Селен относится к эссенциальным микроэлементам для человека. Это один из микроэлементов, участвующих в метаболических, биофизических и энергетических реакциях организма, обеспечивающих жизнеспособность и функции клеток, тканей, органов и организма человека в целом. Особенно важна роль селена для функциональной активности таких органов, как сердце, печень, почки и др. Селен - один из ключевых микроэлементов, обеспечивающих нормальное функционирование ферментативной антиоксидантной системы организма [1, 2], в сочетании с витаминами Е и А в значительной степени защищает организм от радиоактивного облучения.
Селен снижает риск развития некоторых хронических заболеваний, болезней сердца, развития злокачественных и доброкачественных опухолей, регулирует работу щитовидной железы и укрепляет иммунную систему. Дефицит селена приводит к болезни Кашина-Бека (остеоартроз с множественной деформацией суставов, позвоночника и конечностей), болезни Кешана (эндемическая миокардиопатия), наследственной тромбастении [1, 3-5]. В связи с этим адекватная обеспеченность селеном очень важна для здоровья человека.
Суточное потребление селена из пищевых источников значительно различается в разных районах мира и колеблется в широких пределах: 8-11 мкг в отдельных провинциях КНР, 400-500 мкг в Канаде, 500-600 мкг в некоторых штатах США.
В России в большей части регионов этот показатель находится в пределах 39-67 мкг/сут. Согласно нормам физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ, в организм здорового взрослого человека ежесуточно должно поступать 50-75 мкг селена.
В Российской Федерации отмечаются крайне низкие уровни селена в почвах, воде и пищевых продуктах в Хабаровском и Приморском краях, Бурятии, Горном Алтае, Иркутской и Читинской областях. Концентрация селена в сыворотке крови взрослого населения вышеуказанных районов, при нормальном уровне 120 мкг/л, составляет 60-80 мкг/л [6-10]. Кроме того, для населения подавляющего большинства регионов России [Архангельской, Амурской, Ленинградской, Свердловской, Мурманской, Пермской, Псковской, Калужской, Челябинской, Новосибирской, Омской, Кемеровской, Тюменской, Брянской и Магаданской областей; республик Татарстан, Башкортостан, Коми, Марий Эл, Саха (Якутия) и др.] характерно содержание селена в крови в пределах 60-80% от величины физиологического оптимума [11-17]. В целом по России, согласно данным эпидемиологических исследований, проведенных в последнее время, более чем у 80% населения обеспеченность селеном ниже оптимальной [6-17].
Это обусловливает необходимость незамедли- тельной коррекции селенового статуса во многих регионах нашей страны.
Обеспеченность населения селеном в первую очередь определяется питанием, так как в повседневной жизни селен поступает в организм человека в органической форме в составе пищи растительного и животного происхождения [18, 19]. Однако поступление селена в организм, как правило, недостаточно из-за дефицита его в пище и воде, поэтому актуальной становится задача повышения содержания в пищевых продуктах, в том числе плодах и ягодах, для рационализации питания и доставки в организм недостающих нутриентов, в том числе селена.
Целью исследований являлось изучение возможности обогащения селеном ягод и плодов различных культур способом внекорневой обработки растений во время формирования плодов и ягод.
Материал и методы
По результатам комплексной оценки ягод и плодов, выращенных в условиях Центрально-Черноземного региона России, проведенной по широкому перечню биохимических показателей, нами были выделены ценные ботанические сорта исследуемых культур отечественной и зарубежной селекции, обладающие высокой пищевой ценностью, с дифференцированным превалированием индивидуальных биологически активных соединений [20-25]. Это ягоды жимолости съедобной сорта "зимородок", земляники садовой сорта "корона", актинидии коломикта сорта "сорока", плоды рябины обыкновенной сорта "сорбинка" и аронии черноплодной сорта "черноокая".
Обогащение селеном ягод и плодов указанных культур проводили методом одно- и двукратной внекорневой обработки растений водным раствором селената натрия концентрацией 1, 2 и 3 мг/л во время формирования плодов и ягод.
Повторную обработку проводили через 10 дней после первой. Сроки проведения первой обработки: первая декада мая - для жимолости съедобной, вторая декада мая - для земляники садовой, третья декада июня - для актинидии коломикта, первая декада июля - для рябины обыкновенной и аронии черноплодной. Приготовленным раствором опрыскивали листья растений. Опрыскивание проводили рано утром, в вечернее время или днем в пасмурную, но не дождливую погоду, чтобы раствор на листьях быстро не высыхал. Норма расхода рабочего раствора зависела от количества растений на 1 га и возраста насаждений и составила: 750 л/га - для земляники садовой, 1000 л/га - для жимолости съедобной и актинидии коломикта, 400 л на 100 деревьев - для аронии черноплодной и рябины обыкновенной. Контрольные образцы опрыскивали дистиллированной водой.
Варианты опыта:
1-й вариант - однократная внекорневая обработка растений по зеленой ягоде водным раствором селената натрия концентрацией 1 мг/л;
2-й вариант - однократная внекорневая обработка растений по зеленой ягоде водным раствором селената натрия концентрацией 2 мг/л;
3-й вариант - однократная внекорневая обработка растений по зеленой ягоде водным раствором селената натрия концентрацией 3 мг/л;
4-й вариант - двукратная внекорневая обработка растений по зеленой ягоде с интервалом 10 дней водным раствором селената натрия концентрацией 1 мг/л;
5-й вариант - двукратная внекорневая обработка растений по зеленой ягоде с интервалом 10 дней водным раствором селената натрия концентрацией 2 мг/л;
6-й вариант - двукратная внекорневая обработка растений по зеленой ягоде с интервалом 10 дней водным раствором селената натрия концентрацией 3 мг/л; контроль - однократная и двукратная внекорневая обработка растений по зеленой ягоде дистиллированной водой.
Исследования выполнены в 2011-2014 гг. на базе ФГБОУ ВО "Мичуринский государственный аграрный университет"; коллекционного участка отдела ягодных культур ГНУ ВНИИС им. И.В. Мичурина Россельхозакадемии (Тамбовская область, г. Мичуринск); плодоносящей плантации земляники садовой ООО "СНЕЖЕТОК" Первомайского района Тамбовской области.
Содержание селена в ягодах и плодах исследуемых культур определяли по МУК 4.1.033-95 [26].
Результаты и обсуждение
Согласно имеющимся в настоящее время данным, использование селенового микроудобрения Вощенко для растений (ТУ 2189-006-36020918-99) методом внекорневой обработки позволило увеличить содержание селена в овощах в 2,5-4 раза [27]. В то же время внекорневая обработка ягодных кустарников крыжовника, красной и черной смородины раствором селенита натрия способствовала накоплению в ягодах селена соответственно в 5, 7 и 15 раз больше, чем в контрольных образцах [28].
Повышение содержания селена в растениях может быть достигнуто за счет двух аспектов: увеличение биодоступности селена почвы и внесение экзогенного селена. Для многократного повышения уровня селена в продукции растениеводства основным подходом считается использование эк- зогенного селена [29, 30]. В табл. 1 представлены данные о содержании селена в ягодах и плодах исследуемых культур при использовании указанных вариантов обогащения.
)
В растениях вносимый микроэлемент биотрансформируется в органические производные селена [10, 31-35]. Количество селена в ягодах и плодах увеличивается в 1,5-5,2 раза по сравнению с природным содержанием. Увеличение концентрации селена в растворе, используемом для внекорневой обработки, способствует большему накоплению его в ягодах и плодах. Так, при однократной обработке раствором селената натрия с концентрацией 1 мг/л увеличение содержание селена составило 150,0-169,1% в зависимости от культуры, в то время как концентрация 3 мг/л способствовала повышению природного уровня селена в 2,5-5,2 раза. Наиболее отзывчивой культурой, способной максимально накапливать селен, является жимолость съедобная. В ее ягодах максимальное содержание селена в 5,2 раза больше, чем в контрольном образце. Земляника садовая также хорошо аккумулирует селен, увеличение содержания селена составило более 3,7 раза.
В ягодах актинидии коломикта, а также плодах рябины обыкновенной и аронии черноплодной увеличение содержания селена находилось примерно на одном уровне. При этом использование повторной обработки растений не способствовало большему накоплению селена по сравнению с однократной обработкой и является неэффективным. Содержание селена в исследуемых ягодах и плодах, при использовании 4, 5 и 6-го вариантов обработки, находилось примерно на том же уровне, что и при использовании соответственно 1, 2 и 3-го вариантов. Оптимальной концентрацией рабочего раствора является 3 мг/л, т.е. 3-й вариант опыта. В связи с этим дальнейшие исследования по возможности повышения природного содержания селена в ягодах и плодах проводили с использованием указанного варианта. В табл. 2 представлены результаты дальнейших исследований, полученные в 2012 и 2013 гг.
Полученные результаты полностью совпадают с ранее полученными данными и свидетельствуют о возможности повышения природного содержания селена. По способности накапливать селен по-прежнему ягоды жимолости съедобной и земляники садовой являются лидерами. В плодах аронии черноплодной, рябины обыкновенной и ягодах актинидии коломикта содержание селена также увеличивается, однако в несколько меньшей степени.
Использование указанных ягод и плодов в питании, а также в производстве функциональных продуктов будет способствовать профилактике дефицита селена в организме [36]. На рис. 1 и 2 представлены данные об удовлетворении суточной потребности в селене для женщин и мужчин соответственно при употреблении 100 г обогащенных ягод и плодов исследуемых культур (по средним значениям за 3 года исследований).
)
Как видно на рис. 1 и 2, употребление 100 г ягод жимолости покрывает суточную потребность в селене примерно наполовину, земляники садовой - на 20%. Ягоды актинидии, плоды рябины и аронии удовлетворяют суточную потребность в селене на 4,3-8,7%.
Таким образом, указанный способ обогащения селеном предлагается применять как для традиционного, так и для нетрадиционного растительного сырья. Можно повысить содержание селена в ягодах земляники садовой, жимолости съедобной, актинидии коломикта, плодах рябины обыкновенной и аронии черноплодной. При этом наиболее отзывчивой культурой является жимолость, наименее - арония. Использование 3-го варианта обогащения способом внекорневой обработки растений во время формирования ягод и плодов, предусматривающего максимальную концентрацию селена в рабочем растворе - 3 мг/л, позволяет увеличить его содержание в жимолости в 5,2 раза; в землянике - в 3,9 раза; в актинидии - в 3 раза; в рябине и аронии - в 2,7 раза. Употребление в пищу обогащенных ягод жимолости и земляники садовой будет способствовать профилактике дефицита селена в организме. Высокое содержание микроэлемента в указанных ягодах, а также их богатый химический состав свидетельствуют о перспективности их использования при производстве новых функциональных продуктов.
Литература
1. Гмошинский И.В., Мазо В.К. Селен в питании: краткий обзор // Альтернативная медицина (Medicina Altera). 1999. № 4. С. 18-22.
2. Тутельян В.А., Спиричев В.Б. и др. Микронутриенты в питании здорового и больного человека. М. : Колос, 2002. 424 с.
3. Вощенко А.В., Дремина Г.А. Селен, здоровье, человек. Чита : Забтранс, 1996. 15 с.
4. Гмошинский И.В., Мазо В.К. Минеральные вещества в питании человека. Селен: всасывание и биодоступность // Вопр. питания. 2006. № 5. С. 15-21.
5. МР 2.3.1.2432-08. Рациональное питание: нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. М., 2008. 50 с.
6. Голубкина Н.А., Батурин А.К., Шагова В.М., Мартинчик А.Н. Обеспеченность селеном жителей Алтайского края // Вопр. питания. 1998. № 5. С. 16-18.
7. Голубкина Н.А., Парфенова Е.О., Решетник Л.А. Потребление селена населением Иркутской области // Вопр. питания. 1998. № 4. С. 24-26.
8. Лузан В.Н., Черновая С.С. Уровень обеспеченности селеном населения Бурятии и Читинской области // Материалы конф. "Современные проблемы науки и образования". М. 2006. Т. 1. С. 67-69.
9. Сенькевич О.А., Голубкина Н.А., Ковальский Ю.Г., Сиротина З.В. и др. Обеспеченность селеном жителей Хабаровского края // Теоретическая и экспериментальная медицина (Дальневосточный медицинский журнал). 2009. № 1. С. 82-84.
10. Третьяк Л.Н., Герасимов Е.М. Специфика влияния селена на организм человека и животных (применительно к проблеме создания селеносодержащих продуктов питания) // Вестн. ОГУ. 2007. № 12. С. 136-145.
11. Брежнева Е.В., Зинчук С.Ф. Обеспеченность йодом и селеном взрослого населения г. Кемерово // Федеральный и региональный уровни политики в области здорового питания : материалы междунар. симп. Кемерово, 2002. С. 32.
12. Голубкина Н.А., Мальцев Ю.Г., Богданов Н.Г. и др. Обеспеченность селеном жителей Калужской области // Вопр. питания. 1995. № 5. С. 13-16.
13. Голубкина Н.А., Шагова М.В., Сиричев В.Б. Обеспеченность селеном различных групп населения республики Башкортостан // Вопр. питания. 1996. № 4. С. 3-5.
14. Голубкина Н.А. Потребление селена жителями Брянской области в районах радиоактивного заражения // Вопр. питания. 1994. № 4. С. 3-5.
15. Голубкина Н.А. Содержание селена в пшеничной и ржаной муке России, стран СНГ и Балтии // Вопр. питания. 1997. № 3. С. 17-20.
16. Голубкина Н.А., Соколов Я.А. Уровень обеспеченности селеном жителей северного экономического района России // Гиг. и сан. 1997. № 3. С. 22-24.
17. Турчанинов Д.В., Баранова Т.А., Вильмс Е.А. Распространенность селенодефицитных состояний среди различных групп населения Омской области // Материалы II Международной научно-практической конференции "Биоэлементы". Оренбург, 2006. С. 348-350.
18. Решетник Л.А., Панферова Е.О., Скальный А.В. Способы определения и методы коррекции обеспеченности селеном // Экология моря. 2000. вып. 54. С. 69-74.
19. Gissel-Nielsen G., Gupta U.C., Lamand M., Westermarck T. Selenium in soils and plants and its importance in livestock and human nutrition // Adv. Agron. (Orlando). 1984. Vol. 37. P. 397-461.
20. Елисеева Л.Г., Блинникова О.М. Комплексная товароведная оценка плодов жимолости съедобной, выращенной в Центральном регионе РФ // Товаровед продовольственных товаров. 2011. № 3. С. 11-17.
21. Елисеева Л.Г., Блинникова О.М. Сравнительная характеристика потребительских свойств селекционных сортов актинидии вида коломикта // Товаровед продовольственных товаров. 2011. № 7. С. 20-27.
22. Елисеева Л.Г., Блинникова О.М. Комплексная оценка потребительских свойств селекционных сортов рябины обыкновенной // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2012. № 3 (14). С. 69-76.
23. Елисеева Л.Г., Блинникова О.М., Новикова И.М. Сравнительная характеристика пищевой ценности, функциональной активности и сохраняемости ягод земляники садовой голландских, американских и бельгийских сортов, выращенных в условиях ЦЧР // Товаровед продовольственных товаров. 2013. № 3. С. 5-11.
24. Елисеева Л.Г., Блинникова О.М. Комплексная оценка плодов аронии черноплодной // Пищ. пром-сть. 2013. № 4. С. 28-29.
25. Елисеева Л.Г., Блинникова О.М. Дифференцирование перспективных сортов плодово-ягодных культур по содержанию биологически активных соединений // Пищ. пром-сть. 2013. № 6. С. 50-52.
26. МУК 4.1.033-95 Методы контроля. Химические факторы. Определение селена в продуктах питания.
27. Коррекция статуса селена в организме животных и человека через растения [Электронный ресурс]. URL: https://sites.google.com/site/vseoselene/selen3
28. Равашдех Х. Влияние внекорневых обработок йодом и селеном на урожайность и качество ягод смородины и крыжовника : автореф. дис. - канд. с.-х. наук. М., 2005.
29. Хрыкина Ю.А., Голубкина Н.А., Никульшин В.П., Григорьянц И.К. и др. Аккумулирование селена чесноком Allium sativum L. // Вестн. РАСХН. 2007. № 5. С. 32-33.
30. Alfthan G., Aro A. Environmental effects of selenium fertilization // Proceedings Twenty Years of Selenium Fertilization, Sept. 8-9, 2005 / ed. M. Eurola. Helsinki, Finland, 2005. P. 33-36.
31. Дерябина В.И., Скворцова Л.Н., Захарова Э.А., Слепченко Г.Б. Вольтамперометрический контроль содержания селена и его форм в растениях и пищевых добавках с использованием экстракции и ионного обмена // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. Т. 72, № 11. С. 7-11.
32. Скворцова Л.Н., Заика Я.Г., Кармушакова Г.Н., Захарова Э.А. Применение ионного обмена для разделения различных форм селена в анализе водных экстрактов растений и БАД // Сорбционные и хроматографические процессы. 2010. Т. 10, вып. 2. С. 266-272.
33. Соловьева А.Ю. Изучение аккумуляции селена и влияния его на накопление первичных и вторичных метаболитов в лекарственном и эфирно-масличном сырье : Автореф. дис. - канд. с-х. наук. М., 2014.
34. Dietary Supplement Fact Sheet [Электронный ресурс]. URL: http://ods.od.nih.gov/factsheets/Selenium-HealthProfessional/Selenium
35. Ekambaramgnanadesigan, Balumahendran K., Gnanagurudasan E., Santhosh Kumar N. А systematic review of selenium and its role in human reproductive system // Int. J. Pharma Bio Sci. 2013. Vol. 4, N 4. P. B1-B15.
36. Пат. 2507185 РФ, МПК С05D 9/00. Способ обогащения селеном плодов и ягод / Блинникова О.М., Елисеева Л.Г.; ФГБОУ ВПО МичГАУ. 2012129644/13; заявл.12.07.2012; опубл. 20.02.2014; Бюл. № 5. 4 с.