硒硒 34Se硫 ↑ 硒 ↓ 碲 砷 ← 硒 → 溴外观硒的两种同素异形体概况名称²符号²序数 硒(Selenium )²Se²34 元素类别非金属有人认为其为类金属族²周期²区 16²4²p 标准原子质量 78.971(8) 电子排布[氩] 3d 10 4s 2 4p 4 2, 8, 18, 6硒是一种化学元素,它的化学符号是Se,它的原子序数是34,是一种非金属。
硒对生物同时具有必需性和毒性。
性质与硫及碲相似。
它在有光时,导电性能较黑暗时好,故用来做光电池。
目录∙ 1 历史∙ 2 对人体的影响o 2.1 含量与分布o 2.2 食物来源o 2.3 建议量o 2.4 对硒的特殊需求者o 2.5 吸收o 2.6 运输o 2.7 代谢o 2.8 生化功能o 2.9 硒蛋白生合成分子机制o 2.10 缺乏与毒性▪ 2.10.1 缺乏综合症▪ 2.10.2 毒性o 2.11 与其他营养素的关系∙ 3 有机硒化学o 3.1 硒醇o 3.2 硒醚∙ 4 参考历史硒之英文全名为Selenium,取自希腊文Σελήνη(月亮女神塞勒涅的名字),为月亮之意。
因为它是一种固体非金属,故此用石字部首,并赋予西字音译。
灰黑色的硒粉对人体的影响硒是人体必需的微量矿物质营养素[1],多以氧化态(Se(Ⅱ)、Se(Ⅳ)、和Se(Ⅵ)存在,化学性质与硫相似,许多含硫氨基酸,如甲硫胺酸(Met)、半胱氨酸(Cys)、胱氨酸也可用硒取代硫。
硒在动物组织中最常以甲硒胺酸(selenomethionine,简称SeMet)和硒半胱氨酸(selenocysteine,简称SeCys)的形态存在,其中甲硒胺酸无法由人体合成,仅能由植物合成后经摄食再经消化代谢而获得,故食材动植物来源组成将决定硒在饮食中的形式,此外,人体中甲硒胺酸可以取代甲硫胺酸;但硒半胱胺酸不能取代半胱胺酸。
硒在生理上的功能除了抗氧化外,还调控了甲状腺的代谢和维他命C的氧化还原态,也曾被提出和抗癌相关的可能性。
在食材成分含量里,同种植物性食材含硒成分变化相当大,乃因各原植物生长地的土壤中硒的浓度不同,当地的动物也随之反映相应情形,因此硒营养缺乏或过量情形常有地域性关系。
然而,纯硒元素和金属硒化物的毒性相对上不大,而且有些为重要的微量元素之一。
严重缺乏可引致克山症和溪山症。
它们的病征有:心肌坏死、萎缩、软骨组织坏死。
另外又与甲状腺肿、呆小症和习惯性流产有关。
含量与分布人体本身的硒总含量为15mg。
男性体内的硒多集中在睾丸及前列腺输精管中,会随精液一起排出体外。
人体与动物有二个硒储存库,一为身体蛋白质的甲硒胺酸(SelenoMethionine,SeMet),它的储存量视饮食中SeMet量而定,其提供硒的量,取决于甲硫胺酸的转换率;二为肝脏酵素榖胱甘肽过氧化酶( glutathione peroxidase,GPX)的硒。
食物来源硒存在于土壤中,而世界各地的土壤硒含量皆不相同,各地植物所含的硒浓度也因此不同。
一般而言,食物中的瘦肉、柿子、蒜头、海产、葱、南瓜等含有多量的硒。
动物制品的硒含量(约0.4-1.5μg/g)比植物体高;一般植物谷类的硒含量范围可在<0.1μg/g─>0.8μg/g;在海洋生物中,硒类的含量也比植物多,但由于鱼类(尤其是体内含汞的鱼类)会形成汞─硒复合体,造成对硒的生物利用性极低,故虽然硒在鱼类的含量多但对于鱼类本身的利用性极低;至于肉类会提供0.1-0.4μg/g;乳制品的硒含量则为<0.3μg/g。
另外,全谷物和核果种子也是好的来源。
在饮水中提供的硒摄取量十分有限,除非水流经含硒量高的土壤地区才可能有较高的含量。
植物中的硒是因硒取代硫而进入植物体,硒型态有甲硒胺酸、硒胺酸与其代谢产物等。
动物生长需要硒,在摄食植物时获得甲硒胺酸。
饮食中硒的形式取决于动植物食品的组合。
建议量民众的实际硒摄取量会因地而异,美国平均每日81μg、加拿大每日113–220μg ,高于RDA。
均饮食估计可提供约104-124 μg的硒。
成人之上限摄取量(UL)订为400μg。
硒的建议量在1980年只能根据估计而得,称为Estimated safe and adequate dietary intake(ESADDI);2000年则根据需要量之科学研究而订定每日建议摄取量(RDA)。
过去曾有关于台湾境内硒之饮食摄取量的研究[3],分析结果六日饮食的硒摄取范围在104~124μg(1.3~1.6μmol)/day,平均值为112μg(1.4μmol)/day,加上台湾非低硒区域,且食品贸易进出口抹去食品在硒含量上的地域性限制,推测台湾境内应无硒营养缺乏的问题。
∙硒的营养来源:o有机型式:甲硒胺酸(selenomethione)、硒半胱胺酸(selenocysteine)o无机型式:硒酸盐(selenate)、亚硒酸盐(selenite)∙影响硒营养需求量的因素[4]o 1.生物吸收率:见“吸收”。
o 2.性别:早期来自中国研究报告,当时硒缺乏现象比现在严重,在此情形显示产龄女性较易罹患克山病(Keshan disease);另外,过去20年报告显示孩童不论男女有相同的比例罹患克山病;性别的影响必须在硒摄取量极低的情下才会显现,假设考虑女性有较高机率罹患克山病,硒对各年龄层的需求量将以男性参考体重为基准。
∙RDA(建议摄取量 Recommanded Dietary Allowances):美国原始的饮食标准,代表同年龄层中,97~98%人的营养需求量。
∙AI(足够摄取量 Adequate Intake):未能有足够的实验资讯建立EAR 的情形下,所推估维持健康状态的量,常用在一岁以下的婴儿。
∙UL(Tolerable Upper Intake Level 上限摄取量):对于97~98%的人不可能产生不良健康影响之每日最大营养摄取量对硒的特殊需求者以全静脉注射营养(TPN,Total Parenteral Nutrition)为唯一营养来源者,需要硒的营养补充剂。
∙有严重肠胃道疾病(例如:克隆氏症)或曾移去一大段小肠者有硒营养缺乏的风险。
∙碘营养缺乏者。
研究指出硒缺乏会恶化碘缺乏的症状,适当补充硒可以缓解碘缺乏症状以及在神经系统的影响。
∙使用化疗药物者需要硒营养的补充。
有研究指出,多种型态的硒可以减少化疗药物(例如:顺铂,cisplatin)所引发肾和骨髓的伤害。
资料来源:[9]吸收有机和无机形式的硒都可以很有效率的被吸收,只是发生在不同的肠道部位;吸收率并非调控动物体硒之恒态的机制。
十二指肠是硒主要的吸收位置,空肠和回肠则有少量的吸收,但胃则没有吸收硒之能力。
甲硒胺酸的吸收效率比亚硒酸盐(selenite)来的好。
含有硒的氨基酸吸收是利用氨基酸运送系统,吸收率可达到80%。
甲硒胺酸的吸收率比硒胺酸好。
在某些研究中亚硒酸盐的吸收率可达到85%以上,因与肠道中物质的交互作用,吸收率较有变化。
一但吸收后,保留程度高于硒酸盐。
硒酸盐(selenate)的吸收又比亚硒酸盐好,几乎被完全吸收;但并入组织前,大部分会由尿中排除。
维生素A、维生素C、维生素E都会增加硒的吸收,当在小肠腔的榖胱甘肽(glutathione, GSH)浓度低时也会增加吸收。
重金属(例:水银)和植酸被认为会抑制硒的吸收。
高剂量的维生素C、锌及重金属(例如:汞)会减少硒的吸收;但若在饮食中合并食用硒及维生素C,硒可以和饮食中的氨基酸形成保护结构进而不影响其吸收[10]。
运输小肠吸收之硒会和运输蛋白结合经血液携带至肝和其他组织。
肾脏、肝脏、心脏、胰脏和肌肉都是硒含量较高的组织,肺脏、脑部、骨骼和红血球也含有硒。
目前如何调控硒从组织释放到血浆里或是组织从血浆里吸收的作用机制仍然不明。
存在血浆中的硒,与许多不同分子结合成不同的形式存在着。
其中最多的就是硒半胱氨酸(Selenocysteine,Sec):由硒原子取代原本在半胱氨酸中的硫原子而存在,由硒蛋白质P(Selenoprotein P)这个运输蛋白所携带,而这个运输形式在血浆中也占了一半以上。
其它类型的运输形式还有甲硒氨酸(Selenomethionine),由硒原子取代原本在甲硫氨酸中的硫原子而存在,也是由硒蛋白质P所携带;除了这两种有机硒之外,也有无机硒的运输形式:硒酸盐、亚硒酸盐、硒化氢,与在人体血液中α球蛋白及β球蛋白的巯基( sulfhydryl groups)结合,例如:极低密度脂蛋白(VLDL)和低密度脂蛋白(LDL)。
而前述各种带有硒且存在于血浆中的分子,均会被细胞所吸收。
而细胞则释放甲基化的硒化物至血浆中,再经由尿液将其排出体外。
分子特性o硒蛋白质P(Selenoprotein P)- 是一种含有硒半胱氨酸的血浆蛋白,也是一种运输蛋白,主要是由肝脏合成,在血浆中大约有50%以上的硒是和含硒蛋白质P结合。
含硒蛋白质P的结构最多可以带有十个Sec残基,当硒量下降时也会使残基合成量下降。
oα球蛋白(α-globulin)- 其中又分成α 1-globulin及α2-globulin。
两者均为糖蛋白,亦皆可帮助脂质的运输。
其中α2-globulin又有一些不同的功能:帮助血红素的运输、铜运输、血液凝集以及调控氧化酶的活性。
oβ球蛋白(β-globulin)- 可以帮助脂质的运输以及铁和其他矿物质的运输。
代谢含硒氨基酸和无机态硒都会在组织中进行代谢。
从饮食而来的甲硒胺酸其利用情形和甲硫胺酸相似,可储存在氨基酸代谢池中,用于合成蛋白质,也可代谢成硒半胱氨酸和硒胱胺酸。
硒胺酸可以从饮食中直接得到,或是经由甲硒胺酸代谢而来。
硒半胱氨酸经由β-硒半胱氨酸裂解酶作用之后产生游离态硒。
游离态硒可以从谷胱甘肽(GSH)得到氢,然后生成硒化物(selenide)。
硒化物有两个代谢途径,其一是经过甲基化作用后借由尿液排出体外,或是形成硒代磷酸盐(selenophosphate),这是体内重要含硒酵素的前驱物,例如5'-脱碘酶(5'-deiodinase)或榖胱甘肽过氧化酶(glutathione peroxidase)。
从食物中得来的硒酸盐在体内可转换成亚硒酸盐,更进一步代谢成硒代谷胱甘肽(selenodiglutathione)及硒离子,后者成为硒蛋白或酵素的原料。
生化功能硒最主要的功能是作为各种en:selenoprotein硒蛋白的组成分,进而影响其酵素活性或功能。
∙谷胱甘肽过氧化酶( glutathione peroxidase, GPX)o这是研究最多的含硒酵素,因为最早发现硒的生化功能就是作为谷胱甘肽过氧化酶的辅基。