食物中硅含量及相关健康效应研究进展

史　鹤　胡敏予

(中南大学公共卫生学院营养与食品卫生学系，湖南　长沙　410005)



食物中硅含量及相关健康效应研究进展

史鹤胡敏予

(中南大学公共卫生学院营养与食品卫生学系，湖南长沙410005)

硅;食物含量;健康效应

硅，地壳中除氧以外最丰富的元素，在自然界多以二氧化硅和硅酸盐形式存在。硅可能是影响骨钙化的重要元素〔1〕。近年来，越来越多的研究者关注硅的生物学作用及对人体健康的影响，研究表明硅是除钙和维生素D以外对骨非常重要的微量元素〔2,3〕。硅的主要来源是饮食〔4〕，本文对硅在食物中的含量及对人体健康研究进展进行综述。

1　食物中硅含量研究现况

30年前，就有食物中的硅含量的检测报道〔5〕；随着检测的深入，了解到植物性食物中的硅含量高于动物性食物，食物中平均硅含量最高的是谷类及其制品，蔬菜水果类次之，畜禽鱼类、奶及奶制品中硅含量较低〔6〕。不同国家报道的结果有差异，英国：谷类食物中硅含量范围5.5～233.8 mg/kg，其中燕麦含量最高达到(233.6±88.8)mg/kg，稻米硅含量7.7～50.2 mg/kg，面粉及面制品硅含量范围30.4～42.9 mg/kg，干果类食物的硅含量范围6～22.8 mg/kg，胡萝卜中平均1 mg/kg，水果中硅含量最高的是香蕉，平均47.7 mg/kg，蔬菜中硅含量范围是1.9～100.0 mg/kg(其中最高的是肯尼亚豆)，奶制品中含量较低，范围在0.7～4.7 mg/kg〔7〕；比利时：全麦面粉硅含量平均27.70 mg/kg，而稻米则高达(161.5±1.00)mg/kg，香蕉中61.95 mg/kg，蔬菜中含量范围是0.58～55.77 mg/kg(豆荚最高)，肉类硅含量范围0.96～1.30 mg/kg，海鲜类硅含量范围1.77～84.19 mg/kg(贻贝类最高)，奶制品类硅含量范围0.67～7.06 mg/kg〔8〕；意大利：稻米中硅平均59 mg/kg，面粉及面制品中58 mg/kg，干果类中68 mg/kg，蔬菜类硅含量范围18～49 mg/kg,肉类硅含量范围是7～13 mg/kg，海鲜类硅含量范围5～11 mg/kg，奶制品类含量范围在2～15 mg/kg〔9〕；美国：稻米中6～12.4 mg/kg，面粉中16.7～44.7 mg/kg，胡萝卜中平均22.9 mg/kg，香蕉中平均硅含量54.4 mg/kg，蔬菜类硅含量范围2.9～24.4 mg/kg(豆荚最高)，奶制品类平均0.53 mg/kg〔4〕；食物硅含量与不同地域环境有关。

有研究人员对速食食品中的硅含量进行测定，得到在速食汤料、速食主菜及速溶咖啡饮料总硅含量范围分别是0.10～30.20 mg/份、0.63～37.91 mg/份和0.21～13.37 mg/份〔10〕；酒中硅含量较高，红酒中硅含量范围6.8～23.1 mg/kg，白酒中平均10.7 mg/kg，啤酒中最高12.5～57.5 mg/kg，不同包装啤酒含量略有不同，瓶装啤酒硅含量13.8～27.3 mg/kg较听装啤酒高6.6～24 mg/kg，不同种类啤酒中硅含量也不相同，其中小麦啤酒中硅含量(19.5±4.3)mg/kg，黑啤酒中硅含量(20.2±10.9)mg/kg，爱尔啤酒(19.4±5.7)mg/kg，lager啤酒(18.9±7.4)mg/kg〔7,8〕。咖啡和茶叶中硅含量各个国家所报道结果也有所不同，比利时：茶叶中硅含量(134.00±18.0)mg/kg，咖啡(125.10±4.2)mg/kg〔8〕；意大利：茶叶中平均163.00 mg/kg，咖啡中20 mg/kg〔9〕；英国：茶叶中平均8.1 mg/kg，咖啡中2.4 mg/kg〔7〕。Giammarioli等〔9〕对矿泉水中硅含量测量分析，大多数矿泉水的硅含量小于10 mg/kg，而来源于火山带附近矿泉水中硅含量高于25 mg/kg。

2　人体硅摄入、利用与体内分布

Jugdaohsingh等〔4〕报道，男性硅平均摄入量为33 mg/d，女性为25 mg/d，男性摄入量高于女性与男性摄入较多啤酒有关，并且随着年龄的增加男性和女性的硅摄入量减少到每天不到20 mg，男性硅的主要食品来源是香蕉和啤酒，女性则是香蕉和四季豆；209例健康绝经女性为期两年的调查得到平均膳食硅摄入量为(18.4±4.6)mg/d，而硅的摄入量75%由谷物提供，其次是水果、饮料和蔬菜〔11〕。Sripanyakorn等〔12〕报道，啤酒中硅在志愿者体内的吸收率达到55%；Robberecht等〔8〕报道，体外试验估计啤酒中硅的利用率达到100%，谷类食物虽然硅含量较高但利用率较低(10%～20%)，含量较高的豆类利用率低至1%以下，香蕉中硅的利用率为(5.8±0.7)%。硅通过食物进入人体内，在小肠吸收，随人体血液分布至人体各组织器官，主要分布在结缔组织、骨、皮肤、主动脉、肺、头发、指甲、肌腱和气管中；主要通过肾经尿排出，以调节体内硅含量〔13〕。关于人体硅含量，一个70 kg的成年人体内硅含量大约140～700 mg〔14〕；Bissé等〔15〕通过对18～91岁的健康受试者进行血硅含量测定，结果显示，硅浓度会随着年龄变化而变化，18～59岁男性的血硅浓度平均为9.5 mmol/L，而在60～74岁下降至8.5 mmol/L；女性血硅浓度18～29岁平均为10 mmol/L，30～44岁平均浓度为11.10 mmol/L，45～59岁硅平均浓度又下降到9.23 mmol/L，而74岁以上的受试者，男性血硅浓度下降至7.7 mmol/L，女性下降至8.0 mmol/L，结果表明人体内血硅浓度随着年龄增长整体出现下降的趋势，尤其是女性。由于硅的许多生物学作用尚不明确，尚未确定推荐每天推荐摄入量，基于毒理试验，只给出成人硅的最高安全耐受剂量为700 mg/d，而硅摄入过多可能会引起肾小球肾炎、肾结石〔16〕。

3　硅与健康效应

原硅酸是二氧化硅的水合物。双盲实验显示，原硅酸可刺激胶原蛋白的产生和结缔组织的功能和修复，口服原硅酸组皮肤粗糙度随时间明显改善，口服原硅酸组受试者的头发和指甲的脆性也有所改善〔17〕，Wickett等〔18〕研究结果显示，口服原硅酸对头发的形态和拉伸强度是有益的，硅对心血管具有保护作用，能增强血管内膜弹力层的弹力纤维强度、维持血管的正常功能及通透性、保护心血管的功能正常、防止动脉粥样硬化、减少心血管疾病的生成等。铝是一种潜在的神经毒素，是阿尔茨海默症(AD)和相关神经退行性疾病的风险因素之一〔19〕，有研究显示，硅酸盐可以降低铝的生物利用度，缓解铝在脑组织的积累，提示硅元素可能是AD的保护因素〔20〕，与Gonzalez-Munoz等〔21〕所做的流行病学研究得到含硅饮用水和适量的啤酒可降低老年妇女发生AD的风险。研究报道，通过检测AD患者和对照组尿液中铝含量，获得连续12 w每天饮用1升富硅矿泉水可促进患者体内铝去除的结果，其中有20%的AD患者表现出认知功能等相关临床症状的改善〔22〕。有学者提出原硅酸降低铝的生物利用，可能与原硅酸与铝相互作用生成不溶性的羟基铝(HAS)有关〔23〕。亦有对肥胖型糖尿病KKAy小鼠饲料中添加500 mg/kg硅，通过实时聚合酶链反应定量有关胰腺和肾脏能量消耗的mRNA，显示硅元素可降低血糖水平，改善耐胰岛素、瘦素、脂联素，提示通过调节胰腺和肾脏相关的基因表达可降低肾小球病的风险〔24〕。

Jugdaohsingh等〔25〕对1 251例男性和1 596例女性(绝经前和绝经后)的腰椎和髋关节骨密度(BMD)与硅摄入量的研究报道，硅摄入量与男性腰椎BMD呈正相关(P=0.013)，与绝经后女性髋关节BMD呈正相关(P=0.023)。关于酒的摄入与BMD关系的研究显示，男性饮酒、女性饮用葡萄酒与BMD呈正相关(P<0.05)，提示啤酒中较高的硅含量可能是BMD增高的原因〔26〕；3 218例骨质疏松绝经期妇女单独饮用啤酒、白酒、红酒与BMD的关系，控制混杂因素后结果显示，仅摄入啤酒与腰椎BMD呈显著相关(P=0.005)〔27〕。根据3 198例绝经后骨质疏松的女性是否进行激素替代疗法(HRT)分为两组，通过膳食调查其硅摄入量和检测骨形成特异性标志物(PINP)和骨吸收特异性标志物(fPYD/Cr，fDPD/Cr)，结果显示，膳食硅摄入量与雌激素充足的女性(正在进行HRT)的股骨BMD呈正相关(r=0.21,P=0.03)，与PINP呈正相关(P<0.05)，调整混杂因素后得到雌激素水平与有效硅摄入量有较强的交互作用(F=5.0，P=0.002)〔28〕。临床一项136例骨质疏松妇女双盲试验研究结果显示，在每天1 000 mg钙和20 μg维生素D的基础上，设置3个原硅酸剂量组(3 mg/d、6 mg/d、12 mg/d)，检测服用不同剂量原硅酸血清和尿中骨代谢标志物；6 mg/d和12 mg/d剂量组的骨代谢标志物Ⅰ型胶原交联羧基末端肽(CTX-Ⅰ)增加，6 mg/d BMD显著增加〔29〕。关于硅与骨的动物实验研究结果显示：去卵巢缺钙雌性Wistar大鼠，通过补充硅可以减少骨吸收从而影响BMD的增加〔30〕；补充硅可以明显增加雌性去卵巢远交群大鼠(SD)的肱骨和腰椎BMD〔31〕；低水平的血清硅会导致大鼠生长板闭合，并对大鼠的纵向生长加以限制〔32〕。体外实验研究结果显示：可溶性硅酸盐可通过刺激成骨细胞的基因表达促进骨矿化和骨基质形成〔33〕；对破骨细胞的形成具有抑制作用〔34〕；且能有效提高成骨细胞碱性磷酸酶(ALP)活性并参与骨质合成的基因表达〔35〕。综上所述，不同国家所报道的食物中硅含量差异较大，是否与气候、环境、灌溉水、土壤、肥料、作物品种等有关还需进一步研究；而如何利用现有的基础研究资料及对人体产生的健康效应进行深入研究，掌握食物中硅与人体吸收、利用、分布和代谢的规律，为指导合理膳食及对硅元素的开发和利用提供科学依据。

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〔2015-06-04修回〕

(编辑王一涵)

胡敏予(1958-)，女，教授，硕士生导师，博士，主要从事营养与慢性病的预防及食品安全研究。

史鹤(1988-)，女，硕士，主要从事营养与食品安全研究。

R15

A

1005-9202(2016)18-4669-03；doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.18.130