納米硒的生物學(xué)功能及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

孫朋朋，宋春陽(yáng)

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山東 青島 266109）

硒是動(dòng)物必需的微量元素之一，缺硒會(huì)導(dǎo)致雞胰腺纖維變性、豬肝壞死、牛和羊肌肉營(yíng)養(yǎng)不良或白肌病等，還會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育遲緩和繁殖力下降。然而由于有機(jī)硒、無(wú)機(jī)硒等常規(guī)狀態(tài)硒的吸收率低、毒性大等缺點(diǎn)日益嚴(yán)重，納米硒的優(yōu)勢(shì)逐漸顯示出來(lái)。納米硒是以蛋白質(zhì)為核、元素硒為膜、蛋白質(zhì)為分散劑的元素硒納米粒子，是納米級(jí)的單質(zhì)硒，具有吸收率高、毒性弱等優(yōu)點(diǎn)，可以提高動(dòng)物體的抗氧化能力、免疫能力以及產(chǎn)品品質(zhì)等，同時(shí)能夠提高動(dòng)物的繁殖性能，是補(bǔ)充硒的理想方式。

1 納米硒

1.1 理化性質(zhì)

硒在地質(zhì)化學(xué)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(zhì)硒在常規(guī)條件下一般為灰色和黑色，納米硒則是以蛋白質(zhì)為核、紅色元素硒為膜和以蛋白質(zhì)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(duì)熱敏感，不耐高溫，易溶于水。與常規(guī)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(qiáng)大的催化能力。Zhang等研究表明，納米粒子的大小對(duì)納米硒的生物學(xué)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(dòng)物對(duì)納米硒的吸收方式主要有兩種，分別為以主動(dòng)吸收機(jī)制通過(guò)腸壁進(jìn)入體內(nèi)和以被動(dòng)擴(kuò)散方式進(jìn)入體內(nèi)。動(dòng)物主要通過(guò)十二指腸對(duì)納米硒進(jìn)行吸收，反芻動(dòng)物可在整段小腸內(nèi)進(jìn)行吸收，而單胃動(dòng)物的吸收則主要在回腸。納米硒被動(dòng)物吸收后，迅速與蛋白質(zhì)結(jié)合進(jìn)入紅細(xì)胞，其余的納米硒與血漿蛋白結(jié)合，與硒結(jié)合的血漿蛋白主要是α球蛋白和β球蛋白。因?yàn)榧{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(wú)機(jī)硒和有機(jī)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(dòng)物體組織中硒的含量，同時(shí)與有機(jī)硒相比，組織中硒的含量也有增加的趨勢(shì)[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(dòng)物的生理狀態(tài)等都會(huì)影響納米硒的吸收利用率。

2 納米硒的生物學(xué)功能

2.1 抗氧化作用

動(dòng)物體內(nèi)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(chǎn)生脂質(zhì)過(guò)氧化物，影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能。納米硒的抗氧化作用主要是通過(guò)提高含有硒的谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和硫氧還原蛋白還原酶的活性實(shí)現(xiàn)在動(dòng)物體內(nèi)的抗氧化作用。谷胱甘肽過(guò)氧化物酶能夠降解各種過(guò)氧化物；在水或醇溶液中，可以作為氫供體提供氫，發(fā)揮抗氧化作用。硫氧還原蛋白還原酶則是通過(guò)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(jìn)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(fā)現(xiàn)，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(guò)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(fēng)華等以蛋雞為試驗(yàn)對(duì)象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，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(dòng)物繁殖所必需的微量元素，缺硒會(huì)導(dǎo)致機(jī)體生殖激素分泌失調(diào)、與生殖相關(guān)的酶活力下降以及精細(xì)胞受損等，從而影響動(dòng)物的正常繁殖性能。納米硒能夠通過(guò)谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的抗氧化作用來(lái)保護(hù)動(dòng)物精子的原生質(zhì)膜免受損害，保證動(dòng)物的正常繁殖能力。楊茹潔等研究納米硒對(duì)波爾山羊公羔繁殖性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，日糧中添加納米硒0.1和0.3 mg·kg-1能促進(jìn)睪丸的發(fā)育；對(duì)照組的各種細(xì)胞有不同程度的膜損傷，而添加納米硒組沒(méi)有出現(xiàn)膜損傷[6]。施力光等在研究日糧中添加納米硒對(duì)公羊睪丸發(fā)育的影響發(fā)現(xiàn)，3月齡時(shí)納米硒組公羊睪丸間質(zhì)組織增生發(fā)育，4月齡時(shí)納米硒組睪丸曲精細(xì)管中精原細(xì)胞開(kāi)始發(fā)育分化；5月齡時(shí)曲精細(xì)管中可見(jiàn)大量的精子，而對(duì)照組間質(zhì)組織以及曲精細(xì)管發(fā)育、精母細(xì)胞發(fā)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(jìn)睪丸間質(zhì)組織及曲精細(xì)管的發(fā)育，促進(jìn)精原細(xì)胞的分化，可以提前使動(dòng)物達(dá)到性成熟[7]。施力光等發(fā)現(xiàn)，與對(duì)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(dòng)物免疫能力

納米硒能夠間接的增強(qiáng)T細(xì)胞與NK細(xì)胞在體外殺滅癌細(xì)胞的能力，提高吞噬細(xì)胞的吞噬和殺滅病原菌的能力，提高動(dòng)物體的抗體水平，從而提高機(jī)體免疫能力，胥保華以艾維茵肉雞為研究對(duì)象，在日糧中添加不同濃度的納米硒，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，當(dāng)硒添加水平為0.2、0.3、0.4和0.5 mg·kg-1時(shí)，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(fā)現(xiàn)，豬日糧中添加納米硒能夠顯著提高血清IgG、IgM、抗體生成細(xì)胞數(shù)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(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)顯著提高（P＜0.05），表明納米硒可以提高動(dòng)物體的免疫能力，尤其是非特異性免疫；作用機(jī)制是通過(guò)提高關(guān)鍵物質(zhì)的含量以及活性來(lái)實(shí)現(xiàn)，在一定濃度時(shí)，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(dòng)物生產(chǎn)中保護(hù)胃黏膜，治療一些疾病。于曉紅等以小鼠為研究對(duì)象，添加不同劑量的納米硒，連續(xù)飼喂6周后發(fā)現(xiàn)，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(shù)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(guò)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(yù)防急性胃黏膜損傷的作用，且能夠降低無(wú)水乙醇引起的急性胃黏膜損傷，其作用機(jī)制涉及納米硒的抗氧化機(jī)制。張剛將SD大鼠分為安靜對(duì)照組、單純運(yùn)動(dòng)組和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)硒組（25、50和100 μg· kg-1），結(jié)果表明，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)硒組大鼠，機(jī)體血肌配含量較單純運(yùn)動(dòng)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(bǔ)充納米硒都能減輕有氧耐力訓(xùn)練對(duì)腎小球?yàn)V過(guò)功能的不良影響[11]。韓晶等研究發(fā)現(xiàn)，硫酸軟骨素納米硒濃度為50～200 ng·mL-1時(shí)能有效抑制20 ng·mL-1T-2毒素誘導(dǎo)大骨節(jié)病軟骨細(xì)胞的凋亡作用，降低T-2毒素誘導(dǎo)軟骨細(xì)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(dǎo)軟骨細(xì)胞凋亡的作用，可以作為治療大骨節(jié)病的藥物制劑。

3 在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 雞

飼料中添加納米硒可以提高雞的生長(zhǎng)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(duì)羅曼蛋雛雞生長(zhǎng)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，26～36日齡，納米硒提高蛋雞生產(chǎn)性能的效果優(yōu)于亞硒酸鈉；在料重比方面，添加納米硒0.2 mg·kg-1要優(yōu)于其他組別；平均日增重達(dá)8.07 g，高于其他組，同時(shí)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(shù)（P＜0.05），表明納米硒通過(guò)改善蛋雛雞消化器官結(jié)構(gòu)，增加空腸絨毛中杯狀細(xì)胞的數(shù)量，促進(jìn)小腸腺體的發(fā)育，增加腸腺的數(shù)量，促使腸腺排列緊密，從而提高蛋雛雞的生長(zhǎng)性能[13]。王福香等以1日齡Avian肉雞為研究對(duì)象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加納米硒肉雞的平均增重、飼料消耗高于對(duì)照組，1～14、15～28 d納米硒在0.3～0.6 mg·kg-1的添加水平時(shí)，肉雞的料重比顯著低于對(duì)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(duì)照組（P＜0.01）；42 d時(shí)納米硒添加0.6～1.2 mg·kg-1，肉雞的屠宰性能顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）；添加納米硒0.3～1.2 mg· kg-1時(shí)，肉雞的養(yǎng)分表觀消化率高于對(duì)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(duì)照組，其中以添加納米硒0.3 mg·kg-1效果最佳；42 d時(shí)添加納米硒0.6～1.2 mg·kg-1時(shí)，肉雞的屠宰率、半凈膛率、全凈膛率顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）；納米硒添加量為0.3～1.2 mg·kg-1時(shí)，肉雞的養(yǎng)分表觀消化率高于對(duì)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(chǔ)日糧中添加不同劑量的納米硒，結(jié)果表明，與對(duì)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(guò)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(guān)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(chǎn)中添加一定量納米硒可提高雞生長(zhǎng)性能，適宜的添加量為0.7～1.0 mg·kg-1，應(yīng)避免添加過(guò)量，造成中毒。

3.2 豬

納米硒主要影響豬的生產(chǎn)性能和免疫性能，缺硒會(huì)導(dǎo)致豬的生長(zhǎng)出現(xiàn)問(wèn)題。熊莉等研究了納米硒和亞硒酸鈉對(duì)仔豬生長(zhǎng)及其他指標(biāo)的影響，結(jié)果顯示，納米硒缺乏會(huì)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(zhǎng)×大斷奶仔豬為試驗(yàn)對(duì)象，結(jié)果顯示，基礎(chǔ)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(huì)直接影響血清甲狀腺素水平，活性過(guò)低會(huì)造成仔豬生長(zhǎng)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(zhǎng)性能。李蘭東等研究發(fā)現(xiàn)，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(zhǎng)性能。陳桂英等以40日齡長(zhǎng)×約×互（地方品種，互助豬）三元雜交斷奶仔豬為研究對(duì)象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)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(duì)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(chǎn)性能，還能間接降低養(yǎng)豬成本。

3.3 其他動(dòng)物

納米硒在反芻動(dòng)物及水產(chǎn)動(dòng)物中也有應(yīng)用。張春香等以太行青山羊公羊?yàn)樵囼?yàn)對(duì)象，研究納米硒對(duì)山羊生長(zhǎng)性能、抗氧化能力、生長(zhǎng)激素和胰島素的影響，結(jié)果顯示，日糧中添加納米硒能顯著提高山羊的生長(zhǎng)性能（P＜0.05）、血清超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化酶活性（P＜0.05）、全血硒、生長(zhǎng)激素和胰島素的濃度（P＜0.05）[21]。董衛(wèi)星等以牛為研究對(duì)象，結(jié)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(dòng)物中應(yīng)用能夠提高生長(zhǎng)性能及各項(xiàng)生理指標(biāo)，促進(jìn)反芻動(dòng)物的生長(zhǎng)[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(jié)構(gòu)的保護(hù)作用的結(jié)果顯示，納米硒提高了鯉魚肝組織中SOD、過(guò)氧化氫酶（CAT）、GSH-Px活性，降低了MDA含量，緩解了氟脅迫對(duì)鯉魚肝臟組織結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的損傷。

4 小結(jié)

目前納米硒在動(dòng)物生產(chǎn)中還沒(méi)有完全推廣，主要原因是納米硒對(duì)畜禽動(dòng)物的作用研究較少、納米硒生產(chǎn)工藝復(fù)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(guī)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(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對(duì)納米硒研究水平的深入，納米硒將會(huì)代替常規(guī)狀態(tài)硒成為飼料添加劑之一。

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