＊?jiǎng)⒂瓿?王金澤 左夢(mèng)貞 蔡澤琳 趙昕陽(yáng) 裴金金

（陜西理工大學(xué) 陜西 723000）

人體生命不可或缺的微量元素之一——硒，具有抗氧化性、抗癌、提高免疫力、抗阿爾茨海默癥及抗糖尿病等生物活性。硒的缺乏或過(guò)量都會(huì)對(duì)人體的生理功能和調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生或多或少的影響，因此，補(bǔ)充或控制硒的攝入量尤為重要。

硒的生物利用度隨硒形式的類(lèi)型而變化。目前，無(wú)機(jī)形式的硒酸鹽等和由生物體轉(zhuǎn)化的有機(jī)硒化物是硒的主要存在形式，如酵母硒、硒多糖和硒蛋白等[1]。目前普遍認(rèn)為的硒代蛋氨酸因可替代蛋氨酸合成蛋白質(zhì)，是一種安全性較高的有機(jī)硒，其依舊存在潛在的累積毒性，且傳統(tǒng)的硒補(bǔ)充劑——無(wú)機(jī)硒的安全閾值窄，其生物有效濃度和毒性范圍易重合，因此，開(kāi)發(fā)安全、低毒、具有強(qiáng)大活性功能的硒源及其硒產(chǎn)品一直是硒營(yíng)養(yǎng)研究的重點(diǎn)[2]。本文主要綜述了硒的生物形體及其制備開(kāi)發(fā)。

1.無(wú)機(jī)硒

亞硒酸鈉和硒酸鈉是一般存在的兩種形式的無(wú)機(jī)硒，主要從金屬礦床的副產(chǎn)品中獲得，不易被吸收，它需要轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，才能被人體吸收。一些研究表明，人體對(duì)硒的攝入主要來(lái)自植物[3]。張穎[4]等人通過(guò)固相萃取-原子熒光光譜法對(duì)大米中的無(wú)機(jī)硒進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)得：大米樣品中無(wú)機(jī)硒占比為1.3%-9.7%，含量較低。而黃太慶等[5]通過(guò)葉面噴灑亞硒酸鈉研究了水稻在不同生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)亞硒酸鈉的吸收和積累，發(fā)現(xiàn)亞硒酸鈉對(duì)水稻對(duì)硒的利用有明顯影響。因此，外源硒的作用對(duì)植物自身硒含量的增減也有明顯影響。

無(wú)機(jī)硒因其對(duì)人體的毒性和強(qiáng)烈的胃腸刺激，一般不建議直接服用，多用于飼料添加或保健食品生產(chǎn)，且含量和濃度都有標(biāo)準(zhǔn)要求，不會(huì)對(duì)人體造成較大傷害。水體沉淀物中無(wú)機(jī)硒主要以Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)存在，李瀟[6]等人以典型底棲動(dòng)物霍甫水絲蚓為研究對(duì)象，研究水體沉淀物中無(wú)機(jī)硒對(duì)霍甫水絲蚓的生物效應(yīng)，結(jié)果顯示：兩種價(jià)態(tài)的無(wú)機(jī)硒均可以對(duì)霍甫水絲蚓的抗氧化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等造成顯著影響，并且沉積物中適宜硒含量（2-5μg·g-1）對(duì)霍甫水絲蚓的生理狀況有益，但是高濃度硒（Se(Ⅳ)＞5μg·g-1，Se(Ⅵ)＞20μg·g-1）就會(huì)對(duì)其造成一定的毒性效應(yīng)。

2.有機(jī)硒

有機(jī)硒是指硒的有機(jī)化合物，即硒與碳、氫、氧、氮等有機(jī)元素結(jié)合，或與蛋白質(zhì)、氨基酸及其他含有有機(jī)元素的物質(zhì)結(jié)合而得到的化合物。有機(jī)硒通常以硒蛋氨酸、硒蛋白及硒代半胱氨酸形式存在，通過(guò)蛋氨酸代謝的途徑參與蛋白質(zhì)的合成，容易在組織中儲(chǔ)存和吸收；被人體吸收后其迅速被人體利用，可以有效提高人體的血硒水平。通過(guò)給奶牛補(bǔ)充富硒酵母，在不影響牛奶營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的情況下，獲得的牛奶中的硒含量明顯增加，而且還能明顯改善妊娠期奶牛的免疫功能[7-8]。它作為飼料添加劑具有良好的潛力，沒(méi)有任何藥物殘留和毒副作用。余瓊等[9]通過(guò)研究硒蛋氨酸和硒半胱氨酸對(duì)花生植株不同部位的影響，從產(chǎn)量和莖高來(lái)看，它們對(duì)花生植株的生長(zhǎng)發(fā)育有明顯的促進(jìn)作用。謝娟平等[10]采用鹽酸浸出法提取硒蛋白，結(jié)果表明，硒蛋白含量占樣品中總硒量的51.65%。何夢(mèng)潔等[11]通過(guò)建立超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測(cè)定硒蛋氨酸（SeMet），并將其用于牛奶中游離SeMet的測(cè)定。

3.納米硒

由我國(guó)科學(xué)家張勁松等[12]首先發(fā)明，制備出的尺寸在納米級(jí)別的紅色的單質(zhì)硒，這種硒是以一種具備高效的抗氧化作用、免疫調(diào)節(jié)的活性以及高安全性的硒存在形式，研究表明納米硒的毒性低于無(wú)機(jī)硒和有機(jī)硒，因此具有潛在的應(yīng)用前途，目前，納米硒的合成方法主要包括化學(xué)合成法、物理方法和生物方法。

(1)物理法與化學(xué)合成法制備納米硒

納米硒通常通過(guò)機(jī)械作用、輻射法和激光燒灼法制備，Umehara等人[13]通過(guò)含硒材料的升華和非晶態(tài)硒的退火制備單晶硒。張皓月等人[14]通過(guò)在高溫下將高純度硒顆粒硒化，然后在室溫下用鹽水淬火來(lái)制備非晶態(tài)硒塊。物理法制備硒納米顆粒對(duì)環(huán)境友好，但其損耗較大，且生產(chǎn)的硒納米顆粒粒徑不均勻，所以一般不作為首選方法使用。

化學(xué)合成納米硒最常用的有固相法和液相法。孫金全等[15]應(yīng)用固相法制備納米硒，其中，氧化劑為二氧化硒、分散劑為氯化鈉氯、還原劑為維生素C，用萬(wàn)能粉碎機(jī)對(duì)以上三者進(jìn)行粉碎，混合粉碎后得到的二氧化硒和氯化鈉，混合摩爾比為1:4，再通過(guò)強(qiáng)制攪拌混合機(jī)混合粉碎后的維生素C，混合摩爾比為1:2。洗滌干燥后即可獲得納米級(jí)別的硒，其粒徑為10nm-30nm。王百木等[16]通過(guò)Na2SeO3在HAc-NaAc緩沖體系中的歧化制備，經(jīng)水熱處理后產(chǎn)生長(zhǎng)度為30nm-80nm的三棱形硒納米棒，產(chǎn)量高，形態(tài)穩(wěn)定。

王潤(rùn)霞等[17]以亞硫酸鈉為還原劑，以表面活性劑羧甲基纖維素鈉、十二烷基硫酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮為軟模板，在低熱固相反應(yīng)中分別制備了球形和棒狀的硒納米粒子。高義霞等[18]以羅望子多糖為模板，用抗壞血酸還原亞硒酸鹽，制成粉末狀的硒納米顆粒。王紅艷等人[19]在研究中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)讓葡糖胺聚糖作為模板參與反應(yīng)，不僅可以得到穩(wěn)定均勻的球形硒納米粒子，而且在一定條件下還可以得到其他形狀的硒納米粒子，如棒狀、管狀或刷狀。

(2)微生物轉(zhuǎn)化法制備納米硒

表2 納米硒轉(zhuǎn)化及其特性

硒主要通過(guò)微生物途徑在環(huán)境中循環(huán)[20]，微生物還原硒的原理主要是利用微生物的同化作用、異性還原作用和生物體甲基化作用，在水體、基質(zhì)、土壤等環(huán)境中的Se(VI)和Se(IV)，合成SeNPs。作為微生物厭氧呼吸的電子受體，Se(VI)和Se(IV)可以通過(guò)參與細(xì)胞呼吸或還原、甲基化和其他解毒途徑進(jìn)行代謝，并在細(xì)胞內(nèi)積累或細(xì)胞外分泌SeNPs[21]。王麗紅等[22]通過(guò)SEM和XRD對(duì)篩選出的一株嗜酸乳桿菌LA5的硒納米顆粒進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)嗜酸乳桿菌轉(zhuǎn)化的紅色硒納米顆粒為無(wú)定形，顆粒均勻，發(fā)酵周期短，轉(zhuǎn)化率高，顆粒大小在80nm-150nm之間。劉紅芳等[23]從具有高還原率的菌株中篩選出還原效率為46.79%（亞硒酸鈉添加濃度為4mM時(shí)）的嗜酸乳桿菌菌株LA4，進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)X射線光電子能譜（XPS）、透射電子顯微鏡（TEM）和現(xiàn)場(chǎng)掃描電子顯微鏡（SEM）+能量分析光譜（EDX）對(duì)亞硒酸鈉的還原產(chǎn)物進(jìn)行分析，結(jié)果顯示亞硒酸鈉可以被乳酸菌LA4還原成納米級(jí)的單質(zhì)硒，單質(zhì)硒的粒徑基本在50nm-200nm之間。何斐等[24]通過(guò)從花魔芋根際土壤中分離出的芽孢鏈霉菌合成無(wú)定形球形硒納米顆粒，并對(duì)其進(jìn)行分析，得到其富硒發(fā)酵濾液對(duì)花魔芋的軟腐病菌有較好的拮抗作用。

4.總結(jié)與展望

最近的研究表明，化學(xué)價(jià)為零、外觀為紅色的納米硒材料是一種具有高抗氧化和免疫調(diào)節(jié)活性、安全性高的硒形式。國(guó)外硒制劑開(kāi)發(fā)研究已步入納米時(shí)代，而我國(guó)膳食硒補(bǔ)充劑產(chǎn)品大多依然為無(wú)機(jī)硒，有機(jī)硒產(chǎn)品開(kāi)發(fā)尚起步，納米硒產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)近乎空白。國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)技術(shù)差異巨大。目前獲得硒納米顆粒的主要方法是化學(xué)制備和生物轉(zhuǎn)化。用現(xiàn)有化學(xué)法制備的單質(zhì)納米硒有許多不足，穩(wěn)定性弱，工序復(fù)雜且成本較高。微生物轉(zhuǎn)化合成生物納米硒具有轉(zhuǎn)化成本低、效率高、穩(wěn)定安全等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前納米硒轉(zhuǎn)化菌株多以普通工業(yè)微生物菌種為出發(fā)材料，采用人工誘變方式獲得。普通工業(yè)微生物通常耐硒能力較差，因此，所得轉(zhuǎn)化菌種通常納米硒轉(zhuǎn)化能力不佳、且存在富硒轉(zhuǎn)化能力遺傳穩(wěn)定性差、具有潛在安全性問(wèn)題等。因此，從天然富硒環(huán)境中篩選耐硒能力強(qiáng)的天然菌株成為納米硒生物資源開(kāi)發(fā)的最佳途徑。