硒的作用與硒檢測(cè)研究進(jìn)展

紀(jì)曉燚，周麗芳，吳毓，汪玉添

（上饒市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢測(cè)中心，江西 上饒 334000）

硒對(duì)人體生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，最初由瑞典的貝采利烏斯在硫酸廠鉛室底部的紅色粉狀物中得到。硒也是谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的重要組成成分，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的主要功能是加快谷胱甘肽和過(guò)氧化物的相互反應(yīng)，從而能起到抗氧化效果。但需要注意的是，過(guò)量攝入硒不僅無(wú)益，反而會(huì)引起硒中毒。我國(guó)衛(wèi)計(jì)委于2017年公布了WS/T 578.3-2017標(biāo)準(zhǔn)——《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量第3部分：微量元素》，其中規(guī)定十八歲以上人員硒的推薦攝入量為60 μg/d，最高攝入量為400 μg/d[1]。我國(guó)除湖北恩施等少數(shù)地方外，其他地方基本處于缺硒環(huán)境。因此，合理攝入及補(bǔ)充硒就顯得尤為重要，而硒的定量檢測(cè)可為硒的合理攝入提供科學(xué)指導(dǎo)。本文綜述了硒的主要作用，介紹了硒的相關(guān)檢測(cè)方法，為硒的合理應(yīng)用提供相關(guān)依據(jù)。

1 硒的種類

硒可分為無(wú)機(jī)硒和植物活性硒。無(wú)機(jī)硒是自然環(huán)境中大多數(shù)硒元素的存在形式，如硒酸鹽和亞硒酸鹽、單質(zhì)硒和硒化物等。植物活性硒為硒與氨基酸結(jié)合形成硒蛋白，此外還有硒核酸和硒多糖[2]。近年來(lái)，化合價(jià)為零的納米硒受到研究者的廣泛關(guān)注。納米硒在高倍顯微鏡下是紅色的單質(zhì)硒，它具有吸收好、活性強(qiáng)、毒性低、安全使用量比無(wú)機(jī)硒和有機(jī)硒高高等理化性質(zhì)，是一種新型的補(bǔ)硒形態(tài)[3]。

2 硒的作用

2.1 硒對(duì)人體健康的影響

硒最重要的作用是抗氧化，同時(shí)硒可有效調(diào)節(jié)免疫功能、預(yù)防心腦血管疾病、抗炎、防止阿爾茨海默癥、抗病毒及預(yù)防癌癥等。嚴(yán)重缺硒時(shí)會(huì)導(dǎo)致克山病和大骨節(jié)病的發(fā)生。

克山病因最早發(fā)現(xiàn)于中國(guó)黑龍江省克山縣而命名，表現(xiàn)為心肌實(shí)質(zhì)變性、纖維化和壞死，是以心肌功能衰竭為主要表現(xiàn)的心肌病。研究表明，克山縣處于黑龍江到云南的低硒地帶，該病區(qū)土壤中的硒和人群膳食、血液、毛發(fā)中的硒含量低于非病區(qū)，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活力較弱，補(bǔ)充硒元素后相應(yīng)癥狀得到一定程度緩解[4]。大骨節(jié)病也呈現(xiàn)地區(qū)性，在病區(qū)的人體血液中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活力顯著偏低，增加人體內(nèi)的硒元素能有效降低該病的發(fā)病率和減輕其病情程度。康芬艷等[5]的研究表明，在2011年甘肅省大骨節(jié)病病區(qū)，該區(qū)中兒童頭發(fā)中的硒含量顯著低于其他地區(qū)的兒童，在調(diào)查的356名兒童中，發(fā)現(xiàn)有182名被調(diào)查者頭發(fā)中硒含量小于0.25 mg/kg，明顯處于硒缺乏狀態(tài)。

此外，硒還有拮抗作用，可抑制重金屬元素對(duì)人體的傷害。亞硒酸鹽可降低砷在體內(nèi)的濃度，其作用機(jī)理為加快從膽汁中排泄砷；在紅細(xì)胞的參與下，可形成與蛋白質(zhì)相聯(lián)系的Cd-Se復(fù)合物從而達(dá)到解毒功能；硒還能拮抗鉛、汞，減少其對(duì)人的毒害[6]。近年來(lái)，隨著有機(jī)化學(xué)和生物工程技術(shù)的發(fā)展，人工合成的硒化合物在人體保健與疾病治療中起到了非常重要的作用。侯麗萍等[7]證實(shí)硒酵母聯(lián)合維生素D對(duì)大鼠甲狀腺組織損傷有抑制作用，能有效保護(hù)甲狀腺組織，這也為臨床上治療免疫性甲狀腺炎提供了參考依據(jù)。

值得注意的是，過(guò)量攝入硒會(huì)出現(xiàn)硒中毒現(xiàn)象，患者主要表現(xiàn)為胃腸功能錯(cuò)亂、食欲不佳、皮膚反應(yīng)遲鈍、四肢僵硬、消化功能弱化、頭暈眼花、頭發(fā)脫落、面無(wú)血色、皮疹、皮癢等，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)呼吸衰竭而死亡。從事冶煉、加工、提取硒的從業(yè)人員也會(huì)發(fā)生慢性硒中毒[8]。越來(lái)越多的證據(jù)表明過(guò)量攝入硒是很多慢性病的誘因，如胰島素抵抗、Ⅱ型糖尿病的發(fā)生和肥胖等[1]。

2.2 硒對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響

硒元素在人體內(nèi)不能自動(dòng)合成，需要從外界環(huán)境中獲取。目前，補(bǔ)充硒的方式有營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑補(bǔ)充、膳食補(bǔ)充和藥物補(bǔ)充等，其中膳食補(bǔ)硒的來(lái)源比較廣泛、安全性高，已成為人體攝入硒的主要途徑。

硒在大自然中的循環(huán)過(guò)程非常復(fù)雜。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，植物吸收環(huán)境中的無(wú)機(jī)硒，再經(jīng)動(dòng)物同化，最終轉(zhuǎn)變成有機(jī)硒進(jìn)入人體，植物中硒的生物有效性，往往能夠決定食物鏈中硒的最終水平[9]。

硒在植物中的生理功能主要體現(xiàn)在促進(jìn)種子發(fā)芽、增加植物產(chǎn)量、加快植物生長(zhǎng)、提高植物抗氧化能力、增強(qiáng)植物光合作用、降低有害重金屬元素毒害等方面[10]。蘭敏等[11]研究了不同濃度外源硒對(duì)小麥幼苗的發(fā)育狀態(tài)和生長(zhǎng)特性的影響。結(jié)果表明，在干旱脅迫狀態(tài)下，通過(guò)在葉面噴灑亞硒酸鈉，可以顯著提高小麥幼苗相關(guān)保護(hù)酶的活性，減少過(guò)氧化作用產(chǎn)生的損傷，增強(qiáng)其抵抗干旱的能力，從而加快小麥幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。曹麗華等[12]發(fā)現(xiàn)，鹽脅迫條件下添加1 mg/L亞硒酸鈉能夠明顯改善小白菜種子發(fā)芽狀態(tài)，降低相對(duì)鹽害率，提高超氧化物歧化酶等保護(hù)酶活性，降低丙二醛的含量，最終促進(jìn)小白菜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育。類似的結(jié)果也出現(xiàn)在劉楊等[13]的試驗(yàn)結(jié)果中。此外，施硒肥可促進(jìn)稻株的光合作用，增加光合效能，提高稻米的產(chǎn)量，改善稻米的品質(zhì)，增強(qiáng)水稻對(duì)重金屬的拮抗作用。硒還能提高植株的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性，增強(qiáng)植物的抗逆性[14]。

需要注意的是，硒含量過(guò)高對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育也會(huì)產(chǎn)生不利影響。王佑成等[15]探討了各種濃度納米硒對(duì)綠豆芽生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)、清除自由基的能力、抗氧化酶的活性、酚類物質(zhì)的含量以及含硒量的影響。結(jié)果顯示，由于噴施濃度的增加，綠豆芽的上述特征都出現(xiàn)了前增后減的變化，表明納米硒的存在具有雙面特性，即在其含量較低時(shí)能夠促進(jìn)綠豆芽的發(fā)育，而在含量較高時(shí)對(duì)其生長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制作用。這與劉芳等[16]的研究結(jié)果一致。

2.3 硒對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)的影響

硒是動(dòng)物體內(nèi)至關(guān)重要的微量元素之一，對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)也具有雙重作用，主要表現(xiàn)為適量的硒能夠促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高繁殖能力，提高抗氧化性及免疫功能，降低疾病的發(fā)病率和死亡率，但是過(guò)多的硒也會(huì)造成動(dòng)物中毒。在美國(guó)，牛、羊、雞和豬等動(dòng)物的喂養(yǎng)過(guò)程中，飼料中無(wú)機(jī)硒或酵母硒的允許補(bǔ)充量為0.3 mg/kg，而歐洲的規(guī)定為0.5 mg/kg[17]。我國(guó)《飼料添加劑安全使用規(guī)范》（2017）規(guī)定，在配合飼料或全混合日糧中，亞硒酸鈉和酵母硒的推薦添加量為0.1～0.3 mg/kg，最多不超過(guò)0.5 mg/kg。

李雷等[18]研究了不同形態(tài)的硒的添加對(duì)鯽魚生長(zhǎng)發(fā)育、肌肉成分、抗氧化物酶活性及硒沉積的影響。結(jié)果表明，在喂養(yǎng)過(guò)程中添加硒代蛋氨酸或亞硒酸鈉均能加快鯽魚生長(zhǎng)、提高谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性并且提升鯽魚肌肉的含硒量，且有機(jī)態(tài)的硒源（硒代蛋氨酸）比無(wú)機(jī)態(tài)的硒源（亞硒酸鈉）效果更好。又有研究表明，在北京油雞蛋雞的飼料中添加0.5 mg/kg酵母硒，蛋雞的雞蛋重量更高，同時(shí)其哈氏單位、蛋白質(zhì)高度、蛋黃的顏色與光澤等品質(zhì)指標(biāo)均相應(yīng)提高[19]。武煒等[20]研究了不同的富硒產(chǎn)品對(duì)已被四氯化碳引發(fā)肝損傷的小鼠氧化應(yīng)激的影響。在鼠糧中添加含量均為0.4 mg/kg的亞硒酸鈉的花生、大麥、大豆、復(fù)合富硒產(chǎn)物等，飼喂28天后，通過(guò)腹腔注射四氯化碳。結(jié)果表明，富硒的花生、大麥、大豆及復(fù)合富硒產(chǎn)物均表現(xiàn)出有助于改善四氯化碳引發(fā)的小鼠肝損傷程度。

3 硒的檢測(cè)方法

3.1 硒的測(cè)定

檢測(cè)硒含量的方法按照原理不同主要分為電化學(xué)法、分光光度法、色譜法以及電感耦合等離子體質(zhì)譜法與其他方法聯(lián)用技術(shù)等。

分光光度法具有操作簡(jiǎn)便、精密度高的優(yōu)點(diǎn)，被普遍采用，具體可分為紫外分光光度法、原子熒光光譜法、分子熒光法和催化動(dòng)力學(xué)分光光度法等。紫外分光光度法檢出限較差，適用于高濃度試樣的測(cè)定。氫化物原子熒光光譜法的測(cè)定靈敏度好、測(cè)定線性范圍廣，常被應(yīng)用于谷物、蔬菜、水產(chǎn)品和家禽等食物中硒的測(cè)定，它也是我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)——GB5009.93-2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中硒的測(cè)定》的主要方法之一。牛曉梅[21]的研究結(jié)果表明，L-半胱氨酸能夠降低溶液的酸度、增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度、抑制金屬離子的干擾、顯著改善氫化物發(fā)生條件，可有效改善食品中硒的測(cè)定。戴瑞平等[22]考察了溫度、酸度對(duì)保健食品中硒的檢測(cè)的影響，并得出了以下結(jié)論：樣品酸度的影響較大，當(dāng)鹽酸含量大于等于10%時(shí)，熒光強(qiáng)度可以保持穩(wěn)定的狀態(tài)，而且酸度越高，熒光強(qiáng)度越強(qiáng)；而溫度對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的影響較小；加入鐵氰化鉀可以減少銀和銅的干擾，但一定程度上會(huì)導(dǎo)致硒熒光強(qiáng)度的衰減。

石墨爐原子吸收光譜法也是水質(zhì)硒測(cè)定的國(guó)標(biāo)方法之一，該方法優(yōu)點(diǎn)是檢出限較低、靈敏度較高，缺點(diǎn)是基體復(fù)雜，干擾性大，一般需要加入基體改進(jìn)劑來(lái)消除背景吸收。沈高揚(yáng)等[23]以大米和油菜籽為試驗(yàn)對(duì)象，采用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定其中硒的含量，加入硝酸鎂作為基體改進(jìn)劑，其濃度為1000 μg/mL。檢測(cè)結(jié)果線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9974，硒的線性范圍為0～50 μg/mL，檢出限為0.027 μg/mL，定量限為0.089 μg/mL，樣品加標(biāo)回收率為95.7%～103.9%。此外，有研究指出，在對(duì)水產(chǎn)品中硒元素的含量進(jìn)行測(cè)定時(shí)，測(cè)量結(jié)果的不確定度受樣品前處理、標(biāo)準(zhǔn)曲線以及檢測(cè)過(guò)程中的隨機(jī)誤差等因素影響。因此在利用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定硒含量過(guò)程中應(yīng)不斷優(yōu)化工作曲線，多次進(jìn)行平行試驗(yàn)并要熟練掌握樣品前處理的各個(gè)關(guān)鍵步驟，最終才能提高檢測(cè)結(jié)果質(zhì)量[24]。

電化學(xué)法有離子選擇滴定、溶出伏安、極譜和電位滴定等方法。其中，極譜法和陰極溶出伏安法的儀器價(jià)格便宜、操作簡(jiǎn)便，且適合于對(duì)大量試樣中硒濃度的迅速測(cè)定，因而被廣泛使用。不過(guò)電化學(xué)法也具有相應(yīng)的弊端，即誤差大、精密度較低，所以只適合于對(duì)大量試樣中硒的迅速初篩，而無(wú)法準(zhǔn)確分析試樣中的微量硒[25]。

色譜法主要是高效液相色譜法（HPLC）和氣相色譜法（GC）兩種，常與質(zhì)譜儀或其他技術(shù)聯(lián)合用于微量硒或硒形態(tài)檢測(cè)。

近年來(lái)，電感耦合等離子體質(zhì)譜法快速興起、發(fā)展迅速，該方法優(yōu)點(diǎn)是能夠同時(shí)檢測(cè)多種元素且檢出限較低，缺點(diǎn)是基體干擾大、儀器價(jià)格昂貴、運(yùn)行維護(hù)耗費(fèi)較大，目前還難以普及。有研究者對(duì)比了植物性食品中硒含量檢測(cè)中電感耦合等離子體質(zhì)譜法和原子熒光法的檢出限，分別為0.01l μg/L和0.04 μg/L，最終得出前者簡(jiǎn)單快速、線性范圍廣、用時(shí)較短、效率較高的結(jié)論[26]。寧月蓮等[27]通過(guò)優(yōu)化方法，確定采用微波消解進(jìn)行樣品的提取，添加甲醇溶液作為基體改進(jìn)劑，選擇靈敏度高的硒同位素78Se測(cè)定乳制品中的硒。結(jié)果顯示相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999、加標(biāo)回收率為81%～117%、不同基質(zhì)樣品的精密度在2%～6%（n＝6）。

3.2 硒形態(tài)分析

與無(wú)機(jī)硒相比，有機(jī)硒毒理性小、易于被人體吸收、對(duì)環(huán)境友好，所以在評(píng)估富硒產(chǎn)品時(shí)，主要考慮硒的含量與組成。

有機(jī)硒的測(cè)定目前沒(méi)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或地方標(biāo)準(zhǔn)為主。如SN/T4526-2016《出口水產(chǎn)品中有機(jī)硒和無(wú)機(jī)硒的測(cè)定氫化物發(fā)生原子熒光光譜法》和DB3301/T 117-2007《稻米中有機(jī)硒和無(wú)機(jī)硒含量的測(cè)定原子熒光光譜法》。其原理都是以酸提取無(wú)機(jī)硒，使無(wú)機(jī)硒與有機(jī)硒分離，有機(jī)硒含量為總硒含量與無(wú)機(jī)硒含量之差。

近年來(lái)隨著聯(lián)用技術(shù)的不斷發(fā)展，電感耦合等離子體質(zhì)譜與高效液相色譜、毛細(xì)管電泳法、體積排阻色譜的聯(lián)用，液相色譜與原子熒光法的聯(lián)用，傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜等技術(shù)常用于硒酸鹽、硒代氨基酸及亞硒酸鹽等硒形態(tài)分析[28]。郭金喜等[29]采用酶法進(jìn)行前處理，利用高效液相色譜與原子熒光聯(lián)用儀分析新疆凍干驢乳粉中硒形態(tài)含量。該方法中，各種硒形態(tài)得到了較好分離，并監(jiān)測(cè)到在新疆地區(qū)凍干驢乳粉中富含較多的硒，有機(jī)硒濃度為16.68～18.60 μg/kg，無(wú)機(jī)硒含量很少或者不含無(wú)機(jī)硒。曹玉嬪等[30]選用牛蒡根和三七為主要檢測(cè)材料，形成了利用高效液相色譜-電感耦合及等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測(cè)硒形態(tài)的新技術(shù)體系，檢測(cè)出硒酸鹽、硒代胱氨酸、硒代蛋氨酸和亞硒酸鹽在8分鐘內(nèi)邊得到了分離，加標(biāo)回收率范圍為95.1%至114.6%，精密度小于3%，也證明了聯(lián)用技術(shù)在精密度和靈敏性的優(yōu)勢(shì)所在。

4 展望

硒是一種與人體健康密切相關(guān)的微量元素，有大量研究結(jié)果表明，土壤中硒含量與居民長(zhǎng)壽指數(shù)存在顯著的正向影響[31]。與此同時(shí)，過(guò)量硒攝入也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不利影響，精準(zhǔn)定量食品中硒含量具有重要意義。了解食品中硒的形態(tài)有助于人類在膳食中合理利用硒來(lái)達(dá)到預(yù)防及治療疾病的目的，硒形態(tài)分析對(duì)保障食品安全、促進(jìn)人類健康具有重要意義。

硒檢測(cè)技術(shù)不斷更新，各有利弊，被廣泛應(yīng)用的電感耦合等離子體質(zhì)譜也存在著干擾、電離不完全、受基質(zhì)影響較大的問(wèn)題。因此，探尋一種靈敏度高、重現(xiàn)性好、準(zhǔn)確度高、應(yīng)用范圍廣的技術(shù)仍然是今后硒檢測(cè)技術(shù)的一大挑戰(zhàn)。相信隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的不斷演變與發(fā)展，可以探索出更加高效的聯(lián)用技術(shù)來(lái)準(zhǔn)確測(cè)定硒含量及硒形態(tài)，從而有助于從更多維度來(lái)開(kāi)發(fā)利用富硒產(chǎn)品并提高產(chǎn)品附加值，創(chuàng)建“富硒+”高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)。