综述：生物强化细菌：富硒微生物在提高动物硒吸收中的作用——综述

《Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition》：Biofortified Bacteria: The Role of Selenium-Enriched Microorganisms in Enhancing Animal Selenium Uptake—A Review

硒（Se）是动物和人类健康的关键微量元素，传统无机硒补充存在毒性高、生物利用率低等问题。本文综述了微生物（尤其是细菌）作为新型有机硒（如硒蛋氨酸、硒半胱氨酸）生物强化剂的应用潜力，包括基因工程优化微生物的硒代谢通路、合成生物学构建模块化硒转化系统，以及其在禽类、反刍动物中的营养增强效果和环境影响评估。研究表明，通过调控细菌的硒转运蛋白（如ABC家族）和硒代谢相关基因（如selA/B/C/D），可显著提升硒的生物可利用性，同时减少环境污染。未来需解决规模化生产、长期安全性验证及多组学机制解析等挑战，以推动精准营养和可持续农业的发展。

　　硒（Se）是一种对人体和动物健康至关重要的微量元素，它参与了多种生理过程，包括抗氧化防御、免疫调节和生殖健康。长期以来，人们主要使用无机硒形式如亚硒酸钠（Na?SeO?）和硒酸钠（Na?SeO?）来补充动物饲料中的硒含量。然而，无机硒在生物利用度、吸收效率和安全性方面存在局限，例如其生物利用度较低、容易引起毒性反应，并且可能对环境造成污染。相比之下，有机硒形式如硒甲氨酸（SeMet）和硒半胱氨酸（SeCys）因其更高的生物利用度、更稳定的储存方式和更安全的代谢路径，逐渐成为更优的选择。

近年来，利用富硒微生物（特别是细菌）作为有机硒补充的新策略引起了广泛关注。这类微生物能够将无机硒转化为生物可利用的有机形式，从而提升其在动物体内的吸收效率和生物活性。这一策略不仅有助于改善动物健康，还能减少环境污染，是可持续发展的生物强化手段。此外，富硒细菌（SeB）还可以通过基因工程和合成生物学技术进行优化，使其具备更高效的硒吸收、转化和积累能力，从而生产出高价值的硒化合物，如SeMet、SeCys和纳米硒（SeNPs），这些物质在动物营养、生物医药和环境修复领域展现出广泛的应用潜力。

在微生物转化硒的过程中，不同类型的细菌展现出独特的代谢能力和生物强化潜力。例如，某些乳酸菌、芽孢杆菌和大肠杆菌菌株已被证实能够将无机硒转化为有机硒化合物，从而提高其在动物体内的生物利用度。此外，一些细菌还能将硒转化为纳米颗粒形式，这种形式在动物体内具有良好的稳定性和较高的生物活性。通过调控微生物的代谢路径，如硒化物的转化和细胞内硒的合成，可以进一步优化这些转化过程，提高硒的利用率。

富硒细菌的开发不仅涉及对特定菌株的选择和培养条件的优化，还需要考虑其在动物体内的作用机制。研究表明，富硒细菌可以提高动物体内的抗氧化酶活性，如谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和超氧化物歧化酶（SOD），从而增强动物的抗氧化能力。同时，这些细菌还能通过调节肠道微生物群、提高免疫功能和改善肠道健康，为动物提供多方面的营养支持。在畜牧业中，特别是家禽和反刍动物的饲养过程中，富硒细菌的应用已被证明能够显著提升动物的生产性能和健康状况。

尽管富硒细菌在动物营养领域展现出诸多优势，但其应用仍面临一些挑战。首先，不同菌株的硒转化效率存在显著差异，因此需要筛选出最适合用于硒强化的菌种。其次，富硒细菌的培养和发酵过程需要优化，以确保其在工业规模上的可行性和经济性。此外，生物安全性和监管合规性也是需要重点关注的问题，特别是在食品和饲料应用中，必须确保这些微生物不会对动物健康或人类食用安全造成潜在威胁。最后，还需要通过长期的动物喂养试验，验证富硒细菌在不同环境条件下的实际效果，以及其对动物健康、生产性能和产品品质的综合影响。

为了克服这些挑战，研究人员正在探索多种创新解决方案。例如，通过基因工程手段，可以增强细菌对硒的吸收和转化能力，提高其在动物体内的生物利用度。合成生物学技术的应用则为设计和构建具有特定功能的微生物系统提供了可能，如开发能够响应硒浓度变化的生物传感器，或优化硒代谢途径以提高转化效率。此外，研究还表明，利用多组学方法（如基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学）可以更深入地理解硒代谢的分子机制，从而指导富硒细菌的改良和应用。

未来，随着生物技术和基因工程的不断发展，富硒细菌有望成为解决全球硒缺乏问题的重要工具。它们不仅可以提高动物的健康水平和生产性能，还能通过减少硒的排泄和环境污染，推动畜牧业向更加可持续的方向发展。此外，富硒细菌在生物医药和环境修复中的应用前景也十分广阔，例如通过其独特的代谢能力，可以生产出具有抗氧化和抗炎作用的硒化合物，用于治疗多种疾病。同时，它们还能用于修复受污染的环境，通过生物转化降低硒的毒性并提高其可利用性。

总之，富硒细菌作为一种新型的有机硒来源，具有显著的潜力和优势。通过进一步的研究和技术开发，可以克服当前的挑战，实现其在动物营养、人类健康和环境保护方面的广泛应用。这一领域的持续发展不仅有助于提升动物生产性能和产品质量，还能为解决全球性的硒缺乏问题提供新的思路和方法。