張祺悅，張健，李赫*，楊賞賜，于添，劉新旗

（1.北京工商大學(xué)食品與健康學(xué)院，國(guó)家大豆加工產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100048；2.恩施德源健康科技發(fā)展有限公司，湖北 恩施 445000）

硒是人類和動(dòng)物必需的一種膳食微量元素，1817年被瑞典化學(xué)家Berzelius發(fā)現(xiàn)并命名。它作為一種對(duì)人類健康至關(guān)重要的微量元素，近200多年來(lái)被廣泛研究。國(guó)內(nèi)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)硒元素的生物調(diào)節(jié)功能十分廣泛，例如具有很強(qiáng)的抗氧化能力，包括細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激的反應(yīng)、氧化還原信號(hào)、細(xì)胞分化和蛋白質(zhì)折疊等[1]，可以增強(qiáng)機(jī)體免疫力[2]、延緩衰老[3]、減緩艾滋病發(fā)展[4]，在藥理學(xué)中還經(jīng)常用于代替放射性元素碘進(jìn)行配體標(biāo)記[5]。硒的多重抗氧化活性以及其對(duì)多種疾病的預(yù)防功能主要?dú)w功于現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的25種含硒蛋白。例如硫氧還蛋白還原酶（thioredoxin reductase，TrxR）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）和甲狀腺激素脫碘酶（iodothyronine deiodinase，DIO）是典型的硒蛋白，它們參與細(xì)胞內(nèi)氧化還原信號(hào)的調(diào)節(jié)，以及氧化還原穩(wěn)態(tài)和甲狀腺激素的代謝[6]。因此，硒蛋白與癌癥、克山病、病毒感染、免疫反應(yīng)和甲狀腺激素功能異常等人類疾病均有很強(qiáng)的相關(guān)性。

食物是人體攝入硒的主要來(lái)源，硒的缺乏或過(guò)量都會(huì)對(duì)機(jī)體造成不良影響[7]。在中國(guó)，硒的成人每天推薦攝入量為60 μg[8]，但由于土壤中硒分布不均的問(wèn)題，許多地區(qū)的居民都容易處于缺硒狀態(tài)，中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)曾對(duì)我國(guó)13個(gè)省市進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)成人日平均硒攝入量為 26 μg～32 μg，遠(yuǎn)低于所推薦的最低攝入量。因此，富硒的營(yíng)養(yǎng)健康食品已成為人類營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究的熱門方向，旨在提高人類的健康和營(yíng)養(yǎng)水平。

目前，硒補(bǔ)充食品種類繁多，而硒蛋白食品是其中最有效的一種。硒蛋白的結(jié)構(gòu)，最佳吸收狀態(tài)以及與健康之間的關(guān)系并不清晰，本文主要對(duì)人體中硒蛋白的結(jié)構(gòu)以及營(yíng)養(yǎng)功能的最新研究成果進(jìn)行綜述，為深入探討硒蛋白的營(yíng)養(yǎng)功能提供參考。

1 硒蛋白結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展

1.1 硒蛋白的種類

自然界中的硒以無(wú)機(jī)和有機(jī)形態(tài)存在。無(wú)機(jī)形態(tài)主要有硒酸鹽和亞硒酸鹽[9]，有機(jī)形態(tài)主要包括硒代氨基酸、硒肽和硒蛋白等[10]。不同形態(tài)的硒表現(xiàn)出不同的生物利用度和毒性水平。總體來(lái)說(shuō)，有機(jī)硒比無(wú)機(jī)硒的生物利用度更高、毒性更小。人類通過(guò)飲食攝入的硒主要來(lái)源于植物，植物通過(guò)根從土壤中吸收各種形態(tài)的硒，再通過(guò)代謝作用轉(zhuǎn)化為有機(jī)形態(tài)，如硒代蛋氨酸（selenomethionine，SeMet）和硒代半胱氨酸（selenocysteine，SeC）等含硒氨基酸和硒蛋白[11]。其中SeMet是谷物、豆類，尤其是大豆中主要的硒化合物，它也是動(dòng)物體內(nèi)第21個(gè)氨基酸，SeC合成的主要前體[12]。Chambers在研究和鑒定某些動(dòng)物GSH-Px的作用和基因編碼過(guò)程中首次發(fā)現(xiàn)了SeC是由UGA編碼的[13]。此外，在人類基因組中已經(jīng)確定了25個(gè)硒蛋白基因[14]，由17個(gè)硒蛋白家族組成，有些家族有多個(gè)功能相似的基因，其中硒蛋白酶包括GSH-Px（5個(gè)基因）、TrxR（3個(gè)基因）、DIO（3個(gè)基因）和硒磷酸合成酶2（selenophosphate synthetase2，SPS2），其余的硒蛋白包括Sep15、SelH、SelI、SelK、SelM、SelN、SelO、SelP/SepP、SelR、SelS、SelT、SelV和SelW[15]，其中絕大多數(shù)已經(jīng)進(jìn)行了功能性描述，只有少數(shù)硒蛋白如SelH、SelI、SelO的功能還未清晰。

1.2 硒蛋白形態(tài)測(cè)定和研究方法

1.2.1 高效液相色譜法

高效液相色譜-電感耦合等離子體質(zhì)譜（high performance liquid chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry，HPLC-ICP-MS）是分析硒形態(tài)最便捷、最靈敏也是最常用的檢測(cè)方法。電感耦合等離子體質(zhì)譜（inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）具有許多優(yōu)勢(shì)，包括選擇性好、線性范圍寬和檢測(cè)限相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)[16]，具有很強(qiáng)的元素特異性和靈敏性，但它無(wú)法提供有關(guān)樣品的分子信息，所以ICP-MS與高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）或氣相色譜（gas chromatography，GC）聯(lián)用就是很好的形態(tài)分析技術(shù)[17]，即使在復(fù)雜的基質(zhì)中也可以檢測(cè)痕量的硒[18]。

高效液相色譜-電噴霧質(zhì)譜（high performance liquid chromatography-electrospray ionization mass spectrometry，HPLC-ESI-MS）與傳統(tǒng)的基于蛋白質(zhì)的技術(shù)相比，它可以對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行更好地分析[19]。此方法由于利用了應(yīng)用于質(zhì)譜檢測(cè)的多重反應(yīng)監(jiān)測(cè)技術(shù)[20]，因此比其他方法更靈敏和準(zhǔn)確[21]，已成為一種更普遍的硒形態(tài)分析方法[22]。

高效液相色譜-氫化物發(fā)生-原子熒光聯(lián)用法（high performance liquid chromatography-hydride generation atomic fluorescence spectrometry，HPLC-HG-AFS）是一種檢測(cè)靈敏度高、使用便捷且成本低廉的用于硒形態(tài)檢測(cè)的常用方法[23]。郭金喜等[24]利用ICP-MS和HPLC-HG-AFS兩種方法測(cè)量嬰幼兒奶粉中的硒，結(jié)果表明ICP-MS的不確定度稍低于HPLC-HG-AFS，因此可根據(jù)對(duì)精確度的要求選擇合適的檢測(cè)方法，若出現(xiàn)偏差建議選擇ICP-MS法復(fù)核。

1.2.2 毛細(xì)管電泳

毛細(xì)管電泳-電感耦合等離子體質(zhì)譜（capillary electrophoresis-inductively coupled plasma mass spectrometry，CE-ICP-MS）是一種分離效率高、穩(wěn)定性好、重現(xiàn)性高、靈敏性好的硒形態(tài)分析方法。毛細(xì)管電泳（CE）的特點(diǎn)是分離效率高且成本較低。該技術(shù)提供了在一次運(yùn)行和相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)分離分子量范圍很寬的大量帶電和不帶電化合物的能力[25]。CE與ICPMS聯(lián)用的毛細(xì)管電泳-電感耦合等離子體質(zhì)譜法聯(lián)用技術(shù)，在靈敏度、準(zhǔn)確度和分析速度上都有很大的改善。

1.2.3 體積排阻色譜

體積排阻色譜與電感耦合等離子體質(zhì)譜（size exclusion chromatography-inductively coupled plasma mass spectrometry，SEC-ICP-MS）是一種分離效果十分優(yōu)秀的硒形態(tài)檢測(cè)方法。尺寸排阻色譜（SEC）已被證明是一種方便的蛋白質(zhì)分離技術(shù)，能夠分析一些高分子化合物，對(duì)一些生物大分子的分離，通常能保持其天然構(gòu)象和生物活性。但其分辨力較差，許多分子量相近的化合物很難分離，在許多應(yīng)用中，SEC已被用作確定金屬蛋白的初始分級(jí)步驟[26]。

1.2.4 傅立葉變換質(zhì)譜

傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（fourier transformion cyclotron resonance mass spectrometer，F(xiàn)T-ICR-MS）可成功應(yīng)用于具有完全相同序列、只有一個(gè)元素不同的肽的結(jié)構(gòu)鑒定[27]，具有很高的質(zhì)量準(zhǔn)確度[28]。

2 硒蛋白營(yíng)養(yǎng)功能的研究

2.1 硒的食物來(lái)源

Se是人體必需的微量營(yíng)養(yǎng)素，在動(dòng)物和人類健康中具有多種重要功能。元素硒在人體及動(dòng)物體中主要以硒蛋白的形式參與調(diào)節(jié)各種生理活動(dòng)，硒缺乏或過(guò)量攝入都會(huì)對(duì)機(jī)體造成不良影響，機(jī)體對(duì)硒元素的缺乏容易引起克山病、大骨節(jié)病等疾病，會(huì)降低體內(nèi)GSH-Px活性，降低抗氧化能力并且直接影響細(xì)胞分裂、繁殖、遺傳，從而干擾蛋白質(zhì)的新陳代謝[29]。

構(gòu)成主要硒源的食物包括谷類食品、堅(jiān)果、肉類、雞蛋等，其中蘑菇、巴西堅(jiān)果和西蘭花中硒的累積量較高。硒的日推薦攝入量在不同地區(qū)差異較大，中國(guó)硒的成人每天推薦攝入量為60 μg，世界衛(wèi)生組織建議的每天攝入量為 30 μg～50 μg。然而世界上70%的地區(qū)缺乏硒，我國(guó)有72%的地區(qū)缺硒[30]，除了湖北恩施等極少數(shù)地區(qū)外，絕大多數(shù)地區(qū)都處于貧硒地帶，而每天約20 μg硒是預(yù)防克山病的最低標(biāo)準(zhǔn)劑量[31]。因此，發(fā)現(xiàn)和研究富硒食品和其他硒補(bǔ)充劑對(duì)于提高國(guó)民身體健康水平格外重要。

2.2 硒蛋白吸收性

人體對(duì)有機(jī)硒的吸收優(yōu)于無(wú)機(jī)硒[32]，食用富硒生物活性肽食品，可增加體內(nèi)硒的吸收率以及吸收速度，更加高效的補(bǔ)充硒。孫群等[33]研究對(duì)比了無(wú)機(jī)硒（亞硒酸鈉）和有機(jī)硒（富硒平菇中的硒）的生物利用率，結(jié)果表明富硒平菇中硒的生物利用率更高。人體內(nèi)大多數(shù)蛋白質(zhì)以肽的形式被吸收，生物活性肽可以通過(guò)前體蛋白的酶解而得到，二肽和三肽的吸收速度比具有相同成分的氨基酸更快。食用富硒大豆肽，其在體內(nèi)吸收率以及吸收速度都強(qiáng)于富硒大豆蛋白[34]。富硒大豆肽不僅提高硒的體內(nèi)吸收速率，滿足人體硒的正常需求量，發(fā)揮硒的生理活性，而且硒-肽結(jié)合形式，可以發(fā)揮硒、肽雙重健康功效，二者協(xié)同作用不僅能夠增強(qiáng)免疫功能還能夠提高機(jī)體抗氧化能力。劉愛(ài)紅等[35]研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)硒能顯著增強(qiáng)小鼠GSH-Px活性，提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性，有效防止血液中脂質(zhì)過(guò)氧化物（lipid peroxidation，LPO）的產(chǎn)生，且其劑量與抑制作用成正相關(guān)，硒蛋白比硒多糖生物效應(yīng)更佳，而亞硒酸鈉僅能提高GSH-Px活性。

2.3 抗氧化作用

大多數(shù)已被鑒定的硒蛋白都具有一定的抗氧化功能。研究表明，體內(nèi)存在過(guò)多的氧自由基會(huì)導(dǎo)致一系列氧化損傷過(guò)程，可能會(huì)破壞細(xì)胞的重要成分DNA和蛋白質(zhì)，且會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡[36-38]。雷紅靈[39]實(shí)驗(yàn)表明純化的恩施碎米薺含硒蛋白對(duì)羥自由基和超氧陰離子自由基的清除以及蛋白溶液對(duì)丙二醛（malondialdehyde，MDA）生成的抑制表現(xiàn)十分優(yōu)秀，且飼喂小鼠后促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育，提高了血液中硒水平，增強(qiáng)了小鼠的總抗氧化能力。劉坤媛等[40]證實(shí)食用壺瓶碎米薺含硒蛋白，能顯著延長(zhǎng)小鼠負(fù)重游泳時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)提高乳酸清除能力延緩運(yùn)動(dòng)性疲勞。由此推測(cè)含硒蛋白可能通過(guò)清除運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的自由基發(fā)揮其延緩疲勞作用，但還需進(jìn)一步證明。

有機(jī)硒比無(wú)機(jī)硒具有更強(qiáng)的抗氧化能力。SeC是第21個(gè)氨基酸，所有硒蛋白的一個(gè)關(guān)鍵特征是序列中存在SeC殘基，少數(shù)例外。這種氨基酸位于酶的活性部位，用于催化氧化還原反應(yīng)[41]，秦蕓等[42]比較了普通大米肽、富硒大米肽及SeMet對(duì)老齡小鼠體內(nèi)抗氧化能力的改善作用，結(jié)果表明食用富硒大米肽后各項(xiàng)抗氧化能力評(píng)價(jià)指標(biāo)改善程度均優(yōu)于SeMet，且兩者顯著優(yōu)于普通大米肽。LIU等[43]研究發(fā)現(xiàn)富硒大豆肽通過(guò)降低血清谷草轉(zhuǎn)氨酶（glutamic oxaloacetic transaminase，AST）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamic pyruvic transaminase，ALT）活性，提高GSH含量和GSH-Px活性，促進(jìn)GSH-Px的合成，增加MMP9 mRNA的表達(dá)水平，從而減弱CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化。

硒蛋白還可通過(guò)抑制脂質(zhì)過(guò)氧化保護(hù)心腦血管健康。血漿中超過(guò)一半的硒以SelP的形式存在，SelP在血管中可直接降低磷脂過(guò)氧化氫含量、保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞免受氧化損傷、抑制低密度脂蛋白的氧化，進(jìn)一步保護(hù)心血管的健康[44]。有實(shí)驗(yàn)[45]表明低劑量地喹會(huì)導(dǎo)致大鼠血漿F2異前列腺素升高，發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，肝細(xì)胞壞死，在給藥后2 h～4 h內(nèi)死亡。給藥前12 h補(bǔ)充硒可預(yù)防肝壞死和脂質(zhì)過(guò)氧化，與硒補(bǔ)充后血漿中SelP含量的增加密切相關(guān)。硒蛋白還可與部分有毒金屬離子如汞、鉛、鉑、砷等結(jié)合形成復(fù)合物從而保護(hù)機(jī)體免受傷害[46]，具有一定的解毒作用[47]。且硒通過(guò)調(diào)節(jié)SelP和GPX4的表達(dá)，拮抗鉻誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激或改變抗氧化防御系統(tǒng)[48]。有研究表明[49]，預(yù)先補(bǔ)充硒能有效減緩鉻誘導(dǎo)的膜脂過(guò)氧化，減少大鼠肝、腎中重金屬的積累。

越來(lái)越多的證據(jù)表明，硒蛋白可以通過(guò)清除自由基、增加細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性和谷胱甘肽水平來(lái)抑制氧化應(yīng)激。因此有機(jī)硒作為食品中的天然抗氧化成分對(duì)人體健康十分有益。

2.4 提高免疫力

硒蛋白對(duì)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)起著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究證實(shí)硒能夠增強(qiáng)免疫力、提高抗體水平、提高非特異性免疫、抑制炎癥反應(yīng)[50]。有試驗(yàn)表明在傷口愈合過(guò)程中，一些硒蛋白如GPX-1、GPX4、SelS和SelP結(jié)合在一起，在炎癥階段起到抗氧化、抑制炎性細(xì)胞因子和清除過(guò)氧硝酸鹽等多種作用[51]。硒可通過(guò)提高吞噬過(guò)程中吞噬細(xì)胞的存活率而增強(qiáng)免疫功能，杜瑩等[52]利用硒含量不同的含硒蛋白飼養(yǎng)小鼠，得出含硒量較高的蛋白對(duì)免疫力的影響明顯優(yōu)于較低硒含量蛋白，硒含量高的蛋白提高免疫力是由于增強(qiáng)了GSH-Px的活性。硒蛋白可通過(guò)多種途徑提高免疫功能，而硒肽由于分子量低、吸收性強(qiáng)等特點(diǎn)，提高免疫力效果更顯著。FANG等[53]研究富硒大米肽發(fā)現(xiàn)其水解度與巨噬細(xì)胞的吞噬能力成正相關(guān)，較高的水解度表現(xiàn)出了更好的免疫活性與抗氧化能力。

人體需要攝入足夠的硒以確保最佳的免疫功能，否則會(huì)導(dǎo)致免疫功能受損，影響淋巴細(xì)胞的增殖和分化，還可能受到脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)對(duì)機(jī)體的危害[54]。

2.5 抗腫瘤作用

硒蛋白在預(yù)防腫瘤發(fā)生、抑制腫瘤生長(zhǎng)、促使癌細(xì)胞凋亡方面具有明顯的作用[55]。劉昆侖[56]研究發(fā)現(xiàn)富硒發(fā)芽糙米中3種硒蛋白對(duì)人胃癌細(xì)胞和人肝癌細(xì)胞均顯示出顯著的抑制作用。鐘鳴等[57]研究發(fā)現(xiàn)富硒蛹蟲(chóng)草硒蛋白多糖對(duì)荷瘤小鼠的抑瘤率高達(dá)46.92%，且提高了其免疫力。但硒的抗腫瘤機(jī)理目前尚未清晰，推測(cè)可能來(lái)源于多方面作用協(xié)同促成的如抗氧化作用、解毒作用、增強(qiáng)免疫力等。

2.6 保證甲狀腺功能

甲狀腺功能也需要硒蛋白進(jìn)行調(diào)節(jié)，至少有11種硒蛋白被表達(dá)，如DIO，有3種DIO都是硒蛋白，其中I型和II型通過(guò)將甲狀腺素（T4）轉(zhuǎn)化為三碘甲腺原氨酸（T3）激活甲狀腺激素，III型使T3失活[58]。它們?cè)谂咛グl(fā)育和代謝率調(diào)節(jié)中起著重要作用。硒蛋白與自身免疫性甲狀腺炎、甲狀腺結(jié)節(jié)及甲狀腺癌等的發(fā)生發(fā)展息息相關(guān)[59]，如自身免疫性甲狀腺炎患者需服用硒補(bǔ)充劑輔助治療[60]。

3 結(jié)語(yǔ)

硒對(duì)人體的重要性越來(lái)越受到重視，通過(guò)食品途徑補(bǔ)充人體內(nèi)的硒含量已經(jīng)成為了目前功能性食品的研究熱點(diǎn)之一。硒蛋白檢測(cè)方法主要有HPLC-ICPMS、CE-ICP-MS、FT-ICR-MS等方法，采用較多的是HPLC-ICP-MS，技術(shù)聯(lián)用對(duì)其進(jìn)行形態(tài)分析已十分成熟。目前硒的營(yíng)養(yǎng)功能研究主要集中在提高免疫和抗氧化功能的體外研究，但硒蛋白攝入量與提高免疫和抗氧化功能在體內(nèi)的量效關(guān)系尚不清楚。食物來(lái)源的富硒蛋白是有效的硒補(bǔ)充劑，富硒肽作為富硒蛋白的酶解產(chǎn)物，其在吸收率以及吸收速度更有優(yōu)勢(shì)。富硒肽將是較有前景的新型補(bǔ)硒食品原料，硒蛋白和硒肽將廣泛應(yīng)用于日常營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充食品或保健食品。