王宇璇，孟淑娟，王雅棟，殷 嫻，王鳳寰

（北京工商大學輕工科學技術學院，北京食品營養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心，北京 100048）

硒是人體必需的微量元素之一，具有化學預防、抗炎和抗病毒等特性，同時其抗氧化活性可以減少自由基對機體的毒害[1]，對維持人體健康起到了重要作用。眾多研究表明，大骨節(jié)病和克山病[2-3]是典型的體內缺硒引起的疾病，隨著硒對人體作用的不斷研究，人們發(fā)現(xiàn)缺硒還會引起代謝紊亂[4-5]。人體內的硒水平分為三種情況[6]：痕量硒濃度維持機體正常生長發(fā)育；中等硒濃度維持功能穩(wěn)定；過高的硒濃度則會引發(fā)毒害作用，如指甲的非正常脫落、皮膚病變及神經系統(tǒng)受損等。由于硒在人體內的安全濃度范圍很小[7]，所以準確測定人體內硒含量，對避免盲目補硒至關重要。目前，針對原有硒水平檢測技術的局限和缺點，已經出現(xiàn)了很多優(yōu)化或者新建立的新型硒檢測技術[8]。

膳食是人體補充硒的主要形式，若人體硒水平檢測結果顯示體內缺乏硒元素，則需要通過攝入優(yōu)質富硒食品補充硒元素。食物中的硒元素一般是通過從土壤到植物或者從植物到動物轉移得到的，所以食品中硒元素含量與土壤中硒元素含量有密切關系[9]，富硒地區(qū)和低硒地區(qū)的動植物食品中硒含量有顯著差異。由于我國約51%的土壤處于低硒狀態(tài)，僅僅依靠日常飲食遠遠不能滿足世界衛(wèi)生組織建議的30～40 μg/d硒攝入量[10]。因此，富硒食品的開發(fā)利用對補充硒和維持合理硒水平有重要作用，目前，已發(fā)現(xiàn)多種可供人類安全食用的富硒食品，世界上也有很多科研人員致力于研究開發(fā)新的富硒食品，從而實現(xiàn)精準補硒。

有關硒與人體健康的關系日益受到重視，詳細闡述硒在人體內的吸收與代謝途徑，以及能夠精準測定人體內硒含量的硒檢測技術，對指導精準化補硒的建立是必要的。在補硒方式的選擇上，由于人體所需的硒不能由自身合成，需要通過外界攝入，日常中膳食補硒是重要的補硒方式。因此，富硒食品的開發(fā)利用對補充硒和維持合理硒水平有重要應用價值。

1 硒在人體的吸收與代謝

如圖1所示，食物中的硒一般通過腸道被吸收進入體內[11]。其中，硒的有機形式主要是硒代氨基酸，包括硒代蛋氨酸、甲基硒代半胱氨酸和硒代半胱氨酸，與吸收硫氨基酸的方式相同，其通過活性鈉依賴系統(tǒng)被腸道吸收[12]。無機硒則主要以硒酸鹽和亞硒酸鹽的形式存在。與吸收硫酸鹽的方式相同，硒酸鹽和亞硒酸鹽穿過腸刷狀邊界膜后，在膜上利用鈉促進和能量依賴方式被吸收[13]。硒的吸收效率與硒的形態(tài)有關，吸收率由高到低依次為硒代蛋氨酸＞甲基硒代半胱氨酸＞硒酸鹽＞亞硒酸鹽[13]。攝入的硒經過腸道吸收后，以小分子形式從門靜脈釋放到肝臟中進行轉運。在肝臟中，硒代氨基酸的整體轉運主要由B0和b0+rBAT系統(tǒng)主導，硒酸鹽的轉運通過被動運輸實現(xiàn)，需要依賴于SLC26轉運蛋白家族[14]。

圖1 人體內硒的轉運與代謝過程Fig.1 Selenium transport and metabolism in human body

硒化物（H2Se）是有機硒和無機硒化合物代謝相互轉化的中間體[15]。其中，硒代蛋氨酸可以借助腸道細菌蛋氨酸酶的催化釋放硒化物[16]。甲基硒半胱氨酸是由胱硫醚-γ-裂合酶催化為甲基硒醇（CH3SeH），再脫甲基形成硒化物[17]。亞硒酸鹽還原為硒化物，一是由硫氧還蛋白還原酶（TXNRD）和硫氧還蛋白直接作用；二是與谷胱甘肽反應生成亞硒二谷胱甘肽，還原為谷氨硫醇后再與谷胱甘肽反應生成硒化物[18]。從腸道內腔吸收的硒被轉化為硒化物后，可以作為硒源摻入硒蛋白中，由血液運輸至全身各個組織和器官，已知硒進入腦、腎臟和睪丸的機制為受體介導過程，并且在腎臟和睪丸中硒具有更高的保留率[19]。低攝入量硒被利用和代謝后通過尿液排泄，高攝入量的硒在體內轉化為硒化物后，通過甲基轉移酶依次添加甲基轉化為甲基硒醇、二甲基硒化物，由呼吸和糞便排出，二甲基硒化物再甲基化為三甲基硒，由尿液排出[15]。

2 人體內硒的測定

硒在人體內的安全濃度范圍非常窄，缺乏和過度攝入都將影響人體健康。精確表征人體硒水平需要通過測定硒生物標記物來實現(xiàn)，由于不同標記物之間存在差異，在對硒標記物的預處理及檢測方法的選擇上往往會有不同。隨著檢測技術的不斷創(chuàng)新和人們對體內硒標記物的不斷了解，新的檢測技術及硒標記物被開發(fā)出來。技術的發(fā)展為新標記物的發(fā)現(xiàn)提供了基礎，而新標記物會對檢測技術提出更高的需求，從而促進技術的進一步發(fā)展，兩者共同推進了測定人體內硒的研究。因此，確定合適的硒生物標記物和快速有效的硒檢測技術一直是研究的重點內容，以便高精度地確定人體硒狀態(tài)。

2.1 硒生物標記物

生物標記物指能反映生物體與環(huán)境因素相互作用引起的生理、生化、免疫和遺傳等多方面的分子水平改變的物質。通過檢測合適的硒生物標記物能準確反映體內的硒水平，從而評估硒過量或缺乏可能導致的不良反應的風險。

2.1.1 傳統(tǒng)硒生物標記物 血液（包括全血、血漿、血清或紅細胞）、頭發(fā)、腳趾甲和尿液中的硒含量一般作為反映人體硒水平的傳統(tǒng)硒生物標記物。血液中的硒一般可以反映幾天內的人體硒水平。據(jù)報道，一般認為人體中全血硒的標準值是0.1～0.5 mg/kg，低于0.1 mg/kg就會引起缺硒癥，同時也將硒缺乏定義為血清硒濃度低于85 μg/L[20-21]。由于血漿或血清硒與缺硒人群的硒攝入量成正相關，且相對于全血其基質簡單、樣品穩(wěn)定性好，是國際中比較認可的優(yōu)選指標[22]。

尿液及糞便作為排出體外的生物標志物可用于檢測人體排出的硒含量，通過攝入的硒含量與尿液和糞便中硒含量的總和之間的差來確定硒在體內的保留[23]，一般反映近期體內的硒情況。毛發(fā)、趾甲等標志物多用于檢測體內保留硒，毛發(fā)硒一般可以反映人體幾周或幾個月的硒水平，趾甲硒可以反映人體一年甚至更久的硒攝入量[24-25]。

上述傳統(tǒng)硒生物標記物中，均存在一定的局限性。血漿或血清硒對短期攝入硒敏感性強，攝入量微小的變化即會導致測值的迅速改變，不易于準確判定人體內硒水平；收集24 h全部的尿液和糞便相對困難；頭發(fā)和指甲常暴露在日常環(huán)境中，易受污染等。相比較而言，硒蛋白P、谷胱甘肽過氧化物酶和硫氧還蛋白還原酶是目前新興起的更精準、直接的硒水平生物標志物。硒是這些蛋白的主要活性成分，所以當硒含量發(fā)生變化時，會導致硒蛋白的活力以及表達程度隨之改變，故能更可靠的反映出人體硒狀態(tài)。

2.1.2 血漿硒蛋白P（SePP） 人體硒蛋白P是含有366個氨基酸的糖基化蛋白，大約三分之二的分子被折疊成包含一個硒代半胱氨酸殘基的N端結構域，而較小的C端結構域包括九個硒代半胱氨酸。這種特殊的結構賦予了人體硒蛋白P將硒從肝臟輸送到其他組織的轉運能力[26]，進而影響著硒的代謝分布和穩(wěn)態(tài)調節(jié)。此外，硒蛋白P的結構中含有硫氧還蛋白樣折疊和CxxSec氧化還原折疊[27]，該結構使硒蛋白P具有高效的抗氧化功能。通過表達硒蛋白P可以有效減少細胞對過氧化氫攻擊的敏感性[28]。在血漿中約60%的硒都以硒蛋白P的形式存在，因此，硒蛋白P的含量和活性對飲食中硒暴露水平的變化反映靈敏，在膳食硒缺乏的條件下SePP的合成大幅減少。有研究通過比較硒蛋白P與其他血中生物標記物的使用效果發(fā)現(xiàn)，血中硒蛋白P濃度是評價全硒蛋白表達效果和人體硒水平的最優(yōu)指標[29]。

以硒蛋白P作為硒水平生物標記物，需要從受試者體內以一定量和頻率獲取樣品，一般以免疫分析法測定。Yang等[30]首次用單克隆抗體親和層析法純化了硒蛋白P，通過防射免疫法檢測其含量。隨后，越來越多的新檢測技術可用于精準地檢測人體硒蛋白P[31-33]，例如Yim等[34]建立了一種通過體外和體內利用放射性75Se進行代謝標記分析硒蛋白P的方法，改善了非特異性的75Se插入率低的缺陷，同時提高了檢測的靈敏度和特異性。又如，Heitland等[35]將親和色譜與電感耦合等離子體質譜聯(lián)用來檢測硒蛋白P，該技術縮短了分析時間、簡化了操作過程以及降低了敏感性，實現(xiàn)了血漿硒蛋白P的高通量分析和精準檢測。

2.1.3 谷胱甘肽過氧化物酶（GPx） 硒蛋白中共包括胞質GPx1、胃腸道特異性GPx2、血漿GPx3和磷脂氫過氧化物GPx4這四種谷胱甘肽過氧化物酶，均是人體抗氧化防御系統(tǒng)特征明確的主要硒酶[36]。其中，GPx1和GPx2具有良好的抗氧化性，還與胰島素分泌和胰島素抵抗有關，有研究表明，缺少這兩種GPx的小鼠對氧化性刺激的敏感性更高[37]；GPx3是血漿中的關鍵抗氧化酶；而GPx4能直接還原磷脂和膽固醇氫過氧化物。由此，GPx與總硒濃度密切相關，能準確反映可用于功能性硒蛋白的硒含量。GPx的酶活通常與谷胱甘肽還原酶偶聯(lián)的動力學分光光度法測定，其活性正常范圍是每克血紅蛋白中27.5～73.6 U[38]。在許多研究中，GPx活性和表達已用作評估人體硒狀態(tài)的生物標志物[39-41]。

利用GPx水平來反映人體硒狀態(tài)有兩個主要優(yōu)點。一是更新較慢，可以反映硒物質在體內的儲存信息和攝入硒補充劑的效果[42]；二是相比于血漿而言，GPx濃度受瞬態(tài)變化的干擾小[43]，對體內硒水平的反映更加可靠。但當血清硒濃度在70～90 ng/mL后，GPx活性達到最大，不再隨硒攝入的增加而上升，無法真實反映人體內硒水平，阻礙了其廣泛應用[41]。谷胱甘肽過氧化物酶可以作為高效的人體硒含量指標，但不是最優(yōu)指標。

2.1.4 硫氧還蛋白還原酶（TXNRD） 硫氧還蛋白還原酶（TXNRD）是一種二聚體硒酶，它通過控制硫氧還蛋白（Trx）活性和氧化還原狀態(tài)，參與調節(jié)細胞增殖、炎癥和凋亡，在抗氧化應激的生物反應中發(fā)揮關鍵作用，同時具有谷胱甘肽還原酶活性[44]。在人體中，已經發(fā)現(xiàn)三種TXNRD，分別是胞質與細胞核中的TXNRD1，線粒體中的TXNRD2，以及睪丸中的TXNRD[45]。其中，TXNRD2可以調控大量氧化還原信號傳導途徑，其活性中心的重要結構是硒代胱氨酸。所以，當人體缺乏硒時，會促使體內的硒代胱氨酸合成減少，進而導致TXNRD2的含量減少和活性降低，TXNRD2被認為是人體硒含量評估的新指標[46]。

2.2 硒生物標記物的傳統(tǒng)檢測技術

高效精準的檢測技術在評估人體含硒狀態(tài)并指導合理補硒過程中發(fā)揮了重要的作用。目前國標測硒方法中，可用于檢測血液、尿液、毛發(fā)和趾甲等硒生物標記物中硒含量的成熟技術主要有：熒光分光光度法、氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法等。

熒光分光光度計法是通過2,3-二氨基萘（DAN）與四價硒反應形成熒光Se-DAN絡合物來進行檢測，其優(yōu)點是靈敏度高和精確度好。Sheehan等利用熒光檢測法單管試驗測定了成人和兒科患者血液和尿液中的總硒狀態(tài)，此方法在絡合期間無需控制pH且能保護DAN免受光照[47]。在保留傳統(tǒng)原子吸收光譜法靈敏度高、操作簡便快速和高自動化等優(yōu)點的基礎上，氫化物發(fā)生和石墨爐原子吸收光譜法被開發(fā)利用，降低了儀器和檢測的成本、減少了硒的損失和背景干擾，在很大程度上取代了比色法、熒光分光光度法。郭鶴鳴等[48]通過氫化物原子吸收光譜法，對人體毛發(fā)中的硒含量進行測定，回收率高達95.8%±1.9%～100.8%±1.3%。另外，氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法是應用較多的一種方法，其原理是把樣品中硒消化還原為氫化物形態(tài)，經原子化后，根據(jù)特征熒光強度測定硒含量。該方法成本低、靈敏度高、毒性小，陳曉霞等[49]利用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定血清中硒，檢出限低至0.004 μg/L。

雖然傳統(tǒng)檢測技術為測定人體內硒含量找到了行之有效的方法，但各自仍存在一定不足。如熒光分光光度法中使用的DAN和氫化物發(fā)生和石墨爐原子吸收光譜法中的使用改良劑，均存在有機試劑毒性高、成本高、用量大以及環(huán)境污染的問題。氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法中的消化反應以及熒光分光光度法中形成熒光Se-DAN絡合物的過程操作繁瑣復雜、自動化程度不高。另外，在石墨爐原子吸收光譜法檢測硒含量時，硒會在灰化中揮發(fā)造成含量損失?？傮w而言，傳統(tǒng)檢測技術需要對硒生物標記物進行繁瑣的預處理后才能進行檢測。如紅細胞需要消化處理，毛發(fā)、趾甲需要去除含硫化硒的洗護劑，再加上大多數(shù)硒生物標記物需經有機試劑萃取和預濃縮等處理，不僅使檢測不夠簡便、耗能高，還存在因處理不完全而造成基質、試劑干擾和樣品損失的缺陷。面對傳統(tǒng)技術所存在的問題，科學家開發(fā)了檢測硒生物標記物中硒含量的新技術，這對推進人體硒狀態(tài)的評估有著重要的現(xiàn)實意義。

2.3 硒生物標記物的新型檢測技術

近幾年，針對硒生物標記物的檢測技術開發(fā)主要在減少干擾、簡化操作、提高自動化、降低成本、環(huán)境友好這些方面進行研究。因不同形態(tài)的硒在人體內的生物利用度差別很大，所以除了人體總硒含量外，還需對硒生物標記物中不同形態(tài)硒含量進行檢測，這樣才能更準確地評估人體硒狀態(tài)。目前，新型硒檢測方法的建立主要為優(yōu)化預處理、多種技術聯(lián)用、技術創(chuàng)新三種形式。

2.3.1 檢測前預處理過程優(yōu)化 盡管硒檢測技術的靈敏度不斷提高，但由于生物標記物基質復雜且硒痕量，因此檢測前對硒的分離和濃縮等預處理必不可少。分離過程中，不同的吸附劑和萃取劑會影響過程的繁簡和吸附效果，同時也會影響后續(xù)檢測技術的靈敏度和檢測限。因此，在開發(fā)新預處理技術的思路中，高吸附容量、高萃取效率以及高吸附選擇性的吸附劑和萃取劑是必要的，同時簡單易得、成本低廉、環(huán)境友好的性質也是重要的考慮因素。近期已經有多種符合條件的新型材料和試劑成功應用于預處理技術，如磁性萃取劑、納米材料、天然深共熔溶劑、光學材料等。其中，磁性萃取劑可通過釹磁鐵與樣品的基質分離，節(jié)省了對樣品的過濾等分離步驟。Acikkapi等[50]首次制備了一種磁性共聚體PoleSPEG吸附劑，通過與電熱原子吸收光譜法結合使用，能夠迅速準確地測出復雜基質中的總硒。納米材料、天然深共熔溶劑優(yōu)勢在于對無機硒的萃取率高，Llaver等[51]制備并使用離子液體納米二氧化硅雜化物，建立了用于檢測總無機硒和四價硒的新型分散固相微萃取方法，使提取率達到100%。Elik等[52]利用天然深共熔溶劑（NADES）建立了新型超聲波輔助微萃取法，使后續(xù)四價硒的檢測效果顯著提高。此外，光學材料也因使用便捷，無需有毒試劑等優(yōu)點被應用于新預處理技術的開發(fā)，如Gavrilenko等[53]使用聚甲基丙烯酸甲酯作為新型固相萃取劑，有利于固相分光光度法對硒亞硝酸鹽光信號的檢測。這些優(yōu)化預處理的新技術簡化預處理過程，提高了從復雜基質中分離硒的效率，減少基質對測定的干擾，提升了測定的準確性。其中，在固相微萃取中使用納米材料可以僅用幾微克分散固相快速、高效完成硒的預濃縮，大大減少了洗脫劑用量。NADES價格便宜、綠色環(huán)保且易于制備。另外，光學材料增強了分光光度法的分析信號等。這些預處理的優(yōu)化方法改善了傳統(tǒng)硒檢測技術的部分缺陷。

預處理設備上的創(chuàng)新是開發(fā)新型預處理技術的另一重要思路，主要針對裝置大型化、需氧量大、試劑消耗大等問題。很多科學家通過改進設備缺陷來提高樣品中硒的提取純化效果。例如，為了改進氧氣瓶燃燒（OFC）技術中耗氧量大的缺點，Ma等[54]使用外部涂有甘油的化學惰性有機材料石英纖維布代替原點火裝置中的濾紙，有效解決了上述問題。另外Asiabi等[55]通過在管內固相微萃取裝置的毛細管內表面增加一種新型納米結構PPy-EGDMA復合涂層，提高了對硒化物的選擇性和萃取效率，建立了更優(yōu)的小型化無機硒萃取技術。新設備通過改換預處理裝置的部件或增加涂層后，改善了傳統(tǒng)檢測技術耗能、耗時的問題，并且提高了硒的萃取效率。

除以上萃取劑和萃取設備的創(chuàng)新外，新型硒預處理方法的開發(fā)也包括一些方法的創(chuàng)新和改進。例如，Shishov等[56]開發(fā)的新型自動連續(xù)均相液-液微萃取法，該方法基于流的技術實現(xiàn)了對肝臟樣品中痕量硒進行高效、自動化的預處理。Wang等[57]建立的新雙濁點萃取法，有效解決了表面活性劑易產生大量泡沫導致硒與氫無法完全反應的問題，增強了信號穩(wěn)定性。另外該方法通過在預處理過程引入適當?shù)碾娀瘜W技術，大幅提高萃取效率[55]。目前小型化、低成本、高靈敏度和自動化等內容都是痕量硒預處理手段的重要研發(fā)方向。

2.3.2 檢測技術聯(lián)用 近年來，技術聯(lián)用逐漸成為新型硒檢測方法的開發(fā)熱點，多種技術的聯(lián)用能彌補單一技術的不足，可以將各個技術的優(yōu)點充分集于一體，目前已有很多成功的實例。

電感耦合等離子體質譜技術（ICP-MS）靈敏度高、特異性高、重現(xiàn)性好，是生物樣品中痕量硒的主要檢測技術[58]，但仍存在基質干擾、多原子干擾和質譜干擾等問題。很多研究者將該質譜技術與色譜技術聯(lián)用，利用色譜技術的高分離能力開發(fā)出更優(yōu)的硒檢測法。在Donner等[59]的研究中，他們將離子色譜儀與配備氫反應池的四極桿電感耦合等離子體質譜儀聯(lián)用，該新技術在測定生物組織樣品中四價硒和六價硒時表現(xiàn)出了高靈敏度和準確性。Vacchina等[60]通過把二維液相色譜技術與電感耦合等離子體質譜技術在線耦合，該聯(lián)用技術能夠高效檢測血漿等復雜基質的生物標記物中硒蛋氨酸和硒代半胱氨酸的含量。此外還有一些技術和質譜技術的聯(lián)用也使硒的檢測更加完善。例如，同位素稀釋氫化物發(fā)生技術與電感耦合等離子體質譜法的聯(lián)用[61]，以及電感耦合等離子體技術與動態(tài)反應池技術聯(lián)用[62]等，均有效解決了ICP-MS的干擾問題，并且明顯提高血清硒檢測的準確性。

通過質譜技術與色譜技術的聯(lián)用，避免了對生物標記物進行除萃取外的任何化學處理，樣品可由色譜分離后直接輸入質譜進行檢測，簡化了操作步驟，改善了試劑毒性大和樣品損失的缺陷。而且對ICPMS配備碰撞反應池，也打破了原ICP-MS技術中等離子體產生的多原子干擾，體現(xiàn)了質譜技術聯(lián)用的優(yōu)點。

2.3.3 檢測技術創(chuàng)新 在改進分子光譜等硒檢測方法的研究中，針對檢測技術所用試劑紫外干擾大、需加熱或結合表面活性劑來輔助檢測，以及設備能耗高、樣品損失多等問題，除了在測定方法上進行了創(chuàng)新，還開發(fā)出一些新型試劑和設備。

比如，Peng等[63]以微型等離子體作原子吸收光譜法的替代輻射源，建立了新型氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法。該方法通過限制兩個電極間的空間和增加輝光放電電流，顯著提高了測值的穩(wěn)定性和輻射源的激發(fā)效率，同時大大降低原技術的能源、氣體及成本消耗，并且被證實能準確、高靈敏地檢測血樣中的硒含量。在傳統(tǒng)檢測方法中，尿液和肝臟樣品通常需要加酸等預處理過程，這增加了樣品的損失和污染風險，為了解決該問題，陳金麗等[64]開發(fā)了直接進樣原子熒光技術，達到降低取樣量、縮短分析時間、減少硒損失和樣品污染的效果。還有一些新型試劑已成功應用于硒檢測技術，如Barache等[65]開發(fā)了一種新型生色試劑CBIMMT，這種新試劑無需輔助，就可以立即與四價硒生成特定的橙色絡合物，在用分光光度法檢測毛發(fā)中痕量四價硒時更加精準快速。Santarossa等[66]開發(fā)的鉻天青S（CAS）熒光染料通過與四價硒的猝滅效應，有效解決了熒光光譜法測定體液時所需的傳統(tǒng)染料成本高和環(huán)境污染等問題。另外，裝置也對開發(fā)新硒檢測技術起著重要的作用，Martínez等[67]開發(fā)的微波輔助消解-針阱裝置，針阱裝置中充滿了氧化的多壁碳納米管用于富集氫化硒。相比傳統(tǒng)氫化物截留方法，該方法能夠更加簡單、快速的對硒進行分析，解決了樣品損失和污染及檢測連續(xù)性差的問題。

廉價的CBIMMT生色試劑、CAS熒光染料等新型試劑的開發(fā)，一定程度上減少了環(huán)境污染、背景干擾以及試劑成本，針阱裝置和直接進樣技術的應用，有效解決了傳統(tǒng)技術中試劑消耗大、樣品損失嚴重等問題，這些創(chuàng)新共同推動了硒生物標記物檢測技術的發(fā)展。

此外，因為檢測技術對標準品的依賴性高，現(xiàn)存檢測手段還不能滿足樣品中硒元素的全面檢測分析，所以開發(fā)對標準品依賴性低的分析手段也是新硒檢測技術的熱點研究方向，如同位素稀釋法等。

3 富硒食品的開發(fā)

人體自身不能合成硒，需要從外界攝入。日常補硒方式主要以服用硒營養(yǎng)補充劑和膳食補硒為主。由于硒在人體內的安全濃度范圍很小，使用營養(yǎng)補充劑進行補硒時，若用量不當容易造成硒的過量攝入并對人體造成損害。此外，雖然有機硒補劑較無機硒補劑而言具有更高的生物利用度，易于人體吸收轉化，但仍存在生物毒性相對較大、生物安全性較低、生物蓄積毒性較強的缺陷[68-69]。相比之下，膳食補硒的主要來源是富硒食品，食品相對補劑毒性低，更為安全。富硒食品作為日常飲食也不會對人體增加額外的負擔，并且食物中本身富含的多種低分子蛋白質和維生素（主要是維生素B、C和D），能夠促進人體對硒的吸收[70]，更適合作為日常補硒的方式。因此，富硒食品的開發(fā)對膳食補硒具有重要意義。

富硒食品是指利用機體內自然存在硒元素的動物、植物、微生物為原料生產加工的符合富硒指標要求的食品，并區(qū)別于人工添加硒元素生產加工的補充劑。關于富硒食品的定量標準，目前國家還沒有制定統(tǒng)一的執(zhí)行標準，但已有部分企業(yè)和地方政府推出了相關規(guī)定。例如，DB61/T 556-2018《陜西省地方標準富硒含硒食品與相關產品硒含量標準》[71]規(guī)定富硒植物類一般硒含量需大于等于0.02 mg/kg，富硒肉類標準為硒含量大于等于0.1 mg/kg，富硒蛋類的硒含量需大于等于0.15 mg/kg等。理想的富硒食品強調人體對硒元素的可利用度和吸收的有效性，這與食物中硒物質的組成形態(tài)、性質及含量相關，同時也取決于富硒食物的生長條件、自身硒積累能力和加工過程等[72]。在這些相關因素中，硒的形態(tài)與硒生物利用度的關系最密切，一般硒與氨基酸結合的有機形態(tài)比無機硒鹽的生物利用度高[73]。目前已發(fā)現(xiàn)的天然富硒食品及開發(fā)創(chuàng)造的新型富硒功能性食品種類繁多，能有效為人體補充硒元素[74]。

3.1 天然富硒食品

目前天然富硒食品主要為動物和植物兩類，人體膳食硒更多是來自動物源富硒食品。動物類富硒食品中的主要硒形態(tài)包括硒半胱氨酸、硒代蛋氨酸和亞硒酸鹽，能滿足70%左右的人體硒元素需求[75]。牛、豬等紅肉類，海洋動物，蛋類和家禽內臟是典型的富硒食品。植物源富硒食品一般沒有良好的硒積累能力，其含硒量低于動物源富硒食品，能滿足25%左右的人體硒元素需求[9]。但植物能夠將吸收的無機硒轉化為人體更容易利用的硒半胱氨酸、硒代蛋氨酸和甲基硒代半胱氨酸等有機硒，而且植物還具有代謝有毒硒化合物的能力，因此植物源富硒食品比動物源富硒食品具有高的硒生物利用度及安全性。目前報道了很多理想的植物富硒食品，如蘑菇、蒜類、堅果和西蘭花等，它們具有良好的吸收和儲存硒的能力[76]，同時硒對這些植物的生長毒性也較小。

各研究數(shù)據(jù)顯示，天然富硒食品中硒含量由高到低為：海洋動物＞紅肉＞蛋類＞菌類＞堅果＞豆制品＞奶及其乳制品＞谷類＞植物食品[77]。富硒食品中硒物質的形式和比例的不同，導致了食物的生物利用度不同。一般有機硒占比高的食物更容易被人體吸收，同時更易發(fā)揮抗氧化和抗癌等功效。

3.2 人工富硒食品

天然富硒食品來源廣泛、容易獲得，但在食品加工過程容易造成硒損失，而且食品中的硒物質并非都具有高效的生物可利用性和良好的品質，還存在積累有毒有害金屬的風險。因此，僅僅依靠天然富硒食品不能有效達到膳食補硒的目的，開發(fā)硒含量適中、人體利用率高、安全無毒和便捷的人工富硒食品是十分必要的。

人工富硒食品一般通過兩類方式開發(fā)生產：一是通過轉化手段，將生物體系統(tǒng)內的無機硒轉化為有機硒而得到的新富硒食品；二是利用新型科技手段，研發(fā)出高硒含量和高生物利用率的食品；在人工富硒食品的開發(fā)中，不僅需要考慮硒含量的多少，還需評估其安全性、生物可利用度以及成本等。

3.2.1 生物轉化人工富硒食品 生物轉化富硒食品是指利用生物自身轉化機制，將原料中的無機硒轉化為毒性小且更易吸收利用的有機硒，再經過后續(xù)加工得到滿足消費者需求的富硒食品。一般生物轉化的人工富硒食品可分為植物、動物、微生物轉化這三種形式。其中植物轉化法最為常見，植物富集硒的開發(fā)機制主要有在植物生長的土壤或培養(yǎng)液中加入富硒肥料或者富硒營養(yǎng)液、對植物葉片表面施加含硒噴霧劑以及培育高硒濃度浸泡處理的種子等。上述植物轉化法已經成功提高了各種作物可食用部分的總硒和有機硒含量，如谷物[78]、土豆[79]、微型蔬菜[80]等。相比較而言，由于葉面施硒可以避免土壤中化學物質和微生物的干擾，從而最大程度地提高植物可食用部位的有機硒含量，因此是更安全、有效的轉化方式。

動物轉化法是通過在動物的飼料和水源中加硒，得到的肉、蛋、奶等產物中硒的含量與加入的硒含量成正比，同時飼料中加入有機硒能轉化得到更高生物利用度的富硒產物[81]。在動物飼料中補充硒，同時注意補充形態(tài)、濃度和方式，為開發(fā)動物轉化人工富硒食品提供了思路。

微生物轉化法通常在含有無機硒的培養(yǎng)基中培養(yǎng)單一或混合食用菌，從而提高天然食用菌的有機硒含量，制造高硒食用菌及其后續(xù)發(fā)酵食品。目前較為常用的富硒載體有富硒酵母和富硒益生菌等。例如，Dai等[82]的研究表明，富硒小球藻可以將培養(yǎng)基中亞硒酸鹽轉化為硒代半胱氨酸、甲基硒代半胱氨酸和硒代蛋氨酸，甚至轉化效果優(yōu)于富硒酵母。微生物轉化法因成本和技術難度低而應用廣泛。但隨著硒濃度的增加，微生物中汞等重金屬也逐漸積累[83]，故在其發(fā)酵食品的生產加工過程中，應避免重金屬污染。

3.2.2 納米富硒食品 納米技術等新型科技手段是人工富硒食品開發(fā)的研究熱點，這些新方法的原料來源更廣泛，獲得的產品毒性更低，具有很好的成本效益和巨大的藥理學潛力。

通過納米技術獲得的硒納米粒子是一種能增強免疫力的高硒密度單質硒制劑[84]。與其他形態(tài)的硒相比，納米形態(tài)硒的安全劑量范圍更寬，大大降低了攝入過量硒給人體帶來的危害。而且硒納米粒子的粒徑小且表面積大，有利于增加粘膜通透性和增強腸道吸收，提高了生物利用度[85]。此外，硒納米粒子經過殼聚糖包埋后，能夠在模擬的胃、腸和體液環(huán)境中硒緩慢釋放，增強了納米硒在消化酶環(huán)境中的穩(wěn)定性，有助于提高納米富硒食品在體內的生物活性和保留率[86]。因此，用納米硒生產的富硒食品能表現(xiàn)出很高的生物可利用度和良好的緩釋效果。目前，國內外已有很多研究證實了使用硒納米粒子開發(fā)富硒食品的優(yōu)勢，如硒納米粒子在綿羊和大鼠等動物體內表現(xiàn)為低毒性和高生物利用率[87]。Hu等[88]分別用含不同硒物質的飼料喂養(yǎng)肉雞，測定結果顯示硒納米粒子從腸道到體內的轉運高于亞硒酸鹽，同時納米硒在全身和肝臟組織中的百分比遠高于亞硒酸鹽，說明納米硒具有更高的保留率和生物利用度。綜合來看，與其他形式硒相比，納米硒具有更好的抗氧化效果和生物活性，能更有效地上調硒酶并清除自由基，對優(yōu)化膳食補硒起到了積極作用。

4 總結與展望

硒是人體必需微量元素之一, 通過參與調節(jié)多種生理活動來影響著人類健康。硒物質通過腸道吸收和腎臟重吸收的氨基酸轉運系統(tǒng)實現(xiàn)轉運，與蛋白質結合為硒蛋白后由血液運輸至人體各個部位發(fā)揮作用，主要排出方式有呼吸、糞便和尿液等?，F(xiàn)有的硒水平生物標志物和硒檢測技術種類繁多且各有其優(yōu)缺點，生物標志物中血清硒和血漿硒是目前應用最廣泛的生物標志物，硒蛋白是目前更準確的生物標志物。測定人體硒水平時，應根據(jù)檢測目的和所追求的效果，選擇合適的硒生物標記物以及硒檢測技術來評估人體硒水平。由于硒在體內不能自主合成，而膳食補硒又作為日常補硒的主要方式，因此通過生物轉化、納米技術等手段開發(fā)的人工富硒食品對膳食補硒提供了良好途徑。

測定單一的硒生物標記物并不能充分反映出人體硒健康水平，而且當硒蛋白的生物合成達到上限時，其合成水平與血液中總硒水平的變化對人體硒狀態(tài)的反映將不再精準和充分，所以僅依靠單一的生物標記物反映體內硒狀態(tài)是遠遠不夠的。今后，進一步研究如何聯(lián)合利用生物標志物來評定人體硒水平十分必要。針對現(xiàn)有人體硒檢測技術仍存在背景干擾、環(huán)境污染和對標準品依賴性高等局限性。在未來研究中，多種吸附材料的組合及綠色廉價生物材料的利用，以及聯(lián)用多種方法來充分發(fā)揮各技術優(yōu)勢是日后研究的重點。同時，進一步研究硒在體內的循環(huán)代謝機制，尋找對人體更安全和更高利用率的硒形態(tài)，為開發(fā)理想富硒食品提供新思路。

綜上，優(yōu)化建立新硒檢測方法、探索新硒生物標記物、開發(fā)更理想的富硒食品和其加工方式，都將成為未來人體硒狀態(tài)評估的重要發(fā)展方向，對人類疾病的診斷和指導人們科學、個性化補硒意義重大。