有机硒在动物营养上的研究与应用

硒最初被列为有毒物质，直到1957年才被认识到是一种必需营养物质。在动物体内，硒是谷胱甘肽过氧化物酶、5-脱碘酶的必需组成部分，同时又是体内许多蛋白质的组成成分,对动物机体抗氧化、抗应激、提高免疫力等方面起着重要的作用。随着人们对硒研究的深入，硒对动物机体的作用越来越受到重视。缺硒可引起家禽肌肉营养不良、渗出性素质、胰腺变性等疾病。补硒能防治动物肝脏疾病、保障机体健康、提高畜禽产品质量。饲料牧草中含硒量低于0.05μg/g的地区属于缺硒地区,而我国约有2/3的地区属于缺硒地区，因此补硒在我国动物生产上有重要意义。
1 有机硒与无机硒的比较
    长期以来，人们采用无机硒——亚硒酸钠作为畜禽的主要硒源添加剂。其价格便宜，但亚硒酸钠在使用过程中存在许多缺点：①对饲料厂工人的身体健康具有潜在危害；②使用不当，动物易发生中毒；③同许多无机微量元素一样,不易被肠道吸收，未被吸收的硒通过粪便排出,会污染环境。有机硒同无机硒相比,具有吸收率高、生物活性强、毒性低、环境污染小等特点，因而已成为目前硒研究的一个热点。无机硒中硒的价态是Se4+、Se6+，如Ｎa2SeO3、Ｎa2SeO4、CaSeO3，以氧化态存在，由肠道被动吸收，被还原为硒化物，然后转运到肝脏合成硒代蛋氨酸-硒的可溶性形式，或被转运到肾脏通过尿液排出。有机硒中硒的价态通常是以Se2-形式存在，或者与其它物质结合成络合态。有机硒的基本形式为硒代蛋氨酸、硒代胱氨酸等，以还原态存在，并与氨基酸结合,以主动形式吸收。有机硒中的硒代蛋氨酸，由于蛋氨酸含有与硒同族的硫元素,在一定条件下可以被硒元素取代而合成。富硒酵母是在酵母培养过程中加入亚硒酸钠等形式的无机硒，使硒以有机硒形式在酵母中富集而生产出的一种微生物发酵产物。郝素娥和腾冰（1999）报道,酵母硒中有机硒含量可达总硒量的90%,主要存在形式是硒代蛋氨酸（70%）、硒代胱氨酸（20%）。酵母硒也具有毒性低的特点，且营养丰富，含各种氨基酸和B族维生素。
2 有机硒的研制开发
    在很多植物尤其是非积聚硒的植物中,硒大多以硒代氨基酸的形式存在,结合于植物蛋白质中。人工合成的有机硒产品很多,有硒化亚油酸、硒代蛋氨酸、硒化脂多糖、硒化卡拉胶、肌醇硒酸酯等。这些产品由于生产工艺复杂、价格贵,除在实验室研究外,实际生产应用的很少。在动、植物及微生物产品上进行硒的生物有机化,是目前研究较多、应用较广的一个领域。富硒茶叶、富硒大蒜等有机化产品正在被广泛地研究和开发。杜其珍（1991）对富硒茶叶进行了硒形态分析，测得有机硒含量占硒总量85%以上,硒的存在形式以蛋白硒为主。施和平（1995）用亚硒酸钠溶液培养番茄,发现番茄中有机硒占硒总量91.8%以上。魏安池（1996）培养的富硒豆芽,含硒量60.3mg/kg,且分析认定其中大部分为有机硒。在动物产品中，富硒鸡蛋、富硒牛奶和富硒蜂蜜也是人们近期大力开发的安全、有效的有机硒补充剂。在饲料生产上,目前较为广泛使用的主要为酵母硒。国外20世纪70年代对用酵母富集微量元素硒的研究有较多报道,其中美国在此项目上研究较早。我国自20世纪80年代开始，有不少院校及科研单位如北大生物系、中科院高能物理所等对富硒酵母进行了深入的研究。徐辉碧（1984）是国内最早报道成功培养富硒酵母的。刘曼西（1985）对富硒酵母进行形态分析,证明有机硒含量高达95%以上。王世平等（1997）对酵母中的硒含量及转化率进行研究，结果表明,酵母同化无机硒能力较强,有机硒含量可达80%以上。陆建安等（2002）以啤酒酵母为菌种，以添加亚硒酸钠的麦芽汁为培养基，从发酵液中硒的浓度、发酵培养时间和接种量等方面研究了硒酵母发酵制备的效果。通过正交试验确定的最优工艺条件：发酵温度28℃、接种量10%、发酵培养基中的硒浓度25μg/ml、发酵培养时间30h。经测定，成品酵母的硒含量可达650mg/kg左右。
3 有机硒在动物生产上的应用
    大量研究表明，有机硒的生物利用率高于无机硒。Arnold等（1974）发现，家禽体组织中的硒含量随着日粮亚硒酸钠水平提高而增加。含硒量最高的部位是羽毛，其次为肾、肝、心、腿肌和胸肌，有机硒还可进一步提高这些组织中的硒水平。Edens等（2000）再次证实了这一结果，即有机硒不但提高了羽毛中硒的含量，也提高了笼养或平养鸡羽毛生长的速率。Edens等认为,硒代氨基酸（硒代蛋氨酸或硒代半胱氨酸）可用于羽毛角蛋白的合成，因此可节约肝脏和肌肉组织中的半胱氨酸。有机硒还可使动物体内的含硒功能性蛋白如GSH-Px和Ｉ型脱碘酶水平提高；而Ｉ型脱碘酶可将无活性的甲状腺素原（T4）转变成对羽毛的生长发育必需的活性形式T3。袁缨等（2002）、董永军等（2003）和杨华等（2004）的研究都表明：有机硒在组织器官中的沉积率高于无机硒。毛胜勇（2000）报道，不同硒源在反刍动物上的生物利用率分别为（以亚硒酸钠为标准100）：硒酸钴105、硒蛋氨酸245、硒酵母290。红鳟鱼对硒代蛋氨酸的生物利用率为91.6%，而对亚硒酸钠的生物利用率为63.9%。
    有机硒在抗氧化、抗应激、提高免疫力方面的作用最引人关注。崔保安等（2003）研究发现,0.15mg/kg有机硒（酵母硒）能提高雏鸡淋巴细胞玫瑰花环形成率、脾指数、法氏囊指数。邱榕生等（2003）报道，有机硒（酵母硒）能显著降低肝脏中丙二醛的含量，提高肉鸡血浆中谷胱甘肽过氧化物酶活性,极显著提高肝脏的总抗氧化力。有机硒提高抗氧化力的原因主要是提高了谷胱甘肽过氧化物酶活性。有机硒中的硒更容易构成谷胱甘肽过氧化物酶的活性中心（李改平等，2001），提高酶活使肉鸡总抗氧化力提高，减少自由基攻击生物膜的机会，从而减少肝脏中丙二醛的产生量。黄志坚等（1999）报道，高硒酵母对改善奶牛机体的抗氧化能力要比无机硒好。孟凡立等（2002）报道,有机硒（C6H12N2O4Se2）与无机硒（Na2SeO3）均可使红细胞内抗氧化酶活性提高,但有机硒的生物学效应明显高于无机硒。袁缨等（2002）研究表明:当添加两种来源硒的水平在0.1～1.00ｍg/kg范围内时, GSH-Px的活性随日粮中硒浓度增加而增高组织器官中的GSH-Px活性在日粮添加有机硒(主要成分为硒蛋白和硒酸酯多糖)浓度为0.30ｍg/kg或无机硒浓度为0.50ｍg/kg时最高。
    有机硒能提高动物生产性能。魏文志等（2001）在异育银鲫基础饲料中添加0.2mg/kg的亚硒酸钠和0.2mg/kg的有机硒（含硒多糖和硒蛋白）,经102ｄ的喂养，试验结果显示：投喂有机硒饲料的组与投喂亚硒酸钠饲料的组相比,鱼体增重率提高了14.59%，饵料系数降低了12.35%。郭峰等（2004）研究表明，在饲粮中添加酵母硒或无机硒可提高生长前期肉鸡的日增重，降低料重比，其中同水平的酵母硒增重量大于无机硒。添加酵母硒对生长后期肉鸡增重仍具有明显提高作用，对料重比有明显降低作用；而添加无机硒虽有提高增重的效果，但对料重比无显著影响。董永军等（2003）报道，添加0.1mg/kg的有机硒（酵母硒）和无机硒均能显著提高肉仔鸡体重,有机硒的效果优于无机硒,但差异不显著。陈忠法等（2003）研究不同硒源对肉仔鸡生长性能和肉质的影响发现，硒可显著提高饲料转化率,在改善生产性能方面有机硒好于无机硒,但差异不显著。王海宏等（2001）认为，有机硒和无机硒对低日龄鸡生长性能作用效果差异不显著是由于受母源影响较大，雏鸡会从母体得到保护水平的硒。邱榕生等（2003）报道，在31～34℃饲养温度下，添加0.25mg/kg的有机硒(酵母硒)能改善肉鸡早期（1～3周龄）的生长性能,显著提高饲料转化率和肉鸡体重，但4周龄以后就表现不出这种效果。Hemken（1998）研究了不同硒源（硒酵母和亚硒酸钠）添加量分别为0.15mg/kg和0.3mg/kg对奶牛的生产性能的影响,结果显示：硒源和添加量对奶产量和谷胱甘肽过氧化物酶活性无明显影响,但有机硒能明显提高奶中硒含量。Fisher（1995）也比较了亚硒酸钠和酵母硒对奶牛生产性能的影响。结果发现，在添加等剂量水平硒（0.22mg/kg）日粮的情况下,饲喂富硒酵母日粮的奶牛的产奶量和采食量与对照组（饲喂含等剂量亚硒酸钠奶牛）差异不显著,其奶中硒含量前者明显高于后者。Bell等（1998）对维生素E和硒降低乳房炎的发生率的初步研究表明,添加维生素E和硒都可以减轻乳房炎的流行和减少乳房炎的持续时间,同时添加维生素E和硒可以取得更好的效果。另外,添加硒可以提高奶牛的繁殖力,防止胚胎死亡、不孕和流产，预防胎衣不下。
    有机硒影响动物的繁殖性能、精液中的硒浓度、精子质量，且与精子DNA氧化损伤程度密切相关。庄惠君等（2004）研究认为,有机硒能有效提高精子活动力,效果优于无机硒,其作用机制与GSH-Px活性增强、一氧化氮合酶活性降低、自由基生成减少、膜脂质过氧化等细胞损害受到遏制以及精子尾部结构完整性有关。硒代氨基酸在血液中的运输是通过氨基酸转运机制进行的，可运输到肝脏与蛋白质结合；也可直接运输至机体组织与组织中的蛋白质结合，这样有机硒在鸡蛋中的沉积效果就比无机硒更好。陈忠法等（2003）报道，酵母硒添加组（0.2、0.4、0.6mg/kg）鸡蛋的硒含量比无机硒组（0.3mg/kg）分别提高了346.5％、166.7％、294.7％。Valentic等(2003)研究了酵母硒对肉用种鸡和产蛋鸡的影响,发现把有机硒和无机硒的饲喂量从0.3mg/kg提高到0.5mg/kg,有机硒组所产鸡蛋的硒沉积量比无机硒组高30%,并能促进胚胎发育和雏鸡出壳。雏鸡出生最初几天的抗氧化能力也与鸡蛋中的硒含量有关,种蛋蛋黄中抗氧化状况改善能使雏鸡的成活率和均一性提高。杭红仙等(2001)报道，有机硒能有效提高种公猪精液质量，降低精子畸形率。危克周等（2004）也报道，在每千克日粮中添加400mg有机硒能提高公牛精子活力。
    有研究表明，有机硒在降低脂质与肌红蛋白的氧化、稳定肉色、提高肉色评分方面的作用要优于无机硒（陈忠法等,2003）。占秀安等（2004）研究表明,在饲粮中添加硒代蛋氨酸可明显改善肥育猪屠宰后鲜肉放置16h内的肉色,并显著降低屠宰8～16h内鲜肉的滴水损失,总体效果优于亚硒酸钠,尤其随着鲜肉外置时间的延长,这种优势更明显。郭峰等（2004）报道，与同水平无机硒相比，酵母硒可改善肉鸡腿肌的肉色。杨华等（2004）报道，饲粮中添加0.3mg/kg有机硒（酵母硒）与无机硒比较，杜长大商品猪背最长肌滴水损失降低52.9%,腰大肌熟肉率提高15.3%,背最长肌肌内脂肪含量提高6.2%。陈忠法等（2003）研究表明，有机硒（酵母硒）添加量为0.2mg/kg和0.3mg/kg时,可显著提高肉鸡的羽毛比重、胸肌的肉色评分、胸肌中硒含量，贮藏损失优于相同添加量的无机硒组。陈忠法等（2004）研究表明，添加有机硒(酵母硒)可提高鸡蛋中维生素E和硒含量，高硒鸡蛋在贮藏中哈氏单位下降缓慢，可改善鸡蛋的贮藏新鲜度。Mariana（1998）报道，以酵母硒形式补硒可明显改善大西洋鲑鱼肉质特性，同时鱼脂量降低，色素沉积增加。
    另外，Kim等（2001）还发现，饲粮中无机与有机硒（酵母硒）水平大于5mg/kg时，均具有毒性，但亚硒酸钠致硒中毒更迅速、更严重。
    可见，与无机硒相比，有机硒较在提高生物利用率、改善动物生产性能与繁殖力、抗氧化、抗应激、提高免疫力、改善动物产品品质等方面均具有明显的优势。
4　有机硒的应用前景及存在的问题
    人们对硒的研究已达到了分子生物学水平,深刻认识到硒的生物学作用的重要性。与无机硒比较，有机硒具有毒性小、易被动物吸收、环境污染小等优点,具有较高的实用价值。目前，欧美许多国家已大力提倡使用有机硒。瑞典要求乳猪料中必须使用有机硒；日本已规定饲料中禁止使用无机硒。
    推广使用有机硒前景乐观，但也存在一些问题：①有机硒的价格昂贵，酵母硒通常为亚硒酸钠价格的几倍甚至几十倍；②目前在畜牧养殖上所使用的有机硒主要为酵母硒，由于生物体固有的复杂性，怎样在大批量生产时仍使有机硒产品中硒含量和化学形态稳定，性能良好，也是当前国内生产有机硒需要解决的问题；③关于有机硒对动物影响作用的报道结果不一致,有些研究者认为有机硒在动物生产上能起到积极作用，但也有一些研究未得出相似结果，因此在进一步全面推行有机硒之前仍需进行大量的科研工作；④有机硒的最佳添加量和添加阶段还有待进一步研究。