納米硒的生物學功能及其在動物生產中的應用

孫朋朋，宋春陽

（青島農業大學動物科技學院，山東 青島 266109）

硒是動物必需的微量元素之一，缺硒會導致雞胰腺纖維變性、豬肝壞死、牛和羊肌肉營養不良或白肌病等，還會導致動物生長發育遲緩和繁殖力下降。然而由于有機硒、無機硒等常規狀態硒的吸收率低、毒性大等缺點日益嚴重，納米硒的優勢逐漸顯示出來。納米硒是以蛋白質為核、元素硒為膜、蛋白質為分散劑的元素硒納米粒子，是納米級的單質硒，具有吸收率高、毒性弱等優點，可以提高動物體的抗氧化能力、免疫能力以及產品品質等，同時能夠提高動物的繁殖性能，是補充硒的理想方式。

1 納米硒

1.1 理化性質

硒在地質化學中屬于超微量元素，天然的硒只有一種同位素，其原子量為79。單質硒在常規條件下一般為灰色和黑色，納米硒則是以蛋白質為核、紅色元素硒為膜和以蛋白質為分散劑的納米粒子，呈紅色，粒徑一般約為20～60 nm，這種納米紅色元素硒對熱敏感，不耐高溫，易溶于水。與常規硒相比，納米硒比表面積大，表面含有大量活性中心，因此具有強大的催化能力。Zhang等研究表明，納米粒子的大小對納米硒的生物學功能有重要影響，粒徑較小的納米硒有更高的生物活性[1]。

1.2 吸收

動物對納米硒的吸收方式主要有兩種，分別為以主動吸收機制通過腸壁進入體內和以被動擴散方式進入體內。動物主要通過十二指腸對納米硒進行吸收，反芻動物可在整段小腸內進行吸收，而單胃動物的吸收則主要在回腸。納米硒被動物吸收后，迅速與蛋白質結合進入紅細胞，其余的納米硒與血漿蛋白結合，與硒結合的血漿蛋白主要是α球蛋白和β球蛋白。因為納米硒的高表面活性和表面積，使得納米硒的吸收及利用效率明顯高于無機硒和有機硒。施力光等研究表明，與添加亞硒酸鈉相比，添加納米硒可以提高動物體組織中硒的含量，同時與有機硒相比，組織中硒的含量也有增加的趨勢[2]。納米硒的吸收受多種因素的影響，日糧中維生素含量、抗壞血酸水平、金屬離子含量、蛋氨酸水平及納米硒的粒度和動物的生理狀態等都會影響納米硒的吸收利用率。

2 納米硒的生物學功能

2.1 抗氧化作用

動物體內存在大量的不飽和脂肪酸，這些不飽和脂肪酸極易被氧化，產生脂質過氧化物，影響動物的生產性能。納米硒的抗氧化作用主要是通過提高含有硒的谷胱甘肽過氧化物酶和硫氧還原蛋白還原酶的活性實現在動物體內的抗氧化作用。谷胱甘肽過氧化物酶能夠降解各種過氧化物；在水或醇溶液中，可以作為氫供體提供氫，發揮抗氧化作用。硫氧還原蛋白還原酶則是通過NADPH作為電子供體降解氧化的硫氧還原蛋白；還可降解含硒的化合物，促進輔酶Q、抗壞血酸自由基的再生。Huang等研究表明，納米硒可以直接清除自由基[3]。武曉英等研究發現，日糧中添加納米硒可極顯著提高母羊及胎兒血清、肝和胎盤組織中谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶（SOD）的活性（P＜0.01），極顯著降低母羊及胎兒血清和胎盤組織中丙二醛（MDA）的濃度（P＜0.01）[4]。朱風華等以蛋雞為試驗對象，結果發現，日糧中添加納米硒0.3～10.0 mg·kg-1能夠顯著降低血漿中MDA和一氧化氮（NO）含量（P＜0.05）[5]。

2.2 提高繁殖性能

硒是維持動物繁殖所必需的微量元素，缺硒會導致機體生殖激素分泌失調、與生殖相關的酶活力下降以及精細胞受損等，從而影響動物的正常繁殖性能。納米硒能夠通過谷胱甘肽過氧化物酶的抗氧化作用來保護動物精子的原生質膜免受損害，保證動物的正常繁殖能力。楊茹潔等研究納米硒對波爾山羊公羔繁殖性能的影響，結果發現，與對照組相比，日糧中添加納米硒0.1和0.3 mg·kg-1能促進睪丸的發育；對照組的各種細胞有不同程度的膜損傷，而添加納米硒組沒有出現膜損傷[6]。施力光等在研究日糧中添加納米硒對公羊睪丸發育的影響發現，3月齡時納米硒組公羊睪丸間質組織增生發育，4月齡時納米硒組睪丸曲精細管中精原細胞開始發育分化；5月齡時曲精細管中可見大量的精子，而對照組間質組織以及曲精細管發育、精母細胞發育分化較納米硒組緩慢；表明日糧中添加適宜濃度的納米硒能夠促進睪丸間質組織及曲精細管的發育，促進精原細胞的分化，可以提前使動物達到性成熟[7]。施力光等發現，與對照組相比，日糧中添加納米硒可以提高公羊睪丸體積，但影響不顯著（P＞0.05）[8]。

2.3 提高動物免疫能力

納米硒能夠間接的增強T細胞與NK細胞在體外殺滅癌細胞的能力，提高吞噬細胞的吞噬和殺滅病原菌的能力，提高動物體的抗體水平，從而提高機體免疫能力，胥保華以艾維茵肉雞為研究對象，在日糧中添加不同濃度的納米硒，結果表明，與對照組相比，當硒添加水平為0.2、0.3、0.4和0.5 mg·kg-1時，納米硒組血清免疫球蛋白G（IgG）含量顯著高于蛋氨酸硒組和亞硒酸鈉組（P＜0.05），血清免疫球蛋白M（IgM）含量顯著高于亞硒酸鈉組（P＜0.05）[9]。胡彩虹等研究發現，豬日糧中添加納米硒能夠顯著提高血清IgG、IgM、抗體生成細胞數等活性（P＜0.05）；與亞硒酸鈉組相比，納米硒添加量為0.4～1 mg·kg-1時，各項指標顯著提高（P＜0.05），表明納米硒可以提高動物體的免疫能力，尤其是非特異性免疫；作用機制是通過提高關鍵物質的含量以及活性來實現，在一定濃度時，效果顯著高于普通的亞硒酸鈉（P＜0.05）[10]。

2.4 其他

納米硒還可以在動物生產中保護胃黏膜，治療一些疾病。于曉紅等以小鼠為研究對象，添加不同劑量的納米硒，連續飼喂6周后發現，各劑量納米硒組胃黏膜損傷程度較模型組均有不同程度的減輕，大鼠胃黏膜潰瘍指數比模型組極顯著降低（P＜0.01），極顯著提高了血清中谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性（P＜0.01），降低了丙二醛（MDA）含量[11]。表明納米硒具有預防急性胃黏膜損傷的作用，且能夠降低無水乙醇引起的急性胃黏膜損傷，其作用機制涉及納米硒的抗氧化機制。張剛將SD大鼠分為安靜對照組、單純運動組和運動補硒組（25、50和100 μg· kg-1），結果表明，運動補硒組大鼠，機體血肌配含量較單純運動組顯著性下降（P＜0.05），且這種變化在3種劑量組都存在，以3種劑量補充納米硒都能減輕有氧耐力訓練對腎小球濾過功能的不良影響[11]。韓晶等研究發現，硫酸軟骨素納米硒濃度為50～200 ng·mL-1時能有效抑制20 ng·mL-1T-2毒素誘導大骨節病軟骨細胞的凋亡作用，降低T-2毒素誘導軟骨細胞的早期凋亡率（P＜0.05）[12]。表明硫酸軟骨素納米硒具有抗T-2毒素誘導軟骨細胞凋亡的作用，可以作為治療大骨節病的藥物制劑。

3 在動物生產中的應用

3.1 雞

飼料中添加納米硒可以提高雞的生長性能、屠宰性能、表觀消化率、免疫能力等。李寶春等研究了納米硒對羅曼蛋雛雞生長性能的影響，結果發現，26～36日齡，納米硒提高蛋雞生產性能的效果優于亞硒酸鈉；在料重比方面，添加納米硒0.2 mg·kg-1要優于其他組別；平均日增重達8.07 g，高于其他組，同時納米硒0.2 mg·kg-1添加量還能顯著提高小腸、肝臟、胰腺指數（P＜0.05），表明納米硒通過改善蛋雛雞消化器官結構，增加空腸絨毛中杯狀細胞的數量，促進小腸腺體的發育，增加腸腺的數量，促使腸腺排列緊密，從而提高蛋雛雞的生長性能[13]。王福香等以1日齡Avian肉雞為研究對象，結果發現，添加納米硒肉雞的平均增重、飼料消耗高于對照組，1～14、15～28 d納米硒在0.3～0.6 mg·kg-1的添加水平時，肉雞的料重比顯著低于對照組（P＜0.05）； 29～42、1～42 d納米硒在0.15～1.2 mg·kg-1添加水平，肉雞的料重比極顯著的低于對照組（P＜0.01）；42 d時納米硒添加0.6～1.2 mg·kg-1，肉雞的屠宰性能顯著高于對照組（P＜0.05）；添加納米硒0.3～1.2 mg· kg-1時，肉雞的養分表觀消化率高于對照組（P＞0.05）[14]。李文立等研究表明，添加納米硒0.15～1.2 mg·kg-1，肉雞的平均增重、飼料消耗高于對照組，其中以添加納米硒0.3 mg·kg-1效果最佳；42 d時添加納米硒0.6～1.2 mg·kg-1時，肉雞的屠宰率、半凈膛率、全凈膛率顯著高于對照組（P＜0.05）；納米硒添加量為0.3～1.2 mg·kg-1時，肉雞的養分表觀消化率高于對照組；納米硒還可提高肉雞的免疫能力、抗氧化能力[15]。王福香等在肉仔雞基礎日糧中添加不同劑量的納米硒，結果表明，與對照組相比，日糧中添加納米硒顯著提高肝臟總抗氧化能力（T-AOC）、谷胱甘肽過氧化物（GSH-Px）、總超氧化物歧化酶活力（SOD）、抑制羥自由基能力（P＜0.05），顯著降低肝臟丙二醛（MDA）含量、一氧化氮含量（P＜0.05），極顯著提高肝臟硒含量（P＜0.01），而且隨日糧中納米硒添加量的增加，肝臟抗氧化能力和硒含量呈二次曲線關系，建議肉雞日糧中納米硒的適宜添加水平為0.7～1.0 mg·kg-1[16]。表明在雞生產中添加一定量納米硒可提高雞生長性能，適宜的添加量為0.7～1.0 mg·kg-1，應避免添加過量，造成中毒。

3.2 豬

納米硒主要影響豬的生產性能和免疫性能，缺硒會導致豬的生長出現問題。熊莉等研究了納米硒和亞硒酸鈉對仔豬生長及其他指標的影響，結果顯示，納米硒缺乏會引起肝臟脫碘酶Ⅰ活性下降[17]。張紅梅等以平均體重約為8.3 kg的杜×長×大斷奶仔豬為試驗對象，結果顯示，基礎日糧中添加納米硒能夠顯著提高肝臟脫碘酶Ⅰ的活性（P＜0.05）[18]。肝臟脫碘酶Ⅰ的活性會直接影響血清甲狀腺素水平，活性過低會造成仔豬生長受阻，而納米硒可以提高肝臟脫碘酶Ⅰ的活性，表明納米硒能夠提高豬的生長性能。李蘭東等研究發現，高硒日糧可使肌肉硒含量提高27%[19]。而納米硒的高吸收利用率可提高豬肌肉中硒的含量，也能提高豬的生長性能。陳桂英等以40日齡長×約×互（地方品種，互助豬）三元雜交斷奶仔豬為研究對象，結果發現，與對照組相比，添加納米硒組在末重、日增重、料肉比方面，均極顯著地高于對照組（P＜0.01），且0.6 mg· kg-1添加水平效果最好[20]。表明納米硒在飼料中的添加不僅可以提高豬的生產性能，還能間接降低養豬成本。

3.3 其他動物

納米硒在反芻動物及水產動物中也有應用。張春香等以太行青山羊公羊為試驗對象，研究納米硒對山羊生長性能、抗氧化能力、生長激素和胰島素的影響，結果顯示，日糧中添加納米硒能顯著提高山羊的生長性能（P＜0.05）、血清超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化酶活性（P＜0.05）、全血硒、生長激素和胰島素的濃度（P＜0.05）[21]。董衛星等以牛為研究對象，結果顯示，添加納米硒可以使血漿中硒和維生素E的含量增加，血清GSH-Px的酶活性顯著提高（P＜0.05），MDA和活性氧（ROS）水平降低，T-AOC顯著提高（P＜0.05）[22]。表明納米硒在反芻動物中應用能夠提高生長性能及各項生理指標，促進反芻動物的生長[23]。陳劍杰等研究氟暴露下鯉魚肝臟的抗氧化功能和組織結構的保護作用的結果顯示，納米硒提高了鯉魚肝組織中SOD、過氧化氫酶（CAT）、GSH-Px活性，降低了MDA含量，緩解了氟脅迫對鯉魚肝臟組織結構的損傷[24]。表明餌料中添加納米硒可在一定程度上改善氟脅迫所造成的鯉魚抗氧化能力的下降和組織結構的損傷。

4 小結

目前納米硒在動物生產中還沒有完全推廣，主要原因是納米硒對畜禽動物的作用研究較少、納米硒生產工藝復雜以及納米硒的最佳添加量和添加階段還有待研究。但與常規硒相比，納米硒具有較高的生物活性、安全性、抗氧化性和高吸收率，相信隨著科學技術的發展以及對納米硒研究水平的深入，納米硒將會代替常規狀態硒成為飼料添加劑之一。

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