海藻多糖-纳米硒复合物的制备与表征

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0693

中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (22): 27-34.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0693

海藻多糖-纳米硒复合物的制备与表征

靳丹丹(), 黄正花, 昌晓宇, 张康康, 魏益华, 张标金()

江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所/农产品质量安全江西省重点实验室，南昌 330200

收稿日期:2024-11-14 修回日期:2025-02-15 出版日期:2025-08-05 发布日期:2025-08-11
通讯作者:
张标金，男，1983年出生，江西赣州人，副研究员，硕士，主要从事富硒水稻研究。通信地址：330200 江西省南昌市南莲路602号江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所，Tel：0791-82728729，E-mail：zhangbiaojin@126.com。
作者简介:
靳丹丹，女，1982年出生，河南焦作人，研究实习员，硕士，主要从事富硒技术研究。通信地址：330200 江西省南昌市南莲路602号江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所，E-mail：80313780@qq.com。
基金资助:
赣鄱俊才支持计划-主要学科学术和技术带头人培养项目“水稻中纳米硒转化调控关键技术研究与示范”(20232BCJ22059); 江西省重点研发计划项目“富硒大米品质提升与标准化生产关键技术研究”(20232BBF60019); 国家自然科学基金项目“OsHSE1调控水稻籽粒硒运输代谢的分子机理”(32260067)

Preparation and Characterization of Alginate Polysaccharide-Selenium Nanoparticles Complex

JIN Dandan(), HUANG Zhenghua, CHANG Xiaoyu, ZHANG Kangkang, WEI Yihua, ZHANG Biaojin()

Institute of Quality Safety and Standard of Agricultural Products, Jiangxi Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agricultural Product Quality and Safety in Jiangxi Province, Nanchang 330200

Received:2024-11-14 Revised:2025-02-15 Published:2025-08-05 Online:2025-08-11

摘要/Abstract

摘要：

本研究旨在优化海藻多糖-纳米硒(APS-SeNPs)的制备工艺，开发高效稳定的新型纳米硒肥。通过正交试验结合单因素试验设计制备APS-SeNPs，以吸光度比值(A₄₁₀/A₄₉₀)作为APS-SeNPs粒径及稳定性的关键指标，采用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)表征APS-SeNPs形态结构和元素分布。研究结果表明，APS-SeNPs的最佳制备条件为APS浓度1200 mg/L、维生素C与亚硒酸钠(Na₂SeO₃)摩尔比4:1、反应温度45℃、时间1.5 h。该条件下制备的APS-SeNPs呈均匀分散的球形结构，粒径为(91.30±7.20) nm，A₄₁₀/A₄₉₀为1.96±0.01，硒(Se)负载量为31.51%。能谱分析显示，与未被海藻多糖修饰的纳米硒(SeNPs)相比，APS-SeNPs中碳、氧元素占比分别提升38.97%、336.94%，证实海藻多糖成功修饰了纳米硒颗粒表面。本优化工艺制备的APS-SeNPs兼具良好的稳定性和较高的Se负载量，为新型纳米硒肥开发提供了理论依据与技术支撑。

关键词: 纳米硒, 海藻多糖, 制备, 扫描电镜, 能谱分析, 双波长比色法(A₄₁₀/A₄₉₀), 正交试验, 单因素试验

Abstract:

The study aimed to optimize the preparation process of alginate polysaccharide-selenium nanoparticles (APS-SeNPs) for developing efficient and stable nano-selenium fertilizers. The combination experiment of orthogonal and single-factor was designed to prepare APS-SeNPs. The ratio of absorbance at 410 nm to 490 nm (A₄₁₀/A₄₉₀) served as a critical indicator for evaluating particle size and stability of APS-SeNPs. Morphological structure and element distribution characterization of APS-SeNPs were performed using scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS). The research results indicated that the optimal preparation conditions of APS-SeNPs were determined as follows. APS concentration of 1200 mg/L, molar ratio of vitamin C (Vc) to sodium selenite (Na₂SeO₃) at 4:1, reaction temperature of 45℃, and reaction time of 1.5 h. The prepared APS-SeNPs exhibited uniformly dispersed spherical structure which particle size was (91.30±7.20) nm, with A₄₁₀/A₄₉₀ ratio of 1.96±0.01 and selenium (Se) loading capacity of 31.51%. Energy spectrum analysis revealed that the proportion of carbon and oxygen elements in APS-SeNPs increased by 38.97% and 336.94%, respectively, compared with selenium nanoparticles (SeNPs) unmodified by alginate polysaccharide, indicating that alginate polysaccharide modified the surface of selenium nanoparticles effectively. The APS-SeNPs prepared by this optimized process possessed fine stability and Se loading, providing a theoretical basis for the development of novel nano-selenium fertilizers.

Key words: selenium nanoparticles, alginate polysaccharide, preparation, scanning electron microscopy, energy spectrum analysis, dual-wavelength spectrophotometry (A₄₁₀/A₄₉₀), orthogonal experimental design, single-factor experiment

靳丹丹, 黄正花, 昌晓宇, 张康康, 魏益华, 张标金. 海藻多糖-纳米硒复合物的制备与表征[J]. 中国农学通报, 2025, 41(22): 27-34.

JIN Dandan, HUANG Zhenghua, CHANG Xiaoyu, ZHANG Kangkang, WEI Yihua, ZHANG Biaojin. Preparation and Characterization of Alginate Polysaccharide-Selenium Nanoparticles Complex[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(22): 27-34.

图/表 7

参考文献 25

[1]	SONG J Y, YU S J, YANG R, et al. Opportunities for the use of selenium nanoparticles in agriculture[J]. Nanoimpact, 2023, 31:100478.
[2]	DINH Q T, CU Z W, HUANG J, et al. Selenium distribution in the Chinese environment and its relationship with human health: A review[J]. Environment international, 2018, 112:294-309. doi: S0160-4120(17)31741-5 pmid: 29438838
[3]	于露, 王子琼, 王蕾, 等. 土壤和人群膳食、血液中硒分布特征及硒的健康效应[J]. 毒理学杂志, 2023, 37(5):391-397.
[4]	WANG K, WANG Y Q, LI K, et al. Uptake, translocation and biotransformation of selenium nanoparticles in rice seedlings (Oryza sativa L.)[J]. Journal of nanobiotechnology, 2020, 18:1-15.
[5]	廖若宇, 孙悦, 刘新保, 等. 纳米硒的制备及其在作物品质改善中的应用[J]. 中国农学通报, 2023, 39(10):17-23. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0961
[6]	李建钊, 高万超, 李仙, 等. 纳米硒和壳聚糖复合材料对镉超标土壤中生菜的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(23):113-117. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0830
[7]	EL-RAMADY H R, DOMOKOS-SZABOLCSY E, ABDALLA N A, et al. Selenium and nano-selenium in agroecosystems[J]. Environmental chemistry letters, 2014, 12(4):495-510.
[8]	GAO X, LI X F, MU J J, et al. Preparation, physicochemical characterization, and anti-proliferation of selenium nanoparticles stabilized by Polyporus umbellatus polysaccharide[J]. International journal of biological macromolecules, 2020, 152:605-615.
[9]	GUPTA A, RAYEEN F, MISHRA R, et al. Nanotechnology applications in sustainable agriculture: An emerging ecofriendly approach[J]. Plant nano biology, 2023, 4:100033.
[10]	沈川, 李夏, 覃剑锋. 纳米硒在植物营养获取和抵抗胁迫中的应用研究进展[J]. 核农学报, 2024, 38(10):2032-2045. doi: 10.11869/j.issn.1000-8551.2024.10.2032
[11]	徐颖, 康佳敏, 魏宁果. 多糖-纳米硒复合物的合成方法、稳定性及生物活性研究进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2023, 14(8):119-127.
[12]	黄轶驰, 田红旗. 纳米硒制备方法、抗氧化作用机制及临床应用研究进展[J]. 山东医药, 2021, 61(6):103-108.
[13]	郭艳. 纳米硒-浒苔多糖制备及对AFB1诱导肉仔鸡肝脏损伤的保护作用研究[D]. 湛江: 广东海洋大学, 2022.
[14]	钟泽梁, 洪碧红, 肖美添, 等. 多糖纳米硒的制备、功能和在食品领域应用的研究进展[J]. 食品科学, 2023, 44(19):308-319.
[15]	穆静静. 茶多糖-纳米硒构建、表征及抗癌特性研究[D]. 广州: 华南农业大学, 2019.
[16]	SHIX D, TIAN Y Q, WU J L, et al. Synthesis, characterization, and biological activity of selenium nanoparticles conjugated with polysaccharides[J]. Critical reviews in food science and nutrition, 2021, 61(13):2225-2236.
[17]	VENKATESAN J, ANIL S, KIM S K, et al. Seaweed polysaccharide-based nanoparticles: Preparation and applications for drug delivery[J]. Polymers, 2016, 8:30.
[18]	凌娜, 李玮璐, 汲晨锋, 等. 海藻多糖的化学结构及生物活性研究新进展[J]. 中国海洋药物, 2021, 41(1):69-78.
[19]	秦益民, 任丹丹, 姜进举, 等. 岩藻多糖的功能特性及其在食品中的应用[J]. 食品科学技术学报, 2021, 39:26-31.
[20]	YANG J, CUI D, CHEN D, et al. Purification and characterization of a novel endolytic alginate lyase from Microbulbifer sp. SH-1 and its agricultural application[J]. Marine drugs, 2020, 18(4):184.
[21]	邹平, 杨霞, 于喆妍, 等. 不同种类海藻多糖对盐胁迫下大豆幼苗的促进作用[J]. 大豆科学, 2024, 43(1):73-80.
[22]	王潮鑫, 杨春妹, 张木, 等. 海藻多糖-纳米硒的结构及其促进水稻硒累积的机理[J]. 植物营养与肥料学报, 2023, 29(1):158-171.
[23]	张寅, 南志光, 卢从飞, 等. 栉江珧多糖纳米硒的制备、结构表征及抗氧化活性研究[J]. 食品与机械, 2025, 41(1):53-62.
[24]	单荣, 许晓义, 尹永奎, 等. 多糖纳米硒制备和生物活性研究进展[J]. 食品工业科技, 2024, 45(18):376-383.
[25]	LI X L, LI Y, WANG X Y, et al. Preparation, characterization, and bioactivities of polysaccharide-nano-selenium and selenized polysaccharides from Acanthopanax senticosus[J]. Molecules, 2024, 29(7):1-20.

水平	因素
水平	A.海藻多糖浓度/(mg/L)	B.反应温度/℃	C.反应时间/h	D.n(维生素C):n(Na₂SeO₃)
1	600	30	0.5	2:1
2	800	35	1	4:1
3	1000	40	1.5	6:1
4	1200	45	2	10:1
5	1400	50	2.5	12:1

水平	因素
水平	A.海藻多糖浓度/(mg/L)	B.反应温度/℃	C.反应时间/h	D.n(维生素C):n(Na₂SeO₃)
1	600	30	0.5	2:1
2	800	35	1	4:1
3	1000	40	1.5	6:1
4	1200	45	2	10:1
5	1400	50	2.5	12:1

编号	因素				A₄₁₀/A₄₉₀
编号	A.海藻多糖浓度	B.反应温度	C.反应时间	D.n(维生素C):n(Na₂SeO₃)	A₄₁₀/A₄₉₀
1	1	1	1	1	1.734±0.024
2	1	2	2	2	1.771±0.057
3	1	3	3	3	1.033±0.083
4	1	4	4	4	0.950±0.004
5	1	5	5	5	0.965±0.005
6	2	1	2	3	1.460±0.327
7	2	2	3	4	1.005±0.056
8	2	3	4	5	1.013±0.043
9	2	4	5	1	1.021±0.047
10	2	5	1	2	1.905±0.044
11	3	1	3	5	1.066±0.093
12	3	2	4	1	1.867±0.018
13	3	3	5	2	1.840±0.020
14	3	4	1	3	1.821±0.102
15	3	5	2	4	1.196±0.213
16	4	1	4	2	1.932±0.016
17	4	2	5	3	1.803±0.107
18	4	3	1	4	1.629±0.107
19	4	4	2	5	1.033±0.025
20	4	5	3	1	1.912±0.018
21	5	1	5	4	1.449±0.061
22	5	2	1	5	1.342±0.188
23	5	3	2	1	1.817±0.011
24	5	4	3	2	1.957±0.003
25	5	5	4	3	1.899±0.024

编号	因素				A₄₁₀/A₄₉₀
编号	A.海藻多糖浓度	B.反应温度	C.反应时间	D.n(维生素C):n(Na₂SeO₃)	A₄₁₀/A₄₉₀
1	1	1	1	1	1.734±0.024
2	1	2	2	2	1.771±0.057
3	1	3	3	3	1.033±0.083
4	1	4	4	4	0.950±0.004
5	1	5	5	5	0.965±0.005
6	2	1	2	3	1.460±0.327
7	2	2	3	4	1.005±0.056
8	2	3	4	5	1.013±0.043
9	2	4	5	1	1.021±0.047
10	2	5	1	2	1.905±0.044
11	3	1	3	5	1.066±0.093
12	3	2	4	1	1.867±0.018
13	3	3	5	2	1.840±0.020
14	3	4	1	3	1.821±0.102
15	3	5	2	4	1.196±0.213
16	4	1	4	2	1.932±0.016
17	4	2	5	3	1.803±0.107
18	4	3	1	4	1.629±0.107
19	4	4	2	5	1.033±0.025
20	4	5	3	1	1.912±0.018
21	5	1	5	4	1.449±0.061
22	5	2	1	5	1.342±0.188
23	5	3	2	1	1.817±0.011
24	5	4	3	2	1.957±0.003
25	5	5	4	3	1.899±0.024

方差来源	III类平方和	自由度	均方	F值	显著性
修正模型	3.342	16	0.209	5.916	0.008
截距	56.007	1	56.007	1586.292	0.000
A	0.793	4	0.198	5.617	0.019
B	0.157	4	0.039	1.114	0.414
C	0.279	4	0.070	1.979	0.191
D	2.112	4	0.528	14.955	0.001
误差	0.282	8	0.035
总计	59.632	25
修正后总计	3.625	24

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Preparation and Characterization of Alginate Polysaccharide-Selenium Nanoparticles Complex

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元素	APS-SeNPs	SeNPs
C	45.36±5.89	32.64±0.58
O	18.57±3.71	4.25±0.22
Na	2.26±1.49	0.39±0.07
Cl	2.30±1.34	0.05±0.08
Se	31.51±4.01	62.66±0.56

[1]	王杰, 余晓夏, 何建章, 陈建土, 吴美芳. 台湾香檬叶总黄酮提取工艺及抗氧化活性筛选[J]. 中国农学通报, 2025, 41(8): 133-139.
[2]	于文娜, 于连升, 王烁, 赵丹, 杜仁鹏. 乳酸片球菌J1产胞外多糖发酵条件优化[J]. 中国农学通报, 2024, 40(6): 143-151.
[3]	常君怡, 周志梅, 杜邵龙. 茶黄素制备的研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(30): 135-140.
[4]	吴宇凡, 王鸿睿, 樊浩杰, 郭锋骁, 徐雪人, 王峰, 李聪. 海藻寡糖在绿色农业发展中的研究与应用[J]. 中国农学通报, 2024, 40(17): 63-72.
[5]	燕丽萍, 刘翠兰, 王因花, 李丽, 刘蓉, 吴德军. 白蜡属植物的开花特性和动态观察[J]. 中国农学通报, 2023, 39(4): 23-30.
[6]	宗树斌, 吴旭丽, 陈少卿, 付丹阳, 蔡鸿宇. 微型月季‘丘比特’恒温基质扦插繁殖技术研究[J]. 中国农学通报, 2023, 39(34): 79-85.
[7]	关体坤, 刘子璐, 李小玉, 王建立, 侯霜影, 刘栩杉, 徐诗毅, 陈青君, 张国庆. 工厂化杏鲍菇菌渣生物炭制备及质量评价[J]. 中国农学通报, 2023, 39(3): 71-79.
[8]	张鹏, 俄胜哲, 袁金华, 王钰轩, 赵天鑫, 刘雅娜, 路港滨, 冶赓康, 曹坤, 陈振宇. 腐殖酸肥料研究进展[J]. 中国农学通报, 2023, 39(25): 102-108.
[9]	李瑞, 郭杨, 张树武, 蒋琼. 野生中药材农药残留样品制备方法综述[J]. 中国农学通报, 2023, 39(19): 116-123.
[10]	鲁耀雄, 李魏, 周瑚, 瞿玉国, 熊有明, 王运生. 贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)YFB3-1高密度液体发酵条件优化[J]. 中国农学通报, 2023, 39(18): 123-130.
[11]	马晓乾, 尚尔雨, 高宇, 孙妍, 申国涛. 榛实象成虫头部、喙、口器感器类型、分布及超微结构[J]. 中国农学通报, 2023, 39(14): 20-26.
[12]	廖若宇, 孙悦, 刘新保, 牛莹, 黄艳华, 张春娥. 纳米硒的制备及其在作物品质改善中的应用[J]. 中国农学通报, 2023, 39(10): 17-23.
[13]	普天磊, 韩学琴, 罗会英, 邓红山, 廖承飞, 范建成, 何璐, 金杰. 辣木花粉离体萌发研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(9): 66-70.
[14]	殷婷婷, 李志慧, 苏佳贺, 吴世迪, 徐红岩, 贺帅, 刘培, 李相前. 生物法制备纳米硒的研究进展和应用前景[J]. 中国农学通报, 2022, 38(8): 33-41.
[15]	郑玲玲, 纪瑞锋, 韩红亮, 罗旖璐, 罗嘉仪, 管悦琴, 姚其盛, 郑卫兵, 陈美兰, 周修腾. 百蕊草药材中5种黄酮类化学成分的含量测定[J]. 中国农学通报, 2022, 38(5): 30-36.