微量活性元素

關于微量活性元素微量元素中的硒、鍺和鉻與目前嚴重危害人類健康的腫瘤、心血管疾病和糖尿病等關系極大，是功能性食品的研究熱點之一。對它們的深入研究有可能為最終征服一些惡性疾病提供一條新的途徑。第2頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)硒硒(Selenium)(如亞硒酸鈉)是一種人體必需的微量元素，人體含量為0.05-0.2mg/kg；由于硒谷胱甘肽過氧化酶的發(fā)現(xiàn)，揭開了硒在生命科學中所起的重要作用，硒成為生命科學中最重要的必需微量元素之一，缺硒會引起一系列的疾病。現(xiàn)階段的研究集中在硒與癌癥的相互關系上，可能會為戰(zhàn)勝癌癥提供一種新的手段。第3頁,共35頁，2024年2月25日，星期天一、硒在機體中的吸收與代謝硒主要通過胃腸道進入生物體內，并被腸道吸收。一般硒酸鈉、亞硒酸鈉等可溶性硒的無機含氧酸鹽，以及硒代蛋氨酸、硒代胱氨酸之類硒代氨基酸最易吸收，口服亞硒酸鹽和硒代蛋氨酸的腸吸收率約為91-93%和95-97%。被吸收的硒通過與血液蛋白質結合運輸到各組織中。進入體內的硒代謝后大部分通過腎臟由尿排出體外，尿硒因此成為衡量機體硒水平高低的一種指標，也有少量的硒通過糞便和汗排出。第4頁,共35頁，2024年2月25日，星期天二、硒的生理功能1、硒是某些酶的重要組成成分硒是谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的必需組成因子，每1mol純酶中約含4mol的硒。GSH-Px是生物體內第一個被公認的含硒酶。在GSH-Px清除活性氧過程中，硒的作用至關重要。磷脂過氧化氫谷胱甘肽過氧化物酶(PHGSH-Px)，是已知存在于生命有機體中第二個含硒酶，是機體內清除活性氧自由基的酶之一。第5頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2、非酶硒化物的清除自由基功能存在于含硒酶中的硒約占人體總硒量的1/3，其余2/3硒的存在形式及生理功能也倍受人們的關注。除多種硒蛋白的生化作用外，部分非酶硒化物也具有清除自由基和抑制生物膜脂質過氧化的作用。硒化合物對脂質過氧自由基(ROO

)有很強的清除能力。有機硒化合物的清除效果優(yōu)于無機硒化合物。第6頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3、有效地提高機體的免疫力

硒對機體免疫系統(tǒng)也有重要影響，能有效提高機體的免疫水平，原因是：硒能刺激機體產生較高水平的免疫球蛋白M(IgM)和免疫球蛋白G(IgG)，同時能抵消象甲基汞之類抑制劑所引起的免疫抑制。硒能協(xié)同巨嗜細胞激活因子激活巨嗜細胞，同時降低對脾淋巴細胞增殖反應的抑制。第7頁,共35頁，2024年2月25日，星期天4、作為部分重金屬元素的天然解毒劑硒能夠消除機體內重金屬的積累，具有解除重金屬中毒的能力。另外硒還能影響肝血紅素合成、抑制由硫化物或巰基化合物所引起的線粒體腫脹現(xiàn)象，硒也可以降低黃曲霉毒素的毒性。第8頁,共35頁，2024年2月25日，星期天

5、硒中毒硒既是一種人體必需微量元素，又是一種高毒性的準金屬元素。如：牲畜長期吃富硒地區(qū)的牧草，會在機體組織中積累達到中毒的硒含量。生活在這些地區(qū)的人們也發(fā)現(xiàn)了硒中毒癥狀。動物硒中毒試驗表明，急性、亞急性硒中毒最嚴重的病變是發(fā)生在心肌與肺，同時也影響腎與肝；慢性硒中毒主要引起肝損害，此外還包括貧血和繁殖能力受損害等。第9頁,共35頁，2024年2月25日，星期天硒的毒性大小隨硒化物的種類不同而異。單質硒實際上是無毒的，因為它既不易溶解又不易吸收；亞硒酸鈉的毒性略大于硒酸鈉，兩者對大鼠腹腔注射的最低致死量是3.25-3.5mg/kg和5.5-5.75mg/kg；硒化氫是已知硒化合物中毒性最大的一種，而甲基硒化物毒性較小。通常認為，與氨基酸結合的有機硒的毒性小于無機硒，且機體對它的吸收率高，生理活性高。第10頁,共35頁，2024年2月25日，星期天部分食物的硒含量單位：mg/kg食物名稱含量食物名稱含量豬腎臟1.89啤酒酵母1.25黃油1.46圓酵母1.23魚粉1.93小麥胚1.11龍蝦1.04小麥粒0.63蝦0.59大麥0.66牡蠣0.65大米0.32第11頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、作為功能性食品基料的富硒食品由于天然食物中的硒含量普遍較低，而亞硒酸鈉之類無機硒因毒性較高只能用于藥品而不能用于食品。因此采用人工方法轉化無機硒為有機硒，可以提高硒的生理活性與吸收率，同時降低其毒性。目前實際應用的轉化方法有微生物合成轉化法（如富硒酵母或富硒食用菌）、植物天然合成轉化法（如富硒茶葉）和植物種子發(fā)芽轉化法（如富硒麥芽或富硒豆芽），其中富硒酵母在國外已實現(xiàn)工業(yè)化生產并進入實用階段，在我國也有類似產品問世。第12頁,共35頁，2024年2月25日，星期天1、富硒酵母生產富硒酵母所用菌種一般是啤酒酵母，使用麥芽汁加亞硒酸鈉作培養(yǎng)基，在一定條件下發(fā)酵培養(yǎng)30-35小時，然后通過離心法分離出酵母，用水反復沖洗后干燥，粉碎后即得富硒酵母粉。富硒酵母的硒含量可高達1000mg/kg，其有機硒含量占總硒量的95%以上，毒性大大低于亞硒酸鈉，對腫瘤的抑制效果較亞硒酸鈉顯著，在提高機體血硒水平及留存在機體內的數量方面均明顯高于亞硒酸鈉。第13頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2、富硒食用菌在富含亞硒酸鈉的培養(yǎng)基上接種入菌種，所長出的食用菌中硒含量明顯增高，以平菇、鳳尾菇、金針菇和香菇為對象的試驗結果見下表，單位mg/kg培養(yǎng)料中硒濃度平菇鳳尾菇香菇金針菇00.250.280.530.101012.517.249.5217.025060.3270.4292.4246.54100108.7---第14頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3、富硒麥芽通過谷物種子發(fā)芽法轉化無機硒為有機硒，于上述兩種方法相比，具有工藝簡單、生產穩(wěn)定、易于操作及成本低廉等優(yōu)點，也是一種良好的功能性富硒食品基料，可用來生產富硒餅干、面條和面包等一系列食品，應用前景廣闊。將小麥或大麥的種子用3倍重量的含200mg/kg亞硒酸鈉的水溶液浸泡6-7小時，瀝水后發(fā)芽至2cm左右，在室溫下風干使麥芽枯萎，然后干燥、粉碎即得富硒麥芽制品。富硒麥芽也是一種良好的富硒功能性食品基料。第15頁,共35頁，2024年2月25日，星期天4、富硒茶葉在種植茶葉的土壤中噴灑一定濃度的含硒水，使土壤的硒含量達到一定濃度，茶樹在生長過程中會吸收土壤中的硒并富集于葉子中，經這種加工制得的茶葉就富含硒元素。第16頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)鍺鍺(Germanium)不是人體必需的微量元素，也沒發(fā)現(xiàn)生物體因缺鍺而出現(xiàn)病理變化，因此，在通常情況下并沒有補鍺的必要。目前發(fā)現(xiàn)鍺有益的生物效應與其存在形式關系甚大，無機鍺似乎并沒有顯示明顯而有效的生理活性，只有部分有機鍺才表現(xiàn)出顯著又肯定的生理活性。第17頁,共35頁，2024年2月25日，星期天近年來，日本報道的臨床試驗結果肯定了有機鍺的生理活性與醫(yī)療保健價值，并出現(xiàn)多種富含有機鍺的功能性食品，有機鍺已經引起了食品界、醫(yī)藥界和化學界廣泛的重視和興趣。第18頁,共35頁，2024年2月25日，星期天一、具有生理活性的有機鍺化合物目前研究較多的有機鍺化合物包括有機鍺倍半氧化物、螺鍺及其衍生物、含硫配位的有機鍺化合物、四羥基鍺及其鹵化物、鍺氧烷類和三羥基鍺乙酸酯等，對前兩種的研究最多，其生理活性也最清楚。日本的淺井一彥合成的

-羧乙基鍺倍半氧化物(Ge-132)是最為廣泛研究的有機鍺，是一種免疫刺激劑，有明顯的抗腫瘤活性，屬于基本無毒的活性物質。第19頁,共35頁，2024年2月25日，星期天螺鍺是N-(3-二甲基胺基丙基)-2-氮雜-8，8-二乙基-8-鍺雜螺[4，5]十一烷的簡稱，具有很好的抗腫瘤活性，對腫瘤的抑制作用較Ge-132明顯，但毒性較大，螺鍺的毒害作用表現(xiàn)在對淋巴組織、骨髓肝臟、中樞神經系統(tǒng)和血紅細胞的毒性效應。含硫配位的有機鍺化合物中有一部分屬于氨基酸鍺，是一種細胞生長促進劑，能控制由寄生蟲、細菌和真菌引起的各種疾病。其它還有很多類型的有機鍺化合物，大多具有抗腫瘤、消炎、免疫增強和殺菌等生物效應，但因其毒性較大，只能作為醫(yī)藥使用。第20頁,共35頁，2024年2月25日，星期天二、有機鍺化合物與腫瘤的關系有機鍺Ge-132和螺鍺等具有明顯的抗腫瘤活性，在防治腫瘤和輔助放、化療方面很有潛力，已進入臨床試用階段。Ge-132可使免疫力降低的小鼠的免疫反應正?；?，其增強免疫活性的最佳劑量為100mg/kg。Ge-132能刺激機體T淋巴細胞產生淋巴因子，激活自然殺傷細胞活性來發(fā)揮對癌細胞的殺傷作用。另有研究表明，螺鍺化合物對自身免疫疾病也有潛在的治療功能。第21頁,共35頁，2024年2月25日，星期天三、食品中鍺的存在鍺在天然生物中的存在是比較廣泛的，但含量一般都在1mg/kg以下，超過1mg/kg的不多。部分天然食物中的鍺含量單位：mg/kg食物名稱含量食物名稱含量食物名稱含量小魚3.63螃蟹0.62甘藍0.81金槍魚2.28肉絲0.75蘑菇1.70海蚌2.03大豆4.67酵母粉1.66大麻哈魚1.23青椒1.07黑麥粉0.55沙丁魚0.93芹菜1.03小麥粉0.45第22頁,共35頁，2024年2月25日，星期天四、富鍺食品基料的制備1、富鍺酵母與硒一樣，通過酵母的生物富集作用可增加天然酵母中的鍺含量，所用的菌種以葡萄酒酵母和啤酒酵母為好，在培養(yǎng)基中添加100mg/kg的GeO2或Ge-132，發(fā)酵結束后離心分離得到酵母菌體，水沖洗后經干燥粉碎即得富鍺酵母粉，其鍺含量可達820mk/kg左右，是一種很好的功能性富鍺原料。

第23頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2、富鍺豆芽

所用豆類可選擇綠豆和黃豆，將原料放在3倍重量的、濃度為200-600mg/kg的Ge-132中浸泡24小時，發(fā)芽后所得豆芽口味類似于普通豆芽但清香味有所增加，鮮豆芽的含鍺量為30-40mg/kg，干豆芽含鍺量為200-250mg/kg，粉碎后可作為功能性基料用于面包、餅干等固體食品的加工。第24頁,共35頁，2024年2月25日，星期天3、富鍺雞蛋將GeO2或Ge-132或氨基酸鍺氧化物等配成水溶液加入蛋雞飼料中，飼料中的鍺含量保持在800mg/kg濃度，雞機體吸收飼料中的鍺，經代謝后能富集部分鍺于雞蛋中，產下富鍺雞蛋。將鍺加入鵪鶉飼料中也可得到富鍺鵪鶉蛋。第25頁,共35頁，2024年2月25日，星期天4、富鍺牛乳乳牛飼料中添加Ge-132250-280mg/kg,7-15d內可得到富鍺牛乳，乳中鍺含量為0.7-4.2mg/kg鍺，是一種良好的富鍺原料，可用來加工富鍺乳粉、冰淇淋或其它乳制品。第26頁,共35頁，2024年2月25日，星期天5、富鍺蜂蜜將Ge-132配成一定濃度水溶液后與蜂蜜按照1：5-7的比例混合，以此餌料喂養(yǎng)蜜蜂，經生物轉化可得天然的高濃度蜂蜜。第27頁,共35頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)鉻鉻(Chromium)是胰島素正常工作的輔助因子，是人體和動物必不可少的一種微量元素，參與了機體的糖類代謝與脂肪代謝，缺鉻會引起糖尿病與動脈硬化等疾病，白內障、高血脂等也可能與長期缺鉻有關。人體對鉻的需求量很少，但現(xiàn)代人體內的缺鉻現(xiàn)象仍普遍存在，流行病學調查表明，現(xiàn)代人飲食中的鉻攝入量常常會低于需求量，缺鉻現(xiàn)象普遍存在，特別是糖尿病人及中老年人都需要額外補鉻。第28頁,共35頁，2024年2月25日，星期天鉻的原子序數為24，有9種可能的氧化態(tài)，有實際意義的僅三種即+2價、+3價和+6價。+3價鉻是人體必須的微量元素，可產生一系列化合物，如醋酸鹽、檸檬酸鹽和氯化物。相對不太穩(wěn)定的+2價會很快轉化成+3價鉻，其它幾種形式的鉻沒有生物活性。+6價鉻對人體有劇毒，可致腫瘤或致死。第29頁,共35頁，2024年2月25日，星期天一、鉻在機體中的分布與代謝成人機體內+3價鉻總量約為5-100mg，廣泛分布于各個組織器官和體液中。人體對無機鉻的吸收率低于1%，對有機鉻的吸收率高，有的可高達10-25%，鉻主要由腸道吸收，經腸粘膜進入血液，由運鐵蛋白攜帶送至各組織器官中，最后通過腎臟由尿排出體外，少量的鉻會流失在頭發(fā)、汗水和膽汁中。正常人尿中鉻含量低于1微克/公斤。第30頁,共35頁，2024年2月25日，星期天二、鉻的生物功能

1、鉻是葡萄糖耐量因子（GTF）的組成成分葡萄糖耐量是指經口攝入或注射葡萄糖使血糖水平升高后，機體細胞從血液中帶走糖，使得血糖濃度降回原來正常水平的速度。葡萄糖耐量因子可認為是一種類激素，能促進升高的血糖恢復正常值，目前尚未搞清GTF的結構，但已知是一種低分子的含鉻配位物，由鉻和尼克酸組成，其生理活性與鉻含量有平行關系。

第31頁,共35頁，2024年2月25日，星期天2、鉻對糖類代謝的影響+3價鉻參與體內的糖類代謝，是維持