富硒植物蛋白的研究进展

王珠琳， 袁 莉， 李建科， 胡子朗

(西部果品资源高值利用教育部工程中心；陕西师范大学食品工程与营养科学学院1，西安 710119)(安康汉阴华晔植物药业有限公司2，安康 725000)

近年研究发现，硒具有抗氧化、抗肿瘤、抗炎、增强免疫力等许多重要的生理功能[1]，且大量研究表明严重缺硒会导致各种疾病，如免疫系统功能障碍、精神衰竭、认知能力下降、自身免疫性甲状腺疾病、不育症、糖尿病、心血管疾病、癌症等[2]。随着人们对健康问题的逐渐关注，许多学者开始探索更多的硒补充剂，发现可以从植物、动物以及微生物体中获取有机硒。由于植物蛋白容易获得，可以将外界的硒通过自身生长代谢与吸收转化为以硒蛋白为主的有机硒化合物，故大量研究从富硒植物中提取硒蛋白，如大豆、魔芋、花生、糙米、玉米、大蒜等。富硒植物蛋白作为一种高效、低毒的优质硒源，不但可以缓解有机硒资源的缺乏问题，还可以提高人们的健康水平[3]。本文富硒植物蛋白的提取方法、生理功能进行详细综述。

1 富硒植物蛋白概述

植物通过肥料、水源、土壤等多种途径获取无机态硒，并利用其生物转化能力，在体内合成有机态硒[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态[4]，其过程如图1所示。富硒植物蛋白是将普通蛋白与硒元素有机整合到一起的一种新蛋白质资源，硒在蛋白质中主要以硒代氨基酸的形式存在[5]。当无机态硒进入植物体内后，可与植物体内某些氨基酸相结合，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)，然后这些硒代含硫氨基酸化合物直接参与到植物蛋白质合成的过程，从而形成硒蛋白[6]。通过合适的方法对富硒植物蛋白进行提取，可为进一步研究其生理功能提供基础。

图1 硒蛋白的形成过程[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质与功能的前提，由于硒形态不稳定，在提取硒蛋白过程中应保证其性质不发生改变，所以要寻找合适的提取方法，避免资源浪费[8]。硒蛋白的提取可以参考普通蛋白质的提取方法来提取。由于蛋白质的种类有很多，如水溶性蛋白、盐溶性蛋白和醇溶性蛋白等，所以与之相对应的提取方法也有多种。目前，提取富硒植物蛋白的方法主要有水提法、盐提法、醇提法、碱提法、酶提法[9]。而大部分研究根据植物中不同溶解性蛋白含量的高低以及蛋白的特性，并可参考相关文献或做预实验选择相应的提取方法，以获得更多产物，避免资源浪费，也有一些研究对同一植物的不同溶解性蛋白都进行提取，进而研究比较它们各自的特性。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多个国家和地区存在硒缺乏状况，虽然缺硒程度不同，但不难发现缺硒是一个普遍现象，而严重缺硒会导致各种疾病如克山病、心脏病、免疫力减弱等疾病[19]。在动、植物体内，硒蛋白主要以氧化还原酶的形式存在[20]，具有维持细胞调节氧化应激、免疫功能等生物功能特性，对多种疾病具有治疗和预防作用[21]。因此，人们可以通过从富硒地区的天然植物中提取并制成富含有机硒的产品来补充硒，促进机体自身硒蛋白的合成。目前，关于富硒植物蛋白的研究也较多，并且发现它具有多种生理功能，如抗氧化、抗肿瘤、抗炎、增强免疫力、预防和治疗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机理见图2。

3.1 抗氧化

生命活动的多个环节受到活性氧的影响，过多的活性氧积累在体内，不但会造成机体过早衰老，还有可能导致免疫力下降，甚至癌症的发生[24,25]。而硒蛋白可借助酶促和非酶促抗氧化系统达到抗氧化作用，清除自由基[26,27]。适当的补硒可以使得谷胱甘肽过氧化物的活性增强，有效地阻止自由基的链式反应，预防人体早衰现象[28]。还有一些研究表明，硒在抗氧化和清除自由基过程中，可达到减少脂褐素和延长细胞生命活动的目的[29]，富硒植物蛋白抗氧化功能相关研究如表2所示。

图2 富硒植物蛋白的生理功能机理[35-55]

表2 富硒植物蛋白抗氧化功能相关研究

3.2 抗肿瘤

大量流行病学研究表明缺乏硒是一个诱发癌症的因素，血液中硒含量较高的人群患癌风险要比低硒人群低2～6倍[30,31]。硒对人体红细胞Cb受体有明显的激活作用，可降低致癌物质的致癌性，同时也能增强人体红细胞免疫粘附肿瘤细胞的能力，选择性抑制癌细胞[32,33]。胡居吾[3]将大豆硒蛋白进行酶解，给接种了S180瘤株的昆明纯种小鼠饲喂不同剂量的富硒大豆蛋白酶解物，研究发现其能明显抑制肿瘤细胞的的生长，但当其剂量过高时抑制肿瘤细胞的效率下降，其原因可能是硒的过量摄入，会引起机体中毒现象。刘昆仑[34]通过体外实验(MTT法)，证实了富硒发芽糙米蛋白对人肝癌细胞HePG2和人胃癌细胞MGC-823的生长均具有抑制作用。Ji等[35]研究发现硒-β-乳球蛋白可以通过将人肝癌细胞HepG2细胞阻滞在S和G2/M期来诱导其凋亡，并导致明显的形态变化(黏附力丧失、细胞收缩、膜起泡、膜通透性和DNA断裂)。此外，硒-β-乳球蛋白可以逐渐破坏HepG2细胞的线粒体膜电位，并最终导致细胞凋亡。

3.3 抗炎

流行病学研究表明，机体的硒水平与炎症存在一定关系，补充硒可能通过调节硒蛋白基因的表达来抑制NF-κB的活化，从而减轻炎症程度[36]。此外，还有相关研究对其他通路进行研究，如Nettleford等[37]通过研究膳食硒对肠道炎症的作用，发现硒和硒蛋白可以通过调节ILC3和Th17细胞来减轻炎症和感染，其中通过ARA代谢而合成的抗炎介质可维持肠道上皮屏障的完整性；Ali等[38]通过研究纳米硒对氯氰菊酯所引起的大鼠炎症反应的改善作用，发现纳米硒提高了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]研究发现硒缺乏会使鲤鱼肝组织细胞中HSP60的表达增加，并且p38、JNK和ERK的磷酸化会显著激活了MAPKs通路，诱导并加重鲤鱼肝脏炎症性损伤；Adedara等[40]研究发现硒缓解了砷引起的谷胱甘肽水平和乙酰胆碱酯酶活性的下降，并降低了大鼠小脑、大脑和肝脏中的炎症参数(MPO、NO、TNF-α和IL-1β)，减轻了组织学损害。

3.4 增强免疫力

饮食中缺乏硒会导致组织器官中硒蛋白水平减少，进而影响免疫细胞发育以及免疫反应[41-43]。免疫细胞是对硒敏感的细胞之一，且免疫细胞内表达大部分已知的硒蛋白，其中GPx1 和 GPx4 在巨噬细胞和 T 淋巴细胞中的水平明显高于其他组织细胞[44-46]。机体有效识别和消除肿瘤细胞的免疫反应是研究治疗癌症的长期目标。Yazdi等[41]研究硒纳米颗粒对患有乳腺癌小鼠的免疫刺激作用，发现补充硒纳米颗粒可通过提高IFN-γ和IL-12诱导Th1型免疫反应，从而抑制乳腺癌的发展并延长小鼠的寿命。于娇[47]通过研究缺硒对鸡肠道组织黏膜免疫的影响，发现鸡在缺硒初期，病原微生物不断刺激肠黏膜上皮细胞分泌细胞因子与免疫球蛋白，激活体液免疫，清除病原微生物。但随着机体内硒含量持续降低，抑制了浆细胞的分化及活化，使肠道黏膜中的免疫球蛋白含量显著下降，同时减弱T淋巴细胞增殖与分化的能力，影响肠道黏膜免疫功能。Zheng等[48]通过嗜水气单胞菌感染草鱼，发现与最佳硒水平饮食相比，低水平硒饮食会抑制免疫球蛋白和抗菌化合物的产生，并下调硒蛋白和抗菌肽的转录水平。林晏因[49]通过体外实验研究富硒黄粉虫蛋白酶解后产物的免疫活性，发现其能显著提高巨噬细胞分泌NO、TNF-α和IL-6的水平，且表现出显著的剂量相关性。

3.5 其他功能

大量研究表明，缺硒会诱发各种心血管疾病，如克山病、冠心病、高血压等，适量补充硒可以通过降低TNF-α表达[50]、清除过氧化物[51]、抑制血管钙化[52]等降低患心血管疾病的风险。此外，硒对重金属具有解毒排毒作用，可与重金属结合，形成金属硒蛋白质复合物进而起到解毒作用。同时，大量研究通过体内外实验发现硒在对汞、镉、铅、砷等重金属都具有解毒作用。Hao等[53]通过研究不同剂量的硒对六价铬所诱发的鸡脑氧化应激的作用，发现适量补充硒可增加GSH、线粒体膜电位和Ca2+-ATP酶的水平，并降低MDA活性。Cong等[54]通过研究硒对镉所诱发的鸡肝氧化损伤的保护作用，发现硒与镉联合处理增强了鸡肝CYP450基因的mRNA表达，通过CYP450途径对鸡肝起到保护作用。

4 总结

硒对人类健康的影响复杂多样，不同程度缺硒会对生命造成不同的危害。随着对硒元素的认识，人们也开始注重对硒的补充，所以研究者应该加以重视。关于硒对机体的调节改善作用的机理，还不够系统完善，应进一步研究，扩充基础理论，并在实践中得到应用。针对大部分地区的硒缺乏问题，富硒植物蛋白可作为一种良好的硒补充剂来满足人们的健康需求，并在优化提取工艺的同时开发更多的富硒产品，为今后进一步探究提供参考依据。