硒酵母功能作用研究進展

吳澤柱，盛 艷

（1.英聯（哈爾濱）食品添加劑有限公司，黑龍江哈爾濱 150300；2.大興安嶺超越野生漿果開發有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150060）

硒是一種非金屬元素，在元素周期表中，它的特性介于硫元素和碲元素所在的硫族元素之間。1817年Jons Jakob Berzelius發現了硒[1]。在后續的研究中，研究發現硒在人體和動物體內主要參與合成硒代半胱氨酸、硒代甲硫氨酸和多種硒代蛋白（酶），具有提高機體免疫力、清除體內自由基、抑制脂質過氧化反應等生物學功能[2]。1973年世界衛生組織建議人體每天補充200 μg的硒元素。硒的攝入和利用很大程度上取決于該元素所處于的形態，在其生物利用率和生理功效上發揮著重要作用。酵母菌是一種單細胞真菌類微生物，具有蛋白質含量高、營養豐富、易培養、生長期短等優點，且具有極強的富集微量元素的能力。在自然界中，硒存在的形式大致可分為無機硒和有機硒2種，其生物活性與毒性也各有不同：無機態硒，即無機礦物鹽，如硒酸鈉和亞硒酸鈉；而另一種為有機態硒，如富硒酵母[3]。因為硒在酵母發酵過程中被吸收利用，轉化成有機的形式，所以硒酵母被認為是一種有機硒源。無機硒很難被動物和人體直接吸收利用，而有機硒可以通過腸壁的主動運輸，進入體內。富硒酵母中含有大量的有機硒，可作為補充硒元素的主要來源，具有生物利用度高、食用安全、毒性低等優點[4]。因此，研究富硒酵母中硒的賦態，成為近年來研究的熱點。對合理攝取硒元素、促進人體健康具有十分重要的意義。

1 硒酵母菌種的制備

硒酵母產品生產過程中，首先要考慮到菌株的特異性。因為生產硒的菌種特性會影響硒在酵母蛋白和肽類中的含量。同樣，在比較硒酵母產品時，區別總硒代蛋氨酸和生物可利用的硒代蛋氨酸也 非常重要。因為只有游離硒代氨基酸才能起到真正的功能作用，它是硒酵母中最有效和活性最高的混合物。

與酵母效果相近的酵母菌株具有獨特的生化和遺傳特性，因此不同酵母硒的效果具有菌株特異性。選育高富硒酵母菌株，通過梯度耐硒馴化、DES（硫酸二乙酯）化學誘變，在最適發酵培養基和培養條件下，以提高酵母生物富集、轉化有機硒的能力，為富硒農牧業生產提供一種安全的有機硒源。通過紫外線誘變、抗性篩選試驗獲得富硒能力強的酵母菌株，優化培養基及發酵培養轉速、溫度、初始pH值對富硒酵母的生物量影響較大。

從樣品前處理、分離富集、分析和檢測整個程序上，從硒酵母中硒的進行形態學分析，以期為富硒酵母的合理利用提供參考。以生產性狀已退化的酵母菌為出發菌株，通過亞硝基胍誘變選育，為獲得高產富硒酵母，通過硒濃度梯度熱帶假絲酵母（Candida tropicalis Fec 2011）、戴氏酵母 （Sac.delbrueckii Fec 209）、馴化啤酒酵母（Sac.cerevisiae Fec 205） 等3株酵母菌，結果顯示啤酒酵母（Sac.cerevisiae Fec 205）比其他2株酵母的耐硒性能更強。以新疆富硒土壤為樣品來源，通過馬丁培養基的初篩和富硒能力的復篩，篩選到1株富硒量相對較高的黏紅酵母菌株（Rho-dotorula glutinis X-20）[5]，對富硒產朊假絲酵母發酵培養基進行優化，獲得高生物量富硒酵母。以釀酒酵母為載體，通過酵母生長代謝過程，使無機硒轉化到細胞內的蛋白質及多糖上，成為有機的形式[6]。對富硒酵母進行超聲波破碎、鹽析、透析、冷凍干燥得到酵母硒蛋白。酵母硒蛋白表現出較好的羥基自由基的清除能力，當質量濃度達到2.0 mg/mL時，硒蛋白對羥基自由基的清除率為84.23%，為同質量濃度維C羥基自由基的清除能力的3.5倍，為同質量濃度酵母蛋白羥基自由基的清除能力的2.4倍。酵母硒蛋白與未富硒的酵母蛋白相比，有較強的抗氧化性，且具有一定的量效關系，酵母硒蛋白在作為優質的補硒劑的同時也有很好的抗氧化活性。

2 硒酵母的生產工藝

對于富硒酵母這類菌體發酵主要以擴培為主要目標。硒元素主要以硒蛋白和硒代氨基酸的形式存在于酵母中，少部分形成硒轉運RNA和硒多糖[7]。將無機硒在酵母生長繁殖的過程中作為營養鹽摻入到初級代謝的產物中。但是，高濃度的無機硒對酵母細胞有一定的毒副作用，因此添加硒量不能太高。通常，30 μg/mL的硒含量對酵母起到一定的抑制作用，起始質量濃度不應高于25 μg/mL。對數生長期是酵母吸收硒元素的最佳階段，采取流加方式，不斷增加硒質量濃度。到達穩定期時，酵母基本停止生長，自身代謝開始降低，乙醇等發酵產物開始積累，硒元素很難再進入到細胞內，可以根據酒精含量來判定最終發酵時間。因此，在穩定期停止發酵比較好。在生產過程中，培養時間過短，會導致酵母數量偏低，時間過長，會導致酵母自溶死亡，從而會降低設備利用率，增加生產成本。

3 硒酵母的作用及功能

3.1 對動物的作用及功能

硒是動物機體所必需的微量元素。硒在動物組織中的分布、沉積和合成，很大程度上依賴硒的來源形式，不同化學結構的硒對生物利用起著至關重要的作用。以前最常采用的補硒方式是飼料中添加亞硒酸鈉，但其毒性較高，使用不當易使機體發生中毒。因此，許多國家（如瑞典）規定乳豬料中必須使用有機硒，日本則規定飼料中禁止使用無機硒[8]。有機形式的硒是更為有效和更易利用的來源，被細胞攝入后，轉化成為硒的中間代謝產物，并進一步被利用。富硒酵母可將有毒的無機硒轉化為低毒的有機硒，既可以提高硒的生物利用率，又可以增大硒利用的安全性，因而酵母硒被認為是無機硒理想的替代品。

硒酵母在蛋雞、肉雞、種雞的生產性能方面及抗氧化方面生物功能價值意義十分重大，硒酵母在蛋雞生產中的應用，不僅可以提高雞的生長速度，而且還能提高雞肉品質和蛋品質，提高雞的生產性能，是一種非常好的飼料添加劑。飼料中添加硒酵母可提高刺參的特定生長率、抗病力和免疫力，同時添加600 mg/kg硒酵母和250 mg/kg的維E是研究最優的組合[9]。在奶牛基礎日糧中添加富硒酵母，利用原子熒光分析法檢測飼喂前后牛奶中硒含量[10]。飼料中添加富硒酵母顯著提高了牛奶硒含量（97.73 g/L），飼料中推薦酵母硒添加量為1.27×10-6g/L。因此，硒酵母既提高奶牛產奶量，又增強了奶牛機體健康，對奶牛產業的影響較大。

3.2 對人體的作用及功能

硒是維持人體正常生命活動所必需元素之一，缺硒會引起多種疾病的發生。天然食品中硒含量普遍較低，緊靠天然食物中的硒并不能滿足人的正常需要，膳食硒的低水平攝入對人體健康有潛在影響，為了保證人體健康、防治有關疾病，需要有充分的硒攝入，通過攝取足夠的硒來預防有關疾病的發生顯得非常重要，而無機硒毒性較高，不能被人類所利用，通過微生物將無機硒轉化成有機硒是目前研究的熱點，但是植物體內的硒含量普遍較低，因而利用微生物轉化可以為人類提供物美價廉的有機硒產品。

在缺硒情況下，肝和心肌組織的呼吸功能受到抑制，對克山病心肌超微結構的研究發現其線粒體的改變最明顯、也最早，因而對GSH誘發的膨脹速度減慢，表明線粒體功能受到了損害，對缺硒人群補硒有利于維護心肌線粒體的正常功能和完整性[11]。硒可抑制程序外DNA的修復，能抑制腫瘤細胞的DNA合成，硒選擇性地抑制肝癌細胞的環磷腺苷-磷酸-酯酶（CAMP-PDZ） 的活性，提高肝癌細胞內CAMP水平，從而造成了控制癌細胞分裂及增殖的內環境而發揮抑癌作用[12]。硒酵母對肝癌、腸癌、胃癌、肺癌、惡性淋巴瘤、乳腺癌、生殖細胞瘤均有一定的預防和輔助治療作用。硒酵母與化療同時進行，可降低某些化療藥物的毒副作用。特別是造血系統毒性和消化道毒性，增強機體的耐受性及藥物治療效果。

富硒酵母的自由基清除率與其濃度呈現線性關系。表面上看，富硒酵母的抗氧化能力弱于抗壞血酸，但是將抗壞血酸折算為含有同等數量抗壞血酸的食物獼猴桃時，富硒酵母的抗氧化能力就明顯優于獼猴桃的抗氧化能力，充分體現了富硒酵母的實用價值[13]。富硒酵母對雄性高脂血癥大鼠血脂水平的影響和抗氧化作用。適量的酵母硒可降低雄性SD高脂血癥大鼠的血脂水平，具有抗氧化能力[14]。臨床上采用小劑量左旋甲狀腺素片配合硒酵母，對原發性甲狀腺功能減退患者具有顯著的保護作用。通過對甲狀腺炎患者作為研究對象，利用隨機分組法將所有患者均分成2組，對照組給予常規西藥治療，觀察組患者在對照組的基礎上給予硒酵母治療，2組患者治療后的腹脹、黏性水腫、甲狀腺疼痛、甲狀腺腫脹等臨床癥狀和治療總有效率差異有統計學意義（p＜0.05）[15]。糖尿病伴橋本甲狀腺炎患者采用硒酵母治療，不僅可以提高患者的治療效果，而且還可以改善其臨床癥狀[16]。

4 硒酵母的產品

4.1 飼料

由于硒是動物必需的微量元素，其在動物的生長發育及繁殖中發揮著重要作用，部分動物疾病的發生與硒之間也具有一定的關系。通過對硒元素的生物學功能和富硒酵母的優點研究，認為其作為飼料添加劑更為安全。將硒酵母添加劑在肉豬、家禽、水產動物養殖、反芻動物和寵物狗貓飼養中的應用，可促進動物的生長，提高免疫力。

4.2 保健品及食品

硒是人體必需的微量元素，適量攝入能夠提高體內硒水平，使體內谷胱甘肽過氧化酶（GSH-PX）活性增加，由于GSH-PX在體內有保護細胞膜完整性、消除自由基、增強體內免疫功能等作用，因而起到防病治病的作用[17]。硒酵母片有利于人體高效吸收，硒與酵母蛋白結合非常適合人體吸收利用。另外，酵母硒天然安全是純天然生物態制劑，硒經酵母進行生物轉化，符合人體最佳硒需求量，安全無副作用。硒酵母片營養均衡，除可高效、安全地補充硒元素外，硒酵母還富含蛋白質、B族維生素和多種微量元素。

利用硒酵母制作面點也有助于人體對硒元素的吸收。例如，制作適用于亞健康人群保健食品富硒面包的研制、以金橘為主要原料生產富硒金橘果糕。

5 硒酵母的測定

硒酵母檢測方法很多，有原子吸收法、分光光度計法、分子熒光法、氣相色譜法、高效液相色譜法、質譜法、極譜法、化學發光分析法、電化學法和電感偶合等。無論哪種方法，檢測結果均為無機硒含量，若要檢測有機硒的量，可將樣品消化后測定出總硒量，然后減去無機硒量。在這些方法中，以原子吸收法、熒光法和分光光度法最為常用。