富硒植物蛋白的研究進展

王珠琳， 袁 莉， 李建科， 胡子朗

(西部果品資源高值利用教育部工程中心；陜西師范大學食品工程與營養科學學院1，西安 710119)(安康漢陰華曄植物藥業有限公司2，安康 725000)

近年研究發現，硒具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎、增強免疫力等許多重要的生理功能[1]，且大量研究表明嚴重缺硒會導致各種疾病，如免疫系統功能障礙、精神衰竭、認知能力下降、自身免疫性甲狀腺疾病、不育癥、糖尿病、心血管疾病、癌癥等[2]。隨著人們對健康問題的逐漸關注，許多學者開始探索更多的硒補充劑，發現可以從植物、動物以及微生物體中獲取有機硒。由于植物蛋白容易獲得，可以將外界的硒通過自身生長代謝與吸收轉化為以硒蛋白為主的有機硒化合物，故大量研究從富硒植物中提取硒蛋白，如大豆、魔芋、花生、糙米、玉米、大蒜等。富硒植物蛋白作為一種高效、低毒的優質硒源，不但可以緩解有機硒資源的缺乏問題，還可以提高人們的健康水平[3]。本文富硒植物蛋白的提取方法、生理功能進行詳細綜述。

1 富硒植物蛋白概述

植物通過肥料、水源、土壤等多種途徑獲取無機態硒，并利用其生物轉化能力，在體內合成有機態硒[3]，如硒蛋白、硒核酸和硒多糖等，其中硒蛋白是硒的主要存在形態[4]，其過程如圖1所示。富硒植物蛋白是將普通蛋白與硒元素有機整合到一起的一種新蛋白質資源，硒在蛋白質中主要以硒代氨基酸的形式存在[5]。當無機態硒進入植物體內后，可與植物體內某些氨基酸相結合，尤其是含硫基的氨基酸，形成硒代含硫氨基酸化合物及其衍生物，如硒代半胱氨酸(Se-Cys)、硒代蛋氨酸(Se-Met)，然后這些硒代含硫氨基酸化合物直接參與到植物蛋白質合成的過程，從而形成硒蛋白[6]。通過合適的方法對富硒植物蛋白進行提取，可為進一步研究其生理功能提供基礎。

圖1 硒蛋白的形成過程[7]

2 富硒植物蛋白的提取方法

硒蛋白的提取是深入研究其性質與功能的前提，由于硒形態不穩定，在提取硒蛋白過程中應保證其性質不發生改變，所以要尋找合適的提取方法，避免資源浪費[8]。硒蛋白的提取可以參考普通蛋白質的提取方法來提取。由于蛋白質的種類有很多，如水溶性蛋白、鹽溶性蛋白和醇溶性蛋白等，所以與之相對應的提取方法也有多種。目前，提取富硒植物蛋白的方法主要有水提法、鹽提法、醇提法、堿提法、酶提法[9]。而大部分研究根據植物中不同溶解性蛋白含量的高低以及蛋白的特性，并可參考相關文獻或做預實驗選擇相應的提取方法，以獲得更多產物，避免資源浪費，也有一些研究對同一植物的不同溶解性蛋白都進行提取，進而研究比較它們各自的特性。不同富硒植物蛋白的提取方法如表1所示。

表1 不同富硒植物蛋白的提取方法

3 富硒植物蛋白的生理功能

全世界有40多個國家和地區存在硒缺乏狀況，雖然缺硒程度不同，但不難發現缺硒是一個普遍現象，而嚴重缺硒會導致各種疾病如克山病、心臟病、免疫力減弱等疾病[19]。在動、植物體內，硒蛋白主要以氧化還原酶的形式存在[20]，具有維持細胞調節氧化應激、免疫功能等生物功能特性，對多種疾病具有治療和預防作用[21]。因此，人們可以通過從富硒地區的天然植物中提取并制成富含有機硒的產品來補充硒，促進機體自身硒蛋白的合成。目前，關于富硒植物蛋白的研究也較多，并且發現它具有多種生理功能，如抗氧化、抗腫瘤、抗炎、增強免疫力、預防和治療心血管疾病以及解毒排毒功能等[22,23]。富硒植物蛋白的生理功能機理見圖2。

3.1 抗氧化

生命活動的多個環節受到活性氧的影響，過多的活性氧積累在體內，不但會造成機體過早衰老，還有可能導致免疫力下降，甚至癌癥的發生[24,25]。而硒蛋白可借助酶促和非酶促抗氧化系統達到抗氧化作用，清除自由基[26,27]。適當的補硒可以使得谷胱甘肽過氧化物的活性增強，有效地阻止自由基的鏈式反應，預防人體早衰現象[28]。還有一些研究表明，硒在抗氧化和清除自由基過程中，可達到減少脂褐素和延長細胞生命活動的目的[29]，富硒植物蛋白抗氧化功能相關研究如表2所示。

圖2 富硒植物蛋白的生理功能機理[35-55]

表2 富硒植物蛋白抗氧化功能相關研究

3.2 抗腫瘤

大量流行病學研究表明缺乏硒是一個誘發癌癥的因素，血液中硒含量較高的人群患癌風險要比低硒人群低2～6倍[30,31]。硒對人體紅細胞Cb受體有明顯的激活作用，可降低致癌物質的致癌性，同時也能增強人體紅細胞免疫粘附腫瘤細胞的能力，選擇性抑制癌細胞[32,33]。胡居吾[3]將大豆硒蛋白進行酶解，給接種了S180瘤株的昆明純種小鼠飼喂不同劑量的富硒大豆蛋白酶解物，研究發現其能明顯抑制腫瘤細胞的的生長，但當其劑量過高時抑制腫瘤細胞的效率下降，其原因可能是硒的過量攝入，會引起機體中毒現象。劉昆侖[34]通過體外實驗(MTT法)，證實了富硒發芽糙米蛋白對人肝癌細胞HePG2和人胃癌細胞MGC-823的生長均具有抑制作用。Ji等[35]研究發現硒-β-乳球蛋白可以通過將人肝癌細胞HepG2細胞阻滯在S和G2/M期來誘導其凋亡，并導致明顯的形態變化(黏附力喪失、細胞收縮、膜起泡、膜通透性和DNA斷裂)。此外，硒-β-乳球蛋白可以逐漸破壞HepG2細胞的線粒體膜電位，并最終導致細胞凋亡。

3.3 抗炎

流行病學研究表明，機體的硒水平與炎癥存在一定關系，補充硒可能通過調節硒蛋白基因的表達來抑制NF-κB的活化，從而減輕炎癥程度[36]。此外，還有相關研究對其他通路進行研究，如Nettleford等[37]通過研究膳食硒對腸道炎癥的作用，發現硒和硒蛋白可以通過調節ILC3和Th17細胞來減輕炎癥和感染，其中通過ARA代謝而合成的抗炎介質可維持腸道上皮屏障的完整性；Ali等[38]通過研究納米硒對氯氰菊酯所引起的大鼠炎癥反應的改善作用，發現納米硒提高了γ-氨基丁酸和谷胱甘肽的水平，并阻止了MDA、TNF-α和IL-1β的升高；Gao等[39]研究發現硒缺乏會使鯉魚肝組織細胞中HSP60的表達增加，并且p38、JNK和ERK的磷酸化會顯著激活了MAPKs通路，誘導并加重鯉魚肝臟炎癥性損傷；Adedara等[40]研究發現硒緩解了砷引起的谷胱甘肽水平和乙酰膽堿酯酶活性的下降，并降低了大鼠小腦、大腦和肝臟中的炎癥參數(MPO、NO、TNF-α和IL-1β)，減輕了組織學損害。

3.4 增強免疫力

飲食中缺乏硒會導致組織器官中硒蛋白水平減少，進而影響免疫細胞發育以及免疫反應[41-43]。免疫細胞是對硒敏感的細胞之一，且免疫細胞內表達大部分已知的硒蛋白，其中GPx1 和 GPx4 在巨噬細胞和 T 淋巴細胞中的水平明顯高于其他組織細胞[44-46]。機體有效識別和消除腫瘤細胞的免疫反應是研究治療癌癥的長期目標。Yazdi等[41]研究硒納米顆粒對患有乳腺癌小鼠的免疫刺激作用，發現補充硒納米顆粒可通過提高IFN-γ和IL-12誘導Th1型免疫反應，從而抑制乳腺癌的發展并延長小鼠的壽命。于嬌[47]通過研究缺硒對雞腸道組織黏膜免疫的影響，發現雞在缺硒初期，病原微生物不斷刺激腸黏膜上皮細胞分泌細胞因子與免疫球蛋白，激活體液免疫，清除病原微生物。但隨著機體內硒含量持續降低，抑制了漿細胞的分化及活化，使腸道黏膜中的免疫球蛋白含量顯著下降，同時減弱T淋巴細胞增殖與分化的能力，影響腸道黏膜免疫功能。Zheng等[48]通過嗜水氣單胞菌感染草魚，發現與最佳硒水平飲食相比，低水平硒飲食會抑制免疫球蛋白和抗菌化合物的產生，并下調硒蛋白和抗菌肽的轉錄水平。林晏因[49]通過體外實驗研究富硒黃粉蟲蛋白酶解后產物的免疫活性，發現其能顯著提高巨噬細胞分泌NO、TNF-α和IL-6的水平，且表現出顯著的劑量相關性。

3.5 其他功能

大量研究表明，缺硒會誘發各種心血管疾病，如克山病、冠心病、高血壓等，適量補充硒可以通過降低TNF-α表達[50]、清除過氧化物[51]、抑制血管鈣化[52]等降低患心血管疾病的風險。此外，硒對重金屬具有解毒排毒作用，可與重金屬結合，形成金屬硒蛋白質復合物進而起到解毒作用。同時，大量研究通過體內外實驗發現硒在對汞、鎘、鉛、砷等重金屬都具有解毒作用。Hao等[53]通過研究不同劑量的硒對六價鉻所誘發的雞腦氧化應激的作用，發現適量補充硒可增加GSH、線粒體膜電位和Ca2+-ATP酶的水平，并降低MDA活性。Cong等[54]通過研究硒對鎘所誘發的雞肝氧化損傷的保護作用，發現硒與鎘聯合處理增強了雞肝CYP450基因的mRNA表達，通過CYP450途徑對雞肝起到保護作用。

4 總結

硒對人類健康的影響復雜多樣，不同程度缺硒會對生命造成不同的危害。隨著對硒元素的認識，人們也開始注重對硒的補充，所以研究者應該加以重視。關于硒對機體的調節改善作用的機理，還不夠系統完善，應進一步研究，擴充基礎理論，并在實踐中得到應用。針對大部分地區的硒缺乏問題，富硒植物蛋白可作為一種良好的硒補充劑來滿足人們的健康需求，并在優化提取工藝的同時開發更多的富硒產品，為今后進一步探究提供參考依據。