1、长寿地区大米中硒的有机形态及其生物利用度研究以江西省宜春市温汤镇为例龚如雨 1 张宝军 1,2 艾春月 1 程祥磊 1(江西省预防医学重点实验室；南昌大学公共卫生学院 1，南昌 330006）(陆地表层格局与模拟重点实验室；中国科学院地理科学与资源研究所 2，北京 100101）摘 要 为了探究典型长寿区大米有机硒的赋存形态与人体硒营养水平的关系，本文分析了江西典型长寿区大米中有机硒、谷蛋白硒、硒代蛋氨酸（Selenomethionine, SeMet）等的组成特征，并运用胃肠体外模拟法对大米硒的生物可利用度及其与各有机硒组分之间的相关关系进行了研究。结果表明，大米中的硒主要以有机形式（78.
2、67 13.52%）赋存，其中，53.73 8.27%的有机硒为谷蛋白硒，且 65%以上的谷蛋白硒可酶解消化为 SeMet。大米硒的生物可利用度为 55.58 10.53%。大米谷蛋白中 SeMet 比例相对较高且易于被人体吸收利用，这可能与当地居民的健康长寿关系密切。不过，SeMet 与大米可利用硒的相关系数仅为 0.55。因此，未来有必要对大米中不同硒蛋白的代谢产物（如 SeMet）进行研究。关键词 有机硒 谷蛋白 硒代蛋氨酸 硒的生物利用度 体外摸拟 长寿中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：1003-0174（2017）-0004-83Organic Selenium For
3、ms and Selenium Bioavailability in Rice Grains from a typical longevity area, Wentang Town, Yichun City, Jiangxi ProvinceGong Ruyu1,2 Zhang Baojun1,2 Ai Chunyue1 Cheng Xianglei1(Jiangxi Province Key Laboratory of Preventive Medicine；School of Public Health, Nanchang University 1, Nanchang 330006)（Ke
4、y Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation; Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences2, Beijing 100101)Abstract: To explore the relationship between organic selenium (Se) forms in rice and its nutrition levels in human body, this paper anal
5、yzed characteristics of the organic Se, the glutelin Se and the Selenomethionine (SeMet) in rice from a typical longevity area in Jiangxi province. An in-vitro gastrointestinal simulation method was selected to discuss the relationship between bioavailability of Se in rice and organic Se forms. The
6、results showed that the organic Se was the dominated form (78.67 13.52%), and the glutelin Se accounted for 53.73 8.27% of the organic Se content, in which more than 65% could be hydrolyzed to the form of SeMet. The simulated results indicated that the bioavailability of Se in rice was 55.58 10.53%.
7、 The percentage of SeMet in the rice glutelin was relatively high and SeMet was easily absorbed by the human body, which has a close relationship to the local resident longevity. Nevertheless, the correlation coefficient between the available Se and the SeMet was only 0.55. Thus, it is necessary to
8、investigate the Se-containing-proteins metabolites, such as SeMet in future.Key words Organic Selenium, Gultelin, SeMet, Selenium Bioavailability, In-vitro simulation, Longevity硒是人体必需的微量元素之一。它主要通过食物链途径进入人体，且硒对人体健康具有重要的生理功能 1-2。环境硒不仅有利于预防大骨节病等硒缺乏性疾病的发生和流行 3，而且，适量硒的摄入对人群健康长寿非常有益。已有研究发现，中国土壤硒含量与人口长基金项目
9、：国家自然科学基金项目（41161016），江西省研究生创新专项资金项目（YC2017-S101），南昌大学研究生创新专项资金项目（CX2016371）收稿日期：2017-11-30作者简介：龚如雨，男，1989 年出生，硕士，食物硒与人类健康通讯作者：张宝军，男，1978 年出生，讲师，环境变化与人类健康寿指数之间具有显著的正相关关系 4，特别是食物中总硒含量较高对人群健康长寿作用明显 5-6。然而，不同食物硒的生物可利用度不尽相同。Cabaero 等 7（2004）研究发现不同鱼类硒的生物利用度从高到低依次为：沙丁鱼（83%）、箭鱼（76% ）和金枪鱼（50%），同时，汞（Hg）、镉（Cd
10、）等重金属可能会影响鱼体对硒的吸收利用 8。国外研究表明富硒大米硒的生物可利用度约为 65%9,10。相似地，Sun 等 11（2016）研究发现我国部分地区富硒大米硒的生物可利用度也在 54% 76%之间。不过，不同品种水稻籽粒硒的生物可利用度也并不完全相同：优科 21（68.5%） 谷优 102（约 65%） 川丰 6（约 60%）宜香107（58.4%） 12。此外，也有研究表明卷心菜硒的生物可利用度为 41% 50%13，明显低于鱼类和大米。目前，超过 60%的中国居民以大米为主食 14。特别是南方地区，大米在普通居民膳食中所占的比例更高。通常，食物中有机硒的生物利用度高于无机硒，因而
11、，有必要对大米中有机硒的赋存状态进行深入研究。已有研究表明，有机硒占大米总硒的 80%左右（78.4% 89.1%） 15,16，且主要与蛋白质结合在一起。例如，周鑫斌等 17利用(NH 4)2SO4 溶液提取的富硒大米蛋白硒约占有机硒的 43.07% 51.65%。这与富硒大米中谷蛋白硒占有机硒的比例（53.40%）基本相当 16。而张涛等 18研究发现富硒大米中蛋白硒占有机硒的比例为84%，其中，谷蛋白硒约占总蛋白硒的 57.1%。进一步的研究还发现，富硒大米谷蛋白酶解后主要以硒代蛋氨酸（SeMet）为主（52.3%） 19。上述内容主要对富硒大米硒的含量、形态及硒的生物利用度进行了研究，
12、而对普通大米有机硒的赋存状态及其对人体硒的吸收利用研究较少。因而，本文拟以江西省典型长寿区宜春市温汤镇 20普通种植的大米为研究对象，分析大米总硒、有机硒、谷蛋白硒及其吸收形态等含量特征，探讨大米生物可利用硒与不同有机硒形态之间的相关关系，为深入了解大米硒在人体健康长寿中的作用提供一定的科学依据。1 材料与方法1.1 样品采集与处理根据研究区域的人口分布、土壤条件、种植的水稻品种、田间管理方法等情况，本研究选取了彭坊村、谢坪村、下巩村等 8 个代表性自然村，并于 2017 年 6 月进行了大米样品的采集。所有样品均为当地居民上一年自家种植后收获的大米（已脱壳未抛光）。每村采集 2 3 份样品，
13、每份约 200 g 左右，共计 20 份。采集的大米样品带回实验室后除去霉粒及未脱壳的米粒，于 60恒温干燥箱烘至恒重，用玛瑙研钵磨碎装入干净的自封袋，置于4冰箱中冷藏备用。1.2 仪器与试剂SA-20 原子荧光形态分析仪：北京吉天仪器有限公司；5 m，4.6 250mm C18 柱：Aglient； TU-1810 紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限公司；S36 数显消解装置：北京莱伯泰科仪器有限公司；SHA-C 恒温水浴振荡器：江苏金坛市中大仪器厂；H/T16MM 台式高速离心机：湖南赫西仪器装备有限公司； GZX-9140MBE 电热鼓风干燥箱：上海博迅实业有限公司；HC-280T
14、2 高速粉碎机：永康绿可食品机械有限公司等。甲醇（CH 3OH）、磷酸氢二铵（(NH 4)2HPO4）、四丁基溴化铵（ C16H36NBr， TBAB）均为色谱纯，购于阿拉丁有限公司；胃蛋白酶（酶活力 1 200U/g）、胰蛋白酶（酪蛋白转化力 25）、淀粉酶（酶活力 2 000 U/g）和猪胆盐（ 60%），购于国药集团化学试剂有限公司；牛血清蛋白（ 98.0%）和亚硒酸盐（ Selenite，Se（IV ）、硒酸盐（Selenate，Se（VI ）、SeMet 和硒代胱氨酸（Selenocystine，SeCys 2）标准溶液分别购于美国 Amresco 公司和中国计量科学研究院（北京）。
15、高氯酸（HClO 4）等均为优级纯试剂。1.3 大米总硒及有机硒含量测定大米总硒含量测定：称取 0.5 g 已磨碎的大米粉于 50 mL 消解管中，分别加入 1 mL HClO4 和 5 mL HNO3，放置 6 h 后在电热板上加热（ 150 ）消解。当消化管上部冒白烟，且消化液呈无色透明或略带黄色时继续消解至余液为 1 mL 左右。冷却并加入 1 mL 浓 HCl持续加热（ 90）30 min，最后，将液体转移至 15 mL 刻度离心管后用去离子水定容至10 mL 待测。大米有机硒含量测定：使用透析袋法 16-17。称取 1.5 g 大米粉置于截留分子质量为 8 000 14 000 u
16、的透析袋中。然后，用 1 L 去离子水持续透析 24 h（每 6 h 换水一次），结束后将袋内溶液转移至消解管中进行消解，步骤同上。大米总硒和有机硒含量均使用原子荧光光度计进行测定。1.4 大米蛋白质的提取及硒含量的测定称取 10.0 g 大米粉置于 100 mL 锥形瓶中，加入 50 mL NaOH 溶液（7.5 10-2 mol/L）水浴（40）振荡 4 h，离心（ 3 000 r/min）30 min 后将上清液转移至离心管并定容至 50 mL。取 1 mL 溶液用于大米中蛋白质的测定 21。剩余溶液 用 30%（V/V）HCl 调节 pH 为5.5，5 000 r/min 离心 15
17、min 后产生的沉淀即为谷蛋白。谷蛋白的消解和硒含量测定同1.3，测定的含硒量即为谷蛋白硒。1.5 大米硒的生物利用度及谷蛋白硒的形态分析胃肠体外模拟实验步骤参照文献22并略作修改：称取 2.0 g 大米样品于 50 mL 离心管，加入 5 mL 模拟胃液（1% m/V 胃蛋白酶，0.15 mol/L NaCl ，pH = 2.0），水浴（37）振荡4 h 后用饱和 NaHCO3 溶液调节 pH 为 7.5；然后，加入 5 mL 模拟肠液（3% m/V 胰酶、1.5% m/V 淀粉酶和 1% m/V 胆盐，0.15 mol/L NaCl），再水浴（ 37）振荡 4 h；最后，将模拟消化液离心（
18、3 000 r/min，30 min）、分离、定容，测定总硒并分析硒形态。由于大米样品总硒含量不高，因此，本研究仅对 1.4 提取出来的谷蛋白进行了胃肠模拟实验。上述谷蛋白消化液过孔径为 0.45 m 滤膜后直接上机（SA-20）测定硒形态。流动相的组成为 3.0 10-2 mol/L (NH4)2HPO4、5.0 10-4 mol/L TBAB 和 2% V/V CH3OH，其流速为 1 mL/min。硒标准溶液及样品的进样量均为 400 L，Se（IV）、Se（VI ）、SeMet 和SeCys2 的线性范围分别为 0 53.6 g/L、0 51.9 g/L、 0 49.3 g/L 和 0
19、 55.3 g/L，其检出限分别为 0.964、0.802、1.276、1.030 g/L。1.6 统计与制图本研究数据的统计分析和图件制作分别使用 SPSS 12.0 和 SigmaPlot 12.5 完成。2 结果2.1 大米总硒及有机硒含量特征总体上，大米硒的算术均值为 28.01 5.69 g/kg（21.78 41.44 g/kg）（图 1）。这一结果高于其它长寿区谷物中硒的含量（16 20 g/kg） 23，略高于全国大米硒的平均水平（25 g/kg） 15。根据中国富硒稻谷标准（GB/T 22499-2008），所有样品中仅有 1份大米的硒含量（41.44 g/kg）在 40 3
20、00 g/kg 之间，属于富硒大米。除个别大米的有机硒含量较低（13.49 g/kg 和 14.94 g/kg）外，其它样品的有机硒含量均分布于 18.08 29.80 g/kg 范围内（图 1）。而且，大米有机硒与总硒含量之间具有显著正相关关系（r = 0.64，P 谷蛋白硒 总硒SeMet（表 1）。表1 大米生物可利用硒与总硒及不同有机硒组分的相关系数生物可利用硒 总硒 有机硒 谷蛋白硒 SeMet生物可利用硒 1总硒 0.59* 1有机硒 0.85* 0.64* 1谷蛋白硒 0.75* 0.63* 0.78* 1SeMet 0.55* 0.70* 0.78* 0.68* 1注：*表示在
21、0.01水平上显著相关；*表示在0.05水平上显著相关。3 讨论上述结果表明：大米中有80%左右（78.67 13.52%）的硒以有机形式存在，其中，谷蛋白硒占大米有机硒的一半以上（53.73 8.20%）。这与 方建军等 16和周鑫斌等 17关于富硒大米中蛋白硒占有机硒比例的研究结果（分别为47.96%和53.40% ）基本一致。然而，谷蛋白硒比例与大米有机硒含量则具有明显负相关关系（r = -0.509，P 球蛋白（9.3） 白蛋白（3.6） 谷蛋白（3.0） 10。特别是醇溶蛋白中较多的硫代氨酸基酸使其富集硒的效率（约为70%）明显高于谷蛋白（约为60% ） 25。生物可利用硒与大米各部
22、分有机硒含量相关性分析发现，虽然它与有机硒、谷蛋白硒、总硒和SeMet均具有显著正相关关系（P 0.05），但是，大米生物可利用硒与SeMet的相关系数最小，仅为0.55（表1）。这是因为SeMet除来自大米谷蛋白外还有可能来自大米中其它类型的蛋白质。有研究表明，虽然谷蛋白硒是大米蛋白硒最重要的组成部分（57.1% ），但是也存在一定比例的球蛋白（ 10.7%）、清蛋白（ 15.5%）、醇溶蛋白（16.7%）硒形式 18。因此，未来有必要对大米中其它蛋白硒的组成及其代谢硒形态进行深入研究。虽然长寿区大米的总硒水平并不高（28.01 5.69 g/kg），但谷蛋白硒中SeMet的比例（65.63
23、%）明显高于其它学者的研究结果（ 31.3%10和52.3% 19）。SeMet通常占大米总硒的82.0% 96.0%11,26-27，它主要通过主动运输方式被机体吸收并参与各种蛋白的构成 28。更为重要的是，人体对食物中SeMet的生物利用效率要高于其它硒形态 29，且SeMet对提高机体抗氧化及免疫能力明显高于Se（IV）、Se（VI ）等无机硒 28。例如，与Se（IV ）相比，SeMet更能提高奶牛血清中谷光甘肽过氧化物酶和超氧岐化酶的活性 30和鸡的免疫应答能力 31。与此同时，SeMet 比无机硒（ Se（IV）和Se（VI）更能缓解重金属镉（Cd）对细胞造成的DNA损伤 32。因
24、此，当地居民的健康长寿很可能与大米谷蛋白中SeMet比例较高且其生物效应明显有密切的关系。4 结论典型长寿区大米中有机硒的比例为78.67 13.52%，且主要以谷蛋白硒的形式存在（53.73 8.27%）。虽然大米硒的生物可利用度（55.58 10.53%）并不算很高，但是，大米谷蛋白中易于被人体吸收利用的SeMet比例相对较高（65.30 15.54%），因而，当地居民的健康长寿可能与此有较为密切的关系。此外，鉴于谷蛋白硒仅占大米有机硒的一半左右，未来有必要对其它蛋白硒的代谢产物进行深入研究。参考文献：1 马小灵，刘洁，王彦花，等. 富硒茶油对小鼠降血脂和抗氧化作用的影响J. 中国粮油学报
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