综述：硒多糖的最新研究进展：合成、结构特征、生物活性及应用

《Journal of Functional Foods》：Recent advances in selenopolysaccharides: synthesis, structural characteristics, biological activities, and applications

　　新月桥|马明宇|周晓彤|李琳琳|卢迎堂|程水园|程华
武汉理工大学现代工业硒科学与工程学院，中国武汉430048

**摘要**
硒多糖（SePSs）是通过化学或生物方法合成的有机硒多糖结合物，与单一硒或多糖相比具有更优异的生物活性，例如增强的抗氧化、免疫调节和抗肿瘤特性。本综述总结了硒多糖研究的最新进展，包括将其分为天然型和合成型，并重点介绍了合成策略及其优缺点。文章详细阐述了硒多糖的结构特征，如硒的结合形式、硒化作用对分子量和稳定性的影响，以及用于表征的分析技术。讨论了其关键生物活性和作用机制：通过清除活性氧物种调节Nrf2通路发挥抗氧化作用；通过激活TLR2/TLR4信号通路实现免疫调节；以及通过诱导线粒体凋亡和阻断细胞周期发挥抗肿瘤作用。还提到了其他生物活性，如降血糖和神经保护作用。强调了其在医学、食品工业和农业中的应用。文章指出了当前面临的挑战和未来发展方向，为硒多糖的研究和利用提供了参考。

**1. 引言**
多糖是由多个单糖通过糖苷键连接形成的长链聚合物，在植物、动物和微生物中广泛存在（Chen等人，2022）。这些生物大分子具有多种生物功能，包括抗氧化（Mei等人，2020）、免疫调节（Yao等人，2016）和抗肿瘤作用（Xie等人，2020）。然而，通过修饰可以提高多糖的溶解性、稳定性和生物利用度。常见的修饰方法包括乙酰化、磷酸化和硒化。这些修饰方法有助于提高多糖的利用率，并在生产过程中平衡成本和活性。例如，未修饰的魔芋葡甘露聚糖的抗氧化活性半最大抑制浓度（IC50）为4.2 mg/mL，这意味着每吨食品需要添加约40克多糖；而硒化的魔芋葡甘露聚糖的IC50为0.9 mg/mL，只需每吨食品添加8.5克即可达到相同的抗氧化效果，大大降低了生产成本（Hu等人，2025）。在多糖衍生化方法中，乙酰化和磷酸化在反应控制方面存在挑战，而硒化则提供了相对温和且可控的反应条件。关于硒化多糖的研究仍相对较少，天然多糖的硒化成为研究热点。研究这一 process 可以增强多糖的功能特性并拓宽其应用范围。

硒（Se）是一种必需的微量元素，是抗氧化酶（如谷胱甘肽过氧化物酶和硫氧还蛋白还原酶）的活性中心，在身体的抗氧化防御系统中起着关键作用，保护生物膜（如细胞膜和线粒体膜）免受氧化损伤（Wang等人，2011）。硒缺乏与Kashin-Beck病、克山病、甲状腺功能障碍和免疫缺陷直接相关（Zhou等人，2020a），同时也与神经退行性疾病（Li等人，2025a）、非酒精性脂肪肝病、糖尿病和其他代谢紊乱有关（Wang等人，2024b）。适当的硒补充有助于维持人体正常的生理功能。硒有两种形式：有机硒和无机硒。有机硒包括硒多糖、硒蛋白等；无机硒包括SeO32?（Se4+）、SeO42?（Se6+）、Se2? 和 Se0（Hadrup & Ravn-Haren，2023）。值得注意的是，有机硒的毒性较低且生物利用度较高（Wei等人，2015），这使得硒多糖成为食品科学、医学和农业的研究热点。

硒多糖（SePSs）是一类通过化学修饰或生物转化形成的功能性混合分子，其中有机硒与多糖糖链上的特定位置共价结合（Liu等人，2017a）。硒多糖的来源主要分为两类：一类是从富含硒的来源中提取；另一类是通过将硒引入天然多糖中实现的硒化（Zhan等人，2022）。与无机硒相比，硒多糖具有更宽的安全范围。利用丰富的天然来源和多糖的易得性，其生产成本低于合成硒蛋白。此外，多糖中的丰富修饰位点使得在未来能够精确控制硒含量和硒结合位点。

近年来，硒多糖研究发展迅速，全球相关出版物数量预计从2018年的63篇增加到2025年的675篇，反映了该领域持续的兴趣增长。在初期研究阶段（2014–2017年），研究主要集中在硒多糖的基本提取和结构表征上。随着研究的深入（2018–2025年），重点逐渐转向探索其多样的生物活性机制，包括抗氧化、免疫调节、降血糖和抗肿瘤作用。未来，硒多糖研究不仅会加深我们对与氧化应激相关疾病病理机制的理解，还可能通过整合新兴技术促进其在膳食补充剂、功能性健康产品和创新药物开发中的应用，从而为各种疾病的预防和治疗提供新策略。本综述总结了硒多糖的化学结构、合成方法、分析技术、生物活性和应用前景，通过分析当前的研究趋势和挑战，旨在为扩大其在制药、功能食品、膳食补充剂和农产品中的应用提供新的见解。

**2. 硒多糖的分类和特征**
硒多糖可分为天然硒多糖、微生物富集硒多糖和化学合成硒多糖（图1）。天然硒多糖仅存在于少数富含硒的地区，包括生长在高硒土壤中的植物和野生真菌中。例如，在“世界硒之都”恩施发现的硒超积累植物 violifolia（Cardamine violifolia）表现出异常的硒积累和耐受性（Li等人，2023）。Liang等人（Liang等人，2024）使用超声波辅助热水提取法从 violifolia 剩渣中提取了天然硒多糖；Gao等人（Gao等人，2022）通过将富含硒的茶粉与水混合并采用热水提取法获得了茶中的硒多糖。天然硒多糖安全性高，但硒含量低，依赖于生物富集且生产周期较长，纯化过程中会有显著损失。例如，紫阳茶中硒多糖的粗提物硒含量为23.50 μg/g，纯化后降至13.47 μg/g，这限制了其应用和发展。

**微生物富集硒多糖**是通过细菌或真菌生产的硒多糖。例如，Zhou等人（Zhou等人，2014）通过向 Enterobacter cloacae Z0206 培养基中添加 Na?SeO? 合成了硒多糖；Li等人（Li等人，2025b）通过将 Lactiplantibacillus plantarum CXG4 接种到富硒培养基中并筛选富硒菌株获得了硒多糖。微生物富集硒多糖的硒含量高于天然硒多糖，生产周期较短且产率较高，但受菌株影响较大。例如，使用 Lactococcus lactis ATCC 19435 合成硒多糖时，硒含量为168.7 μg/g（Guo等人，2013）；而 Zhang等人（Zhao等人，2013）通过使用 Pseudomonas PT-8 并优化合成过程获得了硒含量高达1840.0 μg/g 的硒多糖。同时，培养基中的无机硒浓度应保持在适当范围内，当 Na?SeO? 浓度超过20 mg/L时，70%的微生物菌株生长受到抑制，也会影响硒多糖的合成。

在化学合成硒多糖的研究中，大多数研究集中在植物多糖（主要是药用植物）的硒化修饰上，其次是某些可食用真菌、蔬菜和水果，这些材料难以明确分类。化学合成硒多糖的硒含量差异较大。例如，Wang等人合成的硒化蒲公英根多糖（sDRP-1）的硒含量仅为170 μg/g（Libo等人，2021）；而 Li等人制备的硒化五加多糖（Se-ASPS）的硒含量达到145,780 μg/g（Li等人，2024）。已经开发出多种合成硒多糖，包括玉米丝多糖（Zheng等人，2024）、甜玉米芯硒多糖（Wang等人，2024a）、党参硒多糖（Qin等人，2024）和茶叶硒多糖（Gao等人，2024）。化学合成的优势在于高硒化效率和可控的硒含量，有利于工业化生产。

**3. 硒多糖的化学结构和合成方法**
**3.1. 硒在多糖链中的位置和分布**
目前关于硒多糖中硒具体结合位点的研究仍有限，大多数研究仅限于识别含硒的功能基团。在硒多糖中，硒以 O-Se-O、SeO 和 O-Se-C 等形式存在（表1）。来自硒源的硒酸盐基团可以与多糖链中的 C6 羟基形成新的硒酸酯键（-SeO3H）（Chang & Liu，2024）。例如，Zheng等人（Zheng等人，2024）合成的硒化玉米丝多糖中，硒主要以 SeO?2? 形式存在，其特征吸收峰位于619 cm?1和1111 cm?1，分别对应 O-Se-C 和 O-Se-O 振动。Peng等人报告称，硒化党参多糖中的硒通过 O-Se-O 和 O-H···Se 键合到多糖链上（Peng等人，2024）。不同硒多糖中同一硒键的吸收峰略有差异。SeASP 中的 SeO 键位于1064 cm?1，而 OJSS 中的 SeO 键位于868 cm?1，这可能与硒的价态有关。SeASP 中的硒为 Se6+，而 OJSS 中的硒为 Se4+，导致振动频率较低。SePAS3 的 C–O–Se 键位于1109 cm?1，而 Se-AQP70-2B 的 C–O–Se 键位于858 cm?1。这可能是因为 SePAS3 的取代位点主要在 C-2 羟基，相邻糖环的吸电子效应使峰位置向较高频率移动；而 Se-AQP70-2B 的取代位点在 C-6 羟基，-CH?OH 基团的供电子效应减弱了键的极性，导致峰位置向较低频率移动。

**3.2. 硒多糖的制备方法**
由于天然硒多糖来源有限，当前生产主要依赖微生物富集培养基和化学合成。微生物富集培养基主要是通过向培养基中添加 Na?SeO? 来培养硒多糖。通过生物转化获得的硒多糖具有高生物利用度和优异的生物相容性，但生产条件难以控制且成本较高。相比之下，化学合成效率高且条件可控，更适合工业化生产。表2总结了不同来源多糖的硒化方法和条件。常见的硒化系统包括 HNO?-Na?SeO?、HNO?-H?SeO?、CH?COOH-Na?SeO? 和 CH?COOH-H?SeO?。其中，HNO?-Na?SeO? 方法应用最广泛，Zhan等人（Zhan等人，2022）用该方法合成了莲根硒多糖、玫瑰果硒多糖和金银花果硒多糖（Shao等人，2022）。此外，Zhu等人（Zhu等人，2020）使用 SeOCl? 作为酰化剂与多糖羟基反应，制备了艾草硒多糖。该方法操作简单、成本低且硒化效率高，是最常用的硒化技术，但反应时间较长，且在酸性条件下多糖易降解。基于此，超声波辅助提取可以缩短多糖提取时间并提高硒多糖的合成效率。研究表明，通过超声波辅助提取获得的多糖硒含量较高，结构更为松散（Deng & Huang，2025），为后续硒化修饰提供了最佳的结构基础。此外，使用超声波辅助方法提取的多糖可能展现出比传统热水提取方法获得的多糖更优越的抗氧化性能，这种现象可能与超声波辅助是否改变了多糖的结构有关（Wang等人，2025年）。Liu等人（2013年）通过向乳酸乳球菌的外多糖中添加SeOCl?并在50°C下反应13.5小时来制备SePSs。含有SeOCl?的系统具有高反应性，能够产生硒含量高的SePSs。然而，该反应具有高度毒性，并带来显著的安全风险。酸性离子液体催化是一种高效且环保的方法。利用高效催化剂可以在相对温和的反应条件下实现出色的硒化效果。尽管如此，制备离子液体的成本相对较高，并且反应后必须去除催化剂。

表2. SePSs的来源、合成方法和合成条件。
| 名称 | 来源 | 合成方法 | 合成条件 |
|--------------|-----------------|---------------------------------|-----------------------------------------|
| LP-SeNPs | Dimocarpus longan | HNO3-Na2SeO3 | Na2SeO3 50 mg, T:70°C, t:2.5 h |
| Se-DCSP | Zea mays | HNO3-Na2SeO3 | T:70°C, t:6 h |
| Se-EPS | Monascus purpureus | 微生物培养 | Na2SeO3 (20 mg/L), 180 rpm/ 2d |
| Se-P-LEL | Lentinus edodes | 微生物培养 | T:45°C, pH:4.5, t:85 min, Cellulase(0.80 g/100 g), Papain (0.65 g/100 g), Pectinase (0.80 g/100 g) |
| SePSs | Cardamine violifolia | 超声波辅助提取 | T:30°C, Ultrasound power:250 W, t:60 min |
| Se-SPEP | Pleurotus eryngii | 将Na?SeO?作为硒源 | Liquid-solid ratio:30 mL/g, T:70°C, t:2.5 h |
| SeSCP | Zea mays | Sturtail-H?SeO3 | H?SeO3(0.75 g), 反应在N?中 |
| SePAS | Artemisia sphaerocephala | SFILs- H?SeO3 | H?SeO3(0.75 g), PAS(300 mg), 反应在N?中 |
| | | | T: 80°C, t:5 h |

4. 硒化修饰对多糖结构的影响
硒化修饰引入了硒（Se），改变了多糖的结构，主要导致分子量（Mw）和单糖组成的变化（表3），随后还伴随着微观结构、溶解度等的变化。了解SePSs的结构变化有助于深入探索其生物活性机制。

表3. 硒化前后的分子量、单糖组成及其变化。
| SePSS | 来源 | 硒化前分子量/(硒化后分子量) | 硒化前后单糖组成 | 变化 |
|--------------|-----------------------------|---------------------------------|----------------------------------------|
| Se-MCPII | Momordica charantia | 13 kDa/(40.038 kDa) | Ara:Gal:GalA:Rha = 56.00:19.89:3.05:12.00 / (Ara:Gal:Glc:GalA:Rha:Man:Xyl:GlcA:Fuc = 76.02:6.81:3.29:1.53:5.81:1.94:2.09:1.55:0.98) | Ara↑ Gal↓ GalA↓ Rha↓ |
| sCAP | Chinese Angelica | 119.31 kDa, 18.15 kDa, 0.87 kDa | (97.08 kDa, 9.46 kDa, 0.90 kDa) | GalA:Gal:Ara:Glc:Man:Rha = 32.6:21.6:23.1:13.4:6.6:2.8 / (GalA:Gal:Ara:Glc:Man:Rha = 39.0:21.6:22.4:4.3:7.5:3.5) | GalA↑Gal→Ara↓Glc↓Man↑Rha↑ |
| Se-AQP | Akebia quinata | 7.57 kDa | (6.01 kDa) | Rha:Glc:Gal:Ara = 1.30:1.39:1.00:16.26 | (Glc:Gal:Ara = 1.05:1.00:16.50) | Rha↓Glc↓ Gal→ Ara↑ |
| Se-BSP | Bletilla striata | 58.5 kDa | (76.3 kDa) | Man:Glc ≈ 74:26 | (Man:Glc ≈ 74:26) | 无变化 |
| SeYPS-1 | Dioscorea opposita | NAG | GalA:Glc:Man:Gal:Xyl:Fru = 35.82:34.94:9.00:8.06:1.33:0.59 | (GalA:Glc:Man:Gal:Xyl:Fru = 35.66:35.38:8.92:7.78:1.58:0.58) | GalA↓Glc↑Man↓Gal↓ |
| SeYPS-2 | Dioscorea opposita | NAG | GalA:Glc:Man:Gal:Xyl:Fru = 35.82:34.94:9.00:8.06:1.33:0.59 | (GalA:Glc:Man:Gal:Xyl:Fru = 36.23:33.96:10.51:8.15:1.39:0.55) | GalA↑Glc↓Man↑Gal↑ |
| SePPS1 | Purslane | NA | Ara:Fuc:Rib:Gal:Glc:Fru:Man:Rha:GalA:GlcA:Xyl = 12.69:2.16:10.13:12.33:21.92:2.46:2.46:9.06:7.56:2.88:1.05 | (Ara:Fuc:Rib:Gal:Glc:Fru:Man:Rha:GalA:GlcA:Xyl = 2.04:0.86:1.62:17.29:27.77:4.44:2.92:10.73:9.29:4.46:1.13) | Ara↓ Fuc↓ Rib↓ Gal↑ Glc↑ Fru↑ Man↑ Rha↑ GalA↑ GlcA↑ Xyl→ |
| SePPS2 | Purslane | NA | Ara:Fuc:Rib:Gal:Glc:Fru:Man:Rha:GalA:GlcA:Xyl = 12.69:2.16:10.13:12.33:21.92:2.46:2.46:9.06:7.56:2.88:1.05 | (Ara:Fuc:Rib:Gal:Glc:Fru:Man:Rha:GalA:GlcA:Xyl = 2.60:0.63:2.29:17.00:28.39:4.62:2.67:10.04:9.30:4.19:1.09) | Ara↓ Fuc↓ Rib↓ Gal↑ Glc↑ Fru↑ Man↑ Rha↑ GalA↑ GlcA↑ Xyls |
| SePPS | Codonopsis pilosula | NA | 345 kDa/(230.6 kDa, 73.3 kDa, 5.3 kDa) | Gal:Ara:Glc:GalUA:Rha:Man:GlcN =52.2:29.9:13.8:1.4:1.2:1.1:0.4 | (Glc:Gal:Ara:Man:GlcN = 96.3:2.1:1.0:0.4:0.2) | Gal↓ Ara↓ Glc↑ GalUA↓ Rha↓ Man↓ GlcN↓ |
| | | | |
| SePPS | Pleurotus eryngii | 21.617 kDa | | Gal:Glc:Man:Rha = 35.28:30.00:18.43:16.25 | (Gal:Glc:Man:Rha = 33.64:28.03:22.32:15.09) | Gal↓Glc↓Man↑Rha↓ |
| | | | |
| PSLP-1 | Lonicera caerulea | 59 kDa | GalA:Rha:Ara:Man:Glc:Gal = 1:2.29:4.45:0.38:0.80:8.38 | (GalA:Rha:Ara:Man:Glc:Gal = 1:2.51:4.85:0.27:1.08:10.33) | Rha↑Ara↑Man↓Glc↑Gal↑ |
| PSLP-2 | Lonicera caerulea | 59 kDa | GalA:Rha:Ara:Man:Glc:Gal = 1:2.29:4.45:0.38:0.80:8.38 | (GalA:Rha:Ara:Man:Glc:Gal = 1:2.85:4.38:0.28:1.06:11.53) | Rha↑Ara↓Man↓Glc↑Gal↑ |

注：Mannose (Man), Arabinose (Ara), Galactose (Gal), Galacturonic acid (GalA), Rhamnose (Rha), Glucose (Glc), Fucose (Fuc), Ribose (Rib), Glucuronic acid (GlcA), Fructose (Fru), Xylose (Xyl)。

硒的的安全摄入范围是40–400微克/天。如果摄入量低于40微克/天，硒的摄入不足；如果超过400微克/天，则可能导致中毒（Jiang, 2025年）。在安全范围内，SePSs的生物活性与硒含量成正比。例如，在研究硒化龙眼多糖（SeLP2）对IEC-6细胞的保护作用时，Yu等人发现，与低硒含量（SeLP1）相比，高硒含量（SeLP2）使活性氧（ROS）的抑制水平提高了9.2%，并减少了乳酸脱氢酶（LDH）的释放，反映了细胞膜的损伤（Yu & Zhao, 2025年）。了解硒含量与生物活性之间的关系及其作用机制有助于阐明SePSs在体内的代谢过程和机制。硒在胃肠道消化系统中几乎不会释放，它主要经过多糖的降解和消化。硒主要通过肠道微生物群的发酵释放，从而发挥其生物效应。最近的研究表明，在模拟的胃肠道消化过程中，硒强化的小菇多糖（SePEP-1）的硒释放量不到9%（Wang et al., 2026年）。然而，在体外肠道发酵中，超过85%的硒被释放（Wang et al., 2026年）。这表明硒并不直接发挥生物效应，而是通过调节肠道微生物群来增强肠道释放，改变厚壁菌门-拟杆菌门的比例，增加乙酸和丙酸等短链脂肪酸的水平，从而改善肠道益生菌环境。这与Subhash的实验结果一致（Subhash et al., 2025年）。

大多数多糖在硒化修饰后分子量会降低，这与硒化系统的酸性性质有关。酸性环境会导致糖苷键的断裂和多糖的水解。少数多糖在硒化后分子量会增加，可能是由于羟基（-OH）被硒基（-SeO?H）取代，形成了更强的氢键供体/受体，促进了分子间的交联（Jiang, 2025年）。据报道，具有强活性的多糖的分子量通常在几个千道尔顿到几百千道尔顿之间。值得注意的是，中等分子量（大约28千道尔顿–186千道尔顿）的多糖经常因其最佳效果而被提及（Chen et al., 2024年）。此外，低分子量多糖（例如低于28千道尔顿）也常常表现出强烈的抗氧化活性，因为它们能够更好地穿透细胞膜并具有更高的生物利用度。然而，高分子量多糖（例如高于186千道尔顿）也具有活性，但通常效力较低，可能是由于膜通透性较差。

单糖组成与SePSs的生物活性密切相关，尽管其背后的机制很复杂。硒化并不改变多糖中的单糖类型，但会改变它们的摩尔比例。多糖中的甘露糖（Man）比例可能与免疫活性密切相关。例如，当硒化的小菇Se-PPEP中的甘露糖比例超过15%时，免疫活性增加了两倍（Yuan et al., 2024年）。半乳糖醛酸（GalA）可能与抗氧化和抗肿瘤活性有关。Chen等人使用聚类分析表明，GalA与抗氧化活性高度相关，在主成分分析中载量最高（Chen et al., 2024年）。GalA结构中的羧基带有负电荷，可以通过静电相互作用与肿瘤细胞表面的某些带正电荷的分子或受体结合。硒提供了驱动细胞凋亡的氧化还原活性。它们的协同作用使SePSs能够在肿瘤细胞内诱导特定的活性氧爆发，从而破坏线粒体膜电位，释放凋亡因子，诱导肿瘤细胞凋亡。在Morchella SeMSP-4中，当GalA含量超过20%时，肿瘤细胞的抑制率超过60%（Deng et al., 2024年）。含有36.2% GalA的山药SePSs使HCT-116的抑制率提高了40%，而含有不到10% GalA的蓝莓PSLP-2的抗肿瘤活性较弱（Feng et al., 2019年）。葡萄糖（Glc）的比例影响多糖的活性。当其比例超过30%时，降血糖活性增强；但当超过50%时，抗氧化能力可能减弱。例如，苦瓜Se多糖Se-MCPIIa-1（73.2% Glc）具有强降血糖活性（IC?? = 0.28 mg/mL），但抗氧化活性较弱（DPPH IC??>2 mg/mL）（Ru et al., 2020年）。这可能是由于高Galc含量形成了密集的网络结构，有助于α-葡萄糖苷酶的结合，但阻碍了自由基到达活性位点。阿拉伯糖（Ara）是抗氧化活性的关键贡献者。吡喃糖Ara的C-3羟基具有高反应性，容易断裂OH键释放H+，从而中和自由基。例如，含有超过20% Ara的黑醋栗SBP-3在硒化后活性增加了三倍（Wu et al., 2020年）。玫瑰果硒多糖（37.1% Ara）的ABTS+清除率超过80%（Zhan et al., 2022年）。鼠李糖（Rha）提高了热稳定性；缺乏Rha的蓝莓PSLP-2在50°C时活性下降了50%（Feng et al., 2019年）。此外，研究表明Rha含量与•OH清除率显著相关（R2 = 0.89, p < 0.01）（Lo et al., 2011年）。

通过硒化引入亲水性-SeO?H基团可以增加多糖的溶解度，这得到了微观结构变化的支持：SePSs从密集的片状结构转变为多孔和松散的结构。球形、层状和蜂窝状的多孔结构被认为能增强多糖的抗氧化活性（Liu, Jiang, & Shi, 2025年）。

5. 硅化多糖的分析方法
5.1. 硒含量和多糖分子量的测定
硒含量可以通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和原子荧光光谱（AFS）来测定。ICP-MS具有低检测限（0.01 mcg/L）和高灵敏度及精度，而AFS可以以较低的成本快速测定总硒含量。SePSs的分子量通常通过凝胶渗透色谱（GPC）或高效凝胶渗透色谱（HPGPC）来测定（Cao et al., 2021年）。
5.2. SePSs的化学结构分析
傅里叶变换红外光谱（FT-IR）用于识别含硒的功能基团，以确认硒与多糖的成功结合，从而验证硒化的成功。X射线光电子光谱（X在高温度下，SePSs的质量损失显著高于未硒化多糖。例如，硒化的螺旋藻多糖（Se-SPP）在260–330°C范围内的质量损失更为明显，残留重量减少了13.1%（Chang等人，2025年）。硒化作用提高了SePSs颗粒的分散性和稳定性，对其晶体形态的影响很小，为它们在医药、食品工业和农业中的后续应用奠定了基础。然而，多糖的热稳定性通常在硒化后下降，这意味着SePSs在高温条件下容易分解，这不利于它们在高温加工食品、饲料和高温灭菌过程中的应用。

6. SePSs的生物活性见解
6.1. SePSs的抗氧化活性
体内的多种疾病，包括肝病、糖尿病、溃疡性结肠炎、神经退行性疾病和癌症，都与抗氧化能力有关（Liu等人，2025年），而SePSs表现出显著的抗氧化活性（图2）。

图2. SePSs的抗氧化机制。ROS：活性氧物种。DPPH：2,2-二苯基-1-吡啶肼。ABTS：2,2'-偶氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)。SOD：超氧化物歧化酶。GSH-Px：谷胱甘肽过氧化物酶。CAT：过氧化氢酶。LPO：脂质过氧化。MDA：丙二醛。
SePSs可以通过捐赠氢质子或电子直接清除体内的自由基，从而终止自由基链反应。Liu等人（2018a）从R. laevigata中分离出了两种SePSs（Se-RLFP-1和Se-RLFP-2），其硒含量分别为21.3 μg/g和7.8 μg/g。在2.0 mg/mL的浓度下，Se-RLFP-1、Se-RLFP-2和抗坏血酸的ABTS+自由基清除效率分别为82.04%、56.52%和99.43%。在相同浓度下，它们的DPPH自由基清除率低于ABTS+，但趋势相似。总之，SePSs的抗氧化活性与其硒含量和自由基类型有关。在一定范围内，较高的硒含量会产生更好的抗氧化效果，而且同一种SePSs对不同自由基的清除能力也有所不同。SePSs还能抑制脂质过氧化，显著降低MDA和LPO等脂质过氧化产物的水平（Zhou等人，2020b），减少MDA的积累，并保护细胞膜结构和功能免受自由基损伤。它们还能增强SOD、CAT和GSH-Px等抗氧化酶的活性（Chang & Liu，2024），从而提升身体的抗氧化能力。

在分子水平上，SePSs的抗氧化机制涉及多个信号通路。SePSs通过激活Keap1-Nrf2-ARE信号通路发挥抗氧化作用。在正常情况下，Keap1与Nrf2形成Keap1-Nrf2复合物，使Nrf2保持在较低水平。当Keap1-Nrf2-ARE通路被激活时，Nrf2从复合物中释放出来，转移到细胞核，并与小肌肉神经纤维肉瘤（sMaf）蛋白二聚化。这种二聚体与抗氧化反应元件（ARE）结合，诱导抗氧化相关基因的表达。因此，抗氧化酶如HO-1、SOD、CAT和GSH-Px的水平上升，增强了细胞的抗氧化能力（He, Ru, & Wen，2020）。同时，SePSs还可以激活NF-κB介导的信号通路。ROS不仅参与氧化应激，还可以作为炎症介质（He, Antonucci, & Karin，2020）。在正常情况下，NF-κB通过与IκB结合而保持不活跃状态。当外部病原体被模式识别受体（如TLRs）识别，或内部炎症信号（如TNF-α和IL-1）触发时，NF-κB会从IκB中解离。磷酸化的NF-κB随后转移到细胞核，诱导相关基因的表达，促进各种促炎细胞因子、趋化因子和炎症介质的产生（Liu等人，2025），从而加剧炎症反应。然而，SePSs可以抑制NF-κB通路的激活，进而抑制炎症反应。因此，SePSs通过激活Keap1-Nrf2-ARE信号通路发挥抗氧化作用，并通过抑制NF-κB通路激活来减轻炎症反应，实现协同的抗氧化效益。多糖的抗氧化机制类似，它们可以通过调节肠道微生物群来增加肠道中有益短链脂肪酸（SCFAs）的水平。SCFAs也可以激活Nrf2并抑制NF-κB（Xue等人，2025）。根据关于SePSs中硒释放机制的研究，我们可以合理推断SePSs整合了硒和多糖的抗氧化机制。Se主要通过调节肠道微生物群及其微环境、促进SCFAs的产生、激活Nrf2以及抑制NF-κB介导的信号通路来发挥其抗氧化和抗炎作用。

在关于SePSs生物活性的研究中，抗氧化活性是最受广泛研究的。抗氧化和氧化应力之间存在微妙的平衡，维持这种平衡对正常的生理功能至关重要。由于许多疾病都与氧化应力有关，对SePSs抗氧化活性的研究将有助于未来对各种疾病病理机制的探索。

6.2. SePSs的免疫调节活性
SePSs可以调节免疫功能（图3），进而影响细胞对氧化应激和癌细胞的抵抗力。在宏观层面上，SePSs可以逆转免疫抑制引起的免疫器官萎缩，并恢复胸腺和脾脏指标。Li等人（2018年）证明，来自Grifola frondosa多糖的SePSs（Se-GFP-22）可以提高硒缺乏小鼠的脾脏和胸腺指标（P<0.05），改善免疫抑制。SePSs还可以通过与免疫细胞表面的Toll样受体（TLRs；例如TLR2和TLR4）结合来激活巨噬细胞，增强吞噬能力并促进NO、TNF-α和IL-6等炎症因子的分泌（Dong等人，2021年）。例如，来自百合多糖的SePSs（sLP）显著提高了鸡的细胞因子IL-2、IL-6和IFN-γ的水平，在sLP6组中，IL-2、IL-6和IFN-γ的水平分别增加了约20%、25%和30%（Huo等人，2024年），促进了鸡的细胞因子分泌（Hou等人，2016年）。SePSs促进T细胞增殖，特别是CD4+和CD8+亚群，增强了细胞免疫力。氧化应力也会损害免疫功能，SePSs通过降低MDA和LPO水平以及增加抗氧化酶活性（如GSH-Px）来保护免疫细胞免受自由基损伤，从而调节免疫系统功能（Yang等人，2021年）。在分子水平上，SePSs可以调节NF-κB介导的信号通路，抑制炎症反应，这与它们的抗氧化机制有关。总体而言，SePSs可以调节与炎症相关的信号通路，增强细胞和体液免疫，显示出比多糖更强的免疫刺激作用。然而，SePSs中硒和多糖含量的免疫调节效果并不呈线性关系。需要最佳的硒与多糖比例才能达到最佳的免疫调节效果，尽管这一假设还需要进一步验证。

图3. 硒多糖的免疫调节机制。TLR2/TLR4：Toll样受体2/ Toll样受体4。TNF-α：肿瘤坏死因子-α。IL-2：白细胞介素-2。TNF-γ：肿瘤坏死因子-γ。iNOS：诱导型一氧化氮合酶。NK细胞：自然杀伤细胞。SCFA：短链脂肪酸。

6.3. SePSs的抗肿瘤活性
SePSs对多种癌细胞系表现出强烈的抑制作用，其抗癌效果优于单独使用硒或多糖（Zhou等人，2020b）。SePSs的抗肿瘤活性与细胞周期进展、ROS水平和免疫功能有关（图4）。

图4. SePSs的抗肿瘤机制。Bcl2：B细胞淋巴瘤2。Bad：Bcl-2相关死亡促进因子。CDC2：细胞分裂周期2。ROS：活性氧物种。
SePSs可以抑制癌细胞的增殖和迁移，减少其侵袭性，并促进细胞凋亡。最重要的是，这些效应取决于浓度：在一定范围内，较高的浓度可以更有效地抑制癌细胞的增殖、迁移和侵袭，并增加早期和晚期凋亡的细胞比例。在10–800 μg/mL的浓度范围内，G. frondosa多糖（LMW-GFP）对人类胃癌BGC-823细胞和小鼠胃癌MFC细胞的抑制率分别低于30%。而Se-LMW-GFP将BGC-823细胞的抑制率从22.09%提高至74.47%，将MFC细胞的抑制率从31.56%提高至80.05%，表现出剂量依赖性（Huo等人，2024年）。在分子水平上，SePSs可以阻止细胞周期停留在G0/G1阶段，从而影响癌细胞的DNA合成。使用Ophiopogon japonicus多糖（OJS）处理后，51.13%的结直肠癌细胞（Caco-2）处于G0/G1阶段。而使用100 μg/mL、300 μg/mL和500 μg/mL的SePSs（OJSS）处理后，G0/G1阶段的比例分别为52.17%、56.10%和60.27%（Zeng等人，2025年）。SePSs在抑制癌细胞生长方面表现出优于单独使用多糖的效果，表现出剂量依赖性。线粒体途径是细胞凋亡的主要途径，SePSs通过调节这一途径来促进癌细胞凋亡。这是通过降低促凋亡基因（如Bax、Bad、CASP3和CASP9）的mRNA表达水平，同时减少抗凋亡基因（如Bcl2和Bcl-x）的mRNA表达水平来实现的。结果，Bcl2/Bax比例下降，使细胞色素c进入细胞质。细胞色素c随后与Apaf-1蛋白结合，激活caspase级联反应，触发细胞凋亡。此外，SePSs还通过增强身体的抗氧化和免疫调节能力来间接发挥抗肿瘤作用。通过上述抗氧化机制，SePSs保护细胞和DNA免受氧化损伤，降低DNA突变的风险（Cheng等人，2018年）。在正常情况下，细胞内氧化系统和抗氧化系统保持平衡。当ROS过量产生时，它们会引发氧化应激和线粒体氧化损伤，从而诱导细胞凋亡（Atashi等人，2015年）。同时，它们促进免疫细胞的增殖，增强吞噬功能，上调细胞因子表达，并激活TLR-2/TLR-4信号通路，从而增强抗肿瘤免疫反应（Zhou等人，2020b）。总之，SePSs的抗肿瘤效应是多种途径共同作用的结果。

6.4. SePSs的其他生物活性
SePSs具有抗氧化、免疫调节和抗肿瘤活性，还可以改善糖尿病、调节肠道微生物群并提供神经保护作用。通过抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶，SePSs延缓肠道葡萄糖的吸收，从而降低餐后血糖水平。例如，在给小鼠注射二甲双胍、螺旋藻多糖（SPP）和Se-SPP后，空腹血糖水平分别下降了22.22%、8.02%和15.89%（Chang等人，2025年），表明SePSs在降低餐后血糖方面具有显著效果。其次，SePSs在LO2细胞中激活IRS2/Akt通路，改善葡萄糖代谢紊乱并提高细胞对胰岛素的敏感性，从而改善糖尿病。此外，SePSs还可以通过选择性地促进有益细菌（如Bacteroides和Bifidobacterium）的丰度来调节代谢，同时抑制有害细菌（如大肠杆菌和沙门氏菌）（Zhao等人，2022年）。这一过程增加了乙酸盐和丙酸盐等短链脂肪酸的産生，从而维持有利于整体健康的肠道环境。关于神经保护活性，SePSs主要通过激活Nrf2/HO-1信号通路来提高细胞存活率，从而增强细胞的抗氧化活性（Liu等人，2019年），从而增强细胞内在的抗氧化防御系统。鉴于其多种生物活性，SePSs在制药、膳食补充剂和健康产品行业具有广泛的应用前景。

7. SePSs在各个领域的应用前景
7.1. 制药领域
与无机硒和元素硒相比，SePSs表现出更全面的生物活性和更低的毒性。它们强大的抗氧化效果，加上免疫调节、抗肿瘤和神经保护作用，使其成为未来药物开发的潜力候选者。例如，含硒的Ginkgo biloba L. 叶多糖显著抑制了人类膀胱癌T24细胞的增殖，而对正常膀胱黏膜细胞没有明显的毒性，显示出作为膀胱癌治疗剂的潜力（Chen等人，2017年）。硒化的Ulmus pumila L. 多糖（Lee等人，2018年）和硒化的菌丝多糖（Liu等人，2018b）具有抗炎特性，有望用于治疗炎症性疾病和器官损伤的辅助抗炎剂。硒化的Catathelasma ventricosum多糖在动物研究中表现出降血糖和降血脂效果，中等剂量的硒显示出比其他硒制剂（如硒纳米颗粒、硒半胱氨酸、Na?SeO?）更好的疗效（Liu等人，2017b；Liu等人，2018c），使其适用于治疗糖尿病和糖尿病相关的脂质代谢紊乱。富含硒的Phellinus igniarius多糖具有抗氧化、抗炎和伤口愈合特性，且毒性低，适合用于临床伤口治疗（Luo等人，2021年）。来自R. hedysari的硒化多糖表现出显著的抗氧化和神经保护活性，表明其在预防和治疗包括阿尔茨海默病在内的神经退行性疾病方面的潜力（Wei等人，2015年）。然而，SePSs在疾病治疗中的应用仍处于初级阶段。它们的有效性在治疗特定疾病方面仍然不如传统药物，这限制了它们作为辅助治疗剂的作用。因此，通过修改多糖的结构来提高其治疗效果是一种可行的策略。彭等人（Peng et al., 2015）利用灵芝（Ganoderma lucidum）细胞的体外培养来提取胞外多糖（EPS）。通过改变培养温度和初始pH值，他们获得了具有不同单糖比例的EPS。研究发现，随着培养温度的升高（从20°C升至35°C），EPS中的葡萄糖（Glc）比例减少，而半乳糖（Gal）和甘露糖（Man）的比例增加，从而增强了抗肿瘤活性。在30°C的培养温度下，EPS对Hepa 1–6和MDA-MB-231癌细胞的抑制率最高，超过了45%。相反，初始培养pH值的增加产生了相反的效果。当初始pH值设为4时，EPS对Hepa 1–6和MDA-MB-231癌细胞的抑制率分别达到了52.5%和42.5%。这些发现提供了通过调节培养条件获得具有增强生物活性的多糖的见解。此外，刘等人（Liu et al., 2021）发现，在不同硒含量的硒化球头菊（Artemisia sphaerocephala）多糖（SeASP）中，硒含量最高的SeASP3（13,030 μg/g）对A549、HepG2和H1975细胞的抑制效果最强，抑制率分别达到了80.00%（p < 0.001）、88.97%（p < 0.001）和54.85%（p < 0.005）。细胞毒性实验表明，5-FU和Na2SeO3在浓度超过100 μg/mL时显著抑制了正常的人类乳腺细胞HB578，抑制率超过了40%。相反，在相同的浓度下，SeASP3促进了HB578细胞的生长，在400 μg/mL时仅抑制了10%。这些结果表明，适当增加硒含量可以增强SePS的抗肿瘤活性。此外，与5-FU等传统抗癌药物相比，这些SePS的毒性较低。

7.2. 食品行业领域
SePS结合了硒的生物活性和多糖的结构及功能特性，产生了协同效应，使它们在食品工业中比单独的多糖具有更大的工业价值。首先，SePS可以作为具有抗氧化或抗衰老特性的健康补充剂，例如硒化米胚多糖可以增加小鼠血液、肝脏和骨骼中的硒水平，最大耐受剂量超过20 g/kg体重，表明其具有高的安全性和作为硒补充剂的潜力（Chen et al., 2019）。其次，SePS可以用于开发抗氧化或抗衰老的健康补充剂。硒化甘草多糖（Glycyrrhiza uralensis polysaccharides）在体外和体内都表现出强大的抗氧化活性，表明它们适合用于开发功能性食品和生物抗氧化剂（Lian et al., 2018）。SePS作为益生元调节肠道菌群也显示出潜力。研究表明，与传统的大型裂片菌多糖（P. eryngii polysaccharides，PEP-1）相比，硒化PEP-1在48小时体外发酵后显著促进了益生菌如拟杆菌（Bacteroides）和双歧杆菌（Bifidobacterium）的生长（Wang et al., 2026）。这一变化进一步导致总短链脂肪酸（SCFAs）以及醋酸和丙酸的水平显著增加（p < 0.05）。值得注意的是，本研究中使用的SePEP-1的硒含量较低（2.951 ± 0.318 μg/g），且未表现出明显的细胞毒性，表明具有良好的生物安全性。基于这些生物活性，SePS在功能性食品领域具有广泛的应用前景。例如，将它们与3D打印技术结合使用，可以将其作为功能性油墨成分，开发出符合个人营养和健康需求的定制食品（Niu et al., 2026）。此外，利用人工智能和大数据分析有望进一步优化SePS的提取过程和结构修饰策略，从而有效提高其在功能性食品中的生物利用度和稳定性。

7.3. 农业领域
在农业中，通过施用硒肥料或在培养基中添加无机硒，可以培育出富硒作物（如富硒茶、富硒灵芝、硒化莲根多糖）（Zhang et al., 2022）。这提高了农产品的营养价值和健康价值，促进了深加工，提升了市场竞争力，并推动了农业产业的升级。此外，添加到动物饲料中的SePS可以提高牲畜的生长性能和抗氧化能力（Chang & Liu, 2024）。SePS在医学、食品和农业领域的实际应用前景如图5所示。目前，关于SePS在农业中应用的研究仍然相对有限。现有的研究主要集中在揭示SePS在提高作物和动物抗氧化水平方面的表型效应及其剂量相关关系。然而，控制其分子靶点和信号通路的潜在机制仍不清楚。此外，目前的制备过程主要局限于实验室规模，缺乏标准化、可工业化的生产技术。这是一个关键的瓶颈，阻碍了成本降低和广泛应用。因此，除非SePS能够产生显著超出传统硒来源（如Na2SeO3）的附加值，在关键应用场景中，其在农业中的工业化将面临严峻挑战。

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图5. SePS在制药、食品工业和农业领域的应用前景。

8. 结论
SePS在抗氧化、抗肿瘤、免疫调节、降血糖和神经保护方面表现出良好的效果，其生物活性优于单一多糖或单独的硒。SePS的结构特征，如硒含量、分子量和单糖组成与其生物活性密切相关。然而，目前对SePS的研究仍然有限：硒与多糖之间的结合位点尚不清楚，大多属于假设，缺乏直接实验证据，对其三维结构的研究也很少。硒的修饰位点难以控制，未来的研究应加强，以实现C-6羟基的定向硒化。目前，SePS的合成主要依赖于硝酸-Na?SeO?方法，如果工业化，这种方法会导致环境污染。未来应探索更绿色、更高效的合成方法，或使用高效催化剂。研究可以深入探讨SePS的化学结构，通过二维核磁共振、质谱或冷冻电子显微镜等技术进行结构解析。同时，整合人工智能和机器学习进行高通量筛选，可以准确预测活性结构并优化SePS与其受体的分子对接。此外，明确工业化和大规模应用的策略也非常重要，以挖掘SePS在医学、食品、农业和材料科学等领域的潜力。

作者贡献声明
Qiao Xinyue：撰写——原始草稿、方法学、实验设计。
Ma Mingyu：软件开发、方法学、数据分析。
Zhou Xiaotong：数据分析。
Li Linling：资源获取、概念构思。
Lu Yingtang：验证、实验设计。
Cheng Shuiyuan：数据管理。
Cheng Hua：撰写——审阅与编辑、监督、资金获取。

伦理声明
本文不涉及任何作者进行的涉及人类参与者或动物的研究。本文描述的所有研究都集中在硒多糖的合成、结构表征和体外评估上，无需伦理批准或知情同意。