微生物合成納米硒的研究進(jìn)展

楊 輝1,王麗紅1,孔 陽(yáng)1,蘇 文1,賀 博

(1.陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,陜西西安710021;2.安康市富硒產(chǎn)品研發(fā)中心，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部富硒產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西安康 725000)

研究發(fā)現(xiàn)[10-12],當(dāng)單質(zhì)硒處于納米級(jí)(Se-NPs)時(shí),具有特殊的理化性質(zhì),活性強(qiáng)、毒性低、吸收好,安全使用量高于無(wú)機(jī)硒和有機(jī)硒,是一種新型的補(bǔ)硒形態(tài),具有良好的應(yīng)用前景。本文綜述了Se-NPs的特點(diǎn),微生物合成Se-NPs的優(yōu)勢(shì)及微生物種類,并歸納了Se-NPs功能性產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的研究進(jìn)展。

1 納米硒的特點(diǎn)

納米硒在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上具有獨(dú)特的性質(zhì)受到研究人員的廣泛關(guān)注,主要特點(diǎn)如下:

1.1 納米硒是紅色單質(zhì)硒,生理活性強(qiáng)

在未發(fā)現(xiàn)納米硒以前,單質(zhì)硒只有灰色、黑色之分,無(wú)生物活性,不能被生物體利用。我國(guó)研究者張勁松等[13-14]首次以VC為還原劑合成出了紅色的納米級(jí)單質(zhì)硒,已證明紅色納米硒具有抗癌、抗菌、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)等生理活性[15]。

1.2 納米硒生物活性與粒徑密切相關(guān)

研究表明[16-17]粒徑在 5～200 nm之間的納米硒才具有明顯的生物學(xué)效應(yīng)。Wang等[18]對(duì)比了35和91 nm兩種粒徑的SeNPs對(duì)癌細(xì)胞的抑制作用,Jia等[19]制備并比較粒徑為 28、33、44、52 nm的SeNPs對(duì)宮頸癌HeLa細(xì)胞的抑制作用,結(jié)果均表明SeNPs抑制腫瘤細(xì)胞的增殖能力和粒徑大小成反向關(guān)系,即粒徑越小抑制癌細(xì)胞增殖能力越強(qiáng)。在體外抗氧化、小鼠肝損傷及糖尿病治療方面,不同尺寸納米硒的效果差異明顯,趙勝男[20]對(duì)比60、80、100 nm納米硒的作用,同樣說(shuō)明SeNPs粒徑越小療效越好。

1.3 蛋白質(zhì)可增強(qiáng)納米硒穩(wěn)定性

納米級(jí)的單質(zhì)硒不穩(wěn)定,具有較高的表面自由能,容易團(tuán)聚,或轉(zhuǎn)變成無(wú)活性的灰色或黑色單質(zhì)硒,蛋白質(zhì)可增強(qiáng)納米硒的穩(wěn)定性[21]。Sarkar等[22]利用一株鏈格孢菌Alternariaalternate的培養(yǎng)基濾液還原Se(VI)合成SeNPs,發(fā)現(xiàn)SeNPs得以穩(wěn)定存在是因?yàn)楸砻姘牡鞍踪|(zhì)的保護(hù)作用。Dobias等[23]在大腸桿菌發(fā)酵液中分離出了結(jié)合在納米硒上的蛋白質(zhì)AdhP、Idh、OmpC及AceA,研究表明[24]蛋白質(zhì)可為SeNPs的合成提供反應(yīng)位點(diǎn),還可吸附于納米硒的表面形成包覆層,對(duì)納米硒的穩(wěn)定起重要作用,其中乙醇脫氫酶(AdhP)和SeNPs表面結(jié)合緊密,對(duì)SeNPs具有較強(qiáng)的保護(hù)作用,防止其聚集長(zhǎng)大,制備中可控制納米硒的粒徑大小。

1.4 納米硒使用安全性高

納米硒急性毒性實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)[15,25-26],對(duì)無(wú)機(jī)硒(亞硒酸鹽)半數(shù)致死量LD50值為15.72 mg/kg BW,而納米硒則為112.98 mg/kg BW。與有機(jī)硒相比,納米硒同樣具有較高安全性,Wang等[27]采用硒代蛋氨酸和納米硒喂養(yǎng)小鼠,納米硒半數(shù)致死濃度LC50為92.1 mg/kg,硒代蛋氨酸的LC50為5.6 mg/kg,說(shuō)明納米硒中毒的風(fēng)險(xiǎn)較低,而且納米硒過(guò)量(0.2～0.4 mg/kg BW)對(duì)小鼠沒(méi)有明顯毒性[28]。因此納米硒作為一種高活性、低毒的補(bǔ)硒產(chǎn)品將有望成為最佳的硒營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑或治療藥物。

2 微生物合成納米硒的優(yōu)勢(shì)

目前,納米硒的合成方法主要包括物理法、化學(xué)法和生物法。物理合成法采用高溫、高壓或者激光催化等轉(zhuǎn)化[29-30];化學(xué)法通過(guò)添加還原性試劑(如抗壞血酸、谷胱甘肽、碘化鉀、硫代硫酸鈉等)合成納米硒和穩(wěn)定劑(蛋白質(zhì)、多糖、多酚類物質(zhì)和淀粉等)[27,31]避免納米顆粒聚合。生物合成法利用生物體在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物或體內(nèi)的酶系將無(wú)機(jī)硒還原成納米硒。

很多微生物可將無(wú)機(jī)硒轉(zhuǎn)化形成納米硒。微生物還原硒的原理主要是利用微生物的同化還原、異化還原和生物群落甲基化等,將水體、底泥、土壤等環(huán)境中Se(VI)和Se(IV)合成SeNPs,Se(VI)和Se(IV)可以作為微生物厭氧呼吸中的電子受體,通過(guò)參與細(xì)胞呼吸或還原、甲基化等脫毒途徑而被代謝,并在胞內(nèi)積累或胞外分泌SeNPs[32]。因此微生物在硒的生態(tài)循環(huán)過(guò)程中起關(guān)鍵作用。與其它合成法相比,微生物合成納米硒具有眾多優(yōu)勢(shì)。

2.1 微生物轉(zhuǎn)化納米硒條件溫和

微生物的生長(zhǎng)環(huán)境最適溫度在25～37 ℃,在其生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中合成納米硒,而物理、化學(xué)法一般對(duì)條件要求較高,Mokhtar等[30]采用微波輻射合成納米硒,輻射功率750 W,在肼及表面活性劑作用下合成SeNPs,反應(yīng)需要高溫環(huán)境。Triantis等[33]利用光產(chǎn)生的強(qiáng)反應(yīng)活性制備出40、60、90 nm不同粒徑的納米硒顆粒,反應(yīng)需要光激活氧化還原性。因此微生物合成納米硒相比轉(zhuǎn)化條件溫和,無(wú)需特定設(shè)備,安全性高,環(huán)保經(jīng)濟(jì)。

2.2 微生物合成納米硒顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

物理法需要高溫、高壓、催化劑等技術(shù),制備的納米硒存在大小不均勻,生物活性差,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的現(xiàn)象[34];化學(xué)方法制備納米硒顆粒易團(tuán)聚,因此需要加入蛋白質(zhì)、多糖等分散劑或保護(hù)劑,使納米硒維持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和生理活性,程序復(fù)雜,易導(dǎo)致二次污染和純化困難。相比微生物合成納米硒顆粒對(duì)熱穩(wěn)定,不易轉(zhuǎn)化為無(wú)活性的黑色或灰色單質(zhì)硒,大小較為均一,呈規(guī)則的球狀,為單一標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的納米顆粒[35]。Fesharaki等[36]把肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae)合成的SeNPs,在121 ℃下滅菌20 min,SeNPs沒(méi)有發(fā)生變化,說(shuō)明微生物合成的SeNPs結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定,可以耐高溫、高壓。Kessi等[37]發(fā)現(xiàn)紅螺菌(Rhodospirillumrubrum)合成的SeNPs外層包裹蛋白質(zhì),形成Se-蛋白復(fù)合物,蛋白質(zhì)能夠有效地避免無(wú)定形紅色納米顆粒發(fā)生轉(zhuǎn)化,起到穩(wěn)定劑作用。

2.3 微生物合成的納米硒顆粒結(jié)構(gòu)均勻,分散性好

研究發(fā)現(xiàn)化學(xué)合成SeNPs形狀不規(guī)則且粒徑相差較大,從20～50000 nm不等[38],目前物理化學(xué)法合成SeNPs在控制粒度大小和顆粒均勻上還有較大困難,因此也限制了SeNPs的工業(yè)化生產(chǎn)。微生物合成的納米硒粒徑多為17～500 nm之間[39-41],呈均勻、分散的球型。微生物在合成的過(guò)程中,菌體分泌的蛋白質(zhì)或多糖等聚合物會(huì)均勻地包裹在納米單質(zhì)硒顆粒外,起到天然的穩(wěn)定劑或保護(hù)劑的作用,因此納米硒粒徑均勻、尺寸穩(wěn)定、分散性好。

中國(guó)特色社會(huì)主義制度自信是中國(guó)自信的首要標(biāo)志。國(guó)家自信是一個(gè)國(guó)際情境下的概念，換句話說(shuō)，一個(gè)國(guó)家是否自信存在于與其他國(guó)家的共存、比較和相互交往之中。一個(gè)國(guó)家因何、憑何而自信，其指向物并不唯一，可能是自然稟賦、后天能力，可能是硬實(shí)力、軟實(shí)力。在這些自信的依據(jù)中，制度是其中最特殊的一個(gè)，因?yàn)橹贫仁菄?guó)家的本體，不是國(guó)家的所屬物，制度的質(zhì)變或者消亡，意味著國(guó)家的改變或滅亡。所以，國(guó)家之間的比較和較量，制度起著關(guān)鍵的不可替代的作用。就中國(guó)而言，中國(guó)特色社會(huì)主義制度自信是中國(guó)自信的核心內(nèi)容和首要標(biāo)志。

3 合成納米硒的微生物種類

3.1 細(xì)菌

細(xì)菌具有代謝旺盛、繁殖能力強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)要求低等特點(diǎn),是研究微生物轉(zhuǎn)化合成SeNPs的主要類群。細(xì)菌轉(zhuǎn)化硒酸鹽或亞硒酸鹽合成SeNPs的研究較早,目前已經(jīng)報(bào)道的既有厭氧菌又好氧菌,有光合細(xì)菌還有化能異養(yǎng)菌,均可以在菌體胞內(nèi)或胞外多個(gè)位點(diǎn)還原亞硒酸鹽和硒酸鹽形成SeNPs。早在1981年,Sarathchandra等[42]在研究硒生物轉(zhuǎn)化時(shí)發(fā)現(xiàn)巨大芽孢桿菌(Bacillusmegaterium)可以轉(zhuǎn)化形成紅色的SeNPs。目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道SeNPs的轉(zhuǎn)化細(xì)菌較多,如糞腸桿菌(Enterobacterfaecalis)[43]、棒狀菌屬(Corynebacteriumspp.)[44]、乳酸菌(Lactobacillus)[45]、固氮紅細(xì)菌(Rhodoacterazotoformans)[46]、嗜麥芽寡養(yǎng)單胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia)[47]、假單胞菌(Pseudomonasalcaliphila)[48]以及銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)[49]等。不同細(xì)菌在轉(zhuǎn)化能力方面有較大差異,硒還原菌必須首先能耐受高濃度的亞硒酸鹽或硒酸鹽的毒性,才能在繁殖過(guò)程中通過(guò)解毒途徑轉(zhuǎn)化合成納米硒,因此對(duì)細(xì)菌轉(zhuǎn)化SeNPs的研究主要注重尋找高耐受硒毒性的納米硒轉(zhuǎn)化菌及優(yōu)化菌體的培養(yǎng)條件,提高轉(zhuǎn)化率[50]。目前對(duì)細(xì)菌合成納米硒已經(jīng)進(jìn)入還原機(jī)理的探究,結(jié)果表明納米硒在細(xì)菌內(nèi)轉(zhuǎn)化部位較廣泛,細(xì)胞外、周質(zhì)空間和細(xì)胞質(zhì)內(nèi)均可發(fā)生;既有酶促反應(yīng)也有非酶促反應(yīng),但對(duì)于控制納米硒形成的關(guān)鍵性基因、蛋白質(zhì)或酶,硒進(jìn)入細(xì)菌的途徑及SeNPs的轉(zhuǎn)運(yùn)方式等許多內(nèi)部還原機(jī)理問(wèn)題等還在探討中[51-52]。

表1 納米硒的應(yīng)用Table 1 Application of nano-selenium

3.2 真菌

真菌主要包括單細(xì)胞的酵母及多細(xì)胞的霉菌和蕈菌,對(duì)金屬具有強(qiáng)的抵抗力和轉(zhuǎn)化積累效果[53]。真菌合成納米顆粒的研究較細(xì)菌稍晚,目前關(guān)于合成SeNPs的真菌報(bào)道還比較少,如木霉(Trichodermareesii)[54]、黑曲霉(Aspergillusniger)[54]、鐮刀菌(Fusariumsp)[54]、出芽短梗霉菌(Aureobasidiumpullulans)[54]、釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)[55]等。真菌合成的納米硒可在胞內(nèi)或胞外積累,不同菌合成納米硒尺寸差異較大,Zare等[56]從土壤樣本中篩選出一株土曲霉(Aspergillusterreus),在細(xì)胞外合成納米硒顆粒,粒徑約為47 nm。Vetchinkina等[57]發(fā)現(xiàn)香菇菌絲(Lentinulaedodes)可以還原轉(zhuǎn)化亞硒酸鈉為球形納米硒顆粒,并在菌絲內(nèi)積累,粒徑大小在160～200 nm。

酵母可食用,富硒酵母安全性和生理活性較高,被認(rèn)為是富硒的最佳載體,且生產(chǎn)周期相對(duì)較短,目前的研究主要關(guān)注利用食用酵母將亞硒酸鹽或硒酸鹽轉(zhuǎn)化為有機(jī)硒[58],用于開(kāi)發(fā)功能性營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)硒食品和防治藥物,已在食品和飼料添加劑生產(chǎn)等方面得到良好應(yīng)用[59]。但目前應(yīng)用酵母轉(zhuǎn)化合成納米硒報(bào)道較少,主要針對(duì)釀酒酵母開(kāi)展。Hariharan等[55]利用釀酒酵母在好氧條件下處理亞硒酸鈉溶液形成高度穩(wěn)定的硒納米顆粒,納米顆粒尺寸范圍為30～100 nm。吳國(guó)杰[60]公開(kāi)了一種納米硒的制備方法,采用啤酒發(fā)酵的酵母泥轉(zhuǎn)化亞硒酸鈉得到粒徑為30～40 nm的納米硒顆粒。釀酒酵母轉(zhuǎn)化納米硒具有重要的應(yīng)用價(jià)值,可應(yīng)用于開(kāi)發(fā)富硒啤酒、果酒,提高酒中納米硒含量,因此篩選富納米硒釀酒酵母具有重要意義。

3.3 放線菌

目前已報(bào)道合成SeNPs放線菌較少,Forootanfara等[61]篩選到一株放線菌Streptomycesmicroflavusstrain FSHJ31,菌株轉(zhuǎn)化SeNPs的粒徑范圍介于28～123 nm之間。Tan等[62]從硒礦土壤中分離出一株好氧分枝放線菌菌株Streptomycessp.ES2-5,納米硒尺寸在50～500 nm之間。目前發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)化合成SeNPs的放線菌多為鏈霉菌屬類[40,63],說(shuō)明此類放線菌轉(zhuǎn)化合成納米硒的能力較強(qiáng),可能在鏈霉菌屬中含有較豐富的硒酸鹽還原酶,因此鏈霉菌屬是篩選轉(zhuǎn)化納米硒放線菌的主要類群。

3.4 原生動(dòng)物

據(jù)報(bào)道原生動(dòng)物也可以合成納米硒,但目前僅Cui等[64]報(bào)道嗜熱四膜蟲(chóng)(TetrahymenathermophilaSB210)可合成納米硒,形成非晶態(tài)的球體納米硒顆粒,直徑為50～500 nm,并對(duì)SeNPs合成機(jī)理進(jìn)行探索,發(fā)現(xiàn)有三種蛋白可能參與了SeNPs的合成過(guò)程。四膜蟲(chóng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜性是非常有價(jià)值的生物模型,利用四膜蟲(chóng)合成納米硒為研究SeNPs合成機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。

4 納米硒功能性產(chǎn)品應(yīng)用的前景

納米硒作為具有低毒、高效補(bǔ)硒和抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、促進(jìn)生長(zhǎng)等藥理作用的硒形態(tài),開(kāi)發(fā)納米硒功能產(chǎn)品前景廣闊,具體應(yīng)用情況見(jiàn)表1。

4.1 納米硒營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑

補(bǔ)硒可以增強(qiáng)機(jī)體保護(hù)作用,調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能,因此SeNPs在保健食品方面有著良好的應(yīng)用前景。我國(guó)開(kāi)發(fā)的“硒旺膠囊”主要成分為SeNPs,具有延緩衰老、免疫調(diào)節(jié)功能,已被國(guó)家衛(wèi)生部正式批準(zhǔn)為保健食品,在國(guó)內(nèi)外硒營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充保健品市場(chǎng)上具有強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。楊秀松等[65]采用貽貝提取物轉(zhuǎn)化合成納米硒貽貝粉,是良好的抗氧化劑和補(bǔ)硒制劑。納米硒保健食品研發(fā)已受到人們重視,國(guó)家專利局公開(kāi)或授權(quán)的專利有納米硒鋅全營(yíng)養(yǎng)素生產(chǎn)功能保健食品、康比硒、富硒茶、納米硒化牡蠣多糖固體飲料等[66]。

4.2 納米硒藥物的開(kāi)發(fā)

納米硒可通過(guò)清除自由基、激活抗氧化硒酶的活性、增強(qiáng)抗氧化防御體系等多種方式發(fā)揮抗氧化作用。Zhai等[68]報(bào)道殼聚糖包裹的納米硒可清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)和脂質(zhì)過(guò)氧化物不同水平的自由基。納米硒對(duì)一些難控制細(xì)菌、真菌感染也很有效,可用于預(yù)防和治療金色葡萄球菌感染[43],抑制煙曲霉和白色念球菌的活性[69]。

4.3 納米硒飼料的開(kāi)發(fā)

作為動(dòng)物用飼料添加劑,腸道的吸收效果非常關(guān)鍵,納米級(jí)的單質(zhì)硒顆粒小,比表面積大,與腸道粘膜接觸面積大,因而吸收效率好、利用率高。研究表明添加SeNPs的飼料可以提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度、抗氧化、免疫力等功效,已在雞、鵝、豬、羊等畜禽中開(kāi)展應(yīng)用研究,但使用時(shí)需要嚴(yán)格控制納米硒的加量,避免產(chǎn)生毒性反應(yīng)。王福香等[70]將納米硒喂養(yǎng)肉雞,發(fā)現(xiàn)了納米硒可以促進(jìn)肉雞的生長(zhǎng)、提高抗氧化能力。鄧岳松等[71]以亞硒酸鈉、硒蛋氨酸和SeNPs為飼料添加劑,研究尼羅羅非魚(yú)生長(zhǎng)情況,結(jié)果表明低濃度不同形式硒都可有效地促進(jìn)尼羅羅非魚(yú)生長(zhǎng),但較高濃度下只有SeNPs可明顯促進(jìn)生長(zhǎng),相對(duì)安全性劑量范圍大于其他兩種硒形態(tài)。

4.4 富硒肥料開(kāi)發(fā)

納米硒在促進(jìn)植物生長(zhǎng)、生產(chǎn)富硒農(nóng)副產(chǎn)品上也表現(xiàn)出良好的效應(yīng)。在植物生長(zhǎng)過(guò)程中,硒能夠消除氧自由基,修復(fù)強(qiáng)光對(duì)葉綠素的破壞,增強(qiáng)葉片的光合作用[72],促進(jìn)植物生長(zhǎng),并且增加果蔬含硒量。Domokos-Szabolcsy等[73]研究SeNPs和硒酸鹽對(duì)煙草的生物的影響,結(jié)果表明SeNPs對(duì)煙草器官的分化有明顯作用,可有效促進(jìn)煙草根的生長(zhǎng)。肖蘇堯等[74]合成了淀粉硒納米顆粒(St-Se0NP),并作為營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)劑研究巨峰葡萄果實(shí)中硒含量的變化,結(jié)果表明在硒含量、糖份、鈣含量、酸度方面,St-Se0NP均優(yōu)于對(duì)照組,明顯改善了葡萄的風(fēng)味。SeNPs在植物方面的應(yīng)用已受到重視,國(guó)家專利局已經(jīng)授權(quán)果蔬類納米硒營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)劑及其制備方法[75],公開(kāi)專利多糖復(fù)合納米硒在富硒茶生產(chǎn)中的應(yīng)用[76]。將SeNPs作為富硒肥料不僅有促于植物的生長(zhǎng)[77],而且可用于生產(chǎn)富硒蔬果,對(duì)于改善果蔬品質(zhì)具有重要意義。

4.5 環(huán)境污染治理

自然環(huán)境中存在的亞硒酸鹽和硒酸鹽都有較強(qiáng)的毒性,納米硒轉(zhuǎn)化菌可將其還原成安全性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的SeNPs,并且納米硒可吸附環(huán)境中重金屬離子形成金屬氧化物-納米硒復(fù)合物,以達(dá)到去除重金屬污染目的。目前硒還原菌已成功應(yīng)用于環(huán)境改善、凈化污染等領(lǐng)域[78],如EnterococcuscloacaeSLD1a-1[79]已被運(yùn)用于農(nóng)業(yè)廢水中硒氧陰離子亞硒酸鹽和硒酸鹽的生物降解;Shewanellaputrefaciens200[80]和Geobactsulfurreducens[81]合成的SeNPs能夠結(jié)合環(huán)境中的HgO形成HgSe-NPs復(fù)合物,清除汞(Hg)的生物毒害作用。Jain等[82]研究發(fā)現(xiàn),納米硒可優(yōu)先吸收清除造紙廠廢水中銅離子,清除銅元素污染。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

納米硒是一種紅色單質(zhì)硒,具有低毒、高效的生理活性,粒徑是影響納米硒活性的重要因素。微生物轉(zhuǎn)化合成的SeNPs與化學(xué)法和物理法相比具有顯著優(yōu)勢(shì),轉(zhuǎn)化條件溫和,SeNPs結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、均勻,分散性好。并且微生物對(duì)納米硒的轉(zhuǎn)化具有普遍性,細(xì)菌、真菌、放線菌、原生動(dòng)物均能轉(zhuǎn)化合成SeNPs,在功能食品、藥物、肥料、飼料、環(huán)境污染治理等方面具有重要的應(yīng)用前景。

微生物轉(zhuǎn)化納米硒盡管展現(xiàn)出良好使用價(jià)值,但還面臨諸多挑戰(zhàn),首先,篩選到轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)、適用于工業(yè)化生產(chǎn)的高產(chǎn)菌株是首先解決的關(guān)鍵問(wèn)題,目前納米硒的生產(chǎn)成本高是制約納米硒廣泛應(yīng)用的因素之一,因此需要在進(jìn)一步研究納米硒合成機(jī)理、轉(zhuǎn)化基因的基礎(chǔ)上,利用現(xiàn)代化篩選方法、基因工程手段提高菌種轉(zhuǎn)化納米硒的能力,降低生產(chǎn)成本;其次,納米硒的活性與其粒徑大小有著密切的關(guān)系,微生物合成納米硒受菌種、營(yíng)養(yǎng)、培養(yǎng)條件等諸多因素影響,控制粒徑是難點(diǎn),也是未來(lái)研究的重要內(nèi)容之一;第三,目前納米硒被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)上作為肥料和飼料添加劑使用,但在食品應(yīng)用和藥物治療上還面臨著挑戰(zhàn),SeNPs在體內(nèi)的藥物代謝動(dòng)力學(xué)還不明確,尤其是對(duì)SeNPs在體內(nèi)發(fā)揮生物效應(yīng)的化學(xué)形式及作用機(jī)理還不清楚,未來(lái)研究需要跟蹤SeNPs在體內(nèi)的代謝過(guò)程,研究SeNPs在體內(nèi)和細(xì)胞的相互作用,為SeNPs應(yīng)用于食品醫(yī)藥奠定基礎(chǔ)。