对硒产品的研究（硒的研究历程）

收稿日期：2006-03-09。基金项目：湖北省教育厅中青年优秀团队项目（鄂教科［2003］7）。作者简介：刘建华（1971），男，硕士研究生，实验师，主要从事生化与发酵工程研究。＊通讯作者。微量元素硒的微生物转化研究进展刘建华1，2湖南农业大学生化与发酵工程实验室，湖南长沙410128；湖北民族学院生物科学与技术学院，湖北恩施445000）摘要：介绍微量元素硒的生物学功能，通过阐述利用微生物的特殊生物转化能力进行硒的微生物转化的现状和发展趋势，提出从高硒地区筛选野生富硒食用蕈菌资源，开展微生物的硒富集规律，并进行硒的微生物转化的研究方向。关键词：硒；微生物转化；生物学功能中图分类号：@939。文献标识码：A文章编号：1008-8423（2006）03-0288-04硒（SeIenium，Se）元素由瑞典化学家BerzIius于1817年从生产硫酸的矿尾中发现，1957年美国科学家Schwarz和FOItz自此硒对人和动物的营养作用才开始逐渐为人们所认识。20世纪70年代以来，硒与人类和动物健康的关系引起了人们的高度关注，通过研究，不仅初步弄清了硒的分布、硒在自然界的存在形式，而且已有的研究成果表明硒具有多种重要的生物学功能11］，1973年世界卫生组织正式把硒列为人体必需的微量元素，1988年，中国营养学会将硒列为人体必需的15种每日膳食营养元素之一。

近20年以来，在硒研究领域中，硒的有机化研究成为热点，大量的研究表明通过生物进行硒的转化为获取有机硒提供了一条简便经济的途径［12］由于微生物具有生长迅速、繁殖快，代谢能力强，适应性强等特点，因此利用微生物进行硒的转化可以不受季节和气候的影响，而且生产周期短，因此硒的微生物转化目前也开始成为硒的有机化研究的新领域。硒的作用规律硒作为一种微量元素，具有多重的生物学功能。而且硒自被发现之后长达一个多世纪的时间里一直是被作为剧毒物对待的，因此，美国食品和营养委员提出成人每天摄人硒安全和适宜范围推荐量为50［13］，杨光圻等经过多年研究，提出我国成人每天适宜的膳食硒摄人量应为50要满足机体正常代谢，每天需要摄入硒。摄入硒的含量过低过高都会影响到人体的健康。由于人体中的硒主要是通过饮食摄入的，因此若长期食用缺硒的食物（成人日摄入硒量营养水平10），就会因硒营养不足而引起硒缺乏症，如果摄人量过高（成人日摄入硒量营养水平750）又会产生硒中毒。在硒的最适摄入量和中毒剂量之间只有一个狭窄的安全区。现有的研究表明，无论是无机硒还是有机形硒均能被机体吸收，但是由于无机硒的毒性相对很强，吸收率又较低，因此目前补硒时都以有机硒为最安全最有效的于段。

硒的生物转化通过生物转化的方法获得有机硒的研究成为硒研究的一个热点，就目前的现状看，有机硒的生物转化包括微生物转化法、植物转化法、动物转化法等。由于通过生物进行硒的有机化具有转化率高、所提供的有机硒形式多种多样，不仅可以为人类提供富含有机硒的食品，而且又可以为畜牧业生产提供富含有机硒的添加剂，因此这是一个具有广阔前景的研究领域。相对而言，在硒的植物转化方面的研究取得成果更多一些，植物第24湖北民族学院学报（自然科学版）VOI。24HubeinstituteNatiOnaIities（NaturaIScienceEitiOn）Sep。2006转化有机硒通常有施硒肥、叶面喷硒和含硒溶液培养富硒的植物芽类等三种方法，研究涉及的植物或作物有小麦、水稻、大豆、油菜、茶叶、蔬菜以及植物性饲料、牧草等；硒的动物转化就目前的研究而言，主要是通过动物进行硒的转化为人提供有机硒源，主要采用家禽和奶牛，特别是通过产蛋母鸡来达到这一目的研究较多。微生物转化法中较多的是培养富硒酵母，美国在此方面研究得较早，富硒酵母生产在国内外已实现工业化生产和进入实用阶段。湖北宜昌安琪酵母股份有限公司生产的富硒酵母的硒的质量分数可高达2500mg了酵母之外，在硒的微生物转化研究中涉及的还有富硒乳酸菌、富硒蕈菌等［13］，由于微生物具有生长迅速、繁殖快，代谢能力强，适应性强等特点，因此利用微生物进行硒的转化可以不受季节和气候的影响，而且生产周期短，因此硒的微生物转化目前也开始成为硒的有机化研究的新领域。

硒的微生物转化在自然界硒的循环中，微生物和土壤两者也构成了硒的一个循环系统，目前生物体内已经发现的重要的低分子量硒化合物有十多种［10］，而在微生物中发现的低分子量硒化合物有硒代半胱氨酸、硒代蛋氨酸、二甲基硒化合物、二甲基二硒化合物、单质硒等五种，存在于微生物体内的高分子量硒化合物主要包含硒酶、含硒蛋白等。微生物从周围介质中提取高价态的硒，并将其还原为元素硒或负二价化合物。已经开发利用的富硒微生物菌种不论是利用富硒微生物进行营养学药理学方面的研究，为开发以硒为主的功能性调节剂提供理论依据，还是直接利用富硒微生物开发产品，目前涉及到的微生物主要限于细菌中的乳酸菌，真菌中的食用菌（金针菇、平菇和香菇、猴头菌、灵芝）、酵母，藻类中的螺旋藻等。陈龙［14］等开展了利用乳酸菌源有机硒对肝损伤小鼠脾脏脂质过氧化和NK细胞活性的保护效应研究，就是借助乳酸菌利用亚硒酸钠转变为生物有机硒，富集富硒乳酸菌培养液，然后经过加工制成乳酸菌源有机硒制剂，含量为1145mg有机硒制剂，研究乳酸茵源有机硒干预CCI致肝损伤小鼠脾脏NK细胞活性和脂质过氧化反应的变化，探讨该有机硒在抗损伤保护过程中的效应及其机制。结果显示，乳酸茵源有机硒能够提高正常机体抗氧化能力，在干预肝损伤过程中，可以通过改善和提高脾组织抗氧化酶活性及NK细胞活性发挥积极有效的作用。

［15］等从酸奶中分离纯化出保加利亚杆菌（LactobacillusBulgaria，LB）和嗜热链球菌（StreptocociusThermopiles，ST），通过耐硒筛选，确定嗜热链球菌为耐硒菌种，以浓度梯度法对其驯化，从而得到富硒菌株，并进行富硒实验，其筛选到的嗜热链球菌，其富硒率为728%。［16］等通过猪苓菌丝细胞内物质代谢转化，将无机硒结合到大分子活性物质（如多糖和蛋白质）上，获得有机硒多糖和硒蛋白，这样就更有利于发挥有机硒的免疫功能和猪苓的抗菌抗癌功能。实验结果表明，猪苓是一种极耐硒的药用真菌，富硒特性优良，是一种理想的有机硒载体。通过液体培养获得的富硒猪苓菌丝体既可作为补硒的功能型食品，又可作为具有增效作用的抗肿瘤、抗衰老真菌类药物予以开发。在硒的微生物转化中，富硒酵母的研究是最早，也是取得成果最多的。美国在这方面的研究较早。是国内最早报道培养成功富硒酵母的学者，将啤酒酵母在亚硒酸钠培养基中培养。产品含硒量300mgkg，其中的硒以类似天然食物中的有机硒的形式结合于蛋白质中。经临床实验证明具有很高的抗癌活性。据研究，51%的微量元素硒与酵母细胞壁的大分子组分紧密结合，45%左右与细胞液中的肽、氨基酸结合。

其余少部分则与可溶性蛋白质结合，使微量元素硒由无机状态转为有机状态，提高了其生物利用率（一般可达37%）， 并降低了毒性 ［17］ 硒酵母中含硒化合物以有机结合硒为主，主要包括含硒酶、含硒蛋白质及含硒多糖类，这些化合物具有十分重要的生物功能，如含硒谷胱甘肽过氧化物酶、含硒磷脂谷胱甘肽过氧化物酶、甲酸脱氢 酶、烟酸羟化酶、含硒RNA 等在机体代谢过程中都具有重要作用。 ［18］对啤酒酵母菌种进行选育，并 经单因素试验初步确定了在摇瓶培养中硒酵母发酵所需的最适发酵条件：温度30c，10%接种量，转速200 mI，发酵培养时间48，有机硒含量超过90%。 富硒酵母的生产 目前在国内外已实现工工业化生产和进入实用阶段，湖北宜昌安琪酵母股份有限公司利用生物遗传工程技 术、微生物发酵技术、生物酶解技术、微胶囊技术、乳化技术、超微技术等高科技生物技术，生产的富硒酵母 的硒含量可高达2 500 mg kg，通常为1000 mg kg左右，其蛋白质含量为55 8%，维生素B 刘建华等：微量元素硒的微生物转化研究进展富硒食用菌的试验研究报道近年来也比较多，从现有的研究分析，富硒食用菌具有三个些特点：!利用 食用菌较强的富硒能力将无机硒结合到大分子活性物质（如多糖、蛋白质等）上，转化为有机硒多糖和硒蛋 白，提高了硒的有效性，也降低了其毒性；”富硒食用菌的营养成分得到改善，使食用菌的蛋白质、碳水化合 物的含量增高；# 硒对菌丝和子实体的生长有促进作用，但有一定的适宜浓度，合理施硒可使食用菌提高产 根据吴珍和等试验报道，通过在平菇和香菇的培养基中加入不同剂量的富硒添加剂，可使平菇和香菇中硒的含量达到34 980 和11300 g；比对照分别提高137倍和214 ［19］对富硒金针菇及金 针菇菌丝多糖进行了研究，并不同菌种、不同菌株、不同硒浓度、不同培养天数以及菌种在含硒斜面上驯化与 否等因素对富硒金针菇菌丝多糖含量的影响进行了研究。

结果表明，采用固体菌种、液体菌种和孢子菌种培 养的金针菇富硒菌丝多糖含量均高于对照，一定浓度的亚硒酸钠提高菌丝多糖含量。 利用螺旋藻生产富硒螺旋藻产品的相关研究。 ［20］等的研究表明：以钝顶螺旋藻（spiruina，pa- reni，简称sP。 D）为研究对象，在含硒的培养液中进行富硒螺旋藻的培养，研究钝顶螺旋藻对硒的吸收富集 情况，并分析了富硒螺旋藻中不同形态硒的含量。 结果表明，在正常生长条件下，钝顶螺旋藻的富硒在10 200mg ［21，22］开展了富硒螺旋藻清除氧自由基的研究，以 钝顶螺旋藻为研究对象，按照优化条件加入亚硒酸钠，进行富硒螺旋藻的培养。 采用化学发光法研究富硒螺 旋藻提取液、硒藻蓝蛋白、硒藻多糖、亚硒酸钠对超氧阴离子O 和羟自由基（OH）的清除作用。 结果显示， 富硒比未富硒螺旋藻提取液对超氧阴离子的清除率提高30%，对羟自由基的清除率提高20%，硒藻多糖对 氧自由基具有极强的清除效率，并根据研究结果推测富硒螺旋藻可能因硒的代谢而产生活性有机硒态如硒 藻蓝蛋白、硒多糖等，从而提高其清除自由基活性。 现有的硒的微生物转化的流程和方法。从流程和方法看，主要是沿用菌种扩培 富硒率测定的方式进行。

加硒的方法，通过在培养基中加入不同剂量的富硒添加剂，主要是亚硒酸钠 （Na ），一般采用梯度加硒法。王新风 ［23］ 进行了富硒平菇栽培应用研究，将栽培料制成含硒量分别为0、 kg的梯度。 ［24］在对从酿酒的副产物黄水中筛选的一种富硒乳酸菌的筛选及其富硒能 力研究时，筛选培养基灭菌后加入预先灭菌的 Na ，制成含Na mL的筛选培养基平板，从而筛选出一种乳酸菌。 硒的微生物转化应用研究存在的问题目前对于硒的微生物转化的研究主要是利用已经驯化的真菌资源和传统的食品用细菌资源进行长时间