硒酵母功能作用研究进展

吴泽柱，盛 艳

（1.英联（哈尔滨）食品添加剂有限公司，黑龙江哈尔滨 150300；2.大兴安岭超越野生浆果开发有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150060）

硒是一种非金属元素，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间。1817年Jons Jakob Berzelius发现了硒[1]。在后续的研究中，研究发现硒在人体和动物体内主要参与合成硒代半胱氨酸、硒代甲硫氨酸和多种硒代蛋白（酶），具有提高机体免疫力、清除体内自由基、抑制脂质过氧化反应等生物学功能[2]。1973年世界卫生组织建议人体每天补充200 μg的硒元素。硒的摄入和利用很大程度上取决于该元素所处于的形态，在其生物利用率和生理功效上发挥着重要作用。酵母菌是一种单细胞真菌类微生物，具有蛋白质含量高、营养丰富、易培养、生长期短等优点，且具有极强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为无机硒和有机硒2种，其生物活性与毒性也各有不同：无机态硒，即无机矿物盐，如硒酸钠和亚硒酸钠；而另一种为有机态硒，如富硒酵母[3]。因为硒在酵母发酵过程中被吸收利用，转化成有机的形式，所以硒酵母被认为是一种有机硒源。无机硒很难被动物和人体直接吸收利用，而有机硒可以通过肠壁的主动运输，进入体内。富硒酵母中含有大量的有机硒，可作为补充硒元素的主要来源，具有生物利用度高、食用安全、毒性低等优点[4]。因此，研究富硒酵母中硒的赋态，成为近年来研究的热点。对合理摄取硒元素、促进人体健康具有十分重要的意义。

1 硒酵母菌种的制备

硒酵母产品生产过程中，首先要考虑到菌株的特异性。因为生产硒的菌种特性会影响硒在酵母蛋白和肽类中的含量。同样，在比较硒酵母产品时，区别总硒代蛋氨酸和生物可利用的硒代蛋氨酸也 非常重要。因为只有游离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。

与酵母效果相近的酵母菌株具有独特的生化和遗传特性，因此不同酵母硒的效果具有菌株特异性。选育高富硒酵母菌株，通过梯度耐硒驯化、DES（硫酸二乙酯）化学诱变，在最适发酵培养基和培养条件下，以提高酵母生物富集、转化有机硒的能力，为富硒农牧业生产提供一种安全的有机硒源。通过紫外线诱变、抗性筛选试验获得富硒能力强的酵母菌株，优化培养基及发酵培养转速、温度、初始pH值对富硒酵母的生物量影响较大。

从样品前处理、分离富集、分析和检测整个程序上，从硒酵母中硒的进行形态学分析，以期为富硒酵母的合理利用提供参考。以生产性状已退化的酵母菌为出发菌株，通过亚硝基胍诱变选育，为获得高产富硒酵母，通过硒浓度梯度热带假丝酵母（Candida tropicalis Fec 2011）、戴氏酵母 （Sac.delbrueckii Fec 209）、驯化啤酒酵母（Sac.cerevisiae Fec 205） 等3株酵母菌，结果显示啤酒酵母（Sac.cerevisiae Fec 205）比其他2株酵母的耐硒性能更强。以新疆富硒土壤为样品来源，通过马丁培养基的初筛和富硒能力的复筛，筛选到1株富硒量相对较高的黏红酵母菌株（Rho-dotorula glutinis X-20）[5]，对富硒产朊假丝酵母发酵培养基进行优化，获得高生物量富硒酵母。以酿酒酵母为载体，通过酵母生长代谢过程，使无机硒转化到细胞内的蛋白质及多糖上，成为有机的形式[6]。对富硒酵母进行超声波破碎、盐析、透析、冷冻干燥得到酵母硒蛋白。酵母硒蛋白表现出较好的羟基自由基的清除能力，当质量浓度达到2.0 mg/mL时，硒蛋白对羟基自由基的清除率为84.23%，为同质量浓度维C羟基自由基的清除能力的3.5倍，为同质量浓度酵母蛋白羟基自由基的清除能力的2.4倍。酵母硒蛋白与未富硒的酵母蛋白相比，有较强的抗氧化性，且具有一定的量效关系，酵母硒蛋白在作为优质的补硒剂的同时也有很好的抗氧化活性。

2 硒酵母的生产工艺

对于富硒酵母这类菌体发酵主要以扩培为主要目标。硒元素主要以硒蛋白和硒代氨基酸的形式存在于酵母中，少部分形成硒转运RNA和硒多糖[7]。将无机硒在酵母生长繁殖的过程中作为营养盐掺入到初级代谢的产物中。但是，高浓度的无机硒对酵母细胞有一定的毒副作用，因此添加硒量不能太高。通常，30 μg/mL的硒含量对酵母起到一定的抑制作用，起始质量浓度不应高于25 μg/mL。对数生长期是酵母吸收硒元素的最佳阶段，采取流加方式，不断增加硒质量浓度。到达稳定期时，酵母基本停止生长，自身代谢开始降低，乙醇等发酵产物开始积累，硒元素很难再进入到细胞内，可以根据酒精含量来判定最终发酵时间。因此，在稳定期停止发酵比较好。在生产过程中，培养时间过短，会导致酵母数量偏低，时间过长，会导致酵母自溶死亡，从而会降低设备利用率，增加生产成本。

3 硒酵母的作用及功能

3.1 对动物的作用及功能

硒是动物机体所必需的微量元素。硒在动物组织中的分布、沉积和合成，很大程度上依赖硒的来源形式，不同化学结构的硒对生物利用起着至关重要的作用。以前最常采用的补硒方式是饲料中添加亚硒酸钠，但其毒性较高，使用不当易使机体发生中毒。因此，许多国家（如瑞典）规定乳猪料中必须使用有机硒，日本则规定饲料中禁止使用无机硒[8]。有机形式的硒是更为有效和更易利用的来源，被细胞摄入后，转化成为硒的中间代谢产物，并进一步被利用。富硒酵母可将有毒的无机硒转化为低毒的有机硒，既可以提高硒的生物利用率，又可以增大硒利用的安全性，因而酵母硒被认为是无机硒理想的替代品。

硒酵母在蛋鸡、肉鸡、种鸡的生产性能方面及抗氧化方面生物功能价值意义十分重大，硒酵母在蛋鸡生产中的应用，不仅可以提高鸡的生长速度，而且还能提高鸡肉品质和蛋品质，提高鸡的生产性能，是一种非常好的饲料添加剂。饲料中添加硒酵母可提高刺参的特定生长率、抗病力和免疫力，同时添加600 mg/kg硒酵母和250 mg/kg的维E是研究最优的组合[9]。在奶牛基础日粮中添加富硒酵母，利用原子荧光分析法检测饲喂前后牛奶中硒含量[10]。饲料中添加富硒酵母显著提高了牛奶硒含量（97.73 g/L），饲料中推荐酵母硒添加量为1.27×10-6g/L。因此，硒酵母既提高奶牛产奶量，又增强了奶牛机体健康，对奶牛产业的影响较大。

3.2 对人体的作用及功能

硒是维持人体正常生命活动所必需元素之一，缺硒会引起多种疾病的发生。天然食品中硒含量普遍较低，紧靠天然食物中的硒并不能满足人的正常需要，膳食硒的低水平摄入对人体健康有潜在影响，为了保证人体健康、防治有关疾病，需要有充分的硒摄入，通过摄取足够的硒来预防有关疾病的发生显得非常重要，而无机硒毒性较高，不能被人类所利用，通过微生物将无机硒转化成有机硒是目前研究的热点，但是植物体内的硒含量普遍较低，因而利用微生物转化可以为人类提供物美价廉的有机硒产品。

在缺硒情况下，肝和心肌组织的呼吸功能受到抑制，对克山病心肌超微结构的研究发现其线粒体的改变最明显、也最早，因而对GSH诱发的膨胀速度减慢，表明线粒体功能受到了损害，对缺硒人群补硒有利于维护心肌线粒体的正常功能和完整性[11]。硒可抑制程序外DNA的修复，能抑制肿瘤细胞的DNA合成，硒选择性地抑制肝癌细胞的环磷腺苷-磷酸-酯酶（CAMP-PDZ） 的活性，提高肝癌细胞内CAMP水平，从而造成了控制癌细胞分裂及增殖的内环境而发挥抑癌作用[12]。硒酵母对肝癌、肠癌、胃癌、肺癌、恶性淋巴瘤、乳腺癌、生殖细胞瘤均有一定的预防和辅助治疗作用。硒酵母与化疗同时进行，可降低某些化疗药物的毒副作用。特别是造血系统毒性和消化道毒性，增强机体的耐受性及药物治疗效果。

富硒酵母的自由基清除率与其浓度呈现线性关系。表面上看，富硒酵母的抗氧化能力弱于抗坏血酸，但是将抗坏血酸折算为含有同等数量抗坏血酸的食物猕猴桃时，富硒酵母的抗氧化能力就明显优于猕猴桃的抗氧化能力，充分体现了富硒酵母的实用价值[13]。富硒酵母对雄性高脂血症大鼠血脂水平的影响和抗氧化作用。适量的酵母硒可降低雄性SD高脂血症大鼠的血脂水平，具有抗氧化能力[14]。临床上采用小剂量左旋甲状腺素片配合硒酵母，对原发性甲状腺功能减退患者具有显著的保护作用。通过对甲状腺炎患者作为研究对象，利用随机分组法将所有患者均分成2组，对照组给予常规西药治疗，观察组患者在对照组的基础上给予硒酵母治疗，2组患者治疗后的腹胀、黏性水肿、甲状腺疼痛、甲状腺肿胀等临床症状和治疗总有效率差异有统计学意义（p＜0.05）[15]。糖尿病伴桥本甲状腺炎患者采用硒酵母治疗，不仅可以提高患者的治疗效果，而且还可以改善其临床症状[16]。

4 硒酵母的产品

4.1 饲料

由于硒是动物必需的微量元素，其在动物的生长发育及繁殖中发挥着重要作用，部分动物疾病的发生与硒之间也具有一定的关系。通过对硒元素的生物学功能和富硒酵母的优点研究，认为其作为饲料添加剂更为安全。将硒酵母添加剂在肉猪、家禽、水产动物养殖、反刍动物和宠物狗猫饲养中的应用，可促进动物的生长，提高免疫力。

4.2 保健品及食品

硒是人体必需的微量元素，适量摄入能够提高体内硒水平，使体内谷胱甘肽过氧化酶（GSH-PX）活性增加，由于GSH-PX在体内有保护细胞膜完整性、消除自由基、增强体内免疫功能等作用，因而起到防病治病的作用[17]。硒酵母片有利于人体高效吸收，硒与酵母蛋白结合非常适合人体吸收利用。另外，酵母硒天然安全是纯天然生物态制剂，硒经酵母进行生物转化，符合人体最佳硒需求量，安全无副作用。硒酵母片营养均衡，除可高效、安全地补充硒元素外，硒酵母还富含蛋白质、B族维生素和多种微量元素。

利用硒酵母制作面点也有助于人体对硒元素的吸收。例如，制作适用于亚健康人群保健食品富硒面包的研制、以金橘为主要原料生产富硒金橘果糕。

5 硒酵母的测定

硒酵母检测方法很多，有原子吸收法、分光光度计法、分子荧光法、气相色谱法、高效液相色谱法、质谱法、极谱法、化学发光分析法、电化学法和电感偶合等。无论哪种方法，检测结果均为无机硒含量，若要检测有机硒的量，可将样品消化后测定出总硒量，然后减去无机硒量。在这些方法中，以原子吸收法、荧光法和分光光度法最为常用。