硒（Se）是维持人体健康的必需微量元素。硒化合物在人体中的生物效应和毒性与其化学形态和摄入剂量有关。通常，有机硒形态，包括硒代氨基酸如硒代蛋氨酸（SeMet）、硒代胱氨酸（SeCys2）和硒甲基硒代半胱氨酸（MSC），与无机硒形态（如亚硒酸盐（Se IV）和硒酸盐（Se VI））相比，能提供更强的生物活性且毒性更低。植物是有机硒的重要来源，因为它们可以吸收无机硒或其代谢物，并将其以有机硒形态储存。因此，硒富集植物可作为人类食品，以减少硒缺乏问题并带来健康益处。本综述描述了近年来关于硒富集植物的研究，特别是硒的积累和形态、其与人类健康相关的功能特性，以及开发硒富集食品的未来展望。一般而言，植物中硒的浓度和化学形态取决于植物物种的积累能力。与其他植物相比，芸苔属植物和谷物类作物具有过量的积累能力，并在其细胞中储存主要的有机硒化合物。硒富集植物的生物特性，包括抗氧化、抗糖尿病和抗癌活性，已在体外细胞培养模型和体内动物实验中显著呈现。相比之下，人体临床试验较少。对硒富集可食用植物在人体中的功能性健康特性进行科学研究，对于获得支持硒富集食品对人类价值的有深度信息至关重要。
引言
硒是人体健康必需的微量元素。根据世界卫生组织（WHO）（1）的建议，成人硒的推荐摄入量为55-70微克/天，400微克/天为毒性浓度。世界部分地区，包括中国（约72%的地区）、欧洲（如法国和挪威）和新西兰（2），已出现硒缺乏状况。硒与谷胱甘肽蛋白（GSH）及其抗氧化酶家族（如谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、硫氧还蛋白还原酶（TrxR）和其他硒蛋白）的正常功能有关（3）。硒缺乏会严重影响人体免疫系统（4, 5），导致一种称为“克山病”的心肌病和一种称为“大骨节病”的骨关节连接综合征（6, 7）。当血管内皮细胞因非功能性抗氧化蛋白导致的氧化应激而受损时，就会发生克山病（8）。该病还会引起一些严重的健康问题，如动脉粥样硬化、高血压、心肌坏死和充血性心力衰竭（9）。大骨节病是一种地方性骨关节病，导致关节和骨骼出现严重症状，包括关节疼痛、肘关节屈伸障碍、指间关节增大和关节活动受限（10, 11）。此外，硒缺乏还会增加患关节炎、癌症和与免疫和炎症感染相关的神经退行性疾病的风险（12, 13）。
与硒缺乏相反，全球存在少数高硒土壤地区。其中最突出的是中国恩施州，该地区高硒土壤的硒含量可达11.4毫克/千克（14）。生活在高硒土壤地区的人们可能因食用该地区生产的食品导致硒摄入过量而出现硒中毒症状和异常生长状况（6, 15）。据报道，恩施居民每日硒摄入量高达833微克（15），血清硒浓度高达41.6微摩尔/升，约为建议摄入量的20倍（16）。慢性硒中毒是一组疾病，涉及多种症状，如脱发、骨骼和关节问题，以及由活性氧引起的细胞损伤，这增加了患癌症的高风险（17, 18）。
通常，与硒摄入相关的毒性仅发生在少数孤立地区，食品科学技术创新有助于降低饮食中硒摄入的不平衡。硒在植物性食品中以不同的化学形态存在，包括有机硒代氨基酸，如硒代蛋氨酸（SeMet）、硒甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys）和γ-谷氨酰-硒甲基硒代半胱氨酸（γ-GluMeSeCys），以及无机硒，如亚硒酸盐和硒酸盐（19）。目前，先进的分析技术被用于鉴定植物性食品样品中的硒化合物，有助于了解植物性食品中存在的硒化学形态、其含量以及供人类食用的安全浓度。在开发硒富集食品时，目标应集中于提供有益于人类健康和提高生活质量的保健食品。鉴定硒的化学形态和含量对于合理利用硒富集植物性食品以实现健康益处并克服这种必需微量矿物质的缺乏问题至关重要。本综述旨在考察多种硒富集植物性食品中硒的积累能力和形态，探讨硒及其化合物对人体健康的生物效应，并探索为健康目的开发硒富集植物性食品的前景。
植物中硒的积累
在过去的几十年里，人们开发了硒富集植物，以缓解生活在低硒地区、无法维持推荐摄入量的人群的缺乏问题（18）。增加植物中硒含量最简单且最稳健的技术之一是在高硒土壤中种植植物并施用硒肥。这种富集方法与植物物种对矿物质的吸收、转化和容纳能力有关（6）。植物的硒积累能力可分为三个等级：超富集植物、次级富集植物和非富集植物。超富集植物（如庭荠属、黄芪属、金毛茛属、含羞草属、木樨属）可积累超过1000毫克/千克的硒，而次级富集植物（如印度芥菜、油菜、西兰花、向日葵、紫菀、亚麻荠、紫花苜蓿）可积累100-1000毫克/千克的硒。非富集植物仅积累少于100毫克/千克的硒，大多数被子植物物种属于此类（20-22）。
植物中硒的代谢因植物而异，这意味着不同的植物品种可以产生不同浓度和不同化学形态的硒。图1展示了不同植物物种中硒化学形态的复杂性。关于硒形态的文献表明，芸苔属植物，如西兰花、卷心菜和萝卜，其细胞中储存的主要硒化合物是MSC，而谷物和块茎作物（如生姜、小麦和胡萝卜）中主要的硒化学形态是SeMet（23-25）。另一方面，硒代羊毛硫氨酸是碎米荠中主要的水溶性硒化合物（26）。
图1 文献中植物性食品的硒含量和化学形态（原始数据请参阅补充表1）。
由于植物材料中的硒含量和化学形态因植物物种及其代谢途径而异，我们在选择植物物种生产硒富集植物性食品和食品配料供人类食用时，需要了解植物中的硒积累机制。硒含量的积累途径始于土壤中的无机硒（即亚硒酸盐和硒酸盐），植物可以吸收并将其转化为有机形态（即硒代胱氨酸（SeCys2）、硒代蛋氨酸（SeMet）、硒代高半胱氨酸、硒代羊毛硫氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸（MSC）和γ-谷氨酰-甲基硒代半胱氨酸（γGMSC）），代谢途径如图2所示。简而言之，硒酸盐和亚硒酸盐通过高亲和力硫酸盐转运蛋白（HAST）和高亲和力磷酸盐转运蛋白（PHT）通过植物根系吸收。硒酸盐通过ATP硫酸化酶转化为腺苷5'-磷酸硒酸（APSe）（图2，步骤1），然后通过腺苷磷酸硫酸还原酶转化为亚硒酸盐（图2，步骤2）。亚硒酸盐通过亚硫酸盐还原酶还原为硒化物（Se2–）（图2，步骤3），然后通过O-乙酰丝氨酸硫醇裂解酶转化为硒代半胱氨酸（SeCys）（图2，步骤4）。SeCys也可以通过胱硫醚-γ-合成酶转化为硒代胱硫醚（图2，步骤5），通过硒代半胱氨酸裂解酶转化为MSC（图2，步骤7），或转化为元素硒（Se0）。Se-胱硫醚随后可通过胱硫醚-β-裂解酶转化为硒代高半胱氨酸（SeHCys）（图2，步骤6）。MSC可转化为二甲基二硒化物（DMDSe），这是一种挥发性化合物，并从植物细胞中释放。SeCys被转运到细胞质，并与谷氨酸反应，通过γ-谷氨酰-半胱氨酸合成酶形成γ-谷氨酰-硒甲基硒代半胱氨酸（γGMSC）（图2，步骤8）。SeHCys也可转运到细胞质，并通过蛋氨酸合成酶合成以形成硒代蛋氨酸（SeMet）（图2，步骤9）。SeMet也可通过蛋氨酸甲基转移酶转化为甲基-硒代蛋氨酸（MSeMet）（图2，步骤10），然后转化为挥发性二甲基硒代丙酸酯（DMSeP），并通过二甲基硒代丙酸酯裂解酶以二甲基硒化物（DMSe）形式释放（图2，步骤11）（27-29）。
图2 高等植物中硒吸收、代谢和整合的总体概述。数字1-12表示亚硒酸盐和硒酸盐转化中涉及的酶促步骤。1，ATP硫酸化酶；2，腺苷磷酸硫酸还原酶；3，亚硫酸盐还原酶；4，O-乙酰丝氨酸硫醇裂解酶；5，胱硫醚-γ-合成酶；6，胱硫醚-β-裂解酶；7，硒代半胱氨酸裂解酶；8，γ-谷氨酰-半胱氨酸合成酶；9，蛋氨酸合成酶；10，蛋氨酸甲基转移酶；11，二甲基硒代丙酸酯裂解酶；SeO4，硒酸盐；SeO3，亚硒酸盐；APSe，腺苷5′-磷酸硒酸；SeCys，硒代半胱氨酸；MSC，硒甲基硒代半胱氨酸；DMDSe，二甲基二硒化物；SeHCys，硒代高半胱氨酸；Se0，元素硒；γGMSC，γ-谷氨酰-甲基硒代半胱氨酸；SeMet，硒代蛋氨酸；MSeMet，甲基-硒代蛋氨酸；DMSeP，二甲基硒代丙酸酯；DMSe，二甲基硒化物。
在积累过程中，亚硒酸盐往往比硒酸盐具有更高的生物利用度，并且通常用作生产硒富集植物的硒肥（30, 31）。Hu等人（24）的研究表明，在水稻叶片上施用亚硒酸盐作为叶面肥，增加了糙米中谷蛋白和清蛋白中硒代胱氨酸和硒代蛋氨酸形式的硒浓度。在非酶促还原反应产生硒化物的过程中，亚硒酸盐可能会因植物细胞中超氧化物的产生而导致显著的植物毒性（25, 32, 33）。在另一项研究中，Ramkissoon等人（34）将硒酸钠作为叶面肥施用于小麦，发现小麦籽粒中的硒浓度和高度生物可利用的SeMet组分增加。然而，当过量积累或摄入时，硒会对植物和人类产生细胞毒性。在高浓度下，硒通过产生活性氧或畸形硒蛋白来显示细胞毒性（20）。通常，无机硒，无论是亚硒酸盐还是硒酸盐#全文：
硒（Se）是维持人体健康的必需微量元素。硒化合物在人体中的生物效应和毒性与其化学形态和摄入剂量有关。通常，有机硒形态，包括硒代氨基酸如硒代蛋氨酸（SeMet）、硒代胱氨酸（SeCys2）和硒甲基硒代半胱氨酸（MSC），与无机硒形态（如亚硒酸盐（Se IV）和硒酸盐（Se VI））相比，能提供更强的生物活性且毒性更低。植物是有机硒的重要来源，因为它们可以吸收无机硒或其代谢物，并将其以有机硒形态储存。因此，硒富集植物可作为人类食品，以减少硒缺乏问题并带来健康益处。本综述描述了近年来关于硒富集植物的研究，特别是硒的积累和形态、其与人类健康相关的功能特性，以及开发硒富集食品的未来展望。一般而言，植物中硒的浓度和化学形态取决于植物物种的积累能力。与其他植物相比，芸苔属植物和谷物类作物具有过量的积累能力，并在其细胞中储存主要的有机硒化合物。硒富集植物的生物特性，包括抗氧化、抗糖尿病和抗癌活性，已在体外细胞培养模型和体内动物实验中显著呈现。相比之下，人体临床试验较少。对硒富集可食用植物在人体中的功能性健康特性进行科学研究，对于获得支持硒富集食品对人类价值的有深度信息至关重要。
引言
硒是人体健康必需的微量元素。根据世界卫生组织（WHO）的建议，成人硒的推荐摄入量为55-70微克/天，400微克/天为毒性浓度。世界部分地区，包括中国（约72%的地区）、欧洲（如法国和挪威）和新西兰，已出现硒缺乏状况。硒与谷胱甘肽蛋白（GSH）及其抗氧化酶家族（如谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、硫氧还蛋白还原酶（TrxR）和其他硒蛋白）的正常功能有关。硒缺乏会严重影响人体免疫系统，导致一种称为“克山病”的心肌病和一种称为“大骨节病”的骨关节连接综合征。克山病发生在血管内皮细胞因非功能性抗氧化蛋白导致的氧化应激而受损时。该病还会引起一些严重的健康问题，如动脉粥样硬化、高血压、心肌坏死和充血性心力衰竭。大骨节病是一种地方性骨关节病，导致关节和骨骼出现严重症状，包括关节疼痛、肘关节屈伸障碍、指间关节增大和关节活动受限。此外，硒缺乏还会增加患关节炎、癌症和与免疫和炎症感染相关的神经退行性疾病的风险。
与硒缺乏相反，全球存在少数高硒土壤地区。其中最突出的是中国恩施州，该地区高硒土壤的硒含量可达11.4毫克/千克。生活在高硒土壤地区的人们可能因食用该地区生产的食品导致硒摄入过量而出现硒中毒症状和异常生长状况。据报道，恩施居民每日硒摄入量高达833微克，血清硒浓度高达41.6微摩尔/升，约为建议摄入量的20倍。慢性硒中毒是一组疾病，涉及多种症状，如脱发、骨骼和关节问题，以及由活性氧引起的细胞损伤，这增加了患癌症的高风险。
通常，与硒摄入相关的毒性仅发生在少数孤立地区，食品科学技术创新有助于缓解饮食中硒摄入的不平衡。硒在植物性食品中以不同的化学形态存在，包括有机硒代氨基酸，如硒代蛋氨酸（SeMet）、硒甲基硒代半胱氨酸（MeSeCys）和γ-谷氨酰-硒甲基硒代半胱氨酸（γ-GluMeSeCys），以及无机硒，如亚硒酸盐和硒酸盐。目前，先进的分析技术被用于鉴定植物性食品样品中的硒化合物，有助于了解植物性食品中存在的硒化学形态、其含量以及供人类食用的安全浓度。在开发硒富集食品时，目标应集中于提供有益于人类健康和提高生活质量的保健食品。鉴定硒的化学形态和含量对于合理利用硒富集植物性食品以实现健康益处并克服这种必需微量矿物质的缺乏问题至关重要。本综述旨在考察多种硒富集植物性食品中硒的积累能力和形态，探讨硒及其化合物对人体健康的生物效应，并探索为健康目的开发硒富集植物性食品的前景。
植物中硒的积累
在过去的几十年里，人们开发了硒富集植物，以缓解生活在低硒地区、无法维持推荐摄入量的人群的缺乏问题。增加植物中硒含量最简单且最稳健的技术之一是在高硒土壤中种植植物并施用硒肥。这种富集方法与植物物种对矿物质的吸收、转化和容纳能力有关。植物的硒积累能力可分为三个等级：超富集植物、次级富集植物和非富集植物。超富集植物（如庭荠属、黄芪属、金毛茛属、含羞草属、木樨属）可积累超过1000毫克/千克的硒，而次级富集植物（如印度芥菜、油菜、西兰花、向日葵、紫菀、亚麻荠、紫花苜蓿）可积累100-1000毫克/千克的硒。非富集植物仅积累少于100毫克/千克的硒，大多数被子植物物种属于此类。
植物中硒的代谢因植物而异，这意味着不同的植物品种可以产生不同浓度和不同化学形态的硒。文献中关于硒形态的研究表明，芸苔属植物，如西兰花、卷心菜和萝卜，其细胞中储存的主要硒化合物是MSC，而谷物和块茎作物（如生姜、小麦和胡萝卜）中主要的硒化学形态是SeMet。另一方面，硒代羊毛硫氨酸是碎米荠中主要的水溶性硒化合物。
由于植物材料中的硒含量和化学形态因植物物种及其代谢途径而异，我们在选择植物物种生产硒富集植物性食品和食品配料供人类食用时，需要了解植物中的硒积累机制。硒含量的积累途径始于土壤中的无机硒（即亚硒酸盐和硒酸盐），植物可以吸收并将其转化为有机形态（即硒代胱氨酸（SeCys2）、硒代蛋氨酸（SeMet）、硒代高半胱氨酸、硒代羊毛硫氨酸、硒甲基硒代半胱氨酸（MSC）和γ-谷氨酰-甲基硒代半胱氨酸（γGMSC）），代谢途径如图所示。简而言之，硒酸盐和亚硒酸盐通过高亲和力硫酸盐转运蛋白（HAST）和高亲和力磷酸盐转运蛋白（PHT）通过植物根系吸收。硒酸盐通过ATP硫酸化酶转化为腺苷5'-磷酸硒酸（APSe），然后通过腺苷磷酸硫酸还原酶转化为亚硒酸盐。亚硒酸盐通过亚硫酸盐还原酶还原为硒化物（Se2–），然后通过O-乙酰丝氨酸硫醇裂解酶转化为硒代半胱氨酸（SeCys）。SeCys也可以通过胱硫醚-γ-合成酶转化为硒代胱硫醚，通过硒代半胱氨酸裂解酶转化为MSC，或转化为元素硒（Se0）。Se-胱硫醚随后可通过胱硫醚-β-裂解酶转化为硒代高半胱氨酸（SeHCys）。MSC可转化为二甲基二硒化物（DMDSe），这是一种挥发性化合物，并从植物细胞中释放。SeCys被转运到细胞质，并与谷氨酸反应，通过γ-谷氨酰-半胱氨酸合成酶形成γ-谷氨酰-硒甲基硒代半胱氨酸（γGMSC）。SeHCys也可转运到细胞质，并通过蛋氨酸合成酶合成以形成硒代蛋氨酸（SeMet）。SeMet也可通过蛋氨酸甲基转移酶转化为甲基-硒代蛋氨酸（MSeMet），然后转化为挥发性二甲基硒代丙酸酯（DMSeP），并通过二甲基硒代丙酸酯裂解酶以二甲基硒化物（DMSe）形式释放。
在积累过程中，亚硒酸盐往往比硒酸盐具有更高的生物利用度，并且通常用作生产硒富集植物的硒肥。Hu等人（24）的研究表明，在水稻叶片上施用亚硒酸盐作为叶面肥，增加了糙米中谷蛋白和清蛋白中硒代胱氨酸和硒代蛋氨酸形式的硒浓度。在非酶促还原反应产生硒化物的过程中，亚硒酸盐可能会因植物细胞中超氧化物的产生而导致显著的植物毒性。在另一项研究中，Ramkissoon等人（34）将硒酸钠作为叶面肥施用于小麦，发现小麦籽粒中的硒浓度和高度生物可利用的SeMet组分增加。然而，当过量积累或摄入时，硒会对植物和人类产生细胞毒性。在高浓度下，硒通过产生活性氧或畸形硒蛋白来显示细胞毒性。通常，无机硒，无论是亚硒酸盐还是硒酸盐，都通过激活ROS产生毒性，从而抑制生长速率并引起与植物组织中丙二醛形成相关的脂质氧化。
相反，有机硒，如SeMet和SeCys，通过用SeCys和SeMet替代肽链中的Cys/Met形成畸形硒蛋白，从而对植物细胞产生毒性。Cys和SeCys之间的变化通过将二硫键变为二硒键（60 mg Se kg–1）来改变细胞蛋白的结构，这会影响肽链的氧化还原电位。此外，SeCys比Cys更具反应性，这可能会增加畸形硒蛋白的酶活性和金属结合辅因子活性。文献表明，有机硒的毒性水平远低于无机硒，因为它们可以被蛋白质和多糖包裹。此外，有机硒化合物比无机硒表现出更高的生物利用度。有机硒参与上调酶促抗氧化能力，这在硒耐受性中起关键作用。由于硒的化学形态显著影响硒富集植物的生物活性，因此对硒化合物进行化学形态分析对于深入了解硒富集植物性食品的化学形态与功能特性之间的关系至关重要。
硒化合物的形态分析
硒富集植物性食品中硒化合物的形态分析已被研究，以关联并解释产品的生物活性。硒可以在植物细胞器中积累，以游离分子形式存在，或与更大更复杂的结构（如多肽或多糖）结合。大多数无机硒化合物和小分子硒代氨基酸，如硒代羊毛硫氨酸、γGMSC、MSC、SeCys2和SeMet，都是水溶性分子，因此水提取是分离这些来源于来源的小分子的常用方法。以往的一些研究证明，不同蘑菇物种的热水提取效率在47%到91%之间；硒富集菌丝体（香菇）为40%；硒富集大蒜为85%；碎米荠为60%。为了释放植物细胞壁中与较大组分结合的硒，已经使用多种样品制备步骤。例如，使用纤维素酶、半纤维素酶、β-葡聚糖酶和果胶酶等酶水解多糖，然后使用蛋白酶释放硒代氨基酸。
从植物中提取的硒化合物可以通过高效液相色谱（HPLC）技术进行分离，该技术常用于化学化合物分析。可以使用多种类型的色谱树脂来分离植物中的特定硒化合物。例如，离子交换色谱用于筛选阶段，它可以根据硒化合物的电子电荷与离子交换树脂的结合（无论是带负电的树脂（阳离子交换剂）还是带正电的树脂（阴离子交换剂））来分类硒化合物。因此，离子交换色谱是一种通过固定相上带正电或负电的基团与流动相中自由抗衡离子处于平衡状态来分离硒分子的技术。通常，当洗脱缓冲液的pH值高于分子的pKa时，该化合物显示负电荷并与带正电的阴离子交换剂结合。阴离子交换液相色谱具有带正电的固定相，可与带负电的硒化合物（如硒酸盐（pKa = 1.92）、亚硒酸盐（pKa = 2.46）或SeMet（pKa1 = 2.19和pKa2 = 9.05））在去质子化状态下相互作用，这些化合物在pH约为5时能强烈保留在阴离子交换树脂上。相反，具有较高pKa值的硒化合物，如SeCys2（pKa ~ 8.07和8.94），在pH约为5的流动相中将处于质子化状态，在阴离子柱色谱上保留很少。相反，阳离子交换色谱的工作方式与阴离子交换类似，只是固定相带负电，可以与带正电的硒化合物相互作用。此外，还有其他类型的色谱可用于硒化合物分离。例如，尺寸排阻色谱用于根据化合物粒径进行分离；反相和亲水相互作用色谱可用于根据分子的极性分离硒化合物。这些类型的色谱可以同时应用于鉴定植物提取物中的不同硒化合物。
色谱分离后，硒分子的质量可以通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）或电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）等技术进行检测。这些技术根据硒分子的过渡离子进行检测，具有高精度检测、低检测限（万亿分之一）和较少的基质干扰。HPLC-ICP-MS已被认为是一种稳健的工作流程，并广泛用于含硒植物和食品中硒的测定。Ogra等人（55）的一项研究成功地将尺寸排阻色谱与ICP-MS结合，用于鉴定使用硒酸盐或SeMet作为硒肥的生姜和印度芥菜的硒代谢途径。该研究发现，γ-谷氨酰-硒甲基硒代半胱氨酸和MSC是硒酸盐和SeMet在大蒜和印度芥菜中常见的代谢物。
如前所述，积累和储存的硒化合物因植物属/种而异，并且一些硒可能与高度复杂的结构结合。除了上述方法外，还可以应用其他技术来鉴定硒化合物，从通过离子交换色谱纯化化合物开始，然后通过电喷雾电离质谱（ESI-MS）鉴定分子质量。ESI-MS是一种通过电喷雾电离使化学化合物电离的技术，然后质量分析器根据其质荷比（m/z）检测电离的分子。这种高灵敏度质谱技术可以为鉴定结合在复杂结构（如硒糖和硒蛋白）中的硒形态提供有效方法。一些新颖的分析方法也已用于指定食品材料中的硒化合物。例如，激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）是一种无溶剂分析技术，用于分析固体样品中的硒化合物，与传统的液相色谱相比，可以提供更准确的结果。此外，X射线吸收光谱（XAS）技术用于鉴定生物样品中的硒化合物，且样品制备步骤较少，以防止在样品制备过程中因化学反应导致硒化合物降解。这些分析技术对于鉴定植物中任何特异性和新发现的硒化合物非常有用，进而可以研究其对硒富集植物性食品产品生物活性的影响。
硒化合物的生物活性
通常，文献表明有机硒物种往往比无机硒物种具有更高的生物活性、生物可及性和更低的毒性。对人永生化角质形成细胞（HaCaT）的研究表明，SeMet对HaCaT细胞的细胞毒性效应低于亚硒酸钠，其中SeMet的IC50为55.4 μM，远高于亚硒酸钠的2.3 μM。较低的细胞毒性可能与有机硒化合物的抗氧化活性有关，通过增加硒代氨基酸和硒蛋白来防止毒性和细胞损伤，从而增强抗氧化酶（如谷胱甘肽过氧化物酶和甲状腺素还原酶）的活性。例如，SeMet比无机硒（亚硒酸盐）在更高剂量下增加了大鼠皮肤细胞中的GPx活性，而无机硒在1μM时引起了毒性效应。此外，与亚硒酸钠处理组相比，SeMet增加了肉鸡组织中的GPx活性和总抗氧化剂含量，同时降低了MDA形成。
另一方面，高浓度硒化合物的存在可能会对人体细胞产生细胞毒性。文献已经确定了多种硒化合物在不同人类癌细胞系中的细胞毒性途径。无机硒物种，即亚硒酸钠，被广泛研究，特别是在前列腺癌细胞中。亚硒酸钠对人前列腺癌细胞的细胞毒性机制已被确定如下：通过表达SELV、SELW和TGR硒蛋白的mRNA产生抗增殖作用；促进GLS1蛋白降解和APC/C-CDH1凋亡途径；通过激活caspase-8蛋白诱导细胞凋亡；以及激活p53蛋白。此外，无机硒（包括亚硒酸钠）的抗增殖活性已报道在人肺癌细胞系中；它涉及抑制Trx1表达。如相关文献所示，人体细胞中涉及多种信号通路参与细胞抗增殖和凋亡。简而言之，硒可通过激活执行型caspase-3、6、7和9，以及促进线粒体上的促凋亡基因Bax和Bid并产生细胞色素C（CytC）来通过凋亡途径导致细胞死亡。硒化合物的毒性作用还可以通过促进促凋亡基因（包括Bax和Bid）来介导DNA修复和细胞血管生成。
高浓度的硒化合物还表现出氧化还原活性，作为促氧化剂，在反应中产生ROS。硒化合物在人体细胞中产生ROS的氧化还原作用可能是使用硒作为抗癌剂对抗人类癌细胞的主要焦点。根据一些研究，SeMet可通过诱导ROS产生和激活凋亡细胞蛋白（包括caspase家族和p53）来抑制细胞增殖。产生ROS的能力可以介导硒的毒性，因为产生的氧化应激参与细胞毒性和凋亡诱导。此外，MSC可以通过干扰细胞增殖PI3K/Akt通路诱导癌细胞凋亡，而SeCys2则下调了肺癌细胞系中的Bcl-2存活基因。Hui等人的一项研究也表明，亚硒酸盐通过上调细胞死亡蛋白p38 MAPK和抑制PKD1/CREB/Bcl-2存活通路来诱导细胞凋亡。
目前对硒化合物的研究集中在两个方面：对细胞损伤的保护作用或对癌细胞系的抗增殖作用。硒化合物的生物活性信息可能影响硒富集植物性食品的功能特性，不仅包括样品中硒的浓度，还包括积累的硒的化学形态。此外，植物性食品中的生物活性化合物，如多酚、多肽和多糖，也可能显著影响硒富集植物生物活性和功能特性的独特性。
硒富集植物性食品的生物特性
在过去的二十年里，研究人员对硒富集植物性食品的生物特性越来越感兴趣。研究表明，硒富集植物性食品中的硒化合物通过人体细胞中的不同代谢途径诱导生物活性。硒化合物的代谢途径始于将食品补充剂中的无机或有机硒化合物还原为硒化氢（H2Se）。这种H2Se将被代谢并合成为多种硒蛋白，然后运输并储存在人体器官中。人体细胞中已鉴定出超过25种硒蛋白，其中一些被认为是抗氧化酶，如谷胱甘肽过氧化物酶（GPxs）、碘甲状腺原氨酸脱碘酶、硫氧还蛋白还原酶（TrxR）。这些单独的硒蛋白发挥生物特性，包括平衡血浆葡萄糖水平和胰岛素敏感性、抗炎和增强细胞增殖。
在其非毒性浓度下，硒富好的，我继续翻译剩余的正文部分。
植物能够在非毒性浓度下保护细胞免受由过氧化氢（H₂O₂）胁迫引起的损伤，并增强正常人体细胞中的抗氧化酶活性。表2汇总了利用体外人类细胞模型对硒富集植物健康影响的研究。硒富集食品的抗氧化作用已防止了人类细胞系中由H₂O₂诱导的氧化应激。例如，从平菇中提取的硒富集多糖和硒富集米草提取物在人体肌肉和肾脏细胞中显示出对H₂O₂诱导的细胞氧化应激的保护作用。此外，硒富集大豆肽增强了人结肠细胞中细胞抗氧化酶（包括GPx、SOD和CAT）的活性。
相反，硒富集植物在其毒性浓度下可以产生细胞ROS并通过凋亡机制影响细胞死亡。例如，在人类癌细胞系中，硒-魔芋葡甘露聚糖通过激活线粒体促凋亡蛋白caspase-3，对人肺癌细胞（A549）和人乳腺癌细胞（HCC1937）发挥了抗增殖特性。此外，硒富集山楂果通过上调促凋亡蛋白caspase-9、下调抗凋亡蛋白Bcl-2以及增加细胞内ROS水平，诱导了人肝癌细胞（HepG2）的细胞凋亡。这些发现表明，硒富集植物性食品既可以促进增殖也可以抑制增殖，这取决于细胞类型（癌细胞或非癌细胞）以及饮食中硒的剂量和化学形态。
表3显示了在体内动物模型中，与硒富集酵母（一种硒代蛋氨酸（约占60-84%）的替代来源，毒性较低）相比，硒富集植物和一些食品成分（微藻、益生菌细菌和牛奶酪蛋白）在生物学特性方面的积极结果。硒富集植物已报道了多种生物活性效应，包括增加动物血清和组织中的硒含量、增强抗氧化酶、降低肝脏应激动物的脂质氧化、上调细胞增殖蛋白以及下调促炎和凋亡细胞蛋白。一些食品，例如硒富集黑木耳和硒富集萝卜芽，在改善高脂饮食小鼠的抗氧化活性（如GPx和过氧化氢酶）、降低丙二醛（MDA）水平以及保护肝损伤方面显示出相似的效果。黄芪中的硒多糖还对糖尿病小鼠具有抗炎作用，可降低血清中与炎症相关的蛋白，包括C反应蛋白、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和核因子κB（NFκB）。此外，从火棘中纯化的硒多糖以及硒富集甘薯通过凋亡途径抑制了荷有人类肿瘤的异种移植小鼠的肿瘤生长，并降低了IL-2、TNF-α和VEGF水平。
相比之下，硒富集酵母（酿酒酵母）在动物研究中以比含硒植物更低的剂量提供抗氧化和抗肿瘤活性。硒富集酵母可以保护免受氧化应激，并通过下调促炎细胞因子（如铝应激小鼠肝脏中的TNF-α和NF-κB）来增强抗炎作用。硒富集酵母的生物活性可能是由于其主要硒化合物为硒代蛋氨酸，其生物特性已被广泛研究。与硒富集酵母相比，硒富集植物的生物活性更难解释和得出结论。不仅因为不同植物中硒浓度和化学形态的独特性，而且食品基质的复杂性在研究含硒植物性食品的生物学特性时也起着重要作用。食品基质，包括蛋白质和碳水化合物，可以通过生物合成代谢与硒结合，形成复杂的硒结构，如硒蛋白和硒多糖。合成的硒分子在人体中硒富集食品的生物活性和生物利用度中起着关键作用。例如，大豆中合成的长链硒肽在胃肠道消化中表现出更高的抵抗力，且毒性风险低于短链硒肽。
硒富集植物性食品的临床试验
硒富集植物性食品的一些有益特性已在体外细胞模型和体内动物研究中得到证实。根据这些证据，已经进行了一些人体临床试验，以深入了解硒富集植物性食品通过人体代谢系统的生物活性。表4列出了在人体临床试验中报道的硒富集植物性食品和酵母的生物学特性。增强人体血液系统中抗氧化酶的活性已被发现是含硒植物材料的主要生物活性。例如，已发现含硒巴西坚果可以增强老年人的GPx活性和硒蛋白P，并降低总胆固醇和低密度脂蛋白。类似地，硒富集大米已被发现可以改善血清中的总硒含量和GPx活性。此外，硒富集青葱和西兰花也在人体临床试验中显示出有益效果。另一方面，硒富集酵母已被用作一种有效且毒性较低的硒补充剂，以提供显著的健康特性。硒富集酵母可以降低血糖、增强胰岛素敏感性，并降低总胆固醇和低密度脂蛋白。
从这些发现来看，硒富集植物性食品在其非毒性浓度下可以通过增加人体血清中的抗氧化活性来提供健康益处。人类每日硒摄入量约为55-70微克，毒性水平为400微克/天。从表4的数据来看，硒富集植物性食品和硒富集酵母的剂量在200-300微克/天范围内可以提供健康益处，而不会显示毒性副作用。本综述的信息表明，由于所研究植物中硒的浓度适中，并且有机硒化合物在植物性食品材料中被显著识别，硒富集植物性食品应该是增加膳食硒摄入量的更安全选择。
总体而言，与基于细胞和动物模型进行的调查数量相比，没有多少硒富集植物在人体临床试验中成功证明了显著的有益效果。许多因素会影响临床试验的结果，包括遗传、年龄、性别、种族、个人行为、医疗状况等，在设计试验时需要考虑这些因素。鉴定植物材料中存在的生物活性化合物，研究它们如何影响硒富集植物性食品的生物活性，并通过体外人类细胞系和体内动物测试验证硒富集植物性食品的生物活性和毒性效应，这些都至关重要。所有这些将为人体临床试验提供关于样品的生物学特性、校正摄入水平和每种硒富集植物性食品的毒性剂量的信息。
结论与未来展望
含硒植物性食品的生物学特性与产品中硒含量的化学形态和浓度密切相关。对硒积累和硒化合物形态的研究可以为硒富集植物性食品的生物活性机制提供有用的见解。这些有益的生物活性，包括硒富集植物性食品的抗氧化和抗癌特性，已通过体外人类细胞系和体内动物研究得到了积极证明。仍需要进行更多人体试验来关联硒富集食品的效果及其健康影响。人体临床试验对于获取关于硒富集植物性食品摄入的信息至关重要，需要考虑不同因素，包括人类遗传和年龄组，以及食品基质的影响。
不同年龄组（如儿童、成人、老年人）、性别以及健康和生理状况（如怀孕和哺乳期）的人类有不同的膳食需求。因此，向不同人群补充膳食硒可能具有挑战性，因为需要考虑许多因素以确保补充剂能发挥其预期的健康益处。由于益处和毒性之间的差距很小，在考虑食品中硒富集时必须采取预防措施。首先要考虑的是用于生产硒富集食品的植物中存在的硒物种。由于有机硒的毒性远低于无机硒，它更适合用于食品产品。出于安全原因，使用积累有机硒的硒富集植物比使用积累高无机硒含量的植物更为重要。具有中等水平有机硒的硒富集植物性食品可以成为所有人群的更好选择。其次，在硒积累过程中，其他金属（如镉和砷）的污染可能导致植物和人体健康出现毒性胁迫。植物中的金属污染主要与富集阶段使用的土壤和肥料的质量有关。应仔细监测土壤质量和硒肥的组成，以避免硒富集植物受到金属污染。第三，将硒富集食品的摄入剂量限制在非毒性水平可以防止硒毒性的有害影响。可以制定并执行法规，以限制硒富集食品的水平或份量，以适应不同人群。此外，有必要建立合适的分析方法来研究各种硒富集植物性食品的硒形态，并进行更多研究来收集关于向不同人群提供硒富集植物性食品时其生物活性和毒性的临床信息。所有这些努力对于保护免受硒过量的负面影响、确保安全并向人类提供硒富集食品的最佳益处至关重要。
未来的研究应涵盖该研究领域的全部范围，包括鉴定硒含量及其化学形态，特别是更加努力进行硒富集植物材料的硒形态分析；通过体外测定或体内动物研究筛选其生物学效应；并在人体临床试验中验证这些发现。来自上述研究的证据和知识可以作为食品工业生产硒富集植物性食品的强大动力，以对抗硒缺乏并提高全球人口的生活质量。
声明
作者贡献
PT、JX和SQ提出了本手稿中的想法。PT和SQ发展了理论、范围并进行了数据计算。PT、PS和SQ验证、分析了所收集的数据并进行了讨论。所有作者都讨论了结果并对最终手稿做出了贡献。
利益冲突
作者声明，该研究是在没有任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。
出版商注释
本文中的所有声明仅代表作者个人观点，不一定代表其所属组织、出版商、编辑和审稿人的观点。本文中可能评估的任何产品或制造商可能提出的任何声明，均未得到出版商的保证或认可。
补充材料
本文的补充材料可以在线找到：
【全文结束】