發(fā)布時間：2021-05-18所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： [摘要]硒多糖是硒與多糖結(jié)合在一起的有機(jī)硒化合物，是一種新型的硒源，具有清除自由基、保護(hù)神經(jīng)活性、增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤、抗炎等多種功能。硒多糖具有特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)硒氧鍵(O=Se=O)，有別于普通多糖，其能夠發(fā)揮硒和多糖的雙重功效，活性遠(yuǎn)高于硒或多糖。
[摘要]硒多糖是硒與多糖結(jié)合在一起的有機(jī)硒化合物，是一種新型的硒源，具有清除自由基、保護(hù)神經(jīng)活性、增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤、抗炎等多種功能。硒多糖具有特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)——硒氧鍵(O=Se=O)，有別于普通多糖，其能夠發(fā)揮硒和多糖的雙重功效，活性遠(yuǎn)高于硒或多糖。本文就硒多糖的來源、提取、分離純化及生物學(xué)功能等方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為未來畜牧業(yè)新型飼料添加劑的開發(fā)、應(yīng)用和推廣提供理論依據(jù)。
[關(guān)鍵詞]硒多糖;來源;提取;生物學(xué)功能
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，只能從體外攝取(Xu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(20mg/LNa2SeO3)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10L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20μg/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10L發(fā)酵罐中浸沒培養(yǎng)，通過添加亞硒酸鈉，合成了20μg/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、LBPL500mg，Na2SeO3400mg，溫度70℃，時間6h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1.04mg/g增加到3.29mg/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，因為酸性條件可能會導(dǎo)致硒多糖中的糖苷鍵斷裂(Staaf等，2000)。
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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0.005～5.000mg/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5mg/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200mg/500mg·CAP、反應(yīng)溫度70℃、反應(yīng)時間6h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(pERK、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48h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)。SePM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，SePPU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0.1271mg/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)。——論文作者：金賀偉，閆如霞，年芳，唐德富*
