硒：生命守護神

1818年，瑞典科學家貝采里烏斯在硫酸廠鉛室中發(fā)現(xiàn)了一種新元素，并以希臘神話中月亮女神的名字將其命名為Selenium，也就是“硒”。經(jīng)過二百余年的研究，人類對硒元素的認識從最初的“劇毒惡魔”元素到今天的“生命守護神”，經(jīng)歷了從一無所知到日趨全面的發(fā)展過程。如今，“硒砂瓜”“富硒茶”等富硒產(chǎn)品相繼問世，這到底是商家虛假宣傳的伎倆，還是保健效果拔群的“神物”？讓我們走近硒元素，探尋它背后的秘密。

（一）生生不“硒”——硒與動植物生長發(fā)育

與生物圈的水循環(huán)、碳循環(huán)相似，硒元素在自然界中也會不斷地被生物吸收利用并排出，形成所謂的“硒循環(huán)”。那么，硒是如何在土壤和生物之間循環(huán)的呢？

硒元素在地殼中的含量非常稀少，它從土壤中以無機硒的形式被植物吸收、富集，并在酶的作用下轉(zhuǎn)化成含硒的有機化合物。由于硒元素和硫元素之間的化學相似性，硒通常通過取代含硫化合物中的硫而被利用或儲存。植物被取食后，這些含硒氨基酸會通過血液循環(huán)被運送到肝臟與硒蛋白結(jié)合，或直接運送到組織與組織蛋白結(jié)合。同時，植物中殘存的少量無機硒會在體內(nèi)的一系列還原性物質(zhì)和酶的作用下轉(zhuǎn)化為有機硒，并參與含硒蛋白的合成。隨著時間的推移，這些含硒有機物被氧氣氧化為硒酸鹽或亞硒酸鹽，隨排泄物排出體外。最終，這些含硒的代謝廢物被微生物吸收，并在微生物的作用下回到土壤中，進入下一個循環(huán)。

圖1 硒元素的生態(tài)循環(huán)[1]

基于這樣的“硒循環(huán)”，人們開始研究硒元素對動植物的生長發(fā)育的影響。研究表明，適量施用硒可以增強植物的光合作用，從而提高產(chǎn)量，增強植物的抗逆性；然而，當硒的濃度較高時，可能會產(chǎn)生反作用。例如，在含硒的營養(yǎng)液中水培白菜幼苗，當硒濃度小于1.0 mg/L時，會促進白菜幼苗生長，而當硒濃度大于2.5 mg/L時，則會抑制它的生長。[1]另外，硒作為抗氧化劑，能夠提高水果和其他作物的耐儲藏性，在果樹生長過程中施用硒可以減緩乙烯合成速率，保持果實硬度，從而增強其耐貯性。在動物飼養(yǎng)中，硒同樣擁有很重要的地位。在飼料中添加適量硒可以促進動物生長繁殖，提高動物的免疫力，保持動物的健康狀態(tài)。在魚飼料中添加硒還可以提高魚類甲狀腺激素的活性，促進魚類生長發(fā)育。

（二）物以“硒”為貴——硒與人體健康

生活中，我們時常能看到帶有“富硒”標簽的食品，比如“硒砂瓜”、富硒大米等等，也能聽到許多關(guān)于硒對人體的保健作用的宣傳，這些說法到底是確有其事還是“智商稅”呢？

在1935年的黑龍江克山縣，曾爆發(fā)過一種“怪病”：病人精神萎靡不振，心臟異常地變大，嚴重時會昏厥、抽搐，甚至死亡。當時的人們對這種病極為恐懼，談之色變。當時正處日本侵華時期，日偽政府曾經(jīng)派出調(diào)查組對這種病進行調(diào)查。日本醫(yī)生身穿防護服、頭戴防毒面具檢查死亡的患者，讓人們對這種病的恐懼進一步蔓延。人們以這種病最初爆發(fā)的地點將其命名為“克山病”。這種死亡率高，治愈率低的“北滿之奇病”曾肆虐全國多個地區(qū)，又一時間找不到高效的治療方法，令人們叫苦不迭。

直到1965年，西安醫(yī)學院的研究團隊給陜西病區(qū)的病人服用亞硒酸鈉和維生素E，發(fā)現(xiàn)有預防效果。這一發(fā)現(xiàn)立刻啟發(fā)了全國的克山病研究，1972年，中國預防醫(yī)學科學院的克山病防治小分隊分析發(fā)現(xiàn)：克山病病區(qū)普遍缺硒，居民日硒攝入量平均在17 μg以下，血液硒含量低于20 μg/L。正是這一發(fā)現(xiàn)，明確了硒與克山病的關(guān)系，為病區(qū)居民送走了肆虐近四十年的“瘟神”。

圖2 罹患克山病的西藏男孩[2]

此后，科學家們的進一步研究表明，硒是人體必需的微量元素之一，缺硒可能會導致心臟功能受損、肌肉無力、軟骨功能退化、消化系統(tǒng)病變等一系列生理問題。經(jīng)常補充硒元素可以減少多種心腦血管疾病的發(fā)生，增強免疫功能，調(diào)節(jié)甲狀腺激素的代謝平衡，保護眼部等等。

為什么硒具有這么重要的作用呢？1973年，來自美國的研究團隊發(fā)現(xiàn)了谷胱甘肽過氧化物酶中含有硒，而且硒代半胱氨酸是這種酶的催化活性中心。這種酶可以使有毒的過氧化物還原成無毒的羥基化合物，從而保護細胞不受過氧化物的干擾及損害。同時，這種酶可以分解體內(nèi)有害的自由基，防止其損傷細胞膜。自由基是一種很活潑的“刺兒頭”分子，進入人體后到處爭奪電子，如果奪去細胞蛋白分子的電子，就會使蛋白質(zhì)接上支鏈，形成畸變的分子，引起病變甚至癌癥。及時地清除自由基能有效預防衰老，增強免疫，保證身體健康。可以說，如果沒有硒，人體的氧化還原平衡就會被破壞，體內(nèi)的細胞就會被摧毀殆盡，生命就會凋零。

圖3 世界各地小麥(a)和大米(b)中的硒含量對比[3]

然而，全世界硒元素的分布極其不均勻。全世界的大米平均含硒量是95 mg/kg，而只有為數(shù)不多的幾個地區(qū)達到了平均值以上，其余地方都是十分缺硒的。如果每天攝入300克大米，那么全世界有75%的大米不能滿足人均70%的硒需求量。在中國，有一條從西南到東北的“低硒帶”，72%的地區(qū)屬于低硒和缺硒地帶。可想而知，在缺硒地帶生活的人們?nèi)绻狈Ψ€(wěn)定的硒來源，那么很可能會出現(xiàn)更多的生理問題。

圖4 中國土壤硒含量分布圖[4]

我們?nèi)绻荒軓氖澄镏蝎@取足量的硒，那么就需要額外服用一些藥物或保健品來保證健康。19世紀80年代初，研究人員發(fā)現(xiàn)一種名為Ebselen的有機物具有很高的抗炎癥活性，而且毒性很低，沒有其他非激素類抗炎藥產(chǎn)生的胃腸黏膜刺激。科學家們?nèi)绔@至寶，很快便將其作為藥物廣泛使用，可以治療白內(nèi)障、關(guān)節(jié)炎等等疾病。含硒的保健品經(jīng)歷了幾代的變遷，其最初的主要成分是水溶性好、易吸收的亞硒酸鈉，但是它的量不易控制，容易過量導致中毒。后來，人們研發(fā)出了毒性小，效果更好的有機硒酵母，其主要成分為硒代蛋氨酸。未來，科學家們還可能發(fā)展新一代的硒蛋白、硒多糖，它們的毒性進一步減小，生物利用率進一步提高，保健效果更加顯著。

圖5 Ebselen的化學合成

（三）硒雖好，莫貪杯

常言道“是藥三分毒”，硒產(chǎn)品也不例外。最初硒被發(fā)現(xiàn)時，人們便注意到硒的無機化合物的劇毒性，在一段時間內(nèi)唯恐避之不及。后來人們合成的許多含硒的化合物，也都存在一定的毒性。

1961年春天，湖北恩施州新塘公社的多個社員發(fā)生頭發(fā)、指甲脫落。此后，陸續(xù)有人出現(xiàn)這種癥狀，有些大隊發(fā)生這種怪病的比例高達80%，甚至有人因此死亡。家畜和家禽也有類似的情況出現(xiàn)。醫(yī)生們也一時間不能研究清楚發(fā)病的具體原因，人們感到非常恐慌。直到1966年，經(jīng)過中國預防醫(yī)學科學院的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當?shù)鼐用癯霈F(xiàn)的毛發(fā)、指甲脫落癥狀是“硒中毒”。當時正值全國性自然災害期間，當?shù)鼐用癯秤昧烁吆澄锿猓€大量挖食了含硒野菜，并用含硒煤碳烘烤食物，導致每日硒攝入量超過3000μg微克，從而發(fā)生了硒中毒。

圖6 湖北恩施茶園一景[5]

實際上，根據(jù)《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量》（2016版），成年人每人每日硒元素的推薦攝入量為60 μg微克，可耐受的最高攝入量為400 μg微克。而富硒茶的茶葉中硒含量約為2.45 μg/g，浸泡10分鐘后的茶水則為7.1 μg/L[6]。有的人自認為缺硒，所以把買到的含硒保健品和含硒藥品長時間高劑量服用，使得自己的身體一直處在“高硒狀態(tài)”。長此以往，便會“硒中毒”，表現(xiàn)為皮膚痛覺遲鈍、四肢麻木、頭昏眼花、胃腸功能紊亂等一系列癥狀。所以，補硒雖好，可不要“貪杯”哦！

圖7 硒元素的參考攝入量[7]

近年來，關(guān)于硒的研究進一步推進，很多有關(guān)硒蛋白合成的基因陸續(xù)被鑒定，其分子生物學機制也在逐步闡明。然而，硒蛋白基因和機體健康的關(guān)系仍有待進一步探索，有關(guān)硒和生命健康的關(guān)系的研究任重道遠。愛因斯坦曾說：“大自然已經(jīng)創(chuàng)造出你能想到的一切。”學海無涯，相信我們在感嘆于自然之精巧的同時，也能利用自然，借自然之“妙手”服務(wù)于人類。“月亮女神”硒元素的力量，也將使人類變得更加健康，為人類創(chuàng)造出如滿月一般明亮的未來！

參 考 文 獻

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Y. Zhu, E. A. H. Pilon-Smits, F. Zhao, P. N. Williams, A. A. Meharg. Selenium in higher plants: understanding mechanisms for biofortification and phytoremediation. Trends in Plant Science, 2009, 14, 8, 436-442.

硒的土壤級別劃分. [2022-05-31].

“恩施硒茶”掛牌出山. [2019-11-19].

任大林. 茶水中微量元素硒浸出量的研究[J]. 廣東微量元素科學, 2001, 8(8):66.

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克山病：每日低于17微克硒的后果. [2020-04-28].

“北滿之奇病”克山病，曾肆虐309個縣影響1億人，他用32年送走了瘟神. [2020-03-11].

徐輝碧, 黃開勛. 硒的化學、生物化學及其在生命科學中的應(yīng)用. 湖北: 華中理工大學出版社, 1994.

張紹鵬, 程水源. 硒分子生物學. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2023.

來源: 科普中國高校行之“人與自然和諧共生”

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