微生物富硒食品的研發近況淺析

◎ 鄒小智，康德燦，羅 佳，鄭孟雨，蒲苗艷

（西南科技大學生命科學與工程學院，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、預防癌癥、解毒排毒等多方面具有重要的生物學功能。缺乏硒會導致人體的免疫力下降，增加癌癥的風險，引發心臟疾病等。因此，科學有效地補充硒元素是非常必要的。目前，各類補硒產品可分為無機硒與有機硒兩類，無機硒具有一定毒性且利用率不高，而有機硒食用安全、無毒害且人類對其的利用率可達70%以上。

微生物中的細菌、真菌、微藻等在內的一大類生物群體具有生長周期短、代謝快且生命力強等特點。經過大量微生物富硒的相關研究發現，微生物不僅具有很強的富硒能力，且還能將無機硒轉化為有機硒，因此將各類富硒微生物菌體或代謝產物制成保健食品與藥品是科學家們的研究熱點。

1 細菌類微生物富硒食品的研究開發近況

細菌是所有生物中數量最多的一類，細菌微生物能通過生物轉化把無機硒轉變成有機硒，且具有成本低、生物利用率高、富硒量高及對環境污染小等優點。利用細菌類微生物作為硒的載體，開發富硒食品不僅提高了微生物的價值，也使富硒食品的開發具有廣闊的發展前景。

1.1 光合細菌富硒食品的研究開發近況

光合細菌是一類能夠自養的革蘭氏陰性菌。李廣等[1]在pH值為7，溫度37 ℃且持續60 W白熾燈條件下加入硒溶液培養光合細菌，發現光合細菌能將無機硒轉化為有機硒，并積累在蛋白質中形成硒蛋白，其轉化率最大可達47%。吳云等[2]向球形紅假單細胞菌培養液中加入亞硒酸鈉，用所得的生物活性硒菌液生產富硒大米，最終所得大米中硒蛋白的含量可達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，其可以通過調節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狀況后，篩選出兩株菌株進行實驗，發現當亞硒酸鈉含量為20 μg·mL-1時，富硒效果最佳，且總硒含量最高可達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其進行培養，發現在培養6 h時加入20 μg·mL-1的亞硒酸鈉能使這株益生菌轉化硒的效率達到100%，且益生菌中有機硒的含量最高可以達到1 329 mg·kg-1。韋夢婷等[5]在加入40 μg·mL-1的MRS培養基中培養9株乳酸菌，發現JX5這株乳酸菌在培養2 h時硒的轉化率達到了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，經過充分發酵制備出富硒飼料，按照一定比例連續喂養出欄前的肉牛，一定時間后獲得了富硒牛肉。而劉璽等[7]在普通發酵香腸的基礎上添加了富硒活性乳酸菌發酵劑，得到了含硒100 μg·kg-1的富硒發酵香腸。劉冬等[8]將兩種益生菌按照一定比例富硒培養后用于發酵酸奶，獲得的酸奶中有機硒含量為（17±4.5）μg·kg-1，人們在服用酸奶的過程中不僅能夠為腸道補充益生菌，還能夠補充部分硒元素來保持身體健康。

綜上可知，光合細菌以及益生菌都具有較強的轉化硒與富硒的能力，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味和自身的保健功能贏得了市場的青睞。除此之外，由細菌類微生物所轉化出的活性硒的毒性遠小于亞硒酸鈉，因此在食品工業中發揮著巨大的潛力[9]。近年來，對于細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酵培養條件的優化，但這些富硒細菌及由其制成的功能食品的毒性和副作用的測評較少，因此在關注富硒細菌制作富硒食品的潛力的同時，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快速、繁殖周期短、富硒能力強等特點，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 單細胞真菌酵母富硒食品的研究開發近況

關于對酵母富硒的研究，我國已有42年的歷史。近年來，孫朝陽等[10]以NaN3為誘發劑，并將釀酒酵母變異株放置于高濃度的H2O2中進行篩選，觀察其富硒能力，發現HXS-02這株釀酒酵母其總硒含量可到達2 303.97 μg·g-1，其產率為7 945.19 μg·L-1且有機硒占總硒的百分比為超過97%。賀瑩等[11]通過響應面法優化富硒酵母的營養條件從而提高富硒酵母的生物量，且發現在培養基中加入6.07%的蔗糖、2.03%等比例的牛肉膏與蛋白胨以及0.137%的硫酸亞鐵去培養酵母，最終能使酵母生物量達到17.534 2 g·L-1，富硒能力可達到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%。

作為補硒產品，富硒酵母的應用也有40多年的歷史，各種富硒產品相繼被開發，并得到廣泛的認可。賀瑩等[12]利用富硒酵母對新鮮草莓汁進行發酵，發現用富硒酵母所發酵產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，用富硒酵母所發酵產生的草莓酒不僅在品質上得到了提升，人體服用還能補充一定的硒源，可見富硒酵母在釀酒業中極具市場開發前景。由于不同工廠所使用的富硒酵母的種類不同，轉化后硒的化學形態、空間結構以及有機硒含量都有所差異，最終導致人類對其利用率不同，這也就是市場上不少同類富硒產品價格參差不齊的原因。

2.2 絲狀真菌富硒食品的研究開發近況

絲狀真菌俗稱為霉菌，其有著極強的繁殖能力，因此作為富硒材料能夠在短時間內獲得大量產物。尹智美[13]在添加有一定量的Na2SeO3液體培養基中對雅致放射毛霉進行培養，經過一段時間，雅致放射毛霉中總糖含量、主要常量礦質元素以及必需微量礦物元素含量都明顯升高。李紅衛[14]通過紫外誘變獲得4株耐硒米曲霉菌株，發現其最大富硒量可達2.349 mg·g-1，且有機硒含量為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胞形式的有機硒，以此作為食品添加劑為某些保健品提供硒元素。

綜上所述，酵母普遍具有強大的富硒能力，有機硒產率可高達97%。而不同霉菌對富硒培養基種類有不同的要求，其發酵產物也存在差異。目前，酵母的富硒食品研究多傾向于作為一類硒源類營養補充劑，已有多項富硒食品的市場化專利，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，霉菌的環境適應性強，易于繁殖培養，因此具有廣泛的應用前景。未來真菌富硒食品的研究方向應更注重于對其富硒機制的解析，以及對發酵食品體系的組分、風味等方面的研究，為此類食品開發提供新的思路。

2.3 食藥用大型真菌富硒食品的研究開發近況

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價值，且具有食用安全性，常出現在人們的餐桌上。因此，富硒食用菌相比于其他富硒類產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 ℃的發酵條件下培養靈芝，發現當培養基中硒濃度為5 μg·g-1時，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，從而開發出口感極佳的金針菇富硒薜荔汁復合飲料與杏鮑菇富硒薜荔汁復合飲料，滿足人們補硒的需求。除此之外，陳彩霞等[18]還在富硒培養液中培養北蟲草菌，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出了一款保健豆奶。

富硒食用菌目前是人們研究的熱點，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格普遍偏高，且銷售推廣渠道還不夠通暢，因此未來對于富硒食用菌發展的方向應在提高富硒食用菌營養價值的基礎上再提高其經濟效益，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快、易培養、耐硒性及大規模生產技術成熟等優點，因此利用藻類微生物富硒并開發為富硒食品具有很大潛力與發展前景。

3.1 螺旋藻富硒食品的研究開發近況

螺旋藻是多細胞的絲狀藻，其含有多種活性物質與蛋白質，因此其具有很強的保健價值。黃峰等[19]獲得了富硒螺旋藻后研究硒在藻中的形態，發現70%以上的硒存在于25 ku以下小分子量蛋白質中，且硒在總蛋白中的含量可達到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充。

3.2 海藻富硒食品的研究開發近況

海藻內富含大量蛋白質、多糖、氨基酸等物質，且具有抗癌、保護心臟以及預防疾病等功效。祝保林等[21]提取出硒海藻中的海藻硒多糖以及蛋氨酸硒，制成有機硒飼料再喂養給雞，最終獲得富硒雞蛋。祝保林等[21]又繼續對富硒雞蛋進行研究，發現硒主要集中在雞蛋的蛋黃中，且硒的最高含量可達0.5 mg·kg-1，為中小企業培養新的富硒產品提供了新的實驗模型。

3.3 小球藻富硒食品的研究開發近況

小球藻中含有豐富的蛋白質、維生素、脂質、多糖及微量元素等，有顯著的營養和保健功能。黎釗坪等[22]對蛋白核小球藻進行富硒混合培養，發現當培養液中Na2SeO3含量為10%時，藻細胞內的硒含量可達到54.9 μg·g-1且吸收率可達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。當人們服用這種藻片時，不僅能為人體補充一定的硒元素，而且還具有很好的增強免疫力的功能。

綜上可見，微藻硒富集能力最高時的硒含量隨微藻種類、生長環境因素、生長時期等條件而異。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。近年來，關于富硒藻類的研究從硒對藻類生長和富集硒的影響逐漸過渡深入到富硒藻體中硒的形態及其生物活性等方面，而利用富硒藻類培養條件的進一步優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療保健功能也成為了研究的重點。

4 結語與展望

早在1973年，世界衛生組織就將硒定為人和動物必需的微量元素，并且在國家最新頒布的補硒參照標準中提出一個成年人每天對硒的適宜攝入量為50～250 μg，因此補硒勢在必行。由于在國人意識中都認為“藥補不如食補”，因此開發安全、高效的富硒食品具有極大的發展潛力。

我國的微生物資源十分豐富，微生物的物質轉化和繁殖及代謝能力都很強，因此利用微生物將無機硒轉化為有機硒贏得了人們的認可，但對于深化研究微生物富硒作用機理以及營養代謝的研究還不夠深入，且許多研究還處于實驗階段。同時，目前對于微生物富硒食品的開發生產還不夠成熟，并且在微生物生產富硒食品的過程中還面臨著生產成本高、工藝復雜及準確測定有機硒含量標準方法等問題，目前在廣泛持續推行尚有一定困難。但是，相信隨著研究的逐漸深入、保健食品意識的增強及富硒食品生產力的提升，微生物富硒必將發揮出巨大的潛力，微生物富硒食品將拓展更加廣闊的市場空間。