微生物富硒食品的研发近况浅析

◎ 邹小智，康德灿，罗 佳，郑孟雨，蒲苗艳

（西南科技大学生命科学与工程学院，四川 绵阳 621010）

硒作为重要的微量元素之一，其在抗氧化防衰老、预防癌症、解毒排毒等多方面具有重要的生物学功能。缺乏硒会导致人体的免疫力下降，增加癌症的风险，引发心脏疾病等。因此，科学有效地补充硒元素是非常必要的。目前，各类补硒产品可分为无机硒与有机硒两类，无机硒具有一定毒性且利用率不高，而有机硒食用安全、无毒害且人类对其的利用率可达70%以上。

微生物中的细菌、真菌、微藻等在内的一大类生物群体具有生长周期短、代谢快且生命力强等特点。经过大量微生物富硒的相关研究发现，微生物不仅具有很强的富硒能力，且还能将无机硒转化为有机硒，因此将各类富硒微生物菌体或代谢产物制成保健食品与药品是科学家们的研究热点。

1 细菌类微生物富硒食品的研究开发近况

细菌是所有生物中数量最多的一类，细菌微生物能通过生物转化把无机硒转变成有机硒，且具有成本低、生物利用率高、富硒量高及对环境污染小等优点。利用细菌类微生物作为硒的载体，开发富硒食品不仅提高了微生物的价值，也使富硒食品的开发具有广阔的发展前景。

1.1 光合细菌富硒食品的研究开发近况

光合细菌是一类能够自养的革兰氏阴性菌。李广等[1]在pH值为7，温度37 ℃且持续60 W白炽灯条件下加入硒溶液培养光合细菌，发现光合细菌能将无机硒转化为有机硒，并积累在蛋白质中形成硒蛋白，其转化率最大可达47%。吴云等[2]向球形红假单细胞菌培养液中加入亚硒酸钠，用所得的生物活性硒菌液生产富硒大米，最终所得大米中硒蛋白的含量可达1 000 μg·kg-1，不仅安全，而且便于人体的吸收利用。

1.2 益生菌富硒食品的研究开发近况

益生菌是一类定殖于人体的活性微生物，其可以通过调节肠道的菌群平衡从而维持人体的健康。益生菌的类型繁多，如乳杆菌、双歧杆菌、放线菌等。梁丛丛等[3]通过观察19株益生菌在含60 μg·mL-1亚硒酸钠平板上的生长状况后，筛选出两株菌株进行实验，发现当亚硒酸钠含量为20 μg·mL-1时，富硒效果最佳，且总硒含量最高可达5 790.99 μg·L-1。孙毓等[4]筛选出一株富硒益生菌短小芽孢杆菌并对其进行培养，发现在培养6 h时加入20 μg·mL-1的亚硒酸钠能使这株益生菌转化硒的效率达到100%，且益生菌中有机硒的含量最高可以达到1 329 mg·kg-1。韦梦婷等[5]在加入40 μg·mL-1的MRS培养基中培养9株乳酸菌，发现JX5这株乳酸菌在培养2 h时硒的转化率达到了80%以上，并且还提高了其抗自由基、耐人工胃液的能力。

孙果宋等[6]以有效微生物群（Effective Microorganisms，EM）益生菌为菌制剂，以亚硒酸钠为硒源，经过充分发酵制备出富硒饲料，按照一定比例连续喂养出栏前的肉牛，一定时间后获得了富硒牛肉。而刘玺等[7]在普通发酵香肠的基础上添加了富硒活性乳酸菌发酵剂，得到了含硒100 μg·kg-1的富硒发酵香肠。刘冬等[8]将两种益生菌按照一定比例富硒培养后用于发酵酸奶，获得的酸奶中有机硒含量为（17±4.5）μg·kg-1，人们在服用酸奶的过程中不仅能够为肠道补充益生菌，还能够补充部分硒元素来保持身体健康。

综上可知，光合细菌以及益生菌都具有较强的转化硒与富硒的能力，以此种微生物制成的富硒食品层出不穷，尤其是乳酸杆菌因其良好的风味和自身的保健功能赢得了市场的青睐。除此之外，由细菌类微生物所转化出的活性硒的毒性远小于亚硒酸钠，因此在食品工业中发挥着巨大的潜力[9]。近年来，对于细菌类微生物富硒的研究大多集中于高生物量菌株的获取及发酵培养条件的优化，但这些富硒细菌及由其制成的功能食品的毒性和副作用的测评较少，因此在关注富硒细菌制作富硒食品的潜力的同时，食品安全问题也仍需重视。

2 真菌微生物富硒食品的研究开发近况

目前食品制造工厂中常使用的真菌类微生物有酵母、霉菌、食用菌等。真菌类微生物因其具有生长快速、繁殖周期短、富硒能力强等特点，常被用于制作硒元素添加剂，并添加入食品中制成富硒食品。

2.1 单细胞真菌酵母富硒食品的研究开发近况

关于对酵母富硒的研究，我国已有42年的历史。近年来，孙朝阳等[10]以NaN3为诱发剂，并将酿酒酵母变异株放置于高浓度的H2O2中进行筛选，观察其富硒能力，发现HXS-02这株酿酒酵母其总硒含量可到达2 303.97 μg·g-1，其产率为7 945.19 μg·L-1且有机硒占总硒的百分比为超过97%。贺莹等[11]通过响应面法优化富硒酵母的营养条件从而提高富硒酵母的生物量，且发现在培养基中加入6.07%的蔗糖、2.03%等比例的牛肉膏与蛋白胨以及0.137%的硫酸亚铁去培养酵母，最终能使酵母生物量达到17.534 2 g·L-1，富硒能力可达到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%。

作为补硒产品，富硒酵母的应用也有40多年的历史，各种富硒产品相继被开发，并得到广泛的认可。贺莹等[12]利用富硒酵母对新鲜草莓汁进行发酵，发现用富硒酵母所发酵产生的草莓酒与普通酵母所酿造的草莓汁相比，前者的香气与滋味更盛。因此，用富硒酵母所发酵产生的草莓酒不仅在品质上得到了提升，人体服用还能补充一定的硒源，可见富硒酵母在酿酒业中极具市场开发前景。由于不同工厂所使用的富硒酵母的种类不同，转化后硒的化学形态、空间结构以及有机硒含量都有所差异，最终导致人类对其利用率不同，这也就是市场上不少同类富硒产品价格参差不齐的原因。

2.2 丝状真菌富硒食品的研究开发近况

丝状真菌俗称为霉菌，其有着极强的繁殖能力，因此作为富硒材料能够在短时间内获得大量产物。尹智美[13]在添加有一定量的Na2SeO3液体培养基中对雅致放射毛霉进行培养，经过一段时间，雅致放射毛霉中总糖含量、主要常量矿质元素以及必需微量矿物元素含量都明显升高。李红卫[14]通过紫外诱变获得4株耐硒米曲霉菌株，发现其最大富硒量可达2.349 mg·g-1，且有机硒含量为1.25 mg·g-1。目前，有保健食品工厂利用这些富硒霉菌，将其洗涤除去胞外硒后再干燥为细胞形式的有机硒，以此作为食品添加剂为某些保健品提供硒元素。

综上所述，酵母普遍具有强大的富硒能力，有机硒产率可高达97%。而不同霉菌对富硒培养基种类有不同的要求，其发酵产物也存在差异。目前，酵母的富硒食品研究多倾向于作为一类硒源类营养补充剂，已有多项富硒食品的市场化专利，如富硒面包、富硒酸奶等，而霉菌等丝状真菌的富硒研究则更多在纳米硒层面。此外，霉菌的环境适应性强，易于繁殖培养，因此具有广泛的应用前景。未来真菌富硒食品的研究方向应更注重于对其富硒机制的解析，以及对发酵食品体系的组分、风味等方面的研究，为此类食品开发提供新的思路。

2.3 食药用大型真菌富硒食品的研究开发近况

食用菌的种类繁多，如金针菇、灵芝、蛹虫草及羊肚菌等。食用菌自身具有多种营养价值，且具有食用安全性，常出现在人们的餐桌上。因此，富硒食用菌相比于其他富硒类产品更容易被大众接受。

张连富[15]在pH值为6、搅拌速度为200 r·min-1、温度为28 ℃的发酵条件下培养灵芝，发现当培养基中硒浓度为5 μg·g-1时，灵芝总硒含量和富硒率均最高，分别为271.3 μg·g-1、25.0%。康德灿等[16-17]不仅利用金针菇、杏鲍菇富集硒，从而开发出口感极佳的金针菇富硒薜荔汁复合饮料与杏鲍菇富硒薜荔汁复合饮料，满足人们补硒的需求。除此之外，陈彩霞等[18]还在富硒培养液中培养北虫草菌，从而获得富硒北虫草菌，还将其与奶、油脂等原料混合后开发出了一款保健豆奶。

富硒食用菌目前是人们研究的热点，人们可以通过食用富硒食用菌从而获取足量的硒元素。由于富硒食用菌制成的各类富硒食品的价格普遍偏高，且销售推广渠道还不够通畅，因此未来对于富硒食用菌发展的方向应在提高富硒食用菌营养价值的基础上再提高其经济效益，探索出更多的销售渠道。

3 藻类微生物富硒食品的研究开发近况

在自然条件下，藻类微生物中硒含量很低，但通过改造或富集能将藻类微生物驯化为耐硒及富硒能力高的藻类微生物。目前富硒常使用的藻类微生物有螺旋藻、小球藻等。藻类微生物具有生长快、易培养、耐硒性及大规模生产技术成熟等优点，因此利用藻类微生物富硒并开发为富硒食品具有很大潜力与发展前景。

3.1 螺旋藻富硒食品的研究开发近况

螺旋藻是多细胞的丝状藻，其含有多种活性物质与蛋白质，因此其具有很强的保健价值。黄峰等[19]获得了富硒螺旋藻后研究硒在藻中的形态，发现70%以上的硒存在于25 ku以下小分子量蛋白质中，且硒在总蛋白中的含量可达到805.48 μg·g-1。杨凯等[20]利用富硒螺旋藻粉作为添加剂，加入面粉以及其他材料中制作成富硒螺旋藻面包，确保人们食用此面包能够获得硒元素的补充。

3.2 海藻富硒食品的研究开发近况

海藻内富含大量蛋白质、多糖、氨基酸等物质，且具有抗癌、保护心脏以及预防疾病等功效。祝保林等[21]提取出硒海藻中的海藻硒多糖以及蛋氨酸硒，制成有机硒饲料再喂养给鸡，最终获得富硒鸡蛋。祝保林等[21]又继续对富硒鸡蛋进行研究，发现硒主要集中在鸡蛋的蛋黄中，且硒的最高含量可达0.5 mg·kg-1，为中小企业培养新的富硒产品提供了新的实验模型。

3.3 小球藻富硒食品的研究开发近况

小球藻中含有丰富的蛋白质、维生素、脂质、多糖及微量元素等，有显著的营养和保健功能。黎钊坪等[22]对蛋白核小球藻进行富硒混合培养，发现当培养液中Na2SeO3含量为10%时，藻细胞内的硒含量可达到54.9 μg·g-1且吸收率可达20.3%。刘颖芬[23]将获得的蛋白核小球藻磨成粉末与富硒酵母粉一起，再加入其他辅料共同制成富硒蛋白核小球藻片。当人们服用这种藻片时，不仅能为人体补充一定的硒元素，而且还具有很好的增强免疫力的功能。

综上可见，微藻硒富集能力最高时的硒含量随微藻种类、生长环境因素、生长时期等条件而异。一般情况下，与其他藻种相比，螺旋藻和小球藻所具有的耐硒能力更强。近年来，关于富硒藻类的研究从硒对藻类生长和富集硒的影响逐渐过渡深入到富硒藻体中硒的形态及其生物活性等方面，而利用富硒藻类培养条件的进一步优化以期获得硒含量更高的藻类食品，及深入探索富硒藻类的生物活性和医疗保健功能也成为了研究的重点。

4 结语与展望

早在1973年，世界卫生组织就将硒定为人和动物必需的微量元素，并且在国家最新颁布的补硒参照标准中提出一个成年人每天对硒的适宜摄入量为50～250 μg，因此补硒势在必行。由于在国人意识中都认为“药补不如食补”，因此开发安全、高效的富硒食品具有极大的发展潜力。

我国的微生物资源十分丰富，微生物的物质转化和繁殖及代谢能力都很强，因此利用微生物将无机硒转化为有机硒赢得了人们的认可，但对于深化研究微生物富硒作用机理以及营养代谢的研究还不够深入，且许多研究还处于实验阶段。同时，目前对于微生物富硒食品的开发生产还不够成熟，并且在微生物生产富硒食品的过程中还面临着生产成本高、工艺复杂及准确测定有机硒含量标准方法等问题，目前在广泛持续推行尚有一定困难。但是，相信随着研究的逐渐深入、保健食品意识的增强及富硒食品生产力的提升，微生物富硒必将发挥出巨大的潜力，微生物富硒食品将拓展更加广阔的市场空间。