Микроэлемент селен (из ряда неметаллов) необходимый нутриент для нормального функционирования организма человека, так как входит в состав большинства гормонов и ферментов, активно участвует в обмене веществ. Селен относится к числу элементов, обязательно присутствующих в любом организме.
Доказано, что соединения этого микроэлемента защищают клеточные мембраны от окислительного разрушения, катализируют промежуточные реакции в метаболизме, понижают токсичность некоторых тяжелых металлов. Селен обладает таким свойством как синергизм – витамины С и Е совместно с ним усиливают свои антиоксидантные свойства и эффективно предупреждают окисление в клетках и тканях. Селен предохраняет нуклеиновые кислоты от повреждений. Микроэлемент селен неравномерно распределен в различных регионах земного шара. Среднее содержание селена в земной коре, выраженное в процентах, то есть его кларковое число составляет 5·10¯6 [1].
Биологическая активность селена зависит от той химической формы, в которой он содержится в пище и организме. В пищевых продуктах селен находится в двухвалентной органической форме. В продуктах животного происхождения содержится селеноцистеин, а в продуктах растительного происхождения - селенометионин. Соединения селена участвуют в процессах, связанных с выведением органических перекисей и других продуктов метаболизма. Это позволяет использовать их для профилактики онкологических заболеваний, провоцируемых химическими воздействиями и радиацией. Селен стимулирует образование антител и тем самым повышает защиту организма от инфекционных заболеваний. В районах с недостаточным потреблением селена отмечается рост онкологических заболеваний. Нормы потребления этого микроэлемента справедливы для всех животных, однако специфика метаболизма селена у некоторых видов еще не изучена [2, 3, 4].
Дефицит селена в продуктах питания может провоцировать ряд заболеваний: сердечно-сосудистых, онкологических, поражений печени, иммунодефицита и т.д.[5, 6, 7] . Селен входит в активный центр глутадионпероксидазы – одного из основных антиоксидантных ферментов, предотвращающих накопление в тканях свободных радикалов, и тем самым препятствующих перекисному окислению липидов и других соединений [8, 9].
В 1980 году Всемирная организация здравоохранения причислила селен к незаменимым факторам питания. Этот микроэлемент входит в состав более 30 биологически активных соединений, содержащихся организме человека и.животных .
Селен входит в состав мяса домашней птицы и животных, морепродуктов, а также морских водорослей. Согласно международным нормам, если в пищевых и кормовых продуктах содержится менее 100 мкг селена на 1 кг, то такой рацион характеризуется как селенодефицитный, а оптимальным считается количество этого элемента 100-300 мкг/ кг сухого вещества. Согласно рекомендациям ВОЗ среднесуточная потребность человека в селене варьирует от 70 до 100 мкг. Эти цифры согласуются с российскими методическими рекомендациями, основанными на концепции о суточной потребности организма – так называемом адекватном уровне потребления (АУП) [10].
Следует отметить, что в этих рекомендациях не учитывается влияние рационов питания, различий в весе человека и региона его проживания.
Селен поступает в организм по цепи почва – растение – продукт питания. Следовательно, содержание селена в крови и тканях человека является функцией его содержания в пищевых продуктах, питьевой воде, в растениях, горных породах.. Содержание селена в почвах обусловлено, главным образом, материнской породой, климатическими особенностями, применением удобрений.
Биологическая активность селена зависит от той химической формы, в которой он содержится в пище и организме. Неорганические формы селена более токсичны, чем органические. Поэтому для предупреждения селенодефицитных состояний применяют органические формы селена.
Главным источником селена в питании человека являются зерновые, особенно пшеница, гречиха. По некоторым данным основная его часть сосредоточена в зародышах. Следовательно, тонкий помол и удаление этой части зерна снижает уровень потребления селена [11].
Содержание селена в зерновых и других сельскохозяйственных растениях зависит от его содержания в почвах, удобрениях, с учетом явлений антагонизма и синергизма ионов, то есть влияния одних элементов питания на поступление и содержание других.
Существует прямая зависимость содержания селена в сельскохозяйственных растениях от дозы и способа его применения при их выращивании. Поэтому важно учитывать концентрацию селена, как в почве, так и в растениях. При этом нельзя забывать об интервалах токсичного и необходимого содержания селена для конкретных систем почва – растение – животное - человек [12]. По мнению автора отмечено, что «содержание селена в растениях определяется его количеством и формами в почве, реакцией почвенной среды, содержанием органического вещества, макро- и микроэлементов».
В ряде работ показано, что на «доступность селена для растений решающее
влияние оказывает реакция почвенной среды» [13, 14, 15]. При кислой среде доступность селена ограничена.
В настоящее время отсутствуют системные данные о накоплении этого элемента в растениях различных почвенно-климатических зон. Это препятствует коррекции дефицита селена в рационе питания человека и животных, так как основным путем поступления селена в организм является цепочка почва - растение – организм. Содержание селена в почвах обусловлено, главным образом, материнской породой и климатическими особенностями региона [16].
Таким образом, общее содержание селена в растениях определяется рядом факторов: тип почвы, кислотность почвы, запасы селена в почвах, количество осадков и температур окружающей среды, стадия роста самого растения. Основной фактор -. кислотность почвы [17].
В связи с этим в настоящее время проводятся исследования по обогащению селеном сельскохозяйственной продукции.
Для изучения поступления селена в растения, в зависимости от его содержания в почвах, проведены исследования в Пензенской области на территории черноземов, расположенных в правобережной лесостепи Среднего Поволжья [18].
Полученный экспериментальный материал показал, что в выщелоченных черноземах Среднего Поволжья содержание селена в пахотном горизонте связано прямой зависимостью с содержанием гумуса и реакцией почвы. При кислой среде доступность селена ограничена. Это, возможно, объясняется тем, что при высокой кислотности почвы повышается ее анионная адсорбция, и большая часть селена в почве становится недоступной для растений. С середины ХХ века наблюдается повсеместное ускоренное подкисление черноземов. В Пензенской области их площадь достигла 87,5%. Для поддержания селенового статуса населения необходимо обогащать этим элементом зерновые и кормовые культуры для последующего введения его в рацион человека и животных.
Исследования по изучению особенностей накопления селена кормовыми культурами (рапс, астрагал), в условиях южной лесостепи Омской области показали:
- существует прямая зависимость между поступлением селена в растения от от дозы его применения;
- при внесении селена в почву происходит его значительное накопление в надземной массе кормовых культур, что может быть опасным для животных, потребляющих эту продукцию;
- на процесс поступления и усвоения селена растением влияют не только его концентрация и форма соединения, в которой он присутствует в почве, но и весь комплекс минеральных элементов, с которыми он вступает в антагонистические и синергические взаимоотношения [19].
Следовательно, необходимо постоянно контролировать содержание селена в почве и растениях, учитывая диапазоны токсичного и необходимого содержания этого микроэлемента для конкретных систем почва – растение – животное. При оценке влияния любого микроэлемента, в частности селена, на химический состав растительного организма необходимо учитывать также его взаимодействие с другими ионами [20, 21].
В последние годы возрастает необходимость количественного определения селена в окружающей среде и биологических объектах в связи с возможной профилактикой и коррекцией патологического состояния с участием этого элемента, связанного с его недостатком или избытком [22].
Фотометрические методы широко применяются при определении селена [23]. Это обусловлено доступностью аналитического оборудования и простотой метода.
Для определения селена фотометрическим методом широко используются реакции селена (IV) с ароматическими о-диаминами, ванилин-2-аминоникотиновой кислотой (ВАНК) [24]. Все о-диамины также могут быть использованы для спектрофотометрического метода определения селена.
Наиболее часто для определения селена используют 2,3-диаминонафталин (ДАН), образующий в кислой среде комплекс с селеном. Метод характеризуется высокой селективностью и чувствительностью (0,002 мкг Se/мл). Этот комплекс используют для флуориметрического метода определения селена [25, 26].
Метод основан на проведении минерализации пробы с целью переведения селена из неорганических и органических форм в селенит-ион, проведении реакции селенит-иона с реактивом ДАН в кислой среде с образованием 4,5-бензопиазоселенола, экстрагируемого гексаном и измерении интенсивности флуоресценции экстракта на анализаторе жидкости (спектрофлуориметре, флюорате и др). В настоящее время этот метод часто используется как контрольный.
Следует отметить высокую чувствительность и избирательность этих реагентов при определения селена эстракционно-спектрофотометрическим методом
Кроме того применяют чувствительные и дорогостоящие методы атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической атомизацией, а также атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой [27,28].
Следует отметить, что оборудование при работе флуориметрическим методом недорогое, по сравнению с атомно-абсорбционным спектрофотометром, требующим существенных материальных затрат, но определение содержания селена в одном образце на этом приборе занимает 2-2,5 мин. Флуориметрический метод трудоемкий: подготовка минерализата пробы занимает у исследователя до 80 минут.
Необходимость контроля за содержанием селена в продуктах питания обусловлена узким интервалом допустимого и достаточного уровня потребления этого микроэлемента (50-200 мкг/сутки). Многообразие методов определения селена позволяет выбрать оптимальный вариант для проведения конкретных исследований.
Содержание селена в пищевых продуктах невелико и может существенно варьировать в зависимости от происхождения сырья, используемого при их производстве. В справочниках по химическому составу пищевых продуктов данные по содержанию селена, в основном, отсутствуют. Одной из причин этого, как уже говорилось, является существенное варьирование уровня содержания селена в зависимости от региона.
В связи с этим, необходимо продолжать работы по изучению содержания этого микроэлемента в сырье и пищевых продуктах, а также систематизировать уже известные аналитические данные по содержанию селена в сельскохозяйственных растениях в зависимости от зон произрастания.
На основе результатов исследований необходимо разработать мероприятия по обогащению селеном продукции растениеводства и животноводства за счет внесения соответствующих удобрений и использования селеносодержащих добавок в пищевых продуктах и кормах.