硒多糖的來源、提取及其生物學(xué)功能研究進(jìn)展

金賀偉， 閆如霞， 年 芳， 唐德富

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)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(diào)節(jié)、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(guān)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(jī)體自主合成，只能從體外攝?。╔u 等，2006）。因此，對于人和動物機(jī)體而言，適量補(bǔ)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(jī)體的營養(yǎng)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(jī)硒和有機(jī)硒。與亞硒酸鈉等無機(jī)硒相比，硒多糖作為一種新型有機(jī)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(nèi)外研究者的普遍關(guān)注（Zheng 等，2017）。

1 硒多糖的來源

1.1 天然硒多糖 在富硒環(huán)境下，植物利用根和葉通過自身的生長代謝和生物轉(zhuǎn)化將土壤中亞硒酸鈉和亞硒酸鹽等無機(jī)硒與多糖結(jié)合轉(zhuǎn)換為天然有機(jī)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(yīng)面法從富硒灰果多糖（Se-GP）、冬蟲夏草SU-02菌絲體細(xì)胞內(nèi)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(shù)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(fā)酵法生產(chǎn)根瘤菌胞外硒多糖（SEPS），分別利用搖瓶和10 L 發(fā)酵罐對其發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)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(bǔ)充劑，具有抗氧化和抗炎活性。Sun 等（2017）將培養(yǎng)的鵝膏菌培養(yǎng)液加入發(fā)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(fā)現(xiàn)，香菇菌絲體能有效地從培養(yǎng)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(tuán)，能與其他化合物發(fā)生反應(yīng)，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(qiáng)化菌絲體在10 L 發(fā)酵罐中浸沒培養(yǎng)，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(zhì)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(yīng)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(jī)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(shù)植物細(xì)胞壁比較牢固， 大多有脂質(zhì)包圍在細(xì)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(jìn)行預(yù)處理， 破碎植物細(xì)胞壁， 再在索氏提取器中用有機(jī)溶劑進(jìn)行回流脫脂， 常用的有機(jī)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?yàn)樗嵝詶l件可能會導(dǎo)致硒多糖中的糖苷鍵斷裂（Staaf 等，2000）。

提取后的粗硒多糖需進(jìn)一步純化分離。 將粗硒多糖進(jìn)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(fù)雜的混合硒多糖再經(jīng)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(jìn)行測定，以確保測定硒多糖純度的準(zhǔn)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(xì)胞，降解DNA、細(xì)胞膜和多糖化合物。 有研究發(fā)現(xiàn)，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(qiáng)（Chen 等，2019）；另外，還可以通過增強(qiáng)抗氧化酶活性降低對機(jī)體的損傷。鵝側(cè)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(hù)HaCaT 細(xì)胞免受H2O2誘導(dǎo)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(diào)查了從苜蓿莖稈及其兩種硒修飾產(chǎn)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(dāng)濃度為0.005 ～5.000 mg/mL 時，硒多糖對DPPH自由基的清除活性強(qiáng)于天然多糖。 當(dāng)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(hù)神經(jīng)活性 硒和多糖組合具有良好的神經(jīng)保護(hù)活性， 其中硒多糖的自由基清除能力對其保護(hù)神經(jīng)活性有一定貢獻(xiàn)。 氧化應(yīng)激被廣泛認(rèn)為是在神經(jīng)退行性疾病發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮潛在作用的一個因素（Niedzielska 等，2016）。含硒多糖可以增強(qiáng)硒依賴性酶的生物活性，清除羥基自由基，從而使得機(jī)體神經(jīng)活性免受損傷。 從桔梗中分離的含硒多糖PGP1 預(yù)處理大鼠嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞（PC12 細(xì)胞）可以抑制細(xì)胞活力的下降，降低細(xì)胞凋亡率，防止細(xì)胞膜損傷，并減少細(xì)胞內(nèi)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(zhì)（LPO）的生成。 月季含硒多糖（Se-RLFPs）具有較強(qiáng)的清除自由基活性， 能減輕H2O2誘導(dǎo)的SHSY5Y 神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞氧化應(yīng)激和凋亡， 證實(shí)Se-RLFPs 具有防治神經(jīng)退行性疾病的作用（Liu等，2018）。 硒化紅芪多糖（Se-RHP3）對Aβ25-35誘導(dǎo)的SH-SY5Y 神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞氧化應(yīng)激和凋亡也有保護(hù)作用（Wei 等，2015）。

3.3 增強(qiáng)免疫力 細(xì)胞免疫的狀態(tài)（Thekisoe 等，2004）和細(xì)胞免疫功能的強(qiáng)弱（Wang 等，2009）是由淋巴細(xì)胞的增殖情況反映的。 一系列研究表明，含硒多糖可通過調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)和機(jī)體的生物反應(yīng)，包括促進(jìn)淋巴細(xì)胞吞噬和分泌一氧化氮（NO）及巨噬細(xì)胞因子，以及提高血清抗體滴度等，增強(qiáng)免疫活性。 硒化修飾使得天然多糖的免疫活性顯著增強(qiáng)。與未改性的白術(shù)多糖相比，硒化的白術(shù)多糖和百合多糖能顯著促進(jìn)淋巴細(xì)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(dāng)歸中提取當(dāng)歸多糖（CAP）進(jìn)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(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時間6 h 的修飾效果最好（Qin 等，2013）。硒化還增強(qiáng)了淫羊藿多糖 （EPS） 和板藍(lán)根多糖（IRPS）的免疫調(diào)節(jié)活性，表現(xiàn)為提高血清抗體滴度和促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖（Li 等，2016）。

3.4 抗腫瘤 含硒多糖具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性，其中所含硒發(fā)揮著重要作用。 Gao 等（2017）研究發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)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(dá)，降低由CCl4誘導(dǎo)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(qiáng)了人乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231 對阿霉素的敏感性，證實(shí)Se-PFPs增強(qiáng)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(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵途徑 （Petit 等，2009；Murgia 等，2009）。用銀杏硒多糖（Se-GBLP）處理T24 細(xì)胞48 h 可顯著抑制細(xì)胞活力并以劑量依賴性方式誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡（Chen 等，2017）。 硒修飾的葡甘露聚糖寡糖比無機(jī)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(dǎo)細(xì)胞凋亡來抑制腫瘤（Li 等，2020）。

3.5 抗炎 炎癥是由于機(jī)體損傷、 微生物感染或者化學(xué)物品等引起的各種病理反應(yīng)?；钚匝醮貢l(fā)和維持炎癥級聯(lián)反應(yīng)， 并誘導(dǎo)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(xì)胞RAW264.7 細(xì)胞中NO、前列腺素E2（PGE2）和ROS 的產(chǎn)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(dǎo)的原代264.7 細(xì)胞NO 生成，Se-PPU 的抗炎活性隨Se 含量的增加而增強(qiáng)（Liu 等，2017）。對LPS 誘導(dǎo)的炎癥小鼠連續(xù)灌胃MSPS 后，不僅能降低前炎性細(xì)胞因子水平，還能促進(jìn)抗炎細(xì)胞因子分泌， 抑制炎癥， 減少細(xì)胞凋亡， 證明了MSPS 的抗炎和器官保護(hù)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(hù)、肺保護(hù)、抗骨質(zhì)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(dǎo)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(hù)作用，表現(xiàn)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(zhuǎn)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(dǎo)的腎損傷小鼠的MDA 和LPO 含量（Gao 等，2018）。 MSPS 還具有肺保護(hù)作用，表現(xiàn)為降低血清補(bǔ)體成分3（C3）、C-反應(yīng)蛋白（CRP）和γ-谷氨酰轉(zhuǎn)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(jié)

微量元素硒和多糖都具有獨(dú)特的理化性質(zhì)，對機(jī)體健康有許多有益的作用。 天然硒多糖可以從某些真菌、細(xì)菌和植物中獲得，但來源狹窄，硒含量低。另外，經(jīng)由生物轉(zhuǎn)化過程獲取富硒多糖一般耗時較長， 轉(zhuǎn)化率低。 根據(jù)天然硒多糖構(gòu)效關(guān)系，以此為模板，制備相應(yīng)的合成硒多糖，可以實(shí)現(xiàn)硒多糖的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。 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(hù)神經(jīng)活性、增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤和抗菌等多種功能。 這些生物學(xué)功能在一些醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有獨(dú)特的應(yīng)用價值， 但是目前還鮮見畜牧業(yè)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(fā)展中潛力無限。 當(dāng)下關(guān)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(zhuǎn)化效率的鑒定方法是亟待解決的關(guān)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(jìn)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(dāng)作一種功能性飼料應(yīng)用到畜禽養(yǎng)殖中， 為將來硒多糖在畜牧業(yè)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。