硒多糖的來源、提取及其生物學功能研究進展

金賀偉， 閆如霞， 年 芳， 唐德富

（甘肅農業大學動物科學技術學院，甘肅蘭州730030）

糖類包括單糖、低聚糖和多糖。多糖在自然界中廣泛存在，是一種至少由10 種單糖通過糖苷鍵連接而成的多聚糖（Jiang 等，2019），具有抗腫瘤、免疫調節、抗病毒、抗衰老、降血糖和降血脂等廣泛的藥理活性（Zhou 等，2018）。 硒是人和動物體所必需的稀有元素，相關研究表明,硒具有提高免疫力、抗氧化、抗腫瘤等功能（Debojyoti 等，2018；Chandana 等，2018）。 硒不能由機體自主合成，只能從體外攝?。╔u 等，2006）。因此，對于人和動物機體而言，適量補充硒或食用硒顯得尤為重要。天然植物的硒含量難以滿足動物機體的營養需求，則需要通過富硒添加劑來滿足。 自然界中硒有兩種存在形式，即無機硒和有機硒。與亞硒酸鈉等無機硒相比，硒多糖作為一種新型有機硒化合物，兼具硒和多糖的功能，且有較高的飼用價值，同時克服了硒難以吸收等弊端， 對生物體的毒性顯著降低， 且顯著高于硒和多糖的生物活性 （Sun 等，2016）。 因此，硒多糖引起了國內外研究者的普遍關注（Zheng 等，2017）。

1 硒多糖的來源

1.1 天然硒多糖 在富硒環境下，植物利用根和葉通過自身的生長代謝和生物轉化將土壤中亞硒酸鈉和亞硒酸鹽等無機硒與多糖結合轉換為天然有機硒， 不同植物對硒的積累能力不同。 Zou 等（2014）對富硒葛根采用葉面噴施亞硒酸鈉水溶液（20 mg/L Na2SeO3）分離出硒多糖。目前，利用響應面法從富硒灰果多糖（Se-GP）、冬蟲夏草SU-02菌絲體細胞內硒多糖 （ISPS）、 猴頭菇和茶樹菇SL-02 菌絲體硒多糖（MSPS）中提取含硒多糖的最佳工藝已有研究 （Liu 等，2016；Mao 等2014；Wang 等，2011；Luo 等，2010）。 在某些情況下，利用超聲波、 微波等輔助技術提高了含硒多糖的提取率。 富硒黑木耳硒多糖提取率為11.79%，且提高了4.1%（劉春延等，2016）。Gu 等（2010）研究了從富硒茶中分離出的含硒多糖的表征及其體外抗氧化活性。

1.2 微生物富集硒多糖 王路瑤等（2019）利用生物發酵法生產根瘤菌胞外硒多糖（SEPS），分別利用搖瓶和10 L 發酵罐對其發酵條件進行了優化。 Xu 等 （2019） 研究表明， 利用乳酸乳球菌NZ9000 生物合成的多糖硒納米顆粒（SeNPs）硒補充劑，具有抗氧化和抗炎活性。Sun 等（2017）將培養的鵝膏菌培養液加入發酵罐中，加入20 μg/mL亞硒酸鈉，分離處理菌絲，然后從酵母菌絲體中提取富硒多糖。還有研究發現，香菇菌絲體能有效地從培養基中積累硒， 并且硒也被并入菌絲體多糖（Turlo 等，2010）。

1.3 人工合成硒多糖 多糖有羥基、酮基和醛基等官能團，能與其他化合物發生反應，即多糖的合成或硒化修飾成為可能。 硒化修飾制備硒多糖的方法主要包括硝酸亞硒酸鈉、硝酸亞硒酸、冰醋酸亞硒酸、冰醋酸亞硒酸鈉和氧化硒法等。 Eliza 等（2018） 將硒強化菌絲體在10 L 發酵罐中浸沒培養，通過添加亞硒酸鈉，合成了20 μg/mL 的硒化多糖。 Ru 等（2020）在苦瓜多糖存在下，用抗壞血酸還原亞硒酸鈉，合成了平均分子質量（MW）為4.0038×104Da 的硒化多糖。 張超等（2019）采用硝酸－亞硒酸鈉法， 在LBPP、LBPL 500 mg，Na2SeO3400 mg，溫度70 ℃，時間6 h 的反應條件下枸杞多糖硒化修飾成功。 Li 等（2016）也通過亞硒酸鈉-硝酸法成功制備硒修飾的葡甘露聚糖。Wei 等（2015）也合成了一系列紅芪硒多糖（Se-RHP）衍生物。 Se-RHP 的有機硒含量從1.04 mg/g 增加到3.29 mg/g。 Zhu 等（2016）采用超聲波輔助合成了蛹蟲草硒多糖（SeCPS）。

2 硒多糖的提取與純化分離

多數植物細胞壁比較牢固， 大多有脂質包圍在細胞組織外，為了充分提取植物中的硒多糖，將植物主要富集硒多糖的部位進行預處理， 破碎植物細胞壁， 再在索氏提取器中用有機溶劑進行回流脫脂， 常用的有機溶劑有石油醚、 石油醚-丙酮、乙醚。 硒多糖提取一般采用熱水浸提法、堿提法、微波法、超聲法和酶解法，通常用水或者弱堿溶液提取， 因為酸性條件可能會導致硒多糖中的糖苷鍵斷裂（Staaf 等，2000）。

提取后的粗硒多糖需進一步純化分離。 將粗硒多糖進行脫蛋白和脫色純化處理， 脫蛋白通常采用蛋白酶法、Sevag 法、三氟三氯乙烷法和三氯醋酸法，硒多糖脫色一般采用活性炭法、過氧化氫脫色法和弱堿性離子交換樹脂脫色法。 將純化后復雜的混合硒多糖再經過DEAE-celloluse52、Sephadex 或Sepharose 柱色譜分離便能得到單一的硒多糖（尚德靜等，2001）。純化分離的硒多糖純度鑒定方法有高壓電泳、超離心、高效液相色譜和凝膠色譜。需使用兩種以上方法進行測定，以確保測定硒多糖純度的準確性。

3 硒多糖的功能

3.1 清除自由基 羥自由基能夠殺死紅細胞，降解DNA、細胞膜和多糖化合物。 有研究發現，隨著苦瓜多糖及其衍生物濃度的增加，對羥自由基的清除作用增強（Chen 等，2019）；另外，還可以通過增強抗氧化酶活性降低對機體的損傷。鵝側耳含硒多糖能夠提高超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性，降低活性氧簇（ROS）水平，從而保護HaCaT 細胞免受H2O2誘導的氧化損傷（Sun，2017）。 硒化修飾能夠顯著提高枸杞多糖的體外DPPH 自由基、羥自由基、ABTS 自由基的清除能力，提高谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、超氧化物歧化酶（SOD）和總抗氧化（T－AOC）活性，降低丙二醛（MDA）含量（張超，2019）。 Liu 等（2020）調查了從苜蓿莖稈及其兩種硒修飾產物（Se-APS2 和Se-APS3）中分離得到的三種新型多糖（APS1、APS2 和APS3），APS1-3 和Se-APS2-3 的清除活性隨多糖濃度的增加而增加。當濃度為0.005 ～5.000 mg/mL 時，硒多糖對DPPH自由基的清除活性強于天然多糖。 當Se-APS2 和Se-APS3 的濃度為5 mg/mL 時清除率分別為88.1%和92.0%， 表明硒修飾多糖能顯著提高其體外抗氧化作用。

3.2 保護神經活性 硒和多糖組合具有良好的神經保護活性， 其中硒多糖的自由基清除能力對其保護神經活性有一定貢獻。 氧化應激被廣泛認為是在神經退行性疾病發病機制中發揮潛在作用的一個因素（Niedzielska 等，2016）。含硒多糖可以增強硒依賴性酶的生物活性，清除羥基自由基，從而使得機體神經活性免受損傷。 從桔梗中分離的含硒多糖PGP1 預處理大鼠嗜鉻細胞瘤細胞（PC12 細胞）可以抑制細胞活力的下降，降低細胞凋亡率，防止細胞膜損傷，并減少細胞內ROS 的形成（Sheng 等，2017）。 PGP1 具有抗氧化作用，即提高了SOD 活性， 降低MDA 和過氧化脂質（LPO）的生成。 月季含硒多糖（Se-RLFPs）具有較強的清除自由基活性， 能減輕H2O2誘導的SHSY5Y 神經母細胞瘤細胞氧化應激和凋亡， 證實Se-RLFPs 具有防治神經退行性疾病的作用（Liu等，2018）。 硒化紅芪多糖（Se-RHP3）對Aβ25-35誘導的SH-SY5Y 神經母細胞瘤細胞氧化應激和凋亡也有保護作用（Wei 等，2015）。

3.3 增強免疫力 細胞免疫的狀態（Thekisoe 等，2004）和細胞免疫功能的強弱（Wang 等，2009）是由淋巴細胞的增殖情況反映的。 一系列研究表明，含硒多糖可通過調節免疫系統和機體的生物反應，包括促進淋巴細胞吞噬和分泌一氧化氮（NO）及巨噬細胞因子，以及提高血清抗體滴度等，增強免疫活性。 硒化修飾使得天然多糖的免疫活性顯著增強。與未改性的白術多糖相比，硒化的白術多糖和百合多糖能顯著促進淋巴細胞增殖， 提高IFN-γ、IL-2和IL-6 的抗體滴度和含量（Hou 等，2016；Liu 等，2015）。 從天然當歸中提取當歸多糖（CAP）進行不同程度的硒化修飾，可顯著提高CAP 免疫活性，其中以亞硒酸鈉200 mg/500 mg·CAP、 反應溫度70℃、反應時間6 h 的修飾效果最好（Qin 等，2013）。硒化還增強了淫羊藿多糖 （EPS） 和板藍根多糖（IRPS）的免疫調節活性，表現為提高血清抗體滴度和促進淋巴細胞增殖（Li 等，2016）。

3.4 抗腫瘤 含硒多糖具有較強的抗腫瘤活性，其中所含硒發揮著重要作用。 Gao 等（2017）研究發現， 當歸硒多糖可直接抑制肝癌腫瘤絲裂原活化蛋白激酶 （MAPK） 信號通路中多種蛋白 （p-ERK、p-JNK 及p-p38）的表達，降低由CCl4誘導的肝功能及組織損傷。富硒火棘多糖（Se-PFPs）在不改變體重的情況下顯著增強了人乳腺癌細胞MDA-MB-231 對阿霉素的敏感性，證實Se-PFPs增強了阿霉素的抗腫瘤作用， 降低了其毒性作用（Yuan 等，2016）。 Sun 等（2018）也研究了富硒蟲草的新型硒多糖的抗腫瘤活性。目前的研究證明，線粒體是調節細胞凋亡的關鍵途徑 （Petit 等，2009；Murgia 等，2009）。用銀杏硒多糖（Se-GBLP）處理T24 細胞48 h 可顯著抑制細胞活力并以劑量依賴性方式誘導細胞凋亡（Chen 等，2017）。 硒修飾的葡甘露聚糖寡糖比無機亞硒酸鈉和葡甘露聚糖寡糖具有更好的活性， 并通過線粒體途徑誘導細胞凋亡來抑制腫瘤（Li 等，2020）。

3.5 抗炎 炎癥是由于機體損傷、 微生物感染或者化學物品等引起的各種病理反應?；钚匝醮貢l和維持炎癥級聯反應， 并誘導隨后的組織損傷，而含硒多糖可能會減輕炎癥。硒化海藻酸鈉衍生的多甘露糖醛酸鹽（Se-PM）可顯著抑制脂多糖（LPS）激活的小鼠巨噬細胞RAW264.7 細胞中NO、前列腺素E2（PGE2）和ROS 的產生（Bi 等，2018）。 Se-PM 的抗炎作用主要來自對NF-kB 和MAPK 信號通路的阻斷和抑制。 硒化白榆果膠多糖（Se-PPU）可抑制LPS 誘導的原代264.7 細胞NO 生成，Se-PPU 的抗炎活性隨Se 含量的增加而增強（Liu 等，2017）。對LPS 誘導的炎癥小鼠連續灌胃MSPS 后，不僅能降低前炎性細胞因子水平，還能促進抗炎細胞因子分泌， 抑制炎癥， 減少細胞凋亡， 證明了MSPS 的抗炎和器官保護作用（劉敏，2019）。

3.6 其他 除以上功能外， 硒多糖還具有其他功能，包括抗衰老、腎保護、肺保護、抗骨質疏松和抗纖維化等。 茶樹菇SL-02 含MSPS 通過提高D-半乳糖誘導衰老小鼠的SOD、GSH-Px 和T-AOC 活性，降低MDA 含量和總膽固醇（TC）水平，顯示出抗衰老作用（Liu 等，2016）。 硒含量為0.1271 mg/g 的烏德曼陀羅菌絲體硒化多糖具有腎臟保護作用，表現為降低血清肌酐（CRE）、尿素氮（BUN）和尿酸（UA）水平，提高SOD、GSH-Px、鈣轉移酶（CA-T）和T-AOC 活性，降低腎臟髓過氧化物酶（MPO）活性以及脂多糖誘導的腎損傷小鼠的MDA 和LPO 含量（Gao 等，2018）。 MSPS 還具有肺保護作用，表現為降低血清補體成分3（C3）、C-反應蛋白（CRP）和γ-谷氨酰轉肽酶（γ-GT）水平，提高肺組織中SOD、GSH-Px、CA-T 和T-AOC 的活性，降低LPS 致肺損傷小鼠的MDA 和LPO 含量（Gao 等，2017）。

4 總結

微量元素硒和多糖都具有獨特的理化性質，對機體健康有許多有益的作用。 天然硒多糖可以從某些真菌、細菌和植物中獲得，但來源狹窄，硒含量低。另外，經由生物轉化過程獲取富硒多糖一般耗時較長， 轉化率低。 根據天然硒多糖構效關系，以此為模板，制備相應的合成硒多糖，可以實現硒多糖的產業化生產。 一般人工合成的硒多糖高于天然硒多糖的含硒量，具有抗氧化、保護神經活性、增強免疫力、抗腫瘤和抗菌等多種功能。 這些生物學功能在一些醫學領域具有獨特的應用價值， 但是目前還鮮見畜牧業將其作為新型飼料添加劑的研究報道， 可見硒多糖在未來發展中潛力無限。 當下關于含硒多糖的研究還需克服如下問題：（1）尋找天然富硒多糖和提高生物轉化效率的鑒定方法是亟待解決的關鍵問題；（2）人工合成硒多糖的種類有限，潛在毒性鮮見報道，有待進一步研究；（3）研究硒多糖在飼料中添加比例，確定對畜禽的適宜添加量， 將其當作一種功能性飼料應用到畜禽養殖中， 為將來硒多糖在畜牧業中的應用提供理論依據。