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硒元素的功能作用及其在畜禽中的研究进展

肖再利
摘要:硒元素是人和动物体内必需的微量元素,大量的研究表明,在合理范围内运用硒对人和动物的健康十分有益。本文对硒元素的生物学功能、有机硒与无机硒的对比、动物对硒的需要量以及硒的缺乏表现与防治措施等方面做一阐述,以期对硒在动物生产中的应用提供理论支持。
关键词:硒;功能;畜禽;研究
1 前言
硒(Se)是由瑞士化学家JonsjacobBerzelius于19世纪初在探析用于制造硫酸的铅盒壁上的红色沉淀物时发现的。然而,硒在最初的报道中一直被认为有明显的毒害作用,能导致动物畸形和死亡。直到1957年,Eeggert等报道,缺硒的猪会发生心肌,肝坏死和骨骼肌变性而突然死亡。同年,Schwarz等发现硒可以防止维生素E缺乏性肝坏死。1973年美国食物和药物委员会规定鸡、猪日粮配合中微量元素为铜、铁、碘、锰、钴、锌、硒七种物质。1974年,美国FDA批准允许在动物饲料中添加硒。同年,有机硒产品问世,一种能天然地将硒结合进其体蛋白的啤酒酵母菌株被发现。1990年,硒在血液中的运输机理被确定是以硒蛋白的形式进行的。如今硒已经得到了全世界科学家的认同,这推动着硒在人和畜禽中的健康发展。
随着各种富硒产品,例如富硒鸡蛋、富硒牛奶和富硒鸡肉等出现在大众的视野.硒的功能和作用逐渐被大众所重视,硒逐漸成为了研究开发的热点,它作为一种微量元素,在人和畜禽的生长发育之中是十分重要的。
本文就硒元素的生物学功能、有机硒与无机硒的对比、动物对硒的需要量以及硒的缺乏表现与防治措施以及这四个方面展开综述,并对硒元素在畜禽中的发展提出建议和展望。
2硒元素的生物学功能
2.1抗氧化作用与抗衰老作用
硒元素具有抗氧化和抗衰老的作用。硒分别以含硒氨基酸和含硒蛋白质这两类化合物的形式存在于动物体内,硒代氨基酸主要由硒代蛋氨酸( Se-Met)和硒代胱氨酸(Se-Cys)组成,而含硒蛋白质中.最主要的是GSH-Px,它的生理功能是抗氧化作用,并且广泛存在于所有组织之中,它能催化还原型谷胱甘肽fGSH1.把体内有害过氧化物(ROOH)还原为无害的羟基化合物,再通H2O2分解,这不仅能保护细胞膜的结构和正常功能免受过氧化物的损害和干扰,还减少了活性氧,使得氧化脂类以及不饱和脂肪酸的机会减少,自由基才不会过量产生,另外硒还能分解脂肪酸氢过氧化物.调节细胞氢过氧化物转变中的环氧合酶和脂氧合酶间的平衡,不致产生过量的自由基,从而抵抗氧化和衰老。
2.2促进免疫
硒具有促进免疫的作用。就体液免疫来说,抗体的产生是其关键。硒能增强体液免疫,刺激免疫球蛋白的形成,从而提高机体合成IgM、IgG等抗体的能力。就细胞免疫来说,硒缺乏会导致人和动物的细胞免疫抑制,它不仅影响淋巴细胞的增值、分化与成熟,还影响自然杀伤(NK)细胞和杀伤(K)细胞的杀伤能力,使机体抗感染能力下降,同时硒缺乏可引起6—磷酸葡萄糖脱氢酶耗氧量和活性下降,导致磷酸己糖途径抑制,这也可使白细胞活力下降,数量减少。
肖银霞等研究发现,IL2-白细胞介素—(IL-2)能明显增强T淋巴细胞和NK细胞及肿瘤浸润淋巴细胞对肿瘤细胞的杀伤作用,这对深入硒的免疫作用提供了一个新的方向。林玉才等研究表明,喂给母羊低硒日粮(硒含量为0.014mg/kg)与全价配合饲料(硒含量为0.375mg/kg)相对比,低硒日粮对雏鸡发育免疫器官有明显的抑制作用。罗海吉等研究发现,补硒可以增强机体免疫力,促进T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖,增加CTL的比例,提高机体抗体水平,增强吞噬细胞的吞噬能力和杀菌活力,而吞噬细胞溶解作用和杀伤感染的微生物是非特异性免疫效应细胞的重要功能。
2.3防癌、抑癌与治疗疾病
硒具有防癌、抑癌与治疗疾病的功能。一系列的流行病学研究表明:区域性硒的生物利用度与当地居民的癌症死亡率之间存在着非常明显的联系,即土壤中的硒水平越低、食物中硒的摄人量越低,癌症死亡率就越高。李东对25个国家和地区调查发现,多种癌症的死亡率与当地居民呈负相关。在江苏启东县(我国肝癌高发区),研究人员作了人群补充硒干预性实验,观察4年后发现:肝癌高发家族补充硒后,对照组肝癌发生率比其高2倍以上(P<0.05)。另外,硒还具有保护肝脏的作用,在该地区,以19万人作为对照,用含硒食盐观察2万人,结果肝炎发病率下降1.7~3倍(P<0.05),其扩大实验还证明了补硒有明显抑制甲、乙型肝炎的作用。国内多家医院用希力康(含硒酵母片)辅助治疗心肌炎和冠心病,北京空军总医院用希维康片治疗风湿性关节炎,也非常有效。
硒还可以抑制淋巴肉,使肿瘤生长瘤缩小,硒胱氨酸对人慢性和急性白血病有治疗作用,硒化合物对未成熟白细胞生成抑制作用特别明显。有研究证明,动物饲料中投放0.5mg/kg和>0.5mg/kg硒化物时,对动物白血病,致癌物引起肉瘤、乳头状瘤,都有明显抑制作用。血清硒含量直接与癌细胞再生和转移有关,这对癌症预后很重要。若癌症患者的血清硒显著降低,往往说明癌细胞恶性程度高、有远处转移以及短生存期的可能性:相反,血清硒降得不多,则说明癌仅发生在局部,向远处转移率及复发率低,预后较好。
2.4提高动物繁殖能力
硒是提高动物生产力和繁殖力的重要物质。在人和雄性动物中,硒是精子必需的矿物元素之一,适量补充硒有利于提高精子活力。但高浓度硒对精子的形成及其运动性会产生毒副作用。有试验证明,在分娩前一个月喂给母羊硒酸钠,成功地在春天和初夏预防了羔羊发生白肌病。对于种母畜,补硒可以防止妊娠母畜流产,减少胚胎死亡,提高繁殖率。
2.5促进动物生长和改善肉品质
硒能促进动物生长,阻止细胞膜氧化,改善肉品质。日粮中添加适量的硒,可以提高血浆中T3(三碘甲腺原氨酸)的水平,促进GH(生长激素)的合成。在生长育肥牛配合饲料中添加一定量的硒,增重提高10%。在生长育肥猪中添加硒,可明显提高血中硒浓度及GSH-Px的活力,并加快猪的生长。另外,有报道指出,在猪饲粮中添加酵母硒0.3mg·kg-1,可减少PSE肉发生,且猪肉味较好。
2.6参与基因表达
硒参与基因的表达。在硒蛋白中,硒以硒代半胱氨酸(Sec)的形式存在,由终止密码子UGA介导了Sec掺入蛋白质分子,Sec是生物合成和掺人到蛋白质分子中的第21种氨基酸。在体外试验中发现,硒缺乏能明显抑制细胞核中糖皮质激素受体、甲状腺受体和视黄酸受体与相匹配的特异结构,并能抑制受体基因表达。
2.7与其他元素、维生素的相互作用
硒对VE有协调和补偿作用:VE能通过在脂肪过氧化反应之前隔离射线而阻碍过氧化作用。硒对锌、锗有协同作用:硒与锌能协同增强机体免疫功能,硒与锗合用可治疗冠心病、抗肿瘤。硒与胡萝卜素合用可增强对癌细胞生长的抑制作用硒对硫、铜、铬、钥元素有拮抗作用,并可阻断某些有机物的致癌作用,还可以结合重金属,如硒与锡可形成活性较低的硒——锡复合物,引起锡的组织分布改变和毒性降低,对锡具有普遍的解毒效果,另外硒能减轻汞、铅、砷等的毒性。有研究者发现,由于抗坏血酸的氧化还原作用,可提高GSH-Px活性。
3有机硒与无机硒的对比
白然界中的硒以无机和有机两种形式存在。同许多矿物蛋白质盐一样,动物对于无机硒和有机硒的利用率差别很大,其生物学活性的差别也很大。无机化合物亚硒酸钠,吸收率低、在动物体内仅能存留极少部分、毒性高且其最佳浓度和致毒浓度之间的安全限度窄,因而添加无机硒不但不能达到理想的补硒效果,还对环境产生污染,并对动物存在潜在的危害,现已被严格控制其在食品中的使用。而有机硒毒性小、安全性好,在体内吸收转化率高,容易被机体多种组织细胞利用,在动物生产中应用越来越广泛。
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,这些产品在实际生产中应用的很少。在动植物微生物产品上进行硒的生物有机化,是目前应用较多的一个领域,如富硒茶叶、富硒大蒜、富硒鸡蛋、富硒牛奶以及富硒蜂蜜等有机产品正在被广泛地研究和开发,而酵母硒已经在饲料生产中被广泛应用。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。
目前有研究发现,有机硒提高仔猪组织硒沉积和抗氧化能力的效果优于无机硒,富硒益生菌可以提高仔猪的生长性能。Ki?idayováS等研究结果表明:饲粮中添加酵母硒可以通过瘤胃微生物影响多不饱和脂肪酸(PUFA)含量,特别是瘤胃纤毛虫,使多不饱和脂肪酸氫化成更饱和脂肪酸。董永军[18]等研究结果表明,在饲料中添加有机硒和无机硒均能提高肉仔鸡的生长性能,但有机硒组肉仔鸡肝中的硒沉积量明显高于无机硒组,证明给动物补充硒源以有机硒效果最佳,机体硒的储备对预防硒缺乏症的发生具有重要作用。姚昭等通过比较有机硒(L-SeMC)和无机硒(亚硒酸钠)对大鼠抗氧化功能的影响这个研究发现,有机硒提升GSH-Px活力的能力显著高于无机硒,有机硒与VE联合使用能显著地提高大鼠体内抗氧化能力。郑庆等采用Meta分析发现,添加有机硒更能降低猪肉的滴水损失,提高宰杀后猪肉的pH(4℃冷藏24h)及瘦肉率,但对眼肌面积及背膘厚无显著影响。有研究发现,无机硒和有机硒在降低母猪产死胎上具有同等的效果,但只有酵母硒才能提高母猪初乳和常乳中硒的浓度。赵晓旭等试验表明,有机硒比无机硒能更有效地提高精子活力,酵母硒对蛋用种公鸡的抗氧化性、PHGPxmRNA表达量明显优于无机硒。日粮中添加有机硒和维生素E可明显增加体内α-生育酚含量和GPx活性,提高机体的抗氧化性能,提高热应激状态下机体抗氧化系统的调节适应能力,减少热应激造成的白由基损伤,有机硒和维生素E协同作用明显。
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