孫 楠，王惠納，張 薇，張鈺瑤，趙 育，賀 博，張海生，張寶善,*

（1.陜西師范大學食品工程與營養(yǎng)科學學院，陜西 西安 710119；2.農業(yè)農村部富硒產品研發(fā)與質量控制重點實驗室，陜西 安康 725000）

硒（selenium，Se）是人體所需的微量元素之一，被歸類在元素周期表的第VI A族[1]。在過去200 年里，科學家對硒在人體健康中的作用有了更深入的了解[2]。過去，硒被認為是一種致癌物質[3]，隨著研究的不斷深入，明確了硒對機體的重要作用，對生物體內抗氧化[4-6]、代謝[7-10]和重金屬解毒[11-12]等過程的影響。為保持動物和人類的健康，需要在飲食中攝入適量硒元素。

世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）的數據[13]表明，全球至少有40多個國家和地區(qū)存在硒缺乏問題，涉及10多億人口[14]。近年來，社會對營養(yǎng)健康的關注不斷增強，補充硒逐漸成為日常飲食的重要組成部分，人們可以通過多樣化飲食來獲得，包括食用硒富集的食品，如堅果、全谷物、蔬菜、肉類、海產品和硒酵母等。在富硒食品生產和加工過程中，硒以不同氧化還原態(tài)存在，包括Se6+、Se4+、Se和Se2-，每種氧化還原態(tài)都具有獨特的結構和多種功能。離子硒是許多功能性酶的組成部分，參與機體抗氧化防御、免疫調節(jié)和DNA合成等重要生物化學反應。因此，硒缺乏可能導致上述生理過程受損，如加劇人體內某些慢性和退行性疾病。

WHO建議成年人每日硒攝入量為55 μg[13]，若成年人每日攝入的硒總量低于40 μg，就可以認為存在硒缺乏問題，并可能引發(fā)多種健康問題；此外，過量攝入硒也會對機體產生生理毒性，造成不可逆的損害。在我國、美國、印度和其他一些國家，已經觀察到硒中毒的病例。成年人每天攝入超過400 μg硒就可能導致一系列健康問題，如脫發(fā)、肝損傷、腦水腫和神經中毒等[15]。

面對全球幾十億缺硒人口，硒補充劑已經成為當前研究熱點。當前，研究人員致力于開發(fā)品類豐富的富硒食物，滿足社會的硒需求。現(xiàn)有富硒食品研究主體分為富硒農作物、富硒海產品和富硒食用菌等，主要針對硒的代謝機理及生理作用，研究主題專業(yè)性較強，缺少不同來源富硒食品的橫向對比，在硒循環(huán)、富硒食品種類、含量及作用對比等方面的研究總量較小。因此，本文綜述近年來有關不同來源富硒食品的研究現(xiàn)狀，并探討富硒食品在未來的發(fā)展趨勢與存在問題，為創(chuàng)新研發(fā)新型富硒產品提供科學參考。

1 硒的來源

在自然界中，硒同碳元素一樣，其吸收和排放雖不斷變化，但始終處于平衡狀態(tài)。硒主要通過火山運動、大氣蒸發(fā)和雨水淋溶等過程分布在大氣、土壤和海洋中[16]。地下層巖中常含有大量硒，主要通過火山運動進入自然界循環(huán)，火山運動的噴出物主要是巖石碎屑，在火山噴發(fā)后，一部分硒可聚集在沉積物中（Se、Se），另一部分則隨火山氣體分布于大氣中（H2Se）；油頁巖、煤、石油中的硒含量比較豐富，通過燃燒廢氣進入大氣（H2Se），同時也進入土壤和水體[16]。土壤中的硒有多種氧化態(tài)，研究中將土壤硒的存在形態(tài)分為4 種：元素硒（Se）、硒酸態(tài)硒（Se）、亞硒酸態(tài)硒（Se）和有機態(tài)硒。硒作為人與動植物體的有益元素，植物吸收是土壤硒的重要轉化過程[17]。由于硒只有極少部分被帶到海洋中，且由于密度差異，硒多聚集在沉淀物中；海水中硒含量極少，為0.1～6.0 μg/L；河水中硒含量一般為0.5～10.0 μg/L[18]。如圖1所示，硒進入自然界循環(huán)有多種途徑，主要是火山活動、煤燃燒等[17]。有研究[19]表明，循環(huán)過程中，有機硒成分占據了幾乎一半循環(huán)周期，而這些成分主要由動植物貢獻。

圖1 硒及其化合物在生物圈的循環(huán)轉化[18]Fig.1 Circulation and transformation of selenium and its compounds in the biosphere[18]

1.1 植物體內的硒

植物主要通過根部吸收營養(yǎng)物質，土壤中的硒也隨之進入植物體內，這是硒進入自然生態(tài)循環(huán)的重要途徑之一，而吸收的硒形態(tài)及含量對植物性食物中硒的生物利用率有重要影響。硒元素被植物吸收代謝可分為2 種途徑：一種是有機硒形態(tài)，植物可以直接吸收和利用；另一種是無機硒，需要經過酶的同化作用將其轉化為有機硒，進而被吸收代謝。這個轉化過程通常發(fā)生在植物的莖、葉等地上部分，葉綠體是同化作用發(fā)生的主要場所。在植物細胞中10余種酶的催化作用下，無機硒被轉化為硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸等有機硒，并貯藏于植物細胞內，在植物生長調控方面發(fā)揮重要作用，具體的轉化途徑與產物如圖2所示。

圖2 硒及其化合物在植物體內的循環(huán)轉化[20]Fig.2 Circulation and transformation of selenium and its compounds in plants[20]

在全球范圍內，富硒土壤資源有限，因此，人為地在土壤中添加硒肥是現(xiàn)代生產富硒食品的一種有效方法[21-22]。通過根系富集作用，硒酸鹽或亞硒酸鹽進入植物體內，經催化后將無機硒部分轉化為硒代氨基酸、硒多糖等有機硒，而有機硒又降低細胞中氧化自由基和脂質過氧化產物（如脂褐素、脂質過氧化物、脂質過氧化醛和脂質過氧化酮等）含量，增強抗氧化酶活性[23-24]。在土壤中施用外源硒（亞硒酸鈉作為硒來源）對維護根系健康也有正向作用，菌核鏈球菌等有害菌對硒敏感，微量硒即可抑制其活性，提高植物抗性，減少植物病害[25]。據Feng Tao等[26]研究發(fā)現(xiàn)，硒處理還可以提高果樹的碳水化合物代謝，提高光合作用效率，保護光系統(tǒng)II（PSII）。方建軍等[27]研究發(fā)現(xiàn)，硒主要結合于植物的可溶性蛋白及多糖分子上，在滲透調節(jié)和營養(yǎng)物質方面有重要作用，同時保護胞內物質和生物膜。李曉丹等[28]則證明在適宜濃度范圍內，硒能提高植物體內抗氧化酶類活性，抑制機體過氧化作用；硒參與植物超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）等功能性酶系的生成，功能性酶系能清除植物體內自由基，減少活性氧積累，有效抑制活性氧對生物分子造成的損害。這與戴志華[29]研究結果一致，當植物在低硒處理水平時，以上4 種酶活性會隨著硒處理水平的提高而逐漸升高。眾多研究表明，硒不僅是植物必要的營養(yǎng)元素，其在植物的抗逆性、光合作用等方面也具有重要作用，合理地補充硒還可以提高作物產量和品質。

1.2 動物體內的硒

動物的吸收代謝是硒元素在自然界循環(huán)的重要途徑之一。Roman等[30]研究明確，硒是幾種具有重要生物學功能蛋白活性位點的關鍵成分，且多種硒蛋白在轉錄 機制、氧化應激和氧化還原信號調節(jié)中發(fā)揮作用；Susan等[31]發(fā)現(xiàn)，硒的生物利用度在不同種類的食物之間差異較大，這種差異多是由化學或生理因素造成的，硒對機體的作用必須在較長時間干預下才能體現(xiàn)。盡管硒在哺乳動物體內的含量很低，但它是唯一1 個與蛋白質結合并被基因編碼的元素，是第21個氨基酸硒半胱氨酸的組成部分，其在維持包括哺乳動物免疫系統(tǒng)在內的多種組織穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。在哺乳動物體內，主要吸收硒的部位是小腸，呼吸道和皮膚可以進行微量吸收；經腸道吸收后，硒迅速被血紅細胞攝取，借助血漿在機體內流動，參與一系列還原反應并被運送到各組織器官，具體途徑如圖3所示。

圖3 哺乳動物中硒吸收代謝途徑[30]Fig.3 Absorption and metabolism pathways of selenium in mammals[30]

飲食是硒進入人體的重要途徑之一，在進入機體后，隨著血液運輸，硒會優(yōu)先流向血液供應充足的器官；其次，將根據不同組織的親和力進行硒分配。在正常的吸收和代謝中，硒的主要生物學功能通過硒蛋白介導，而谷胱甘肽過氧化物酶系則是硒蛋白的一個重要組成部分[32]。Forceville[33]研究表明，作為人體的微量營養(yǎng)素，被人體攝入的硒可迅速摻入活性酶中，強化機體的抗氧化功能，是維持心血管系統(tǒng)及甲狀腺代謝正常水平酶系的主要輔助因子；Hadadi等[34]證明硒在免疫系統(tǒng)功能和艾滋病毒向艾滋病的發(fā)展過程中具有重要作用；Casaril等[35]的臨床研究顯示，對抑郁癥患者而言，補充硒有助于抑制其機體的炎癥，減輕氧化應激癥狀。硒對多種疾病有正向作用，但在免疫反應中，硒蛋白可能與其他物質或其自身結合，產生性質相反的作用，在圖3中也有顯示，這取決于生化環(huán)境、調節(jié)機制、相對濃度及活性。

1.3 微生物體內的硒

微生物在自然界中起著重要作用，許多微生物能將亞硒酸鹽（Se4+）和硒酸鹽（Se6+）還原為單質，促進生物硒的循環(huán)，這種能力目前被廣泛應用于硒污染處理。成本低廉的無機硒同時伴有較高的細胞毒性，因此不是所有種類的微生物均能耐硒、富硒。隨著社會對硒元素的重視日益增強，無機硒的微生物轉化成為近年來食品領域的研究熱點。在近年的研究中，發(fā)現(xiàn)常見可食用細菌、真菌普遍具備無機硒的高耐受力與轉化能力，其生成的有機硒具有形態(tài)、產量穩(wěn)定、成本低廉等特點，其對硒的吸收代謝途徑如圖4所示。

圖4 微生物硒吸收代謝途徑[36]Fig.4 Absorption and metabolism pathways of selenium in microorganisms[36]

現(xiàn)代研究在微生物中發(fā)現(xiàn)多種硒依賴性酶，如甲酸脫氫酶、氫化酶、梭狀芽孢桿菌中的甘氨酸還原酶和黃嘌呤脫氫酶。許多真菌能夠將無機硒轉化合成為硒蛋白（如硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸），硒蛋白又可作為微生物生長的氮源物質，進一步驗證硒蛋白在真菌生理學中發(fā)揮重要作用，硒對其生長代謝具有一定調節(jié)作用。Ferreira等[36]研究發(fā)現(xiàn)，致病菌的活性與組成也受到宿主膳食硒水平的調節(jié)，細菌性病原體、微生物群和宿主免疫細胞可能在爭奪有限的硒供應。

與真核生物類似，原核生物合成硒尿苷和含硒輔因子時也需要硒作為必要元素。Zhang Yan等[37]在不同原核生物中發(fā)現(xiàn)了大量硒蛋白家族，其中大多數蛋白質參與各種氧化還原反應。含有硒蛋白的原核生物可能在環(huán)境中存在硒元素時表現(xiàn)出更高的適應能力，這與人類和其他哺乳動物的情況相似。綜上所述，微生物在自然界的硒循環(huán)利用中具有至關重要的作用。

2 富硒食品研究現(xiàn)狀

2.1 富硒植物食品

富硒植物是最早被研究的富硒食品，早在18世紀就有研究表明，十字花科植物（花椰菜和芥菜類）比其他作物硒累積量更高，植物對硫和硒的吸收量相對同步，符合元素吸收和轉化的理論[25]。對植物體自身而言，硒有助于降低干旱、鹽度、重金屬、極端溫度等氣候變化對植物體造成的損害；此外，硒能調節(jié)光合作用中的大分子復合體，提高光合色素含量，保護葉綠素。各項結論強化了富硒植物的重要性與可行性，作為一種天然、健康、安全、富含硒元素的食物選擇，富硒植物是人們補充硒元素的有效途徑。同時，富硒植物中還富含其他營養(yǎng)物質，如維生素、礦物質和膳食纖維，對于促進健康、預防疾病也有重要意義。

富硒蔬菜是對抗人體硒缺乏癥的安全方法，然而大多數土壤硒含量低，植物獲取的硒較少，生物可及性較低[38]。因此，用硒對作物進行農業(yè)生物強化是減少貧困人口隱性饑餓和增加營養(yǎng)攝入的重要策略[39-40]。目前，最常見的補硒形式是添加硒酸鹽和亞硒酸鹽[41-42]，Hawrylak-Nowak等[43]證明，亞硒酸鹽作為硒的來源，由于其迅速被轉化為有機形式（如硒代半胱氨酸或硒代蛋氨酸），硒主要在根部積累（967.2 mg/kg DW），從根到莖的易位率逐漸增高，嫩芽中的硒含量僅120.6 mg/kg DW。補充硒酸鈉的植物在木質部中基本上具有相同的元素形態(tài)，而施用亞硒酸鈉后的植物在根系中產生了幾種化合物，如硒代蛋氨酸（SeMet）、氧化硒代蛋氨酸（SeOMet）和硒-(甲基)硒代半胱氨酸（MeSeCys）。在同一項研究中，補充硒酸鹽或亞硒酸鹽的植物中硫和磷的含量呈反比關系[44]，亞硒酸鹽在較高濃度時具有更大的毒害作用[39]。硒混合溶液（亞硒酸鹽和硒酸鹽）表現(xiàn)出與亞硒酸鹽相似的效果，表明亞硒酸鹽的存在阻斷了植物對硒酸鹽的吸收[45]；但2 種硒形式的結合會降低硒酸鹽毒性，可作為土壤中更有效的補硒形式；硒混合形式的補充已應用于多種植物，但硒吸收及代謝機制尚不清楚。富硒植物的具體營養(yǎng)價值還取決于植物的種類和生長環(huán)境。一些常見的富硒植物還有硒藍莓、硒油菜、硒小麥等。值得一提的是，雖然富硒植物對硒的富集量較高，但并不意味著應過量食用，適量攝取是更為合理和安全的方式。幾種重點研究的富硒植物如表1所示。

表1 常見富硒植物Table 1 Common selenium-rich plants

2.2 富硒動物食品

現(xiàn)有動物性食物富硒研究主要分為海產類、家禽類、畜牧類等幾大類。海產類研究主要針對各種海魚、貝類等水產品：Zhang Haiyan等[67]研究發(fā)現(xiàn)，貝類的硒含量顯著高于魚類；在貝類肌肉中，硒含量的浮動范圍更大，為57.8～1 200.0 ng/g。海水魚類中，小黃魚和帶狀魚的硒含量高于其他海洋魚類，但淡水魚的硒含量則相反，硒含量遵循雙殼類（（551.0±40.9）ng/g）≈腹足類（（556.00±36.41）ng/ g ）＞蝦（（329.00±25.62）ng/g）的順序。Xia Chonghuan等[68]的研究表明，海魚肌肉中，硒含量從126～573 ng/g不等，而魚卵中硒含量是魚肌肉和皮膚的2 倍多，這與Mirlean等[69]研究一致。此外，Mirlean等[69]還發(fā)現(xiàn)，淡水魚硒含量遠低于海水魚，這與Zhang Li等[70]在我國江西省養(yǎng)殖的淡水魚處于同一水平。

家禽類研究主要針對雞、鴨、鵝等家禽肉：Wang Yongxia[71]、Lemley[72]等研究表明，母體或后代飲食中的硒補充劑會影響家禽及其后代的出生體質量、體質量增加率和飼料轉化率。家禽蛋含有大量的硒，且硒以高吸收率的形態(tài)存在，因此，家禽蛋被視為人類飲食中硒的寶貴來源。其中，鵝和火雞蛋中硒含量最高，超過0.6 μg/g；雞蛋中硒的平均含量為0.51 μg/g；鴨蛋中硒含量最低，這可能與廣泛的放牧系統(tǒng)和每日采食量不平衡有關[73]。據Yao Haidong等[74]報道，膳食硒補充劑可增強雞的GSH-Px活性，減少脂質過氧化和氧化應激以及細胞凋亡。Bogumi?a等[75]發(fā)現(xiàn)，雞蛋的2 個隔室在硒分布方面顯示出顯著差異，硒代半胱氨酸與無機硒類似，傾向于積聚在蛋黃中，而硒代蛋氨酸主要摻入蛋白中。每日飼料補充亞硒酸鈉、硒酵母或納米硒可以改善蛋雞產蛋性能、抗氧化能力和蛋中硒含量[76-77]。其中，硒酵母（selenium yeast，SY）在增加蛋的硒含量方面最有效，可能影響了新陳代謝率[78]；補充亞硒酸鈉（sodium selenite，SS）或SY通過上調谷胱甘肽過氧化物酶4水平直接調節(jié)GSH-Px活性；補充納米硒（nanoselenium，NS）可能通過增加谷胱甘肽過氧化物酶1水平來調節(jié)，從而影響機體發(fā)育[79-80]。

畜牧類研究主要針對豬肉、牛肉、羊肉等畜牧動物的肉：由于硒狀態(tài)和硒沉積物受到膳食硒水平的影響，因此增加牲畜的日糧硒供應是生產富硒肉類的常見策略[81]。在我國，養(yǎng)豬業(yè)通常在每日飼糧中添加0.2 mg/kg亞硒酸鈉作為硒強化劑。Chen Jun等[82]發(fā)現(xiàn)，豬的生長性能不受膳食硒來源（亞硒酸鈉和富硒酵母）和水平（0.1、0.3、0.5 mg/kg）影響，Zhang Kai等[83]也發(fā)現(xiàn)了類似結果。Chen Jun等[82]還發(fā)現(xiàn)，增加硒補充劑明顯提高了豬血清和后腰中的硒含量。Kincaid[84]報道，牛肝臟中硒含量為1.25～2.50 mg/kg，新生犢牛的硒含量為2.3～8.0 mg/kg DW；綿羊和山羊體內硒的平均含量為2.0 mg/kg。另一篇綜述[85]提到，羔羊體內高劑量硒與心肌壞死、肺水腫和出血有關，綿羊肝臟中硒含量超過2 mg/kg會引起急性毒性，并且在許多情況下發(fā)生急性/亞急性中毒，并導致死亡。

2.3 富硒食用菌

食用菌是指可以食用的大型蕈菌，具有較高的食用價值和藥用價值，一些常見的食用菌包括靈芝、金針菇、平菇、香菇、羊肚菌、猴頭菇、竹蓀、木耳等。食用菌生產簡單、產品安全，含有人體必需的鈣、鐵、胡蘿卜素、維生素等營養(yǎng)物質；同時，食用菌對微量元素具有較強富集能力，固定微量元素的食用菌的生理活性顯著提升，其菌絲體內的多糖與蛋白質活性增強，抗氧化[86]、抗菌[87]、抗腫瘤功效顯著。在此基礎上，富硒食用菌也成了補充機體硒的有效途徑之一。在培養(yǎng)基料中添加硒元素或對擴大培養(yǎng)期的食用菌進行硒噴淋，硒元素將進入并固定在食用菌菌絲體內，有效降低無機硒的生物毒性，提高其生物可給性[88]。食用菌種類豐富，不同種類的食用菌富集硒的能力有所不同，生物效應也不同，其所代謝的硒形態(tài)不一，生物利用度隨之改變，因此橫向對比不同種類富硒食用菌有利于篩選出高生物利用度、低培養(yǎng)成本的食用菌種類。目前常見的幾種富硒食用菌如表2所示。

表2 常見富硒食用菌Table 2 Common selenium-rich edible fungi

3 結語

作為人體必需非金屬微量元素，硒對人體健康具有重要作用，不同程度缺硒均會對健康造成不同程度影響。現(xiàn)有文獻研究可分為化學合成與生物有機轉化兩大類，其中生物有機轉化是當前的研究熱點與重點，具有影響力的研究主要面向新型生物有機載體的開發(fā)及富硒產品的生物活性功能探究。目前，我國仍然有很多地區(qū)處于缺硒狀態(tài)，隨著全面建成小康社會，民眾生活水平提高，健康飲食意識廣泛傳播，社會對硒元素的認識更加深入，市場對富硒食品的需求逐漸增加，催生出富硒專項產業(yè)，推動富硒食品的研究與開發(fā)。

硒對植物的生長發(fā)育具有重要作用，其吸收、轉運和同化是一個十分復雜的過程，并且該過程的影響因素眾多。當前，富硒植物的應用不僅限于保健品領域，還在農業(yè)、環(huán)境修復等方面有所應用。在對植物的富硒研究方面，補硒方式已存在大量的文獻論證，但在硒元素的運輸與轉化方面仍存在很多問題，如亞硒酸鹽是否對植物的光合作用、蒸騰作用等存在影響，這些問題仍待進一步研究。未來，隨著對植物硒元素轉化的深入研究和種植技術的進步，富硒植物有望在促進人體健康和解決環(huán)境問題方面發(fā)揮更大的作用。

硒在動物的生長發(fā)育和免疫健康方面起重要作用，富硒動物也是富硒研究的熱點領域。目前，針對動物富硒的研究主要集中在飼養(yǎng)條件、生理活性功能等方面，不論是富含硒元素的動物種類還是硒含量及分布均獲得了結論，但動物體內硒的形態(tài)和穩(wěn)定性、吸收利用效率等機理研究仍有欠缺，需要研究人員對富硒動物的生理學效應和健康功能進行深入研究，揭示富硒動物對人體健康的具體作用機制，探索其應用潛力。未來研究應重點關注如何將富硒動物融入日常飲食，提供更多富硒食材的選擇。隨著富硒動物類食品的研發(fā)生產，有助于從食物鏈的角度提供人體所需的硒元素，富硒動物有望成為促進人體健康和改善食物質量的重要資源。

與其他的富硒主體（植物、動物）相比，富硒食用菌具有成本低、生長速率快、體量大、影響小、生物可及性強等優(yōu)勢。近年來，食用菌對硒轉化的分子機制已得到初步結論，但現(xiàn)階段對不同種類富硒食用菌的研究結果尚存在較大的差異，對其所含的硒分子形態(tài)及其生物活性鮮有報道。預計未來富硒食用菌主要集中在生產制備的方法優(yōu)化、硒利用率和生物可及性的提升、富硒生物活性肽等方面，拓寬富硒食用菌在食用領域的應用深度與廣度，為今后富硒食用菌的探究提供參考依據。

盡管硒元素對人體健康具有重要作用，對治療動植物疾病及癌癥具有潛在價值，但不能忽略多種無機硒化合物對環(huán)境與動植物均具有很強毒性。因此，應當理性對待硒元素，加強硒環(huán)境效應方面的研究，不應過分夸大硒的生理功能、無節(jié)制使用無機硒（硒肥等添加劑），做到綠色研發(fā)，保護生態(tài)環(huán)境。