Дефицит селена и пути его коррекции в организме человека

Дефицит селена и пути его коррекции в организме человека

1Л.А. Маюрникова, Е.В. Шигина, Г.А. Гореликова

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Общепризнано, что микроэлемент селен (Se) — необходимый нутриент для нормального функционирования организма человека, так как входит в состав большинства гормонов и ферментов, активно участвуя в обмене веществ [1, 2]. Он выполняет в организме каталитическую, структурную и регуляторную функции; взаимодействует с витаминами, ферментами и биологическими мембранами [1, 3]; участвует в окислительно-восстановительных процессах, клеточном дыхании, обмене жиров, белков и углеводов [4]. Роль селена в организме во многом определяется его включением в состав одного из важнейших ферментов — глутатионпе-роксидазы, защищающей клетки от продуктов перекисного окисления. Таким образом, селен и его соединения проявляют значительную антиоксидантную активность [5]. Данный элемент входит в состав и других ферментов, участвует в детокси-кации ксенобиотиков, регулирует функции щитовидной и поджелудочной желез, проявляет гепатозащитный эффект, стимулирует антитоксическую защиту организма, положительно влияет на систему репродукции, обладает радиопротекторным действием [6, 7].

Вышесказанное позволяет считать твердо установленным существование в организме животных и человека сбалансированного механизма, поддерживающего селеновый статус. Анализ многочисленных публикаций российских и зарубежных авторов показал значительные расхождения в определении суточной потребности человека в селене. Так, например, по мнению М. Walter, она не превышает 100 мкг/сут. I. Rosenfeld и O. Beath считают нормой поступление селена в количестве 150 мкг/сут. А.А. Покровский определяет оптимальный уровень микроэлемента в 500 мкг/сут. Национальный исследовательский комитет США считает необходимым и достаточным уровень его потребления 55 мкг/сут для женщин (65 мкг/сут для беременных и 75 мкг/сут для кормящих), 70 мкг/сут для мужчин, от 40 до 50 мкг/сут для подростков и от 10 до 40 мкг/сут для детей. Максимально допустимым уровнем потребления признана величина 200 мкг/сут [6, 8]. Это свидетельствует о том, что в России до сих

пор не выработано общего мнения специалистов относительно единого оптимального уровня потребления селена. Возможно, это объясняется либо недостатком научного и практического материала, позволяющего установить данную величину, либо спецификой регионов, оказывающей влияние на потребность организма человека в нем.

Недостаток поступления Se в организм человека и животных вызывает одну из разновидностей гипомикроэлементо-зов — гипоселеноз, который наиболее часто развивается у людей, проживающих в районах с низким содержанием селена в почве, воде и продуктах питания [9]. С дефицитом этого микроэлемента связано около 75 различных патологий и болезненных симптомов. Причем 14 сердечно-сосудистых и 8 онкологических заболеваний из этого списка — основные среди причин смертности населения и сокращения продолжительности жизни [10].

Согласно последним данным эпидемиологических исследований в России, обеспеченность селеном в среднем более чем у 80 % населения ниже оптимального уровня [11]. К примеру, среди жителей г. Кемерово наличие селенового дефицита различной степени тяжести наблюдается примерно у 95 % населения, причем у женщин эта цифра достигает 100 % (Брежнева Е.В., Зинчук С.Ф., 2002). Поэтому коррекция селенового статуса у населения представляется весьма актуальной.

Основные способы снижения дефицита микронутриентов, в том числе селена: применение продуктов с изначально высоким (природным) содержанием микроэлементов, обогащенных продуктов питания, витаминно-минеральных комплексов, а также биологически активных добавок (БАД) с селеном. Однако способ профилактики с помощью БАД и различных медицинских препаратов выбирает относительно небольшой процент населения России. Это можно объяснить довольно высокими ценами на такую продукцию и зачастую недоверием к ней покупателей в силу различных причин.

Для создания витаминно-минеральных комплексов, БАД с селеном или обогащенных им пищевых продуктов используют

неорганические соединения (минеральные соли) и органические соединения этого микроэлемента. По причине относительной дешевизны и высокой биодоступности широко применяют селенит натрия. Среди органических источников селена наиболее распространены обогащенные данным микроэлементом дрожжи и водоросль спирулина, где основная часть микроэлемента представлена в виде селено-метионина (Se-Met) [12]. Результаты исследований практически подтверждают высокую эффективность использования биологических форм селена с целью профилактики [9]. Это связано с особенностями биотрансформации тех и других соединений в организме человека. Как органический, так и неорганический селен легко всасываются в желудочно-кишечном тракте, но далее их судьба в организме различна. Усвоение органических форм микроэлемента несколько растянуто во времени и не приводит к резкому увеличению содержания селена в плазме крови, что способствует созданию его депо в организме. Неорганические формы селена предпочтительнее, когда требуется быстрая коррекция дефицита микроэлемента в максимально короткие сроки с целью полного восстановления активности глутатионпероксидазы [13]. Органический селен более интенсивно воздействует на тканевое дыхание, эффективнее уменьшает концентрацию холестерина в крови [14]. Исследования показали, что наибольшей биодоступностью обладают органические соединения селена, особенно в составе растительных источников [2]. Биодоступность селена повышают высокие дозы витаминов, йод, метионин. К факторам, снижающим усвоение микроэлемента, относят присутствие тяжелых металлов (кадмия, ртути), мышьяка, соединений серы с ее конкурентным действием, дефицит витаминов и др.[6].

Основные традиционные источники селена в питании человека — чеснок, морепродукты, грибы, зерновые, а также мясопродукты. Концентрация селена в них определяется его исходным уровнем в почве и воде, кормах (для продуктов животного происхождения), временем года; она зависит от способа технологической и кулинарной обработки, а также имеет органную и видовую специфичность. Так, например, морская рыба и другие морепродукты содержат больше этого микроэлемента, чем пресноводная рыба. По данным исследований, содержание селена в мясе и мясопродуктах колеблется от 0,05 до 0,17 мг/кг, в рыбе — от 0,25 до 0,46, в грибах — от 0,55 до 27,9 мг/кг. Селен обнаружен в бразильских орехах, пивных дрожжах, брокколи, буром рисе, красных водорослях, курином мясе, печени, луке, лососе, овощах, зародышах пшеницы и цельных зернах. В той или иной степени накапливать микроэлемент спо-

ПИ

2005

собны около 50 представителей лекарственной флоры, среди которой особое место занимают растения, так называемые кумуляторы селена. К пищевым продуктам с особенно низким содержанием селена относят молоко и молочные продукты (от 0,005 до 0,018 мг/кг продукта), крупы, макаронные и кондитерские изделия, овощи и фрукты. В зерновых значения микроэлемента также не очень велики, но эти продукты вследствие особенностей характера питания человека можно считать основными поставщиками селена, особенно если они произрастают на почвах, богатых селеном [12]. Пшеница накапливает без льшие количества МЭ, чем рожь [12, 15, 16]. Нормальный уровень селена в пищевых продуктах обычно не превышает 2 мг/кг в переводе на сухое вещество.

В последнем издании справочника по химическому составу пищевых продуктов данные о содержании селена отсутствуют. Одна из причин этого — существенное варьирование уровня данного микроэлемента в зависимости от региона [17]. В этой связи с целью накопления банка данных и выявления факторов, формирующих дефицит селена у населения Кузбасса, проводится работа по изучению содержания нутриента в местном пищевом сырье и пищевых продуктах. В работе используется аттестованная методика определения селена методом инверсионной вольтамперометрии. Подготовка проб и минерализация продукта осуществляются по ГОСТ 26929-86 путем озоления. Изучено содержание микроэлемента в молоке и некоторых молочных продуктах, муке, мясе и мясных продуктах. Были исследованы образцы молока из различных районов Кемеровской области (всего 38 хозяйств). Во всех пробах молока не удалось обнаружить селен. В нежирном твороге концентрация микроэлемента составила 0,018 мг/кг, в «Бифидоке» — 0,002 мг/кг. Наличие селена (хотя и в небольшом количестве) в продуктах переработки молока, возможно, зависит от жирности продукта. В пробах пшеничной муки 1-го сорта из Ижморского района Кемеровской области селен не обнаружили. Мясо свиное содержало 0,010 мг/кг, паштет (мясо и печень свиные) — 0,386, печень свиная — 0,364 мг/кг, в пробах мяса говяжьего из колхоза «Кузбасс» Беловско-го района селен отсутствовал. В настоящее время работа в этом направлении продолжается.

Один из эффективных способов, направленных на устранение недостатка селена в местном растительном и животном сырье, — внесение селеносодержащих микроудобрений в почву, распыление на само растение. Использование этого метода в некоторых странах позволило достичь оптимального уровня обеспеченности населения селеном, соответствующего

его содержанию в сыворотке крови жителей в пределах 115-120 мкг/л [22]. Таким способом выращивают богатые селеном чай и чеснок, а также зерновые и бобовые культуры. Имеются данные о способности накапливать селен без снижения урожая и некоторыми сортами томатов, выращенными в условиях капельного орошения раствором селенита натрия. Содержание повышенных количеств микроэлемента в продуктах животного происхождения достигается внесением добавок селена в рацион животных. Успешным оказалось использование органических форм селена в виде селенометионина и препарата Сел-Плекса в рационе кур-несушек, что привело к адекватному увеличению его в желтке и белке яйца на 30-33 %, а также положительно повлияло на качество мяса птицы. Внесение препарата Сел-Плекс, в состав которого входят преимущественно органические соединения селена (селеноаминокислоты), в корм молочного скота позволило решить проблему адекватной обеспеченности микроэлементом коров и телят, а также получить животных с высокими показателями убоя.

В Японии и Корее раньше, чем в других странах, появилось обогащенное селеном мясо, преимущественно свинина, в которой его содержание в 10 раз выше, чем в обычной. Еще одно важное направление функционального питания — обогащение селеном молока. Как и в случае с яйцом, органический селен хорошо переходит в этот продукт.

Одно из наиболее перспективных исследований — изучение возможности использования препаратов селена для обогащения хлебобулочных и мучных кондитерских изделий (крекеров). С этой целью применяют селенированные дрожжи [23, 24]. Оптимальной средой для обогащения незаменимыми микронутриентами служат безалкогольные напитки. Весь немногочисленный ассортимент такой продукции на современном рынке представлен в основном минеральными водами с селеном, поликомпонентными спортивными напитками, обогащенными данным микроэлементом, разнообразными концентрированными основами, соками.

Анализ литературы показывает, что безалкогольных напитков на пряно-ароматическом и лекарственном растительном сырье с селеном немного. К таким напиткам можно отнести: «Журавушка» с селенитом натрия и «Летний сад», разработанные во ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности, а также специализированный напиток для больных фенилкетонурией «Вдохновение» [18, 19]. Разработки в данной области весьма перспективны, так как значительное разнообразие местного растительного сырья в любом регионе позволяет подбирать композиции с оригинальными вкусом и ароматом и заданными свойства-

ми, например изначально содержащие селен; усиливающие действие обогащающей добавки селена; обладающие полезным (защитным, тонизирующим и др.) действием и т. д.

Как известно, растения — это важнейшее звено биогеохимической пищевой цепи. Поглощая различные вещества из почвы, они служат их надежным источником для последующих ее составляющих. Поэтому данные о накоплении селена различными представителями флоры имеют большое практическое значение. На современном этапе развития науки о растениях известна их способность кумулировать различные биотики (медь, цинк, кобальт, йод, селен и др.) [20]. Наиболее важно то, что естественный комплекс макро- и микроэлементов из растений отличается благоприятным их соотношением для организма, а также содержанием элементов в наиболее доступной и усвояемой форме [21].

На накопление селена растениями оказывают влияние следующие факторы: происхождение и тип почвы, ее рН, наличие окислов железа и глинистых минералов, степень аэрации почвы, содержание органических веществ, количество и состав осадков, средняя летняя температура, формы селена и многое другое [2]. Ученые выделяют в основном три группы растений по их способности накапливать элемент. К первой группе относят растения, индифферентные к селену, ко второй — растения с умеренным аккумулированием микроэлемента (непривычные концентраторы), а к третьей — растения-концентраторы селена. Индифферентные растения отличаются слабым накоплением химических элементов в условиях обогащения и не проявляют специфических анатомических и морфологических изменений. Растения второй группы характеризуются относительно высокой степенью аккумулирования микроэлемента только в условиях обогащения им почв (хлебные злаки, подсолнечник). Привычные концентраторы — это растения, обладающие строгой избирательностью к определенным элементам, способные извлекать их даже из необогащенной почвы. По отношению к селену не существует определенных семейств растений, основная масса представителей которых накапливала бы микроэлемент в больших количествах.

Анализ литературы позволил нам выделить семь семейств, характеризующихся наличием нескольких представителей (как правило, до десяти), способных аккумулировать селен. Таковыми являются: бобовые, лилейные, астровые, зонтичные, розоцветные, яснотковые и аралиевые. Внутри каждого из приведенных семейств наряду с кумуляторами встречаются растения, индифферентные к селену. Почему в пределах одного семейства находятся растения, обладающие столь разной способностью накапливать микроэле-

1•2005

ПИВО " "ЛПИТКИ

мент, до конца не выяснено. Возможно, это связано с химическим составом растений, в частности наличием определенных биологически активных веществ (БАВ); с морфологическими особенностями растения; характером питания и усвоения веществ.

В растениях селен откладывается во всех органах и частях. По некоторым данным, наземные части содержат более высокие количества микроэлемента, чем корни. Содержание селена повышается в период цветения. В семенах селена содержится в 10-15 раз больше по сравнению с листьями. В растениях микроэлемент может находиться в виде элементного селена, селенатов, селенитов, аналогов серосодержащих аминокислот (селеномети-онина, селеноцистеина и др.), селенопеп-тидов, селеноэфиров. В процессе роста растения выделяют в среду летучие соединения селена: диметилдиселенид, селено-водород, селеноэфиры и алкилдиселени-ды [1, 2]. Рядом исследований установлено, что селен выполняет важнейшие функции в растительных организмах. Имеются данные об адаптогенной роли микроэлемента, о влиянии селеноорганических соединений на процессы гликолиза и гидролиза белков, об участии данного микроэлемента в процессах фотосинтеза, его возможном участии в синтезе токоферолов и других биологически активных веществ [22]. Несмотря на это, необходимость селена для растительных организмов еще полностью не установлена. Работа в этом направлении представляет исключительный теоретический и практический интерес, так как связана с изучением обмена и накопления селена в растениях и оценкой полезности органических селено-содержащих веществ как для животных, так и для человека. Это особенно актуально для населения России в целом и для крупных промышленных регионов, характеризующихся высоким уровнем загрязнения окружающей среды, в частности.

Кемеровская область — один из индустриальных центров России и один из самых неблагоприятных в экологическом отношении регион. Ситуация экологического неблагополучия усугубляет имеющийся дефицит микронутриентов в рационах населения и вызывает повышенную потребность организма в антиоксидантах, к которым можно отнести селен. В сложившейся экономической ситуации многие классические лечебно-оздоровительные мероприятия потеряли свою эффективность, поскольку были созданы с учетом более благоприятных экономических и экологических условий. В этом случае питание становится одним из ведущих факторов, влияющих на состояние здоровья населения. Известно, что физиологически полноценное питание, обеспечивая иммунологическую резистентность и ан-тиоксидантную защиту, позволяет орга-

низму противостоять воздействию неблагоприятных факторов среды обитания. В то же время, недостаток в рационе животного белка, витаминов А, С, Е, группы В, микроэлементов (йода, цинка, селена и др.), пищевых волокон и т. д. делает организм менее устойчивым как к вредным веществам, так и другим факторам.

С целью снижения дефицита селена в рационе питания населения Кузбасса нами осуществляется разработка обогащенных им пищевых продуктов, в частности безалкогольных напитков на местном лекарственном растительном сырье. Проводятся исследования по изучению химического состава некоторых местных растений — накопителей селена, являющихся, с нашей точки зрения, перспективными для дальнейшего использования в создании безалкогольных напитков. По результатам проведенного анализа было отобрано несколько видов местного лекарственного растительного сырья для производства безалкогольного напитка, обогащенного селеном: трава донника лекарственного, таволга вязолистная, мята перечная, полынь эстрагон, хвоя лиственницы сибирской и лист черной смородины. Выбор растений осуществляли на основании следующих критериев: способность накапливать селен; безопасность (разрешены для производства пищевых продуктов); достаточность запасов сырья в Кемеровской области; биологическая совместимость растений; простота технологического процесса переработки; органолепти-ческие показатели каждого отдельно взятого растения и сочетаемость их вкуса и аромата в композиции.

Изучение химического состава растений показало, что они содержат значительные количества органических кислот, дубильных веществ, флавоноидов, аскорбиновой кислоты и др. Наибольшее содержание дубильных веществ обнаружено в таволге вязолистной и листе черной смородины (14,4 и 6,8 % на абсолютно сухое вещество соответственно); флавоноидами наиболее богаты трава полыни эстрагон, мята перечная и таволга вязолистная (2,8; 2,6 и 2,7 %); хвоя лиственницы, лист черной смородины, трава таволги и эстрагона содержат аскорбиновую кислоту (49,7; 42,6; 40,0; 34,5 мг%) и значительное количество свободных органических кислот (4,0; 3,5; 3,6 и 3,62 % соответственно). Во всех растениях определяли содержание селена. Селен обнаружен в хвое лиственницы в количестве 0,51 мг/кг. В остальных растениях его обнаружить не удалось. Видимо, это можно объяснить низкой концентрацией элемента в воздухе, воде, почве этого региона, что подтверждает необходимость введения в готовые продукты (напитки) препаратов селена извне.

Подобраны режимы экстрагирования растений, обеспечивающие максимальный выход БАВ, приготовлены экстракты

из вышеперечисленных трав; составлена композиция, обладающая оригинальным приятным ароматом. Заключительным этапом стала разработка рецептуры безалкогольного напитка «Знахарь», обогащенного селеном. Селенит натрия вносили с учетом нативного содержания селена в готовом напитке и степени антиоксидант-ной активности БАВ сырья. Разработанный безалкогольный напиток на натуральной основе, содержащий селен, предполагается использовать в качестве лечебно-профилактического продукта массового потребления.

ЛИТЕРАТУРА

1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова А.С. Микроэлементозы человека: Этиология, классификация, органопатология. — М.: Медицина, 1991.

2. Ермаков В.В, Ковальский В.В. Биологическое значение селена. — М.: Наука, 1974.

3. Космачев В.К. Селен, витамин Е и другие биологически активные вещества в профилактике некоторых заболеваний обмена веществ. — М.: ВНИИТЭИСХ, 1974.

4. Москалев Ю.И. Минеральный обмен. — М.: Медицина, 1985.

5. Tappel AX.//Amer.J.Clin.Nutrit. 1974. V. 27. P. 960.

6. Тутельян В.А., Княжев В.А., Хотимченко С.А., Голубкина Н.А., Кушлинский Н.Е., Соколов Я.А. Селен в организме человека. Метаболизм. Анти-окидантные свойства. Роль в канцерогенезе. — М.: Издательство РАМН, 2002.

7. Ковалевский АЛ. Исследования селена в биологии и медицине за рубежом/Патология человека и роль препаратов селена и пантов в ее терапии: Материалы научно-практической конференции. — Чита, 1993. С. 56-59.

8. Golubkina N.A., Alfthan G.V. The Human Selenium Status in 27 regions of Russia//J. Trace elements med. Biol. 1999. V. 13. P. 15-20.

9. Кукес В.Г., Асланян Н.В, Голубкина НА, Хотимченко С.А, Ших Е.В. Динамика содержания селена в плазме крови при применении различных преператов селена. Микроэлементы в медицине. Т. 3. Вып. — М.: Издательство КМК, 2002. С. 13-16.

10. Аникина Л.В. Роль селена в адаптации и диз-адаптации/Патология человека и роль препаратов селена и пантов в ее терапии: Материалы научно-практической конференции. — Чита, 1993.

11. Голубкина НА. Влияние геохимического фактора на накопление селена зерновыми культурами и сельскохозяйственными животными в условиях России, стран СНГ и Балтии//Пробле-мы региональной экологии. 1998. № 4. С. 94-101.

12. Вихрева В.А,Хрянин В.Н, Гинс В.К, Блинох-ватов А.Ф. Адаптогенная роль селена в высших растениях//Вестник Башкирского университета. 2001. №2 (II). С. 65-66.

13. Голубкина Н.А, Иванова А.В., Шурыгина М.В, Баринова Е.С, Семенова Ю.В, Кузнецова О.Н. Качество питьевой воды на примере Московского региона//Пиво и напитки. 2002. № 2. С. 86-87.

14. Уманец А.А, Ключников Н.Ф. Влияние элеутерококка и селена на содержание нитратов в молоке и организме коров/Пища. Экология. Качество: Труды III Международной научно-практической конференции. — Новосибирск, 2003. С. 77-79.

15. National Research Council recommended dietary allowances. 9th ed. National Academy Press, 1980. ^

ПИВО " НАПИТКИ

1 •2005