硒是一種氧族元素，是人體及動物必需的微量元素，在過氧化物的分解、機體免疫力的調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮著重要作用。過量食用硒對身體不利，但缺硒同樣會引起許多疾病，如克山病等，而且硒還是谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的組成成分，對維持該酶的抗氧化活性起著重要的作用。因此，世界衛(wèi)生組織于1973年將硒定為人和動物必需的微量元素，同年，美國FDA（美國食品藥品監(jiān)督管理局）也批準亞硒酸鈉和硒酸鈉可作為飼料添加劑應(yīng)用于動物養(yǎng)殖業(yè)。

雖然無機硒也能參與肝臟中谷胱甘肽過氧化物酶的合成，對缺硒引起的疾病起到預(yù)防和治療作用，但有機硒因具有硒利用率高、毒性低、對環(huán)境污染小等優(yōu)點，更適宜作為補硒添加劑。

通過生物富硒將無機硒轉(zhuǎn)化為有機硒，是生產(chǎn)富硒食品的一種安全有效的方法，而富硒酵母是很常用且簡便的一種生物富硒途徑。富硒酵母一般含硒500-1500微克/克，其中有機硒占95%左右，主要以硒代氨基酸和硒蛋白的形式存在，少部分形成硒多糖和硒tRNA（轉(zhuǎn)運RNA）。

美國FDA（2007）對飼用富硒酵母是這樣定義的：富硒酵母是指通過補料分批發(fā)酵方式培養(yǎng)的無活性干酵母，在發(fā)酵過程中逐漸加入甘蔗糖蜜與亞硒酸鹽，以使亞硒酸鹽對酵母生長速度的不利效應(yīng)降到最低，并保證無機硒以最佳方式結(jié)合到酵母細胞的有機質(zhì)中。殘留的無機硒經(jīng)沖洗程序去除，使其含量不超過富硒酵母終產(chǎn)品總硒量的2%。

培養(yǎng)基中硒濃度對富硒酵母生產(chǎn)的影響

培養(yǎng)基中硒的濃度對酵母的生長和硒的吸收有很大的影響，在酵母菌的培養(yǎng)過程中，一般會經(jīng)歷適應(yīng)期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡期四個階段。由于硒是在酵母生長繁殖的過程中滲入到初級代謝產(chǎn)物中，因此對數(shù)生長期是硒元素吸收富集的最佳時期，到了穩(wěn)定期以后，酵母的生長基本停止，代謝降低，乙醇等發(fā)酵產(chǎn)物開始積累，硒很難再滲入到細胞內(nèi)。由于酵母細胞在對數(shù)生長期吸收硒的能力顯著高于其他生長階段，故在進入對數(shù)生長期前應(yīng)添加無機硒。但是，高濃度的無機硒對酵母細胞具有一定毒性，特別是在適應(yīng)期，由于酵母細胞數(shù)量少，對外界環(huán)境的變化比較敏感，添加的硒量不能太多，一般認為30微克/毫升的無機硒可對酵母的生長起強烈的抑制作用，因此加硒以分批添加為好。雖然酵母菌種不同，對硒的耐受性也不同，但起始硒濃度一般不應(yīng)高于25微克/毫升。在發(fā)酵中期硒的添加量可適當增加以利于硒的富集。當然，有條件的最好采取流加的方式，緩慢、不斷地流加低濃度無機硒。

有研究表明，在發(fā)酵初期，控制培養(yǎng)基中硒濃度應(yīng)在10微克/毫升水平，在對數(shù)生長期來臨時，硒濃度提高至25微克/毫升，不僅能使硒酵母產(chǎn)量提高15.2%，而且還能有效地提高酵母細胞對硒的利用率，減少單質(zhì)紅硒沉淀的形成，使成品酵母有機硒含量達90%以上。同時也發(fā)現(xiàn)，先將啤酒酵母培養(yǎng)2小時，使其處于對數(shù)生長期，在以后的8-9小時中采用流加的方法逐漸加入亞硒酸鈉，酵母細胞中硒濃度可達1200-1900微克/克。

培養(yǎng)基成分對富硒酵母生產(chǎn)的影響

培養(yǎng)基成分對富硒酵母的生長和硒的轉(zhuǎn)化也有很大的影響。麥芽汁是酵母菌生長繁殖的理想培養(yǎng)基，但麥芽汁的濃度過高會顯著影響富硒酵母的得率。因為在含糖量較高的情況下（40克/升，根據(jù)酵母菌種而異），即使在有氧的條件下培養(yǎng)，酵母的呼吸作用也會被部分抑制，從而促使可發(fā)酵性糖發(fā)酵生成乙醇（克拉勃脫效應(yīng)）。因此在常規(guī)培養(yǎng)時，最好將麥芽汁稀釋至糖濃度在4糖錘度（甜高粱莖稈汁液中所含的可溶性固形物的百分率，即糖分含量值）左右，并適當補充氮源以利于蛋白質(zhì)合成。若要進行高密度酵母培養(yǎng)，最好用流加培養(yǎng)基的辦法進行連續(xù)發(fā)酵或補料分批發(fā)酵。

除了麥芽汁外，富硒酵母還可以用各種合成或半合成培養(yǎng)基來進行培養(yǎng)。在（硒代）甲硫氨酸和半胱氨酸的合成過程中，硒的摻入相對于硫來說無任何優(yōu)勢，因此在設(shè)計培養(yǎng)基時，在保證酵母不被抑制的前提下應(yīng)適當增加硒的濃度，同時還應(yīng)盡可能減少硫的含量，使硒在代謝過程中具有競爭優(yōu)勢，以增加硒代氨基酸的合成比例。在碳源的選擇上，各地可因地制宜，選擇一些廉價的糖類，如甘蔗糖蜜、淀粉水解液等。

通氣攪拌對富硒酵母生產(chǎn)的影響

由于酵母菌是一類兼性厭氧微生物，在有氧條件下生長繁殖，而在缺氧條件下進行發(fā)酵。為了得到大量的富硒酵母菌體，培養(yǎng)時必須提供充足的氧氣，最好在發(fā)酵罐內(nèi)進行通氣攪拌培養(yǎng)。實驗室條件下，小規(guī)模制備硒酵母時也可用搖瓶培養(yǎng)，此時培養(yǎng)基裝量以不超過1/5為宜（500毫升三角瓶中裝100毫升培養(yǎng)基），搖床轉(zhuǎn)速以200轉(zhuǎn)/分鐘為好。

培養(yǎng)時間對富硒酵母生產(chǎn)的影響

在富硒酵母的生產(chǎn)過程中，培養(yǎng)時間太短會導(dǎo)致酵母數(shù)量過低，時間太長則會導(dǎo)致菌體的死亡及自溶，而且還會降低設(shè)備利用率，增加成本。對于富硒酵母這類以菌體為主要培養(yǎng)目標的發(fā)酵，以穩(wěn)定期的初期收獲比較好。因此在進行正式發(fā)酵之前，有必要對所用酵母菌在選定的培養(yǎng)基中進行生長曲線的測定，以確定適宜的培養(yǎng)時間。

（劉杰 徐林 吳根福）