，食物中平均硅含量最高的是谷類及其制品，蔬菜水果類次之，畜禽魚(yú)類、奶及奶制品中硅含量較低〔6〕。不同國(guó)家報(bào)道的結(jié)果有差異，英國(guó)：谷類食物中硅含量范圍5.5～233.8 mg/kg，其中燕麥含量最高達(dá)到(233.6±88.8)mg/kg，稻米硅含量7.7～50.2 mg/kg，面粉及面制品硅含量范圍30.4～42.9 mg/kg，干果類食物的硅含量范圍6～22.8 mg/kg，胡蘿卜中平均1 mg/kg，水果中硅含量最高的是香蕉，平均47.7 mg/kg，蔬菜中硅含量范圍是1.9～100.0 mg/kg(其中最高的是肯尼亞豆)，奶制品中含量較低，范圍在0.7～4.7 mg/kg〔7〕；比利時(shí)：全麥面粉硅含量平均27.70 mg/kg，而稻米則高達(dá)(161.5±1.00)mg/kg，香蕉中61.95 mg/kg，蔬菜中含量范圍是0.58～55.77 mg/kg(豆莢最高)，肉類硅含量范圍0.96～1.30 mg/kg，海鮮類硅含量范圍1.77～84.19 mg/kg(貽貝類最高)，奶制品類硅含量范圍0.67～7.06 mg/kg〔8〕；意大利：稻米中硅平均59 mg/kg，面粉及面制品中58 mg/kg，干果類中68 mg/kg，蔬菜類硅含量范圍18～49 mg/kg,肉類硅含量范圍是7～13 mg/kg，海鮮類硅含量范圍5～11 mg/kg，奶制品類含量范圍在2～15 mg/kg〔9〕；美國(guó)：稻米中6～12.4 mg/kg，面粉中16.7～44.7 mg/kg，胡蘿卜中平均22.9 mg/kg，香蕉中平均硅含量54.4 mg/kg，蔬菜類硅含量范圍2.9～24.4 mg/kg(豆莢最高)，奶制品類平均0.53 mg/kg〔4〕；食物硅含量與不同地域環(huán)境有關(guān)。

有研究人員對(duì)速食食品中的硅含量進(jìn)行測(cè)定，得到在速食湯料、速食主菜及速溶咖啡飲料總硅含量范圍分別是0.10～30.20 mg/份、0.63～37.91 mg/份和0.21～13.37 mg/份〔10〕；酒中硅含量較高，紅酒中硅含量范圍6.8～23.1 mg/kg，白酒中平均10.7 mg/kg，啤酒中最高12.5～57.5 mg/kg，不同包裝啤酒含量略有不同，瓶裝啤酒硅含量13.8～27.3 mg/kg較聽(tīng)裝啤酒高6.6～24 mg/kg，不同種類啤酒中硅含量也不相同，其中小麥啤酒中硅含量(19.5±4.3)mg/kg，黑啤酒中硅含量(20.2±10.9)mg/kg，愛(ài)爾啤酒(19.4±5.7)mg/kg，lager啤酒(18.9±7.4)mg/kg〔7,8〕?？Х群筒枞~中硅含量各個(gè)國(guó)家所報(bào)道結(jié)果也有所不同，比利時(shí)：茶葉中硅含量(134.00±18.0)mg/kg，咖啡(125.10±4.2)mg/kg〔8〕；意大利：茶葉中平均163.00 mg/kg，咖啡中20 mg/kg〔9〕；英國(guó)：茶葉中平均8.1 mg/kg，咖啡中2.4 mg/kg〔7〕。Giammarioli等〔9〕對(duì)礦泉水中硅含量測(cè)量分析，大多數(shù)礦泉水的硅含量小于10 mg/kg，而來(lái)源于火山帶附近礦泉水中硅含量高于25 mg/kg。

2　人體硅攝入、利用與體內(nèi)分布

Jugdaohsingh等〔4〕報(bào)道，男性硅平均攝入量為33 mg/d，女性為25 mg/d，男性攝入量高于女性與男性攝入較多啤酒有關(guān)，并且隨著年齡的增加男性和女性的硅攝入量減少到每天不到20 mg，男性硅的主要食品來(lái)源是香蕉和啤酒，女性則是香蕉和四季豆；209例健康絕經(jīng)女性為期兩年的調(diào)查得到平均膳食硅攝入量為(18.4±4.6)mg/d，而硅的攝入量75%由谷物提供，其次是水果、飲料和蔬菜〔11〕。Sripanyakorn等〔12〕報(bào)道，啤酒中硅在志愿者體內(nèi)的吸收率達(dá)到55%；Robberecht等〔8〕報(bào)道，體外試驗(yàn)估計(jì)啤酒中硅的利用率達(dá)到100%，谷類食物雖然硅含量較高但利用率較低(10%～20%)，含量較高的豆類利用率低至1%以下，香蕉中硅的利用率為(5.8±0.7)%。硅通過(guò)食物進(jìn)入人體內(nèi)，在小腸吸收，隨人體血液分布至人體各組織器官，主要分布在結(jié)締組織、骨、皮膚、主動(dòng)脈、肺、頭發(fā)、指甲、肌腱和氣管中；主要通過(guò)腎經(jīng)尿排出，以調(diào)節(jié)體內(nèi)硅含量〔13〕。關(guān)于人體硅含量，一個(gè)70 kg的成年人體內(nèi)硅含量大約140～700 mg〔14〕；Bissé等〔15〕通過(guò)對(duì)18～91歲的健康受試者進(jìn)行血硅含量測(cè)定，結(jié)果顯示，硅濃度會(huì)隨著年齡變化而變化，18～59歲男性的血硅濃度平均為9.5 mmol/L，而在60～74歲下降至8.5 mmol/L；女性血硅濃度18～29歲平均為10 mmol/L，30～44歲平均濃度為11.10 mmol/L，45～59歲硅平均濃度又下降到9.23 mmol/L，而74歲以上的受試者，男性血硅濃度下降至7.7 mmol/L，女性下降至8.0 mmol/L，結(jié)果表明人體內(nèi)血硅濃度隨著年齡增長(zhǎng)整體出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，尤其是女性。由于硅的許多生物學(xué)作用尚不明確，尚未確定推薦每天推薦攝入量，基于毒理試驗(yàn)，只給出成人硅的最高安全耐受劑量為700 mg/d，而硅攝入過(guò)多可能會(huì)引起腎小球腎炎、腎結(jié)石〔16〕。

3　硅與健康效應(yīng)

原硅酸是二氧化硅的水合物。雙盲實(shí)驗(yàn)顯示，原硅酸可刺激膠原蛋白的產(chǎn)生和結(jié)締組織的功能和修復(fù)，口服原硅酸組皮膚粗糙度隨時(shí)間明顯改善，口服原硅酸組受試者的頭發(fā)和指甲的脆性也有所改善〔17〕，Wickett等〔18〕研究結(jié)果顯示，口服原硅酸對(duì)頭發(fā)的形態(tài)和拉伸強(qiáng)度是有益的，硅對(duì)心血管具有保護(hù)作用，能增強(qiáng)血管內(nèi)膜彈力層的彈力纖維強(qiáng)度、維持血管的正常功能及通透性、保護(hù)心血管的功能正常、防止動(dòng)脈粥樣硬化、減少心血管疾病的生成等。鋁是一種潛在的神經(jīng)毒素，是阿爾茨海默癥(AD)和相關(guān)神經(jīng)退行性疾病的風(fēng)險(xiǎn)因素之一〔19〕，有研究顯示，硅酸鹽可以降低鋁的生物利用度，緩解鋁在腦組織的積累，提示硅元素可能是AD的保護(hù)因素〔20〕，與Gonzalez-Munoz等〔21〕所做的流行病學(xué)研究得到含硅飲用水和適量的啤酒可降低老年婦女發(fā)生AD的風(fēng)險(xiǎn)。研究報(bào)道，通過(guò)檢測(cè)AD患者和對(duì)照組尿液中鋁含量，獲得連續(xù)12 w每天飲用1升富硅礦泉水可促進(jìn)患者體內(nèi)鋁去除的結(jié)果，其中有20%的AD患者表現(xiàn)出認(rèn)知功能等相關(guān)臨床癥狀的改善〔22〕。有學(xué)者提出原硅酸降低鋁的生物利用，可能與原硅酸與鋁相互作用生成不溶性的羥基鋁(HAS)有關(guān)〔23〕。亦有對(duì)肥胖型糖尿病KKAy小鼠飼料中添加500 mg/kg硅，通過(guò)實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)定量有關(guān)胰腺和腎臟能量消耗的mRNA，顯示硅元素可降低血糖水平，改善耐胰島素、瘦素、脂聯(lián)素，提示通過(guò)調(diào)節(jié)胰腺和腎臟相關(guān)的基因表達(dá)可降低腎小球病的風(fēng)險(xiǎn)〔24〕。

Jugdaohsingh等〔25〕對(duì)1 251例男性和1 596例女性(絕經(jīng)前和絕經(jīng)后)的腰椎和髖關(guān)節(jié)骨密度(BMD)與硅攝入量的研究報(bào)道，硅攝入量與男性腰椎BMD呈正相關(guān)(P=0.013)，與絕經(jīng)后女性髖關(guān)節(jié)BMD呈正相關(guān)(P=0.023)。關(guān)于酒的攝入與BMD關(guān)系的研究顯示，男性飲酒、女性飲用葡萄酒與BMD呈正相關(guān)(P<0.05)，提示啤酒中較高的硅含量可能是BMD增高的原因〔26〕；3 218例骨質(zhì)疏松絕經(jīng)期婦女單獨(dú)飲用啤酒、白酒、紅酒與BMD的關(guān)系，控制混雜因素后結(jié)果顯示，僅攝入啤酒與腰椎BMD呈顯著相關(guān)(P=0.005)〔27〕。根據(jù)3 198例絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的女性是否進(jìn)行激素替代療法(HRT)分為兩組，通過(guò)膳食調(diào)查其硅攝入量和檢測(cè)骨形成特異性標(biāo)志物(PINP)和骨吸收特異性標(biāo)志物(fPYD/Cr，fDPD/Cr)，結(jié)果顯示，膳食硅攝入量與雌激素充足的女性(正在進(jìn)行HRT)的股骨BMD呈正相關(guān)(r=0.21,P=0.03)，與PINP呈正相關(guān)(P<0.05)，調(diào)整混雜因素后得到雌激素水平與有效硅攝入量有較強(qiáng)的交互作用(F=5.0，P=0.002)〔28〕。臨床一項(xiàng)136例骨質(zhì)疏松婦女雙盲試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，在每天1 000 mg鈣和20 μg維生素D的基礎(chǔ)上，設(shè)置3個(gè)原硅酸劑量組(3 mg/d、6 mg/d、12 mg/d)，檢測(cè)服用不同劑量原硅酸血清和尿中骨代謝標(biāo)志物；6 mg/d和12 mg/d劑量組的骨代謝標(biāo)志物Ⅰ型膠原交聯(lián)羧基末端肽(CTX-Ⅰ)增加，6 mg/d BMD顯著增加〔29〕。關(guān)于硅與骨的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示：去卵巢缺鈣雌性Wistar大鼠，通過(guò)補(bǔ)充硅可以減少骨吸收從而影響B(tài)MD的增加〔30〕；補(bǔ)充硅可以明顯增加雌性去卵巢遠(yuǎn)交群大鼠(SD)的肱骨和腰椎BMD〔31〕；低水平的血清硅會(huì)導(dǎo)致大鼠生長(zhǎng)板閉合，并對(duì)大鼠的縱向生長(zhǎng)加以限制〔32〕。體外實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示：可溶性硅酸鹽可通過(guò)刺激成骨細(xì)胞的基因表達(dá)促進(jìn)骨礦化和骨基質(zhì)形成〔33〕；對(duì)破骨細(xì)胞的形成具有抑制作用〔34〕；且能有效提高成骨細(xì)胞堿性磷酸酶(ALP)活性并參與骨質(zhì)合成的基因表達(dá)〔35〕。綜上所述，不同國(guó)家所報(bào)道的食物中硅含量差異較大，是否與氣候、環(huán)境、灌溉水、土壤、肥料、作物品種等有關(guān)還需進(jìn)一步研究；而如何利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)研究資料及對(duì)人體產(chǎn)生的健康效應(yīng)進(jìn)行深入研究，掌握食物中硅與人體吸收、利用、分布和代謝的規(guī)律，為指導(dǎo)合理膳食及對(duì)硅元素的開(kāi)發(fā)和利用提供科學(xué)依據(jù)。

1Carlisle EM.Silicon:a possible factor in bone calcification〔J〕.Science,1970;167(3916):279-80.

2Nieves JW.Skeletal effects of nutrients and nutraceuticals,beyond calcium and vitamin D〔J〕.Osteoporos Int,2013;24(3):771-86.

3Vasanthi N,Saleena LM,Raj SA.Silicon in day today life〔J〕.World App Sci J,2012;17(11):1425-40.

4Jugdaohsingh R,Anderson SH,Tucker KL,etal.Dietary silicon intake and absorption〔J〕.Am J Clin Nutr,2002;75(5):887-93.

5Bowen H,Peggs A.Determination of the silicon content of food〔J〕.J Sci Food Agricul,1984;35(11):1225-9.

6Pennington J.Silicon in foods and diets〔J〕.Food Addit Contam,1991;8(1):97-118.

7Powell JJ,Mcnaughton SA,Jugdaohsingh R,etal.A provisional database for the silicon content of foods in the United Kingdom〔J〕.Br J Nutr,2005;94(5):804-12.

8Robberecht H,Van Cauwenbergh R,Van Vlaslaer V,etal.Dietary silicon intake in Belgium:sources,availability from foods and human serum levels〔J〕.Sci Total Environ,2009;407(16):4777-82.

9Giammarioli S,Mosca M,Sanzini E.Silicon content of Italian mineral waters and its contribution to daily intake〔J〕.J Food Sci,2005;70(8):s509-12.

10Prescha A,Zablocka-Slowińska K,Hojka A,etal.Instant food products as a source of silicon〔J〕.Food Chem,2012;135(3):1756-61.

11Mcnaughton SA,Bolton-Smith C,Mishra GD,etal.Dietary silicon intake in post-menopausal women〔J〕.Bri J Nutr,2005;94(5):813-7.

12Sripanyakorn S,Jugdaohsingh R,Elliott H,etal.The silicon content of beer and its bioavailability in healthy volunteers〔J〕.Bri J Nutr,2004;91(3):403-10.

14Carlisle EM.The nutritional essentiality of silicon〔J〕.Nutr Rev,1982;40(7):193-8.

15Bissé E,Epting T,Beil A,etal.Reference values for serum silicon in adults〔J〕.Anal Biochem,2005;337(1):130-5.

16Tetens I.Efsa panel on dietetic products,nutrition and allergies(NDA);scientific opinion on dietary reference values for carbohydrates and dietary fibre〔J〕.EFSA J,2010;8(3):1462.

17Barel A,Calomme M,Timchenko A,etal.Effect of oral intake of choline-stabilized orthosilicic acid on skin,nails and hair in women with photodamaged skin〔J〕.Arch Dermatol Res,2005;297(4):147-53.

18Wickett RR,Kossmann E,Barel A,etal.Effect of oral intake of choline-stabilized orthosilicic acid on hair tensile strength and morphology in women with fine hair〔J〕.Arch Dermatol Res,2007;299(10):499-505.

19Campbell A.The role of aluminum and copper on neuroinflammation and Alzheimer's disease〔J〕.J Alzheimers Dis,2006;10(2):165-72.

21Gonzalez-Munoz MJ,Meseguer I,Sanchez-Reus MI,etal.Beer consumption reduces cerebral oxidation caused by aluminum toxicity by normalizing gene expression of tumor necrotic factor alpha and several antioxidant enzymes〔J〕.Food Chem Toxicol,2008;46(3):1111-8.

22Exley C,Schneider C,Doucet FJ.The reaction of aluminium with silicic acid in acidic solution:an important mechanism in controlling the biological availability of aluminium〔J〕.Coordination Chem Rev,2002;228(2):127-35.

23Lang KJ,Nielsen BD,Waite KL,etal.Increased plasma silicon concentrations and altered bone resorption in response to sodium zeolite a supplementation in yearling horses〔J〕.J Equine Vet Sci,2001;21(11):550-5.

24Maehira F,Ishimine N,Miyagi I,etal.Anti-diabetic effects including diabetic nephropathy of anti-osteoporotic trace minerals on diabetic mice〔J〕.Nutrition,2011;27(4):488-95.

25Jugdaohsingh R,Tucker KL,Qiao N,etal.Dietary silicon intake is positively associated with bone mineral density in men and premenopausal women of the framingham offspring cohort〔J〕.J Bone Miner Res,2004;19(2):297-307.

26Tucker KL,Jugdaohsingh R,Powell JJ,etal.Effects of beer,wine and liquor intakes on bone mineral density in older men and women〔J〕.Am J Clin Nutr,2009;89(4):1188-96.

27Mclernon DJ,Powell JJ,Jugdaohsingh R,etal.Do life style choices explain the effect of alcohol on bone mineral density in women around menopause〔J〕?Am J Clin Nutr,2012;95(5):1261-9.

28Macdonald HM,Hardcastle AC,Jugdaohsingh R,etal.Dietary silicon interacts with oestrogen to influence bone health:evidence from the aberdeen prospective osteoporosis screening study〔J〕.Bone,2012;50(3):681-7.

29Spector TD,Calomme MR,Anderson SH,etal.Choline-stabilized orthosilicic acid supplementation as an adjunct to calcium/vitamin D3 stimulates markers of bone formation in osteopenic females:a randomized,placebo-controlled trial〔J〕.BMC Musculoskelet Disord,2008;9(11):85.

30Kim MH,Bae YJ,Choi MK,etal.Silicon supplementation improves the bone mineral density of calcium-deficient ovariectomized rats by reducing bone resorption〔J〕.Biol Trace Elem Res,2009;128(3):239-47.

31Menghao D,Jinping Z,Jingwen W,etal.Evaluation of silicon extract from leaves of phyllostachys edulis for topical anti-osteoporosis activity〔C〕.Puerto Vallarta,Mexico:World Automation Congress(WAC),2012:1-4.

32Jugdaohsingh R,Calomme MR,Robinson K,etal.Increased longitudinal growth in rats on a silicon-depleted diet〔J〕.Bone,2008;43(3):596-606.

33Raggatt LJ,Partridge NC.Cellular and molecular mechanisms of bone remodeling〔J〕.J Biol Chem,2010;285(33):25103-8.

35Kim EJ,Bu SY,Sung MK,etal.Effects of silicon on osteoblast activity and bone mineralization of MC3T3-E1 cells〔J〕.Biol Trace Elem Res,2013;152(1):105-12.

〔2015-06-04修回〕

(編輯王一涵)

胡敏予(1958-)，女，教授，碩士生導(dǎo)師，博士，主要從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)與慢性病的預(yù)防及食品安全研究。

史鶴(1988-)，女，碩士，主要從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)與食品安全研究。

R15

A

1005-9202(2016)18-4669-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.18.130