微生物富硒食品的研發(fā)近況淺析

◎ 鄒小智，康德燦，羅 佳，鄭孟雨，蒲苗艷

（西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽 621010）

硒作為重要的微量元素之一，其在抗氧化防衰老、預(yù)防癌癥、解毒排毒等多方面具有重要的生物學(xué)功能。缺乏硒會(huì)導(dǎo)致人體的免疫力下降，增加癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，引發(fā)心臟疾病等。因此，科學(xué)有效地補(bǔ)充硒元素是非常必要的。目前，各類補(bǔ)硒產(chǎn)品可分為無機(jī)硒與有機(jī)硒兩類，無機(jī)硒具有一定毒性且利用率不高，而有機(jī)硒食用安全、無毒害且人類對(duì)其的利用率可達(dá)70%以上。

微生物中的細(xì)菌、真菌、微藻等在內(nèi)的一大類生物群體具有生長(zhǎng)周期短、代謝快且生命力強(qiáng)等特點(diǎn)。經(jīng)過大量微生物富硒的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，微生物不僅具有很強(qiáng)的富硒能力，且還能將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，因此將各類富硒微生物菌體或代謝產(chǎn)物制成保健食品與藥品是科學(xué)家們的研究熱點(diǎn)。

1 細(xì)菌類微生物富硒食品的研究開發(fā)近況

細(xì)菌是所有生物中數(shù)量最多的一類，細(xì)菌微生物能通過生物轉(zhuǎn)化把無機(jī)硒轉(zhuǎn)變成有機(jī)硒，且具有成本低、生物利用率高、富硒量高及對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。利用細(xì)菌類微生物作為硒的載體，開發(fā)富硒食品不僅提高了微生物的價(jià)值，也使富硒食品的開發(fā)具有廣闊的發(fā)展前景。

1.1 光合細(xì)菌富硒食品的研究開發(fā)近況

光合細(xì)菌是一類能夠自養(yǎng)的革蘭氏陰性菌。李廣等[1]在pH值為7，溫度37 ℃且持續(xù)60 W白熾燈條件下加入硒溶液培養(yǎng)光合細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)光合細(xì)菌能將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒，并積累在蛋白質(zhì)中形成硒蛋白，其轉(zhuǎn)化率最大可達(dá)47%。吳云等[2]向球形紅假單細(xì)胞菌培養(yǎng)液中加入亞硒酸鈉，用所得的生物活性硒菌液生產(chǎn)富硒大米，最終所得大米中硒蛋白的含量可達(dá)1 000 μg·kg-1，不僅安全，而且便于人體的吸收利用。

1.2 益生菌富硒食品的研究開發(fā)近況

益生菌是一類定殖于人體的活性微生物，其可以通過調(diào)節(jié)腸道的菌群平衡從而維持人體的健康。益生菌的類型繁多，如乳桿菌、雙歧桿菌、放線菌等。梁叢叢等[3]通過觀察19株益生菌在含60 μg·mL-1亞硒酸鈉平板上的生長(zhǎng)狀況后，篩選出兩株菌株進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)亞硒酸鈉含量為20 μg·mL-1時(shí)，富硒效果最佳，且總硒含量最高可達(dá)5 790.99 μg·L-1。孫毓等[4]篩選出一株富硒益生菌短小芽孢桿菌并對(duì)其進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)6 h時(shí)加入20 μg·mL-1的亞硒酸鈉能使這株益生菌轉(zhuǎn)化硒的效率達(dá)到100%，且益生菌中有機(jī)硒的含量最高可以達(dá)到1 329 mg·kg-1。韋夢(mèng)婷等[5]在加入40 μg·mL-1的MRS培養(yǎng)基中培養(yǎng)9株乳酸菌，發(fā)現(xiàn)JX5這株乳酸菌在培養(yǎng)2 h時(shí)硒的轉(zhuǎn)化率達(dá)到了80%以上，并且還提高了其抗自由基、耐人工胃液的能力。

孫果宋等[6]以有效微生物群（Effective Microorganisms，EM）益生菌為菌制劑，以亞硒酸鈉為硒源，經(jīng)過充分發(fā)酵制備出富硒飼料，按照一定比例連續(xù)喂養(yǎng)出欄前的肉牛，一定時(shí)間后獲得了富硒牛肉。而劉璽等[7]在普通發(fā)酵香腸的基礎(chǔ)上添加了富硒活性乳酸菌發(fā)酵劑，得到了含硒100 μg·kg-1的富硒發(fā)酵香腸。劉冬等[8]將兩種益生菌按照一定比例富硒培養(yǎng)后用于發(fā)酵酸奶，獲得的酸奶中有機(jī)硒含量為（17±4.5）μg·kg-1，人們?cè)诜盟崮痰倪^程中不僅能夠?yàn)槟c道補(bǔ)充益生菌，還能夠補(bǔ)充部分硒元素來保持身體健康。

綜上可知，光合細(xì)菌以及益生菌都具有較強(qiáng)的轉(zhuǎn)化硒與富硒的能力，以此種微生物制成的富硒食品層出不窮，尤其是乳酸桿菌因其良好的風(fēng)味和自身的保健功能贏得了市場(chǎng)的青睞。除此之外，由細(xì)菌類微生物所轉(zhuǎn)化出的活性硒的毒性遠(yuǎn)小于亞硒酸鈉，因此在食品工業(yè)中發(fā)揮著巨大的潛力[9]。近年來，對(duì)于細(xì)菌類微生物富硒的研究大多集中于高生物量菌株的獲取及發(fā)酵培養(yǎng)條件的優(yōu)化，但這些富硒細(xì)菌及由其制成的功能食品的毒性和副作用的測(cè)評(píng)較少，因此在關(guān)注富硒細(xì)菌制作富硒食品的潛力的同時(shí)，食品安全問題也仍需重視。

2 真菌微生物富硒食品的研究開發(fā)近況

目前食品制造工廠中常使用的真菌類微生物有酵母、霉菌、食用菌等。真菌類微生物因其具有生長(zhǎng)快速、繁殖周期短、富硒能力強(qiáng)等特點(diǎn)，常被用于制作硒元素添加劑，并添加入食品中制成富硒食品。

2.1 單細(xì)胞真菌酵母富硒食品的研究開發(fā)近況

關(guān)于對(duì)酵母富硒的研究，我國已有42年的歷史。近年來，孫朝陽等[10]以NaN3為誘發(fā)劑，并將釀酒酵母變異株放置于高濃度的H2O2中進(jìn)行篩選，觀察其富硒能力，發(fā)現(xiàn)HXS-02這株釀酒酵母其總硒含量可到達(dá)2 303.97 μg·g-1，其產(chǎn)率為7 945.19 μg·L-1且有機(jī)硒占總硒的百分比為超過97%。賀瑩等[11]通過響應(yīng)面法優(yōu)化富硒酵母的營養(yǎng)條件從而提高富硒酵母的生物量，且發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基中加入6.07%的蔗糖、2.03%等比例的牛肉膏與蛋白胨以及0.137%的硫酸亞鐵去培養(yǎng)酵母，最終能使酵母生物量達(dá)到17.534 2 g·L-1，富硒能力可達(dá)到1 420 μg·g-1，相比于原始菌株的生物量提高了23.4%，富硒能力提高了40%。

作為補(bǔ)硒產(chǎn)品，富硒酵母的應(yīng)用也有40多年的歷史，各種富硒產(chǎn)品相繼被開發(fā)，并得到廣泛的認(rèn)可。賀瑩等[12]利用富硒酵母對(duì)新鮮草莓汁進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)用富硒酵母所發(fā)酵產(chǎn)生的草莓酒與普通酵母所釀造的草莓汁相比，前者的香氣與滋味更盛。因此，用富硒酵母所發(fā)酵產(chǎn)生的草莓酒不僅在品質(zhì)上得到了提升，人體服用還能補(bǔ)充一定的硒源，可見富硒酵母在釀酒業(yè)中極具市場(chǎng)開發(fā)前景。由于不同工廠所使用的富硒酵母的種類不同，轉(zhuǎn)化后硒的化學(xué)形態(tài)、空間結(jié)構(gòu)以及有機(jī)硒含量都有所差異，最終導(dǎo)致人類對(duì)其利用率不同，這也就是市場(chǎng)上不少同類富硒產(chǎn)品價(jià)格參差不齊的原因。

2.2 絲狀真菌富硒食品的研究開發(fā)近況

絲狀真菌俗稱為霉菌，其有著極強(qiáng)的繁殖能力，因此作為富硒材料能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得大量產(chǎn)物。尹智美[13]在添加有一定量的Na2SeO3液體培養(yǎng)基中對(duì)雅致放射毛霉進(jìn)行培養(yǎng)，經(jīng)過一段時(shí)間，雅致放射毛霉中總糖含量、主要常量礦質(zhì)元素以及必需微量礦物元素含量都明顯升高。李紅衛(wèi)[14]通過紫外誘變獲得4株耐硒米曲霉菌株，發(fā)現(xiàn)其最大富硒量可達(dá)2.349 mg·g-1，且有機(jī)硒含量為1.25 mg·g-1。目前，有保健食品工廠利用這些富硒霉菌，將其洗滌除去胞外硒后再干燥為細(xì)胞形式的有機(jī)硒，以此作為食品添加劑為某些保健品提供硒元素。

綜上所述，酵母普遍具有強(qiáng)大的富硒能力，有機(jī)硒產(chǎn)率可高達(dá)97%。而不同霉菌對(duì)富硒培養(yǎng)基種類有不同的要求，其發(fā)酵產(chǎn)物也存在差異。目前，酵母的富硒食品研究多傾向于作為一類硒源類營養(yǎng)補(bǔ)充劑，已有多項(xiàng)富硒食品的市場(chǎng)化專利，如富硒面包、富硒酸奶等，而霉菌等絲狀真菌的富硒研究則更多在納米硒層面。此外，霉菌的環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，易于繁殖培養(yǎng)，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。未來真菌富硒食品的研究方向應(yīng)更注重于對(duì)其富硒機(jī)制的解析，以及對(duì)發(fā)酵食品體系的組分、風(fēng)味等方面的研究，為此類食品開發(fā)提供新的思路。

2.3 食藥用大型真菌富硒食品的研究開發(fā)近況

食用菌的種類繁多，如金針菇、靈芝、蛹蟲草及羊肚菌等。食用菌自身具有多種營養(yǎng)價(jià)值，且具有食用安全性，常出現(xiàn)在人們的餐桌上。因此，富硒食用菌相比于其他富硒類產(chǎn)品更容易被大眾接受。

張連富[15]在pH值為6、攪拌速度為200 r·min-1、溫度為28 ℃的發(fā)酵條件下培養(yǎng)靈芝，發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)基中硒濃度為5 μg·g-1時(shí)，靈芝總硒含量和富硒率均最高，分別為271.3 μg·g-1、25.0%。康德燦等[16-17]不僅利用金針菇、杏鮑菇富集硒，從而開發(fā)出口感極佳的金針菇富硒薜荔汁復(fù)合飲料與杏鮑菇富硒薜荔汁復(fù)合飲料，滿足人們補(bǔ)硒的需求。除此之外，陳彩霞等[18]還在富硒培養(yǎng)液中培養(yǎng)北蟲草菌，從而獲得富硒北蟲草菌，還將其與奶、油脂等原料混合后開發(fā)出了一款保健豆奶。

富硒食用菌目前是人們研究的熱點(diǎn)，人們可以通過食用富硒食用菌從而獲取足量的硒元素。由于富硒食用菌制成的各類富硒食品的價(jià)格普遍偏高，且銷售推廣渠道還不夠通暢，因此未來對(duì)于富硒食用菌發(fā)展的方向應(yīng)在提高富硒食用菌營養(yǎng)價(jià)值的基礎(chǔ)上再提高其經(jīng)濟(jì)效益，探索出更多的銷售渠道。

3 藻類微生物富硒食品的研究開發(fā)近況

在自然條件下，藻類微生物中硒含量很低，但通過改造或富集能將藻類微生物馴化為耐硒及富硒能力高的藻類微生物。目前富硒常使用的藻類微生物有螺旋藻、小球藻等。藻類微生物具有生長(zhǎng)快、易培養(yǎng)、耐硒性及大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，因此利用藻類微生物富硒并開發(fā)為富硒食品具有很大潛力與發(fā)展前景。

3.1 螺旋藻富硒食品的研究開發(fā)近況

螺旋藻是多細(xì)胞的絲狀藻，其含有多種活性物質(zhì)與蛋白質(zhì)，因此其具有很強(qiáng)的保健價(jià)值。黃峰等[19]獲得了富硒螺旋藻后研究硒在藻中的形態(tài)，發(fā)現(xiàn)70%以上的硒存在于25 ku以下小分子量蛋白質(zhì)中，且硒在總蛋白中的含量可達(dá)到805.48 μg·g-1。楊凱等[20]利用富硒螺旋藻粉作為添加劑，加入面粉以及其他材料中制作成富硒螺旋藻面包，確保人們食用此面包能夠獲得硒元素的補(bǔ)充。

3.2 海藻富硒食品的研究開發(fā)近況

海藻內(nèi)富含大量蛋白質(zhì)、多糖、氨基酸等物質(zhì)，且具有抗癌、保護(hù)心臟以及預(yù)防疾病等功效。祝保林等[21]提取出硒海藻中的海藻硒多糖以及蛋氨酸硒，制成有機(jī)硒飼料再喂養(yǎng)給雞，最終獲得富硒雞蛋。祝保林等[21]又繼續(xù)對(duì)富硒雞蛋進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)硒主要集中在雞蛋的蛋黃中，且硒的最高含量可達(dá)0.5 mg·kg-1，為中小企業(yè)培養(yǎng)新的富硒產(chǎn)品提供了新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

3.3 小球藻富硒食品的研究開發(fā)近況

小球藻中含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素、脂質(zhì)、多糖及微量元素等，有顯著的營養(yǎng)和保健功能。黎釗坪等[22]對(duì)蛋白核小球藻進(jìn)行富硒混合培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)液中Na2SeO3含量為10%時(shí)，藻細(xì)胞內(nèi)的硒含量可達(dá)到54.9 μg·g-1且吸收率可達(dá)20.3%。劉穎芬[23]將獲得的蛋白核小球藻磨成粉末與富硒酵母粉一起，再加入其他輔料共同制成富硒蛋白核小球藻片。當(dāng)人們服用這種藻片時(shí)，不僅能為人體補(bǔ)充一定的硒元素，而且還具有很好的增強(qiáng)免疫力的功能。

綜上可見，微藻硒富集能力最高時(shí)的硒含量隨微藻種類、生長(zhǎng)環(huán)境因素、生長(zhǎng)時(shí)期等條件而異。一般情況下，與其他藻種相比，螺旋藻和小球藻所具有的耐硒能力更強(qiáng)。近年來，關(guān)于富硒藻類的研究從硒對(duì)藻類生長(zhǎng)和富集硒的影響逐漸過渡深入到富硒藻體中硒的形態(tài)及其生物活性等方面，而利用富硒藻類培養(yǎng)條件的進(jìn)一步優(yōu)化以期獲得硒含量更高的藻類食品，及深入探索富硒藻類的生物活性和醫(yī)療保健功能也成為了研究的重點(diǎn)。

4 結(jié)語與展望

早在1973年，世界衛(wèi)生組織就將硒定為人和動(dòng)物必需的微量元素，并且在國家最新頒布的補(bǔ)硒參照標(biāo)準(zhǔn)中提出一個(gè)成年人每天對(duì)硒的適宜攝入量為50～250 μg，因此補(bǔ)硒勢(shì)在必行。由于在國人意識(shí)中都認(rèn)為“藥補(bǔ)不如食補(bǔ)”，因此開發(fā)安全、高效的富硒食品具有極大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

我國的微生物資源十分豐富，微生物的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和繁殖及代謝能力都很強(qiáng)，因此利用微生物將無機(jī)硒轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒贏得了人們的認(rèn)可，但對(duì)于深化研究微生物富硒作用機(jī)理以及營養(yǎng)代謝的研究還不夠深入，且許多研究還處于實(shí)驗(yàn)階段。同時(shí)，目前對(duì)于微生物富硒食品的開發(fā)生產(chǎn)還不夠成熟，并且在微生物生產(chǎn)富硒食品的過程中還面臨著生產(chǎn)成本高、工藝復(fù)雜及準(zhǔn)確測(cè)定有機(jī)硒含量標(biāo)準(zhǔn)方法等問題，目前在廣泛持續(xù)推行尚有一定困難。但是，相信隨著研究的逐漸深入、保健食品意識(shí)的增強(qiáng)及富硒食品生產(chǎn)力的提升，微生物富硒必將發(fā)揮出巨大的潛力，微生物富硒食品將拓展更加廣闊的市場(chǎng)空間。