刘永刚博士早在1980年代初即师承著名动物营养学家杨凤教授，开始研习硒的营养代谢与缺乏症，84年获动物营养硕士学位后，留学荷兰瓦赫宁根(Wageningen)大学取得农业与环境科学博士学位，此后在加拿大曼尼托巴(Manitoba)大学农业与食品学院从事博士后研究，刘永刚博士从事动物营养领域研究与推广工作30多年，发表文献著作150多篇，刘博士目前任职凯发k8国际首页登录亚太公司，担任副总裁。

本笔记由作者雨田，在CFARIS 2017中国氨基酸与饲料原料应用研讨会上聆听刘永刚博士的演讲，整理记录并撰写而成，难免有疏漏之处，敬请谅解和指正，感谢读者！

回顾硒的200年

1817年，被誉为有机化学之父的著名瑞典化学家贝采尼乌斯（Berzelius），在分析硫化物残渣的过程中发现一种全新元素，他用希腊文Selenium月亮之意来命名这个新元素，这是人类对硒元素的首次发现，距今正好200周年。

1957年，德国科学家施瓦茨（Schwarz）与福尔茨(Foltz)在研究引起肝坏死的病因时，发现含硫氨基酸和维生素E对肝脏都有保护作用，同时发现还有一个第3因子对肝脏有更强的保护作用。在经历8年的研究后，才测出这种对肝脏有很强保护作用的第3因子是一种含硒有机化合物。得到这个测定结果的日期是1957年5月17日。这是人类第一次证明了硒具有维护生命健康的作用，是人类认识硒的第一个里程碑，距今60年。

从此，硒的研究进入了飞速的发展阶段。在动物营养领域，1970年代，NRC初步推荐动物日粮硒营养含量水平为0.1ppm；1980年代，四川农业大学动物营养所（1984）对不同畜禽的研究证实，日粮硒营养水平应达到0.3ppm。此建议标准被广泛采用。关于补硒产品的使用，早前动物日粮普遍使用无机硒。进入1990年代，酵母硒作为有机硒源，得到认可， 并开始在动物日粮中普及应用。 2014年，凯发k8国际首页登录成功合成出羟基硒代蛋氨酸OH-Seleomethionine （Selisseo），作为纯品含硒氨基酸获得欧盟认可 （EU 3b814）。由此推出第三代硒源，以标准化产品应用于饲料行业。

硒的营养：从微量元素到硒蛋白

从元素周期表来看，硒与硫属于同一家族元素，硫元素是蛋氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸的重要组成，相对于硫元素，硒原子的核电荷、电子层与原子半径更大，其氧化性和非金属特性更弱，硒代氨基酸与硫代氨基酸在化学结构上的区别，主要体现在硒元素取代了硫元素在其分子中的位置，常见硒代氨基酸包括硒代蛋氨酸、硒代半胱氨酸和羟基硒代蛋氨酸。

在生命体中，硒代蛋氨酸是主要的硒储存形式。硒代蛋氨酸通过合成硒蛋白作为机体储硒形式。而硒代半胱氨酸是主要的硒利用形式，被誉为第21种氨基酸，主要用于合成硒酶，调节氧化还原反应，参与机体抗氧化应激。目前发现硒在动物机体内参与合成多达25种功能性硒蛋白，其中包含四种硒酶：

1. 脱碘酶（DIO），参与甲状腺功能与激素调节；

2. 谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）,是机体抗氧化系统的核心，参与机体过氧化物清除；

3. 硫氧还蛋白还原酶(TrxR), 主要与硫氧还蛋白、NADPH共同构成了硫氧还蛋白系统，从事机体氧化还原调节和抗氧化防御、细胞生长和凋亡调节、器官发育调控等多种功能；

4. 蛋氨酸亚砜还原酶B1（MsrB1），是一种含SeCys的硒酶，可以将生物体内的蛋氨酸亚砜（MetO）还原为蛋氨酸（Met）,使其所在的蛋白质重新恢复活性。

氧化应激、抗氧化剂、硒酶和抗氧化系统

自由基是指具有不成对电子的原子或基团，在机体内主要包含ROS (reactive oxygen species）和RNS。其中ROS为需氧细胞在代谢过程中产生一系列活性氧簇，包括：O2-, H2O2 及HO2·,·OH等，一项小鼠的细胞培养试验表明，每个小鼠细胞每天的ROS生成量达两千亿个分子(Chance B., Sies H. and Boveries A, 1979)。

机体内的自由基通过其浓度调节着机体细胞的生死平衡，引起细胞凋亡坏死。研究发现，低浓度的自由基能够影响一系列信号转导途径；而中、高浓度的ROS通过细胞氧化应激反应诱导细胞凋亡甚至导致其坏死。过度的自由基蓄积，将导致动物机体产生各种疾病、癌变、炎症甚至死亡等，因此机体需要通过抗氧化系统和抗氧化剂，来消除自由基蓄积，从而维持机体氧化还原平衡。

这一类抗氧化系统主要包括谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)，过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶(SOD)所构成的抗氧化酶系统，以及维生素C，维生素E，黄酮类物质以及胡萝卜素家族等抗氧化剂，共同形成的抗氧化三级防御系统。

机体抗氧化系统的三级防御分别是：

1. 由CAT、SOD和GPx所构成的抗氧化酶系统，主要清除自由基和过氧化物；

2. 由谷胱甘肽、维生素E和胡萝卜素等构成的二级防御，主要捕获游离的自由基；

3. 由谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、硫氧还蛋白还原酶(TrxR)，蛋氨酸亚砜还原酶（Msrs）等酶所构成的三级防御，主要消除氧化的蛋白、核酸和脂质等物质。

抗氧化酶系统和抗氧化剂有各自的运作特点并具有协同作用，例如由谷胱甘肽过氧化物酶（GPx），谷胱甘肽转移酶（GR），超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽（还原型GSH和氧化型GSSG）所构成的抗氧化酶系统，负责清除细胞内线粒体呼吸产生的ROS，同时可消除细胞膜上脂质氧化所产生的过氧化物；而脂溶性维生素E可以进入细胞膜，作为氢原子供体，可以与细胞膜中的脂质氧化生成的ROO·或R·结合形成稳定ROOH或RH，其自身则转化为性质较稳定的生育酚游离基，进一步地，生育酚游离基可以被还原型谷胱甘肽提供的质子，还原为维生素E。此过程受硒酶GPx的催化，生成的GSSG再通过GR的催化作用被还原为GSH。硒酶系统与维生素E各司其职，形成循环往复的抗氧化协同效应。

硒缺乏症与硒对动物生产性能的影响

动物的硒缺乏症主要包括

1. 肌肉发育营养性疾病，白肌病；

2. 降低繁殖性能，生殖力低下

3. 甲状腺功能失调导致的生长性能障碍

4. 免疫性能低下，疾病易感

5. 应激耐受能力减弱

硒对动物生产性能的影响

根据刘博士的讲授，硒对动物生产性能的影响，可以总结如下：

针对种鸡性能

1. 通过保护精巢多不饱和脂肪酸成分，改善精子活力

2. 改善种猪种鸡的健康和免疫能力，延长使用寿命

3. 改进种蛋品质和增加种蛋硒储量，促进鸡胚的被动免疫和应激耐受

4. 提升种蛋孵化率，同时降低雏鸡硒缺乏症的发生率，改进雏鸡健康水平

5. 鸡胚硒储量与其0-21天雏鸡FCR线性负相关。硒帮助雏鸡早期发育获得更好的FCR，并增进对氧化应激的抵抗力，降低死亡率

针对断奶仔猪

1. 相对于无机硒添加和空白对照，日粮添加有机硒可显著降低断奶仔猪腹泻率

2. 相对于空白对照，日粮添加无机或有机硒可显著提升肝脏硒储量，其中有机硒效率更高

3. 相对于空白对照，日粮添加无机或有机硒可显著提升肝脏抗氧化酶活性

4. 有机硒应用，相对于无机硒，可显著改善仔猪的日增重、采食量、血清免疫球蛋白IgA和肌肉硒储量，可明显降低仔猪腹泻率、FCR

针对繁殖母猪

1. 繁殖母猪应用有机硒，相对于无机硒，可显著提升仔猪出生重、28天断奶成活率；同时可显著降低腹泻率

2. 繁殖母猪应用有机硒，可显著促进初乳和常规乳中的硒含量

3. 繁殖母猪应用有机硒，可显著改善母猪机体的总抗氧化能力、SOD酶和GPx酶的活性，同时可显著改善初乳和11d奶水中的GPx酶活。

4. 总结以上，应用有机硒可改善母猪抗氧化应激能力，提升母猪繁殖性能。对于经产母猪的效果尤其明显

肉蛋品质

1. 针对中大猪应用有机硒，相对于无机硒，可显著改善肉色、肌间脂肪和肌肉中的硒储量，可显著降低肉的24h滴水损失，并延长猪肉的货架期。

2. 针对肉禽应用有机硒，可减少禽肉的滴水损失，延长货架期，改善禽肉中的EPA&DHA等多不饱和脂肪酸含量，同时提高了禽肉中的硒储量，可减缓禽肉的氧化，延长禽肉制品的货架期。

3. 蛋鸡使用有机硒，可改善蛋壳品质，同时显著提高蛋黄和蛋清中的硒储量，使鸡蛋新鲜度提升，货架期延长。

针对反刍动物

1. 添加无机硒，部分无机硒会被瘤胃微生物还原为单质硒，无法被反刍动物机体利用；而有机硒可部分被瘤胃微生物用于合成菌体硒蛋白，再连同其余部分被动物利用。

2. 有机硒应用于反刍动物，可改善反刍动物的抗氧化能力， 维护动物的机体健康。在奶牛高水平生产负荷下，更有利于增强免疫与健康，减少乳房炎等疾病，并维持良好的生产性能。

3. 应用有机硒，可改善反刍动物机体健康，降低乳品中的体细胞（SCC），同时可减少乳房炎发生率。

4. 有机硒被反刍动物摄入后，经过机体的转化，可以显著提升牛奶中的硒含量，生成富硒奶产品。

从无机硒到含硒氨基酸，硒源利用的三个时代

从应用硒酸盐和亚硒酸盐等无机硒，到以酵母硒为代表的有机硒产品，再到纯粹的含硒氨基酸-羟基硒代蛋氨酸，追溯动物饲料领域对硒源利用的历史，可划分为三个时代

第1代，主要为无机硒，包括硒酸盐和亚硒酸盐

无机硒多为加工副产品，可能含有重金属

有剧烈毒性，生产中威胁生产人员安全

有效利用率低，仅能满足预防动物的硒缺乏症。难以实现有效的硒补充以促进动物健康和生产性能

第2代，主要以酵母硒为代表的有机硒

通过酵母来富集与转化无机硒，在酵母体内形成多种有机硒化合物

酵母硒组成复杂，含有近50种不同的含硒化合物。其中有效硒源硒代蛋氨酸的含量从0-70%不等，品质变异很大

酵母的培养过程受pH值、温度等条件因素影响，难以控制批次稳定性。其品质评估是应用过程中的难点，需要严格的QC管理与独特的实验室分析能力。否则难以检测产品，无法保证产品的稳定性。

第3代，未来新一代含硒氨基酸，羟基硒代蛋氨酸（OH-SeMet）

化学合成的纯品羟基硒代蛋氨酸，纯度大于99.5%

标准化的有机硒源，易于QC检测、管理，批次一致性和稳定性俱佳

高效的生物学利用率，机体可利用能力等同于蛋氨酸产品

羟基硒代蛋氨酸不易被氧化，相对于硒代蛋氨酸，其稳定性更好

羟基硒代蛋氨酸，2013年5月通过欧盟认证（Reference 3b814），作为有机硒可应用于所有动物饲料。

展望第3代有机硒，羟基硒代蛋氨酸

羟基硒代蛋氨酸，是品质纯粹的有机分子，属于第3代有机硒。相对于传统硒源，羟基硒代蛋氨酸的纯度高，品质稳定，QC管理方便。新一代羟基硒代蛋氨酸不仅安全可靠，而且易于使用，其在饲料中应用的稳定性和生物学利用度，都显著高于传统硒源，是动物营养领域的新一代硒源。

第一代无机硒，在动物日粮中利用硒酸盐和亚硒酸盐等，仅能满足预防动物的硒缺乏症。

第二代酵母硒，由于组分复杂，QC品质管理不便，易吸潮结块，批次稳定性不易控制，应用效果的稳定性难以保证。

第三代羟基硒代蛋氨酸，化学纯品，性质稳定，使用简单，安全，生物学利用率高。不仅是提升动物健康与性能的新一代硒源，也可用来生产品质上乘的高档动物蛋白产品。