硒素营养在中国烤烟上的研究进展

2017-06-22曹林海张明明王海燕赵国豪董世良

湖北农业科学 2017年10期

曹林海　张明明　　王海燕　赵国豪　董世良

摘要：随着人们对硒在植物中重要作用认识的深入，针对烤烟硒营养的研究越来越多。适量的硒能促进烤烟生长，并提升烟叶品质。从中国植烟土壤、烤烟和卷烟制品中的硒含量，硒在烤烟中的分布规律及在烟叶中的存在形态，烤烟硒营养的施用及效果，硒对烤烟生长、生理和烟叶品质的影响，硒对缓解烤烟重金属胁迫、降低烟气中有害成分的作用及对卷烟安全性的影响等方面系统地进行了综述，并分析了中国开发富硒卷烟的现状和抽吸富硒卷烟对人体健康的影响。

关键词：硒；烤烟；含硒量；施硒；安全性；富硒卷烟

中图分类号：O613.52 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）10-1801-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.10.001

Research Progress of Selenium Nutrient in Flue-cured Tobacco in China

CAO Lin-hai1，ZHANG Ming-ming2，WANG Hai-yan3，ZHAO Guo-hao4，DONG Shi-liang4

（1. Wuhan Huanghelou Flavors & Fragrances Co.， Ltd.，Wuhan 430040， China；2. Institute for the Control of Agrochemicals of Shandong Province，Jinan 250100， China；3. Shandong Province Association of Pesticide Development & Application，Jinan 250100， China；

4. Technology Center of China Tobacco Hubei Industrial Co.， Ltd.，Wuhan 430040， China）

Abstract： With the deep understanding of the important role of selenium in plants， more and more research on selenium nutrition in the flue-cured tobacco has been carrying on. The right amount of selenium can promote the growth of flue-cured tobacco， and improve the quality of tobacco leaves. The research of selenium content in tobacco planting soil， flue-cured tobacco and cigarette in China； the forms and distribution of selenium in flue-cured tobacco； application of selenium nutrition in flue-cured tobacco； effect of selenium on the growth， physiology and quality of flue-cured tobacco； effect of selenium on alleviating heavy metal stress and reducing harmful components in cigarette smoke are reviewed. The research of selenium-rich cigarette and the study on the effect of smoking selenium-rich cigarette on human body are analyzed.

Key words： selenium； flue-cured tobacco； selenium content； selenium application； safety； selenium-rich cigarette

硒位于元素周期表的第四周期第Ⅵ主族，于1817年被瑞典化學家 Berzelius首先发现。1957年Schwarz等[1]证明了硒是动物必须的营养元素，1973年联合国卫生组织给予认定。硒的生物效应主要体现在它的抗氧化作用上，Rotruck等[2]及Awasthi等[3]分别于1973年和1975年发现并证实硒是人和动物体内谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的组分。另外，硒还是多种硒蛋白的重要组成成分。缺硒会导致机体免疫力和抗衰老能力下降，甚至引发多种疾病，过量的硒则会造成中毒。研究者发现硒的缺乏是形成克山病和大骨节病的重要原因[4]。美国科学研究委员会和中国营养学会推荐的硒日供给量为0.05～0.20 mg/d。

适量的硒不仅能促进烟草生长，还能提高烟叶的质量[5]。提高烟叶含硒量可以降低卷烟焦油含量和自由基浓度，吸富硒烟可显著提高人体的血硒水平[6]。硒还对重金属的毒害有缓解作用，从而减轻对人体的危害，提高烟草的安全性[7]。有关富硒烟叶和富硒卷烟生产的研究受到人们的广泛关注。本研究对硒在中国烤烟生产中的研究进行了综述，旨在为生产优质、安全的烟叶及开发低害卷烟提供参考。

1 中国植烟土壤、烤烟及卷烟制品中硒含量状况

硒在土壤中分为无机硒和有机硒，Cary等[8]用75Se示踪技术将土壤中的硒分为6种形态：元素态硒、硒化物、硒酸盐、亚硒酸盐、有机态硒和挥发态硒。1979年调查中国28个省（市、自治区）的饲料和牧草，发现有71.60%的县样品含硒量低于0.05 mg/kg[9]。这在一定程度上反映了中国土壤的硒含量情况，即相当大的地区处于缺硒状况。布和敖斯尔等[10]对中国41个土类含硒量进行分析和分类的结果证实了这一点。他们发现含硒量为0.09～0.27 mg/kg的低硒土类31个，占所有土类的75.60%。中国土壤表层硒含量有明显的带状区域性分异特征，呈现东南和西北两侧高、中间低的马鞍形趋势面[11，12]。从东北到西南的低硒带平均硒含量为0.10 mg/kg，76.3%的样品含量在0.05～0.15 mg/kg之间[12]。

中国烟草种植面积广，在低硒带和中、高硒地区均有分布，但是目前少有研究者调查中国植烟区土壤含硒量的分布情况，只有少数研究者针对恩施、湘西等局部植烟区进行研究。恩施是典型的富硒区，恩施州植烟土壤平均含硒量为0.66 mg/kg，烟叶含硒量平均值为0.22 mg/kg，均高于全国平均水平[13]。进一步的分析发现，该地区上部叶的含硒量为（0.18±0.13） mg/kg，中下部叶为（0.17±0.11） mg/kg[14]。湘西与恩施大体属于同一大地构造环境，含硒量也较高。其土壤含硒量在0.20～0.72 mg/kg之间；烟样含硒量在0.03～0.74 mg/kg之间，个别样品低于0.04 mg/kg，大部分都在0.05～0.12 mg/kg的范围内[15]。在烟叶生产中，可在一定程度参照王明远[11]对中国粮食含硒量划分的等级分布图，低硒区域主要分布在大兴安岭、小兴安岭、长白山、燕山、鲁中山地、黄土高原东南部、秦岭、大巴山、云贵高原西北部、青藏高原东部和柴达木盆地。

研究者普遍认为烤制后的烟叶中含硒量在0.20～0.60 mg/kg较为适宜，而中国烟叶含硒量普遍低于这个标准[16]。而关于卷烟含硒量，早在1993年王美珠等[6]曾对中国不同牌号香烟（包括部分外烟共100种样品）进行过含硒量检测，结果发现其含硒量在0.04～0.44 mg/kg，平均值为0.13 mg/kg。但此后少有研究者针对卷烟产品的含硒量及其与富硒烟叶使用量之间的关系进行研究。

2 烤烟中硒的分布及烟叶中硒的形态

2.1 硒在烤烟中的分布规律

硒在烟株内的分布受施硒方式和时期影响。盆栽试验发现，施硒量在2.00～22.20 mg/kg的范围时，烤烟各部位硒含量呈现根>叶>茎的规律。而不同施加方式的结果不一样，通过土壤施硒，烤烟不同部位含硒量为根>叶>茎，叶面施硒则为叶>根>茎[17，18]。这与万佐玺等[19]研究白肋烟的结论一致。表明硒首先富集于靠近硒源的器官中，随着烤烟的生长发育，硒会伴随光合产物一起向生长部位运转[20]。

烟叶是烤烟最重要的利用部位，因此研究烟叶中硒的含量与分布尤为重要。对恩施州的烤烟样本分析发现，烟叶含硒量从高到低依次为上部叶、中部叶、下部叶，中上部烟叶平均硒含量高于0.20 mg/kg，下部叶稍低于0.20 mg/kg[13]。张琳[18]研究发现不同施硒方式导致烤烟各部位烟叶的硒含量存在差异，土壤施硒与大多数研究者的结果一致。即上部叶>中部叶>下部叶，但叶面施硒结果为下部叶>中部叶>上部叶，而且叶面喷硒时期越早、喷硒量越大，下部叶硒含量越高。这与晾烟的土壤施硒盆栽试验结果一致，烟叶的含硒量为下部叶>中部叶>上部叶[21]。进一步研究发现，硒在烤烟叶片亚细胞组织中的贮存量分别为细胞质>细胞壁>线粒体>叶绿体[22]。

2.2 硒在烟叶中的存在形态及原因探索

植物体内以蛋白硒为主的有机硒（Se-Cys）占总量的80%以上，以Se（Ⅳ）形式为主的无机硒含量较少[23]。对恩施烟叶分析发现，用乙醇萃取硒的浸出率>用水萃取硒的浸出率，脂溶性硒含量>水溶性硒含量，Se（Ⅳ）含量>Se（Ⅵ）含量[20]。烟叶中硒的形态与施硒量有关。韩丹[7]通过盆栽试验发现，当施加量较低为2.20 mg/kg时，烟叶中只检测到Se-Cys；施加量≥4.40 mg/kg时，Se-Cys、Se（Ⅳ）和Se（Ⅵ）3种形态均能检测到，而且以无机态为主。随着施硒量增大，烟叶中Se-Cys所占比重逐渐减少，无机硒所占比重逐渐增加，且无机硒中Se（Ⅳ）的比重逐渐减少，而Se（Ⅵ）的比重逐渐增加[7]。

这与烤烟吸收硒的机理有关。盆栽试验发现，烟株吸收Se（Ⅵ）硒酸钠的能力显著大于Se（Ⅳ）亚硒酸盐[24]，与Ulrich等[25]对黄芪离体根吸收硒的研究结论一致。水培试验也证实烤烟吸收Se（Ⅵ）的速率大于Se（Ⅳ），吸收Se（Ⅵ）的Km和Cmin值显著低于Se（Ⅳ）[7]。表明烟株对Se（Ⅵ）有更大的吸收能力和耐受性，可能是因为Se（Ⅵ）更易合成含硒氨基酸或蛋白质，从而积累在细胞质中和固定在细胞壁以缓解硒的毒性[22]。故而盡管烤烟吸收Se（Ⅵ）的速率更快，但是烤烟体内Se（Ⅵ）的含量低于Se（Ⅳ）；随着施硒量的增加，Se（Ⅵ）转化为有机硒减少，从而无机硒中Se（Ⅵ）的比重得以增加。

3 烤烟硒营养的施用及硒与其他元素的相互作用

3.1 烤烟硒营养的施加方式、施加量及其效果

随着对硒研究和认识的深入，富硒肥也逐渐在肥料市场占据了一席之地。按不同的分类方式富硒肥可分为叶面和基施富硒肥、固体和液体富硒肥、无机和有机富硒肥以及新涌现的生物富硒肥、纳米富硒肥和缓释富硒肥等[26]。而中国大部分植烟区均不同程度的缺硒，所以硒肥的合理施用有其现实意义。目前通过盆栽试验探索施硒对烟草影响的研究较多，大田试验较少。而大部分研究者均采用亚硒酸钠作为硒肥进行试验，也有少数研究者采用硒矿粉。亚硒酸钠在微酸性土壤中容易被三氧化二铁吸附形成植株难以吸收的复合体，导致利用率下降。因此有研究者提出可用渗透性更强、利用率更高的硒酸稀土和硒酸氨基酸稀土以避免铁氧化物的影响[27]。但是并没有文献对施用硒酸稀土和硒酸氨基酸稀土的效果以及在生产上的可行性和经济效益进行试验验证。

通过土壤和叶面施硒都能显著提高烟株的硒含量，两者各有优缺点。叶面喷施见效快、后效短，土壤施硒则相反。又因为硒首先富集于靠近硒源的器官中，所以土壤施硒大部分硒都储存在根部，叶面喷硒则较多的积累在叶片中[28]。研究发现通过土壤施硒，烟叶的吸收量很小，只占施加量的0.31%～0.58%，而叶面喷施，硒的利用率为17.12%～20.80%[21]。另外，施入土壤的硒可能大部分转化成了难以利用的化合物，长期累积可能造成土壤污染。杨兰芳等[17]的盆栽试验也支持这一观点。但大田生产中喷施无机硒对人体健康存在风险，土壤施硒则相对安全，且有稳定的后效。因此，生产中宜采用不同形态的活化硒，以提高土壤施硒的利用率，并减少残留、降低污染[28]。将土壤施硒和叶面施硒相结合或许效果会更好，但是少有人对此进行深入研究。

不同的硒肥通过叶面喷施效果也存在差异。研究者发现喷施富硒叶面肥和亚硒酸钠都能提高烟叶的抗氧化能力和含硒量，但喷施富硒叶面肥的效果更佳。认为可能是富硒叶面肥中的有机质有促进硒吸收的作用[16]。叶面喷硒时期不同对烟株的影响也存在差异[21]，在成熟期采收前20 d施用，各部位叶片的含硒量相近；而苗期移栽后15 d和旺长期移栽后35 d施用，各部位烟叶含硒量存在差异。宋家永等[16]也认为硒在烤烟体内会向新生组织转移，早期喷施会导致硒的利用率不高，建议在采收前20 d左右喷施。所以要想获得含硒量较为一致的烟叶，最佳叶面施硒时期为成熟期。

烤烟的施硒量应当根据植烟土壤的含硒量制定，不能一概而论。过量的硒会对植物起毒害作用，在浓度低于0.05 mg/kg时，对其生长有刺激效应[29]。而在烤烟上，研究认为土壤施硒最佳用量为4.40 mg/kg[30]；对于叶面喷施硒，有研究者认为低硒土壤（硒含量0.23 mg/kg）喷硒0.25 mg/株，可作为生产富硒烟的参考[31]。田间试验发现，施用硒矿粉最佳用量为50 kg/667 m2[32]，但没有分析施硒前土壤的含硒量状况，对于其他烟区和不同土壤的参考价值有限。

3.2 硒与其他营养元素的相互作用

硒和硫为同族元素，原子大小几乎相同，键能、电离性质、电子亲和力和电负性也相近，两者有机化合物的化学性质也存在着相似性。人们早就注意到土壤—植物系统中硒和硫之间的相互作用。因此，很多研究者针对硒硫交互作用进行了试验。马友华等[33-40]全面研究了土壤中及植物体内硒和硫的相互作用；硒和硫相互作用对烟草吸收硫、氮、磷的影响；硒硫配施对烟草叶绿素及保护酶活性、烤烟产量及品质的影响。结果发现，烤烟施硒对硫积累量的影响因土壤而异，黄褐土上硫积累量随施硒量增加而降低；红壤上施硒量小于3.71 mg/kg时，硫积累量有增加，施硒量大于3.71 mg/kg时降低[34]。而硒、硫施用对烤烟吸收和积累氮、磷的影响在不同生育期和不同部位不一致。随着施硒量增加，烤烟含氮量先降低后上升。低硒（<4.94 mg/kg）低硫（<94 mg/kg）和高硒（>9.88 mg/kg）高硫（>94 mg/kg）处理均对氮吸收有拮抗作用[35]。前期移栽后40 d，地上部分磷含量随硒和硫含量的提高而提高，表现出硒、硫的协同作用。成熟期，烟叶磷含量在不施硫时随施硒增加而增加；施硫时随施硒量增加而降低，施硫越高降低效果越显著[36]。

研究普遍表明硒能显著提高烟叶的含钾量，对氮、磷的影响受施硒量和时期的影响。但众多研究只测定了烟叶中氮、磷、钾含量的变化，没有进一步研究其吸收动力学，所以未能充分说明施硒对烟株吸收氮、磷、钾的影响规律。杨兰芳等[31]在研究施硒对烟叶氮、磷、钾含量的影响时发现，叶面喷施硒可以显著提高烟叶的含钾量。施硒量为0.25 mg/株时，烟叶含氮量显著高于对照；施硒量0.50 mg/株时，结果相反。不同时期喷施硒对烟叶含磷量的影响不尽相同，前期（10叶）高于对照；前-中期（15叶）低于对照；中期施硒量为0.25 mg/株时高于对照，施硒0.50 mg/株时低于对照。但研究者只设置了2个施硒浓度，对施硒影响烟叶中氮、磷、钾含量的规律未作深入探讨。韩丹[7]在研究中也发现当硒处理的浓度≤4.40 mg/kg時，对烤烟吸收氮、钾有促进作用，可增加根、茎、叶中的氮和钾含量，但对烤烟吸收磷影响不显著。当硒处理浓度≥11.10 mg/kg时，对烤烟吸收氮、磷、钾则表现出抑制作用。进一步研究施加硒对烤烟吸收钙、镁、锰、锌和铜的影响。当硒处理浓度为2.20～22.20 mg/kg时，对烤烟吸收钙、镁有促进作用；硒处理浓度为22.20 mg/kg时，烤烟各部位钙、镁含量低于低浓度硒处理（2.20 mg/kg）。低浓度的硒处理（Se≤4.40 mg/kg）对烤烟吸收锰、锌和铜有促进作用；随施硒浓度的增加，烤烟对锰、锌和铜等元素的吸收能力降低。高浓度硒处理（≥11.10 mg/kg）烤烟各部位锰、锌、铜等元素含量虽然与对照差异不显著，但均低于低浓度硒处理（≤4.40 mg/kg）。

4 硒对烤烟生长、生理及烟叶品质的影响

4.1 硒对烤烟生长及农艺性状的影响

虽然有研究者提出施用硒肥后烟株农艺性状（株高、茎围、叶数、最大叶长、最大叶宽）没有明显变化，烟叶产量、产值增加也未达到显著性差异水平[32]。但是普遍认为适量的硒对烤烟生长有促进作用，过量的硒则有抑制作用。有研究者发现，当土壤硒浓度≥12 mg/kg时，烤烟会出现不同程度的死亡[41]；另一些研究表明土壤施硒浓度在1～10 mg/kg时，能改善烟株形态性状和提高生物量，而施硒浓度在20～30 mg/kg时会出现负面影响[24]。韩丹[7，30]研究发现，土壤施硒量（亚硒酸钠）≤4.40 mg/kg时对烤烟生长有促进效果，能增加株高、叶数、叶面积、叶片、茎和根的干重；而施硒量≥11.10 mg/kg时则表现为抑制作用。各研究者采用的试验梯度不一致，所以结论有所差异。大体而言，硒过量与否的临界值约在11 mg/kg左右，仍需要更细致的梯度试验确定。

适量的硒能提高烤烟的光合作用，从而促进其生长。在大棚内采用烤烟漂浮育苗发现烟苗的形态指标随着硒矿粉用量的增加先增加后减小；烟苗的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、水分利用率（WUE）、气孔导度（Cs）、叶绿素含量都随着施用硒矿粉量的增加呈现先增加后减小的趋势，胞间CO2浓度（Ci）先减小后增加[42]。王瑞等[43]也发现土壤施硒会影响烤烟的光合作用。适量的硒能降低烟叶的净光合速率（Pn）和叶绿素含量的下降率，延缓光合功能的衰退，延长光合同化产物的积累时间。

大田试验中，研究者发现施硒能有效提高烟株田间生物积累量[44]。表现为烟株生长速度加快，株高、叶长、茎围、叶片数据等指标均好于对照。移栽后50 d的叶面喷施硒对增产更明显，增产量达72～144 kg/hm2，产值增加1 780～2 567元/hm2。同时，研究者还发现施硒后烟株的抗病抗逆性有所增强。通过对比分析发现施硒烟株黑胫病的发病率比对照下降了0.90%～1.20%；气候性斑点病的发病率下降了2.40%～3.80%；赤星病的发病率下降了1.80%～2.60%。这可能是由于硒激活了烟株体内的多种生物酶，从而提高了烟草的免疫调节机能。但是需要更多的试验对此进行验证，并深入研究以解释其具体机理。

不同价态的硒对烤烟生长的影响有一定的差异，适量范围内Se（Ⅳ）处理效果优于Se（Ⅵ）处理[22]。盆栽实验中，虽然整体而言烟株的生物量都随施硒量的增加先增加后降低，但Se（Ⅳ）处理时烟株叶片、茎秆和根系生物量的增加效果好于Se（Ⅵ）处理，相同高浓度（30 mg/kg）下Se（Ⅵ）处理的抑制效果大于Se（Ⅳ）处理。而水培试验中，低浓度（<2 mg/L）硒处理时Se（Ⅳ）对烟株生物量的促进效果高于Se（Ⅵ）；高浓度（>5 mg/L）硒处理时，Se（Ⅳ）对烟株各部位生物量积累的抑制作用大于Se（Ⅵ）。水培试验避免了土壤对Se（Ⅵ）和Se（Ⅳ）吸附与转化的影响，导致两者结论出现不一致的情况。

4.2 硒对烤烟生理特性的影响

硒除了能影响烤烟的生长特性，还能通过影响谷胱甘肽（GSH）、抗坏血酸（AsA）、丙二醛（MDA）的含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）的活性而影响烤烟的生理特性。叶面喷施硒可以显著增加烟叶中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，并降低MDA的含量，从而证实了硒是烟叶中GSH-Px的诱导剂或必需组分[16]。韩丹[7]也发现施加硒能显著增加烟叶GSH和AsA的含量，烟叶MDA在低硒浓度（≤4.40 mg/kg）下显著降低，而在高硒浓度（22.20 mg/kg）时却显著增加。许自成等[41]认为硒浓度的临界值为8 mg/kg，即当硒浓度≤8 mg/kg时，MDA含量随硒浓度升高而降低，当硒浓度>8 mg/kg时，MDA含量又随之升高。樊俊[22]发现硒浓度>5 mg/L时，烟叶MDA明显增加，根系活力下降，对烟株产生了胁迫。这可能与进行试验的方式不同有关，韩丹[7，30]采取盆栽试验，许自成[41]采用小区试验，而樊俊[22]是通过水培试验进行的。但诸多研究都得出MDA含量随着硒浓度升高先降低后升高的结论。

GSH和AsA是植物体内的低分子抗氧化物质，植物体内还存在一种酶系统起抗氧化作用，如SOD、POD和CAT。CAT酶可促使叶片中的H2O2分解，消除其对细胞的氧化作用。韩丹[7]认为在硒浓度≤4.40 mg/kg时CAT活性提高显著，硒浓度≥11.10 mg/kg时CAT活性与对照无显著差异。大体上亦表现为先增加后下降的趋势，这与樊俊[22]的研究结果一致。SOD酶主要作用是催化生物体内超氧自由基O2-发生歧化反应。硒浓度≤4.40 mg/kg时，SOD酶活性变化不显著，当硒浓度≥11.10 mg/kg时，SOD活性显著提高。樊俊[22]的水培试验也大体符合这个趋势。但是韩丹[7]认为烤烟叶中无机硒Se（Ⅳ）和Se（Ⅵ）含量均与SOD活性、GSH和MDA含量呈显著正相关，而有机硒（Se-Cys）含量与抗氧化系统指标无显著相关性。而樊俊[22]水培试验发现，不同价态的硒对烟叶生理特性的影响存在差异。施硒量<5 mg/L时，Se（Ⅳ）处理烟株叶片SOD酶活性大于Se（Ⅵ）处理，施硒量>10 mg/L时则相反。可能是因为不同价态的硒在土壤和在培养液中受到的吸附、迁移和吸收作用不一致而形成兩者研究结论的差异。

对于POD酶活性，各研究者的结论不尽相同。盆栽试验发现施硒可提高烟叶中POD酶活性，且随施硒量增加POD酶活性先增加后下降，在硒处理浓度为4.40 mg/kg时最高[7]；而水培试验则表明随施硒量增加，POD酶活性先下降后略有上升，但均低于对照[22]。两者结论完全相反，需要进行更细致和深入的探索。研究表明，适宜浓度的硒能缓解烤烟膜脂的过氧化，增强烤烟的抗逆性，但过低或过高的硒浓度都不适宜烤烟生长。关于施硒量与SOD、POD、CAT活性的相关曲线需要进行更细致的研究，并区分不同价态硒与它们的相关性。

4.3 硒对烟叶化学品质的影响

尽管袁玲等[21]在研究晾烟时发现无论通过土壤还是叶面施硒，对烟叶产量以及烟叶化学成分都无显著影响。但是越来越多的研究表明，施加适量的硒能有效提升烤烟烟叶品质。硒处理浓度≤4.40 mg/kg时能降低上部叶和下部叶的烟碱含量，轻微提高中部叶和下部叶的烟叶蛋白含量，提高各部位烟叶的还原糖含量[7]。白肋烟盆栽试验也证明叶面喷施硒能提高水溶性总糖、还原糖、非还原糖以及总氮、蛋白质、烟碱含量[45]。另有研究发现，烤烟烟叶烟碱、还原糖、总糖和蛋白质含量受叶面施硒量和施硒时期的影响显著，在前-中期（15叶）、前期（10叶）喷硒0.25 mg/株烟叶的烟碱、总糖、蛋白质含量适中[31]。

在大田试验中，罗定棋等[44]发现叶面喷施硒能增加中部烟叶的还原糖和总糖含量，而张琳等[46]却认为无论是土壤施硒还是叶面喷硒中部烟叶的还原糖和总糖含量均显著降低。前者的施硒量为34.20 mg/株，而后者的叶面施硒梯度为0.50 mg/株和1.00 mg/株，是否因施硒量相差太大而造成相反结果，需要更多的研究进行探讨。除了糖类，还发现烟叶的蛋白质、烟碱含量随土壤施硒量的增加呈上升趋势；而叶面喷硒处理与对照相比变化不显著。施硒之后，糖碱比降低了，氮碱比变化不显著[46]。孟贵星等[32]进行田间试验虽然发现施用硒矿粉不能显著影响烟叶烟碱、总糖、还原糖的含量；但施用含硒复合肥时，中上部烟叶烟碱含量增加，中部叶总糖和还原糖降低，上部叶表现不明显。这与张琳等[28，46]的研究结果一致。烟叶的品质并非单一的随某种或某类成分的提高或降低而变好，更重要的是各成分之间的平衡性。硒对烤烟烟叶化学品质的影响需要进行更系统和深入的研究。

4.4 硒对卷烟抽吸品质的影响

烟草最终是制成卷烟，通过抽吸被人们消费的，其抽吸品质至关重要。但关于硒对烟草评吸质量影响的报道较少见，一般认为适量的硒对烤烟的抽吸品质没有显著影响。王美珠等[6]用吸烟机进行人工模拟抽吸发现主流烟气中的硒含量是卷烟总硒量的8%～11%。刘建福等[47]于2000年选用富硒烟叶设计叶组配方，主流烟气中的平均硒含量由0.05 μg/支增加到了0.12 μg/支，增幅达140%。

研究发现外加Se、Zn后没有给卷烟的色、香、味等感官质量带来负面影响，反而减少了杂气、减轻了喉部刺激[48，49]。张琳等[46]的研究也表明，低硒土壤施用适量的硒，对烟叶感官评吸质量影响不显著，但是对中部烟叶的致香物质含量影响显著[18]。对低硒土壤施硒后的中部烟叶分析发现，土壤施硒能降低绿原酸、芸香苷等酚类化合物的含量，而增加莨菪亭等的含量；不同施硒处理均能显著提高草酸、苹果酸、柠檬酸等非挥发性酸类致香物质的含量，降低油酸等的含量；施硒还能增加色素类、苯丙氨酸类等中性致香物质的总含量。

5 硒对卷烟安全性的影响

5.1 硒缓解烤烟重金属毒害的作用

烟草是重要的经济作物，重金属逐渐成为影响烟叶安全性的重要因素之一，而硒能一定程度地缓解烤烟砷、镉等重金属的毒害。汪季涛等[50]在小区试验研究了0～3.60 kg/hm2不同施硒量对烤烟中部叶铅、砷、镉、铬和汞五种重金属累积的拮抗作用。在所试验的施硒量内除了对砷、铬的累积没有显著影响外，对铅、镉、汞的累积都存在一定程度的抑制。其中对汞吸收的拮抗作用随施硒量的增加而提高；而对镉的影响不随施硒量变化；对于铅，低浓度（0.90 kg/hm2）和高浓度（3.60 kg/hm2）硒处理效果均不显著，浓度为1.80～2.70 kg/hm2时显著降低烟叶中的铅含量。韩丹[7]和刘文星[51]分别研究了硒缓解烤烟砷和镉毒害的效果，结果与汪季涛等[50]的结论较为一致。

在研究硒对于缓解烤烟砷毒害效果时，韩丹[7]发现硒和砷的交互作用对烤烟生长有显著影响。添加低浓度硒（≤1 mg/L）无论对于低浓度砷处理（1 mg/L）还是高浓度砷处理（5 mg/L）的烤烟生长都无促进作用；添加高浓度硒（5 mg/L）对高、低浓度砷处理的烤烟生长都有显著的抑制作用。低硒（≤1 mg/L）条件下，低浓度砷（1 mg/L）促进烤烟吸收硒，高浓度砷（5 mg/L）则抑制硒向烤烟地上部转移；高硒（5 mg/L）条件下，砷对烤烟硒的吸收产生了拮抗作用，随着砷浓度增加，烤烟吸收硒能力下降。

刘文星[51]进一步研究了外源硒缓解烟草镉毒害的生理与生化机制。外源添加硒后，烟草镉毒害的症状得到了显著缓解，镉胁迫引起的烟碱和总氮含量的下降均有了明显的恢复，贵烟1号和云烟2号的烟碱/总蛋白含量的比值较单独镉毒害升高了19.6%/38.3%和18.5%/27.2%。外源添加硒后，镉胁迫导致的施木克值、糖氮比、糖碱比和氮碱比的不协调都得到了明显的恢复。

5.2 硒对烟气中有害成分的影响

韩丹[7]通过盆栽试验研究了烟叶硒蛋白对自由基的清除效果与机制。结果发现无论是喷施还是基施硒，烟叶中总蛋白含量从高到低依次为碱溶性粗蛋白（谷蛋白）、水溶性粗蛋白（清蛋白）、盐溶性粗蛋白（球蛋白）、醇溶性粗蛋白（醇蛋白）。清除超氧自由基（O2-）和羟自由基（OH·）的能力依次为清蛋白>谷蛋白>球蛋白>醇蛋白。而喷施硒的烟叶清蛋白清除OH·的能力明显高于基施硒的烟叶。在清除O2-时球蛋白和醇蛋白之间可能存在协同作用，而其他粗蛋白之间不存在明显的协同作用；在清除OH·时，醇蛋白分别与清蛋白、球蛋白、谷蛋白存在协同作用。该研究表明富硒烟叶的粗蛋白具有抗氧化活性，但是硒在卷烟燃烧过程中的迁移变化和被人体吸收的情况以及它对卷烟抽吸时产生的焦油、自由基的影响需要更多研究。

卷烟燃烧过程中形成的有害成分通过烟气被人吸收，所以研究硒对烟气中有害成分的影响切实关系到卷烟的安全性。适量的硒能有效降低烟气中总粒相物、烟气烟碱以及焦油含量等有害成分，烟叶的硒含量与之呈负相关关系[46]。李丛民等[52]也分析发现卷烟烟气中焦油含量随着硒含量增加而下降，表明硒能明显降低烟气中的有害成分，增加烟草的安全性。徐辉碧等[48]在卷烟中添加Se、Zn后分析发现，卷烟的焦油及焦油自由基浓度显著降低。认为焦油自由基浓度降低主要是添加Se的效果，通过SeO2的氧化作用来实现的。许萍等[49]此后也进行了类似的研究，但并未取得新的进展。也有研究者认为卷烟自由基浓度降低可能是烟气中的硒对自由基产生附集加合作用，形成的硒加合自由基容易衰变，从而缩短自由基的保留时间，达到降低其浓度的效果[53]。

使用富硒烟叶能有效降低卷烟燃烧过程中有害物质的释放。黎妍妍等[54]分析了天然富硒烟叶、外加硒烟叶、盆栽施硒烟叶制备的卷烟在燃烧过程中烟气里有害成分的释放量。结果发现，天然富硒烤烟的卷烟烟气中B[a]P、HCN、巴豆醛的释放量明显降低，苯酚的释放量稍有增加；直接外加无机硒2 μg/支和有机硒10 μg/支的卷烟烟气中B[a]P、NNK、NNN、NAB、HCN、NH3等的释放量明显降低；盆栽施硒能提高烟叶硒含量，其卷烟烟气中苯酚、巴豆醛、HCN、NH3等的释放量得到降低，CO、NNK的释放量稍有增加。所以硒能在降低烟气中部分有害成分释放量的同时，导致个别有害成分的释放量稍有增加，但整体上降低了烟气中的有害成分含量。

6 抽吸富硒卷烟对人体的影响及富硒卷烟的开发

研究发现烟民服用硒化kappa-卡拉胶能在一定程度上修复吸烟引起的生理损伤[55]。抽吸富硒烟，可显著提高人体血硒水平，但是就抽吸富硒烟对人体的影响及其机理进行系统研究的报道仍较少。徐辉碧等[48]在卷烟中外加Se、Zn后进行临床观察发现，抽吸“汉宝”能减轻由抽烟引起的炎症，减少咳嗽。有研究者于非富硒烟叶制备的烟丝上直接外加有机硒和无机硒，并用小鼠进行动物试驗，以分析富硒卷烟的安全性[56]。试验中发现，细胞微核发生率、卷烟烟气的细胞毒性、对TA98菌的致突变能力在添加低剂量无机硒2 μg/支时降低，高剂量25 μg/支时却较对照有增加；添加有机硒均有显著降低。且随着无机硒添加量的增加，卷烟的安全性逐渐降低；而随着有机硒添加量的增加，卷烟安全性逐渐升高。在卷烟中直接添加有机硒比无机硒安全性更优，无机硒添加量超过一定限度反而会降低卷烟的安全性。但并未深入研究卷烟直接添加无机硒和有机硒对安全性影响的临界值，而且试验中未分析动物被动吸烟后组织病理（血细胞参数等）、血硒水平、机体免疫功能（细胞免疫体液免疫和非特异免疫）、机体抗氧化功能（全血SOD、MDA、GP）等指标的变化，也未能进一步阐释为何无机硒和有机硒对卷烟安全性影响存在差异的机理。

王美珠等[6]进行了较为系统的动物试验和人体试验。选用兔子进行被动吸烟试验发现吸富硒烟（含硒量1.36 mg/kg）的兔子血硒增长率和谷胱甘肽过氧化物酶活性增长率均达到显著差异，而吸含硒量低（含硒量0.21 mg/kg）和不吸烟的兔子差异不显著或呈负增长。对130人进行人体试验发现，抽吸烟含硒量高的烟民血硒水平有所增高，增长率为5.55%，低含硒量的烟民，血硒水平变化不显著。按年龄分组发现，31～40岁年龄组血硒水平增长率最高，为6.50%，而61～70岁年龄组为最低，仅1.10%，整体呈现随年龄增加血硒增长率降低的趋势。

虽然现在富硒食品产业发展迅猛，但是富硒卷烟的开发仍较少。何佳文等[57]曾使用鄂西地区的富硒烟叶开发了“珍硒”牌卷烟，其硒含量为（3.00±0.50） μg/支，比对照卷烟高10.50倍。经分析发现，“珍硒”牌卷烟与对照卷烟相比焦油量平均低19.50%、3，4-苯并芘含量平均低22.50%、焦油中的自由基平均低27.10%、主流烟气中的氮氧化物平均低17.60%。也进行了动物试验，但只测定了小鼠吸烟后的免疫球蛋白（IgG）扩散直径，结果表明吸“珍硒”牌卷烟后IgG水平有明显改善。进一步的临床试验发现，血硒水平、免疫球蛋白（包括IgG、IgA、IgM）、谷胱甘肽过氧化物酶活力等均有提高，表明抽吸富含硒的卷烟可以减轻吸烟对人体某些免疫功能的危害。

7 展望

虽然现在还未就硒是否是植物的必需元素形成定论，但硒在植物生长发育过程中的重要作用已得到普遍认可。目前关于硒对烤烟生长、烟叶品质的影响等方面的研究较多，但是对烤烟吸收、代谢硒的机理仍未十分清楚；而对烤烟生产中硒的调控措施亦未形成统一的标准。通过土壤和叶面施硒可以提高烟叶的含硒量，抽吸富硒烟可以提高人体的血硒水平。但关于硒在卷烟燃烧过程中的迁移转化过程、硒被人体吸收及在人体内代谢的规律、抽吸富硒烟对人体健康影响的程度和机理等方面还需要更深入的探索。从而为生产高品质富硒烟叶、开发低害的特色卷烟提供更有利的指导。

参考文献：

[1] SCHWARZ K，FOLTZ C M. Selenium as an integral part of factor 3 against dietary necrotic liver degeneration[J]. Journal of the American Chemical Society，1957，79：3292-3293.

[2] ROTRUCK J T，POPE A L，GANTHER H E，et al. Selenium： Biochemical role as a component of Glutahione Peroxidase[J]. Science，1973，179：588-590.

[3] AWASTHI Y C，BEUTLER E，SRIVASTAVA S K. Purification and properties of human erythrocyte Glutathione Peroxidase[J]. Biological Chemistry，1975，250（13）：5144-5149.

[4] TAN J N，HUANG Y J. Selenium in GEO-Ecosystem and its relation to endemic diseases in China[J].Water，Air and Soil Pollution，1991，57：59-68.

[5] 高家合，李梅云，晋艳.叶面喷施硒肥对烤烟的影响[J].中国农业科技导报，2007，9（2）：61-65.

[6] 王美珠，吴宏伟，熊实禄，等.天然富硒低毒香烟的研究[J].浙江农业大学学报，1993，19（2）：220-224.

[7] 韩丹.硒在烤烟中的累积、形态转化及缓解砷毒害的机理研究[D].武汉：华中农业大学，2015.

[8] CARY E E，WIECZOREK G A，ALLAWAY W H. Reactions of selenite-selenium added to soils that produce low-selenium forages[J].Soil Science Society of America Proceedings，1967，31：21-26.

[9] 劉金旭，陆肇海，苏琪.家畜家禽的硒营养缺乏的调查研究—I.我国饲料牧草含量的分布（初报）[J].中国农业科学，1985（4）：76-79.

[10] 布和敖斯尔，张东威，刘力.土壤硒区域环境分异及安全阈值的研究[J].土壤学报，1995，32（2）：186-192.

[11] 王明远.中国粮食硒含量的地理分布[J].地理研究，1982，1（2）：51-58.

[12] 中国科学院地理研究所化学地理研究室环境与地方病组.我国土壤表层硒含量的地理分布及其与人畜硒反应病的关系[J].地理研究，1984，3（4）：39-47.

[13] 黎妍妍，李锡宏，赵书军，等.恩施州植烟土壤及烟叶硒含量状况分析[J].中国烟草科学，2011，32（S1）：67-70.

[14] 赵书军，陈红华，李锡宏，等.恩施烟区土壤硒分布特征及其与烟叶硒的关系[J].中国烟草科学，2011，32（S1）：63-66.

[15] 李国民，方红，田峰，等.湘西自治州植烟区土壤和烟叶含硒量的调查[J].吉首大学学报（自然科学版），1996，17（3）：32-36.

[16] 宋家永，贾宏昉，王海红，等.喷硒对烤烟生理效应及硒含量的影响[J].中国农学通报，2009，25（21）：191-193.

[17] 杨兰芳，丁瑞兴.低硒土壤施硒对烤烟硒含量及其体内分布的影响[J].南京农业大学学报，2000，23（1）：47-50.

[18] 张琳.硒对烤烟硒积累及烟叶品质的影响研究[D].北京：中国农业科学院，2010.

[19] 万佐玺，易咏梅，孙益军，等.土壤施硒对白肋烟含硒量的影响[J].中国烟草学报，2004，10（6）：25-28.

[20] 何佳文，周井炎，林艾明，等.烟叶中硒含量测定及价态分析[J].微量元素与健康研究，1993，10（2）：48-49.

[21] 袁玲，黄建国，陈西凯.烟草施用亚硒酸钠的研究[J].烟草科技，1994（6）：33-35.

[22] 樊俊.硒在土壤—植物中的转化及烟株对硒的富集和抗性机理研究[D].武汉：华中农业大学，2015.

[23] 果秀敏，牛君仿，方正，等.植物中硒的形态及其生理作用[J].河北农业大学学报，2003，26（S1）：142-143，147.

[24] 樊俊，王瑞，胡红青，等.烟株对不同价态硒的吸收与分配[J].中国烟草科学，2014，35（5）：10-16.

[25] ULRICH J M，SHIRFT A. Selenium absorption by excised astragalus roors[J].Plant Physiol，1968，43：14-20.

[26] 薛梅，陈悦，刘红芹，等.富硒肥的研究及其应用[J].中国土壤与肥料，2016（1）：1-6.

[27] 李前进，杨春龙.硒对烟叶化学成分和烟气中有害成分的影响研究进展[J].中国烟草科学，2007，28（2）：10-13，44.

[28] 张琳，梁晓芳，申国明，等.土壤和叶面施硒对烤烟硒积累的影响[J].中国烟草科学，2011，32（3）：57-60.

[29] 陈铭，谭见安，王五一.环境硒与健康关系研究中的土壤化学与植物营养学[J].土壤学进展，1994，22（4）：1-10.

[30] HAN D，LI X H，XIONG S L，et al. Selenium uptake，speciation and stressed response of Nicotiana tabacum L.[J].Environmental and Experimental Botany，2013，95：6-14.

[31] 杨兰芳，丁瑞兴.叶面施硒对烤烟生化品质的影响[J].湖北农业科学，2000，39（1）：51-53.

[32] 孟贵星，白胜，霍光，等.烟草施用硒矿粉等硒肥对烟叶生长及品质的影响[J].中国烟草科学，2011，32（S1）：71-75.

[33] 马友华，丁瑞兴，张继榛，等.植物体内硒和硫的相互作用[J].植物生理学通讯，2001，37（2）：161-166.

[34] 马友华，丁瑞兴，张继榛，等.硒和硫相互作用对烟草硫吸收与积累的影响[J].土壤通报，2000，31（5）：232-235.

[35] 马友华，丁瑞兴，张继榛，等.硒和硫相互作用对烟草氮吸收和积累的影响[J].安徽农业大学学报，1999，26（1）：95-100.

[36] 马友华，章力干，司友兵，等.硒、硫施用对烟草中磷的吸收和积累的影响[J].安徽农业大学学报，2001，28（1）：18-23.

[37] 马友华，丁瑞兴，张继榛，等.硒和硫配施对烟草叶绿素及保护酶活性的影响[J].南京农业大学学报，1999，22（4）：109-111.

[38] MA Y H，ZHANG J Z，ZHU W M，et al. Effect of selenium and sulfur interaction on the growth and quality of flue-cured tobacco[J].Journal of Anhui Agricultural University，2000，27（4）：313-320.

[39] 马友华，丁瑞兴，张继榛，等.烟草根际土壤硒、硫形态相互作用与烟草对硒、硫吸收的研究[J].应用生态学报，2000，11（2）：253-257.

[40] 马友华，张继榛，竺伟民，等.土壤中硒和硫相互作用的研究[J].土壤通报，2000，31（4）：162-165.

[41] 许自成，邵惠芳，孙曙光，等.土壤施硒对烤烟生理指标的影响[J].生态学报，2011，31（23）：7179-7187.

[42] 樊俊，王昌军，向德恩，等.施用硒矿粉对烟苗光合特性、成苗素质及硒积累的影响[J].中国土壤与肥料，2013（2）：89-93.

[43] 王瑞，黄树立，陈明辉，等.土壤施硒对烤烟光合特性及其同化物积累的影响[J].中国烟草科学，2011，32（1）：22-26.

[44] 罗定棋，张永辉，夏建华，等.硒在烤烟栽培上的应用效果研究[J].西南农业学报，2009，22（2）：372-376.

[45] 張驰，吴永尧，彭振坤.微量元素硒对白肋烟成分的影响[J].湖北民族学院学报，2004，22（2）：8-10.

[46] 张琳，梁晓芳，申国明，等.低硒土壤条件下施硒对烤烟烟叶品质的影响[J].中国烟草科学，2010，31（6）：46-49.

[47] 刘建福，尹大锋，谭新良，等.低焦油、低自由基、富硒烤烟型卷烟的研制[J].中国烟草学报，2001，7（3）：11-14.

[48] 徐辉碧，黄开勋，何佳文，等.微量元素硒、锌用于“汉宝”卷烟的研究[J].烟草科技，1988（3）：6-8.

[49] 许萍，盛良全，宁敏，等.微量元素在低焦油卷烟中的应用研究[J].阜阳师范学院学报（自然科学版），1998（2）：27-31.

[50] 汪季涛，杨波，姚忠达，等.硒元素对烤烟重金属及内在质量的影响[J].热带作物学报，2015，36（11）：1938-1942.