硒的作用与硒检测研究进展

纪晓燚，周丽芳，吴毓，汪玉添

（上饶市农产品质量安全检测中心，江西 上饶 334000）

硒对人体生长发育至关重要，最初由瑞典的贝采利乌斯在硫酸厂铅室底部的红色粉状物中得到。硒也是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成成分，谷胱甘肽过氧化物酶的主要功能是加快谷胱甘肽和过氧化物的相互反应，从而能起到抗氧化效果。但需要注意的是，过量摄入硒不仅无益，反而会引起硒中毒。我国卫计委于2017年公布了WS/T 578.3-2017标准——《中国居民膳食营养素参考摄入量第3部分：微量元素》，其中规定十八岁以上人员硒的推荐摄入量为60 μg/d，最高摄入量为400 μg/d[1]。我国除湖北恩施等少数地方外，其他地方基本处于缺硒环境。因此，合理摄入及补充硒就显得尤为重要，而硒的定量检测可为硒的合理摄入提供科学指导。本文综述了硒的主要作用，介绍了硒的相关检测方法，为硒的合理应用提供相关依据。

1 硒的种类

硒可分为无机硒和植物活性硒。无机硒是自然环境中大多数硒元素的存在形式，如硒酸盐和亚硒酸盐、单质硒和硒化物等。植物活性硒为硒与氨基酸结合形成硒蛋白，此外还有硒核酸和硒多糖[2]。近年来，化合价为零的纳米硒受到研究者的广泛关注。纳米硒在高倍显微镜下是红色的单质硒，它具有吸收好、活性强、毒性低、安全使用量比无机硒和有机硒高高等理化性质，是一种新型的补硒形态[3]。

2 硒的作用

2.1 硒对人体健康的影响

硒最重要的作用是抗氧化，同时硒可有效调节免疫功能、预防心脑血管疾病、抗炎、防止阿尔茨海默症、抗病毒及预防癌症等。严重缺硒时会导致克山病和大骨节病的发生。

克山病因最早发现于中国黑龙江省克山县而命名，表现为心肌实质变性、纤维化和坏死，是以心肌功能衰竭为主要表现的心肌病。研究表明，克山县处于黑龙江到云南的低硒地带，该病区土壤中的硒和人群膳食、血液、毛发中的硒含量低于非病区，谷胱甘肽过氧化物酶活力较弱，补充硒元素后相应症状得到一定程度缓解[4]。大骨节病也呈现地区性，在病区的人体血液中谷胱甘肽过氧化物酶活力显著偏低，增加人体内的硒元素能有效降低该病的发病率和减轻其病情程度。康芬艳等[5]的研究表明，在2011年甘肃省大骨节病病区，该区中儿童头发中的硒含量显著低于其他地区的儿童，在调查的356名儿童中，发现有182名被调查者头发中硒含量小于0.25 mg/kg，明显处于硒缺乏状态。

此外，硒还有拮抗作用，可抑制重金属元素对人体的伤害。亚硒酸盐可降低砷在体内的浓度，其作用机理为加快从胆汁中排泄砷；在红细胞的参与下，可形成与蛋白质相联系的Cd-Se复合物从而达到解毒功能；硒还能拮抗铅、汞，减少其对人的毒害[6]。近年来，随着有机化学和生物工程技术的发展，人工合成的硒化合物在人体保健与疾病治疗中起到了非常重要的作用。侯丽萍等[7]证实硒酵母联合维生素D对大鼠甲状腺组织损伤有抑制作用，能有效保护甲状腺组织，这也为临床上治疗免疫性甲状腺炎提供了参考依据。

值得注意的是，过量摄入硒会出现硒中毒现象，患者主要表现为胃肠功能错乱、食欲不佳、皮肤反应迟钝、四肢僵硬、消化功能弱化、头晕眼花、头发脱落、面无血色、皮疹、皮痒等，严重时可能引发呼吸衰竭而死亡。从事冶炼、加工、提取硒的从业人员也会发生慢性硒中毒[8]。越来越多的证据表明过量摄入硒是很多慢性病的诱因，如胰岛素抵抗、Ⅱ型糖尿病的发生和肥胖等[1]。

2.2 硒对农作物生长的影响

硒元素在人体内不能自动合成，需要从外界环境中获取。目前，补充硒的方式有营养强化剂补充、膳食补充和药物补充等，其中膳食补硒的来源比较广泛、安全性高，已成为人体摄入硒的主要途径。

硒在大自然中的循环过程非常复杂。简单来说，植物吸收环境中的无机硒，再经动物同化，最终转变成有机硒进入人体，植物中硒的生物有效性，往往能够决定食物链中硒的最终水平[9]。

硒在植物中的生理功能主要体现在促进种子发芽、增加植物产量、加快植物生长、提高植物抗氧化能力、增强植物光合作用、降低有害重金属元素毒害等方面[10]。兰敏等[11]研究了不同浓度外源硒对小麦幼苗的发育状态和生长特性的影响。结果表明，在干旱胁迫状态下，通过在叶面喷洒亚硒酸钠，可以显著提高小麦幼苗相关保护酶的活性，减少过氧化作用产生的损伤，增强其抵抗干旱的能力，从而加快小麦幼苗的生长发育。曹丽华等[12]发现，盐胁迫条件下添加1 mg/L亚硒酸钠能够明显改善小白菜种子发芽状态，降低相对盐害率，提高超氧化物歧化酶等保护酶活性，降低丙二醛的含量，最终促进小白菜幼苗生长发育。类似的结果也出现在刘杨等[13]的试验结果中。此外，施硒肥可促进稻株的光合作用，增加光合效能，提高稻米的产量，改善稻米的品质，增强水稻对重金属的拮抗作用。硒还能提高植株的谷胱甘肽过氧化物酶活性，增强植物的抗逆性[14]。

需要注意的是，硒含量过高对植物的生长发育也会产生不利影响。王佑成等[15]探讨了各种浓度纳米硒对绿豆芽生长、营养指标、清除自由基的能力、抗氧化酶的活性、酚类物质的含量以及含硒量的影响。结果显示，由于喷施浓度的增加，绿豆芽的上述特征都出现了前增后减的变化，表明纳米硒的存在具有双面特性，即在其含量较低时能够促进绿豆芽的发育，而在含量较高时对其生长产生了抑制作用。这与刘芳等[16]的研究结果一致。

2.3 硒对动物生长的影响

硒是动物体内至关重要的微量元素之一，对动物生长也具有双重作用，主要表现为适量的硒能够促进动物生长，提高繁殖能力，提高抗氧化性及免疫功能，降低疾病的发病率和死亡率，但是过多的硒也会造成动物中毒。在美国，牛、羊、鸡和猪等动物的喂养过程中，饲料中无机硒或酵母硒的允许补充量为0.3 mg/kg，而欧洲的规定为0.5 mg/kg[17]。我国《饲料添加剂安全使用规范》（2017）规定，在配合饲料或全混合日粮中，亚硒酸钠和酵母硒的推荐添加量为0.1～0.3 mg/kg，最多不超过0.5 mg/kg。

李雷等[18]研究了不同形态的硒的添加对鲫鱼生长发育、肌肉成分、抗氧化物酶活性及硒沉积的影响。结果表明，在喂养过程中添加硒代蛋氨酸或亚硒酸钠均能加快鲫鱼生长、提高谷胱甘肽过氧化物酶活性并且提升鲫鱼肌肉的含硒量，且有机态的硒源（硒代蛋氨酸）比无机态的硒源（亚硒酸钠）效果更好。又有研究表明，在北京油鸡蛋鸡的饲料中添加0.5 mg/kg酵母硒，蛋鸡的鸡蛋重量更高，同时其哈氏单位、蛋白质高度、蛋黄的颜色与光泽等品质指标均相应提高[19]。武炜等[20]研究了不同的富硒产品对已被四氯化碳引发肝损伤的小鼠氧化应激的影响。在鼠粮中添加含量均为0.4 mg/kg的亚硒酸钠的花生、大麦、大豆、复合富硒产物等，饲喂28天后，通过腹腔注射四氯化碳。结果表明，富硒的花生、大麦、大豆及复合富硒产物均表现出有助于改善四氯化碳引发的小鼠肝损伤程度。

3 硒的检测方法

3.1 硒的测定

检测硒含量的方法按照原理不同主要分为电化学法、分光光度法、色谱法以及电感耦合等离子体质谱法与其他方法联用技术等。

分光光度法具有操作简便、精密度高的优点，被普遍采用，具体可分为紫外分光光度法、原子荧光光谱法、分子荧光法和催化动力学分光光度法等。紫外分光光度法检出限较差，适用于高浓度试样的测定。氢化物原子荧光光谱法的测定灵敏度好、测定线性范围广，常被应用于谷物、蔬菜、水产品和家禽等食物中硒的测定，它也是我国标准——GB5009.93-2017《食品安全国家标准 食品中硒的测定》的主要方法之一。牛晓梅[21]的研究结果表明，L-半胱氨酸能够降低溶液的酸度、增强信号强度、抑制金属离子的干扰、显著改善氢化物发生条件，可有效改善食品中硒的测定。戴瑞平等[22]考察了温度、酸度对保健食品中硒的检测的影响，并得出了以下结论：样品酸度的影响较大，当盐酸含量大于等于10%时，荧光强度可以保持稳定的状态，而且酸度越高，荧光强度越强；而温度对于检测结果的影响较小；加入铁氰化钾可以减少银和铜的干扰，但一定程度上会导致硒荧光强度的衰减。

石墨炉原子吸收光谱法也是水质硒测定的国标方法之一，该方法优点是检出限较低、灵敏度较高，缺点是基体复杂，干扰性大，一般需要加入基体改进剂来消除背景吸收。沈高扬等[23]以大米和油菜籽为试验对象，采用石墨炉原子吸收光谱法测定其中硒的含量，加入硝酸镁作为基体改进剂，其浓度为1000 μg/mL。检测结果线性相关系数达到0.9974，硒的线性范围为0～50 μg/mL，检出限为0.027 μg/mL，定量限为0.089 μg/mL，样品加标回收率为95.7%～103.9%。此外，有研究指出，在对水产品中硒元素的含量进行测定时，测量结果的不确定度受样品前处理、标准曲线以及检测过程中的随机误差等因素影响。因此在利用石墨炉原子吸收光谱法测定硒含量过程中应不断优化工作曲线，多次进行平行试验并要熟练掌握样品前处理的各个关键步骤，最终才能提高检测结果质量[24]。

电化学法有离子选择滴定、溶出伏安、极谱和电位滴定等方法。其中，极谱法和阴极溶出伏安法的仪器价格便宜、操作简便，且适合于对大量试样中硒浓度的迅速测定，因而被广泛使用。不过电化学法也具有相应的弊端，即误差大、精密度较低，所以只适合于对大量试样中硒的迅速初筛，而无法准确分析试样中的微量硒[25]。

色谱法主要是高效液相色谱法（HPLC）和气相色谱法（GC）两种，常与质谱仪或其他技术联合用于微量硒或硒形态检测。

近年来，电感耦合等离子体质谱法快速兴起、发展迅速，该方法优点是能够同时检测多种元素且检出限较低，缺点是基体干扰大、仪器价格昂贵、运行维护耗费较大，目前还难以普及。有研究者对比了植物性食品中硒含量检测中电感耦合等离子体质谱法和原子荧光法的检出限，分别为0.01l μg/L和0.04 μg/L，最终得出前者简单快速、线性范围广、用时较短、效率较高的结论[26]。宁月莲等[27]通过优化方法，确定采用微波消解进行样品的提取，添加甲醇溶液作为基体改进剂，选择灵敏度高的硒同位素78Se测定乳制品中的硒。结果显示相关系数达到0.999、加标回收率为81%～117%、不同基质样品的精密度在2%～6%（n＝6）。

3.2 硒形态分析

与无机硒相比，有机硒毒理性小、易于被人体吸收、对环境友好，所以在评估富硒产品时，主要考虑硒的含量与组成。

有机硒的测定目前没有国际标准，以行业标准或地方标准为主。如SN/T4526-2016《出口水产品中有机硒和无机硒的测定氢化物发生原子荧光光谱法》和DB3301/T 117-2007《稻米中有机硒和无机硒含量的测定原子荧光光谱法》。其原理都是以酸提取无机硒，使无机硒与有机硒分离，有机硒含量为总硒含量与无机硒含量之差。

近年来随着联用技术的不断发展，电感耦合等离子体质谱与高效液相色谱、毛细管电泳法、体积排阻色谱的联用，液相色谱与原子荧光法的联用，傅立叶变换离子回旋共振质谱等技术常用于硒酸盐、硒代氨基酸及亚硒酸盐等硒形态分析[28]。郭金喜等[29]采用酶法进行前处理，利用高效液相色谱与原子荧光联用仪分析新疆冻干驴乳粉中硒形态含量。该方法中，各种硒形态得到了较好分离，并监测到在新疆地区冻干驴乳粉中富含较多的硒，有机硒浓度为16.68～18.60 μg/kg，无机硒含量很少或者不含无机硒。曹玉嫔等[30]选用牛蒡根和三七为主要检测材料，形成了利用高效液相色谱-电感耦合及等离子体质谱联用技术检测硒形态的新技术体系，检测出硒酸盐、硒代胱氨酸、硒代蛋氨酸和亚硒酸盐在8分钟内边得到了分离，加标回收率范围为95.1%至114.6%，精密度小于3%，也证明了联用技术在精密度和灵敏性的优势所在。

4 展望

硒是一种与人体健康密切相关的微量元素，有大量研究结果表明，土壤中硒含量与居民长寿指数存在显著的正向影响[31]。与此同时，过量硒摄入也会对人体产生不利影响，精准定量食品中硒含量具有重要意义。了解食品中硒的形态有助于人类在膳食中合理利用硒来达到预防及治疗疾病的目的，硒形态分析对保障食品安全、促进人类健康具有重要意义。

硒检测技术不断更新，各有利弊，被广泛应用的电感耦合等离子体质谱也存在着干扰、电离不完全、受基质影响较大的问题。因此，探寻一种灵敏度高、重现性好、准确度高、应用范围广的技术仍然是今后硒检测技术的一大挑战。相信随着现代分析技术的不断演变与发展，可以探索出更加高效的联用技术来准确测定硒含量及硒形态，从而有助于从更多维度来开发利用富硒产品并提高产品附加值，创建“富硒+”高质量产业。