硒的生物转化研究进展


                            
    硒是人和动物所必需的微量元素,具有多种重要的生物学功能。硒的有机态和无机态相比,具有吸收率高、生物活性强、环境污染小等特点。因此硒的有机化研究是目前硒研究的一个热点。通过生物进行硒的转化为获取有机硒提供一条简便经济的途径,有利于实际生产中大量应用。许多学者对此进行了研究。本文就此方面作一简要概述。

1  有机硒和无机硒:微量元素的环境行为,生态效应,生理作用,特由此表可以看出,生物体内存在的低分子量有机硒化合物种类繁多。除此之外,生物体内还有高分子量有机硒化合物,如各种酶类以及不具有酶功能的含硒蛋白,硒酸脂多糖等。另外尚有一些人工合成的有机硒化合物,如晒化二乙酸,硒代丙酸等。有机硒与无机硒相比具有以下特点:一些有机硒的生物利用率明显高于亚硒酸钠(高于160%),这主要决定于硒的有机形态;从提高人体血硒水平来看,有机硒比无机硒更有效;一些有机硒的毒性比无机硒小;有机硒,特别是植物中存在的有机硒主要是硒蛋氨酸,需要时可合成人体所需要的硒酶;植物中的有机硒的种类很多,可望从中筛选出更有效的药物或添加剂。硒的摄入不足给人和动物造成多种伤害影响别是它对人和动物机体的健康影响都与其存在的形态密切相关。硒元素也是如此。它对生物界的营养性和毒性,在环境中的迁移和变化规律不仅取决于硒的总量,同时也取决于它的形态。自然界中硒的存在价态形式有如下几种,-2,0,+4,+6。0价态是单质硒,难以被生物吸收利用,生物学作用极低。无机硒中的硒的价态是+4,+6,常见的这类物因如Na2SeO3,Na2SeO4。有机硒中硒的价态通常是-2价存在,或者是与其他物质以络合态存在,常见的存在于生物体内重要的低分子量有机硒化合物见表1。生物体的正常功能,损害机体免疫力,引起诸如克山病、大骨节病、地方性甲状腺肿等多种疾病。在动物引起牛和羊的白肌病,家禽的胰腺坏死和渗出性素质。硒在地壳中的丰度为0.000005%,且分布极不均衡,仅就我国来说低硒面积占全部国土面积的70%左右。

    硒进入机体主要是通过生物地球化学食物链(Biogechemical food chain)――土壤和水植物动物和人,其中食物是最重要的环节,硒摄入不足或亚临床缺乏严重地威胁人民的健康。就世界范围来说每年因硒缺乏给畜牧业生产带来的损失十分巨大。美国自1967年以来在缺硒地区生产的饲料中给猪鸡补硒,避免了几十亿美元的经济损失,显著提高了畜牧生产的经济效益。因此世界各国对硒缺乏十分重视,开展了一系列的研究工作。通过食物或饲料补

化合                 结构式 存在
硒代半胱氨酸         H-Se-CH2-CH-CH(NH2)-COOH         微生物  植物 动物
硒代胱氨酸         COOH-CH(NH2)-CH2-Se-Se-(CH2)2-CH(NH2)-COOH         植物
硒代高胱氨酸              COOH-CH(NH2)-(CH2)2-Se-Se-(CH2)2-CH(NH2)-COOH    植物
硒-甲基硒代半胱氨酸         CH2-Se-CH2-CH(NH2)-COOH         植物
硒代胱硫醚         COOH-CH(NH2)-CH2-Se-(CH2)2-CH(NH2)-COOH         植物
硒代蛋氨酸         CH2-Se-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH         微生物  植物  动物
硒-甲基硒代蛋氨酸         (CH2)2-Se-CH2-CH(NH2)-COOH         植物
二-甲基硒化物                 CH3-Se-CH3 微生物  植物  动物
二-甲基二硒化物                CH3-Se-Se-CH3  微生物  植物  动物
三甲基硒                (CH3)3Se  微生物  植物
硒代牛磺酸物                 H2N-CH2-CH2-SeO3H 动物
硒代辅酶A               ──   动物
含Se-tRNA            ──      微生物  植物  动物


硒,尤其是随着人们对有机硒的研究深入和环境意识的提高,通过食物补充具有较高生物活性和对环境潜在污染较小的有机硒是目前硒研究的一个热点。

    2 硒的生物有机化:目前,硒的有机化有两种手段:人工合成和生物转化。人工合成的产品很多,有硒化亚油酸,硒化脂多糖,肌醇硒酸脂等。这些产品由于生产工艺复杂,价格昂贵,难以在实际生产应用。硒的生物有机化主要是通过动物、植物、微生物转化无机硒生产有机硒,如富硒鸡蛋,富硒大蒜,富硒酵母,富硒牛奶和富硒茶,通过分析研究,其中的硒主要是以硒代半跳氨酸、硒代脉氨酸、硒代蛋氨酸、硒一甲基硒代半跳氨酸等形式存在。由于人们目前尚不能化学合成生物有机硒,通过生物进行硒的有机化具有工艺简单,操作简便,转化率高,所提供的有机硒形式多种多样,不仅可以为人类提供富含有机硒的食品,而且又可以为畜牧业生产提供富含有机硒的添加剂,是一个极具有广阔前景的方法,因而,许多学者对这一领域进行了探索。

2.1  植物转化
2.1.1  转化的方法  植物转化有机硒有3种方法,施硒肥,叶面喷硒和含硒溶液培养富硒的植物芽类。植物性饲料,牧草是畜禽的主要营养基础,提高植物含硒量是预防硒缺乏的重要措施之一。给植物施硒肥,既可以增加植物的硒含量,又可使畜禽摄取自然的有机硒。这种方法以美国、芬兰和新西兰最为常用。Korkman等采用给土壤施硒肥的方法,可以使土壤硒含量提高5倍,使大麦硒含量提高3~5倍。芬兰早在80年代就开始用含亚硒酸钠肥料给土壤施硒肥,所施硒肥量

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