Jakie właściwości ma selen i czy warto wzbogacać nim żywność?

Selen jest niezbędnym mikroelementem i odgrywa ważną rolę w prawidłowych czynnościach fizjologicznych organizmu. W ludzkim ciele selen zostaje wbudowany w 25 selenoprotein, które pełnią różne funkcje biologiczne, w tym działają przeciwutleniająco i przeciwnowotworowo oraz regulują płodność.

Najnowsze badania wykazały, że niedobór selenu może prowadzić do rozwoju chorób przewlekłych, a około miliard ludzi na całym świecie cierpi na niedobór selenu. W związku z tym określono dzienne zapotrzebowanie na selen, które zapewnia utrzymanie zdrowia.

Warto zauważyć, że bioaktywność i biodostępność selenu u ludzi zależy od jego rodzaju, mamy bowiem selen nieorganiczny (np. Se(VI) i Se(IV)) oraz selen organiczny (np. metyloselenocysteina (MeSeCys), selenocysteina (SeCys), selenocystyna (SeCys2) i selenometionina (SeMet)). Organiczny selen jest mniej toksyczny, ma większą bioaktywność i wyższą biodostępność.

Aby zaradzić niedoborom selenu, w ostatnich latach opracowano żywność wzbogaconą w ten pierwiastek. Liczne badania wykazały istnienie wielu korzyści zdrowotnych, wynikających ze spożywania pokarmów wzbogacanych selenem.

Żywność ta doskonale sprawdza się w zwalczaniu niedoborów tego pierwiastka. Ponadto, aby w pełni ustalić powiązania między korzyściami zdrowotnymi, a rodzajami selenu, opracowano również techniki analityczne, służące do oznaczania całkowitej zawartości selenu w żywności wzbogaconej.

Selen - właściwości

Selen, jako jeden z niezbędnych pierwiastków śladowych, znacząco wpływa na prawidłowy metabolizm fizjologiczny człowieka. Organizm pobiera go z pokarmu.  W wąskim zakresie stężeń wykazuje różne działania biologiczne u ludzi, w tym działanie przeciwutleniające i przeciwnowotworowe oraz detoksykacyjne.

• Może działać jako przeciwutleniacz poprzez syntezę peroksydazy glutationowej (GPx), która pomaga zmiatać wolne rodniki i chronić błony komórkowe. Jako środek przeciwnowotworowy, selen, metabolizowany do selenocysteiny, hamuje syntezę białek i w ten sposób blokuje proliferację komórek nowotworowych i przyczynia się do ich apoptozy (programowanej śmierci).
• Jako ujemnie naładowany jon niemetaliczny, może wchodzić w interakcję z dodatnio naładowanymi jonami metali (np. jonami kadmu i rtęci), tworząc kompleksy metal-selen-białko i zmniejszając toksyczność metali ciężkich.
• Może poprawić odporność poprzez zwiększenie zdolności bakteriobójczych makrofagów.
• Poprawia płodność mężczyzn poprzez zwiększenie koncentracji plemników, ich ruchliwości i zdolności antyoksydacyjnej nasienia.
• Dieta bogata w selen może zapobiegać lub wspomagać leczenie chorób, takich jak choroby sercowo-naczyniowe i mózgowo-naczyniowe, chorobę Keshan, chorobę Kashin-Beck i choroby wątroby.

Żywność wzbogacona selenem 

Dieta jest głównym źródłem selenu dla ogółu populacji, dlatego wiele uwagi poświęcono stworzeniu produktów spożywczych wzbogaconych selenem – celem było zaspokojenie potrzeb żywieniowych ludzi.

Według danych National Institutes of Health Office of Dietary Supplements (Amerykański Narodowy Instytut Zdrowia, Wydział ds. Suplementów – instytucja zajmująca się badaniami nad zdrowiem, opracowaniem i wdrażaniem wytycznych dotyczących wielu aspektów zdrowia publicznego ), opracowano ponad 30 źródeł selenu w żywności.

Zgodnie z metodyką wzbogacania, żywność wzbogaconą selenem można podzielić na naturalną żywność wzbogaconą selenem i żywność sztucznie wzbogaconą selenem, które omówiono szczegółowo poniżej.

Naturalna żywność bogata w selen

Naturalna żywność wzbogacona selenem jest pozyskiwana z upraw, które rosną na naturalnie bogatej w selen glebie – nieorganiczny selen obecny w glebie rośliny przekształcają w różne organiczne formy selenu.

Obecnie kilka naturalnych produktów spożywczych wzbogaconych selenem, w tym ryż, herbata i czosnek, zostało uzyskanych z upraw na obszarach wzbogaconych selenem, takich jak Enshi w prowincji Hubei i Ziyang w prowincji Shanxi w Chinach.

Warto jednak zauważyć, że około 51% gleby w Chinach jest uboga w selen, a około 700 milionów ludzi w tym kraju mieszka na obszarach ubogich w selen. W związku z tym poleganie wyłącznie na spożyciu naturalnej żywności wzbogaconej selenem nie wystarczy, aby zaspokoić potrzeby populacji w zakresie suplementacji selenu.

Żywność sztucznie wzbogacona selenem

Żywność sztucznie wzbogacona selenem wytwarzana jest poprzez transformację roślin, zwierząt i mikroorganizmów. Metody te skutecznie i sztucznie przekształcają dodany nieorganiczny selen w różne organiczne postaci selenu, zapewniając nam wystarczające spożycie selenu.

Wśród żywności wzbogacanej selenem są ziemniaki, soja, ciecierzyca, czosnek, pszenica, brokuły, marchew i orzechy brazylijskie, a także mleko, sery, jaja i drożdże.

W selen wzbogaca się także pasze drobiu, owiec i trzody chlewnej, aby pozyskane od nich mięso zawierało odpowiednią ilość tego pierwiastka. Ponadto wśród wzbogacanej żywności są różne gatunki grzybów, krewetki i małże.

Jak rośliny są wzbogacane selenem?

Spośród różnych metod, transformacja selenu zachodząca w roślinach jest najskuteczniejszym sposobem na zwiększenie dziennego spożycia selenu, a rośliny wzbogacone w selen są zwykle uzyskiwane poprzez nawożenie gleby, nawożenie dolistne i nawożenie hydroponiczne.

Nawożenie gleby zmniejsza wpływ czynników środowiskowych na wzrost roślin. Na przykład, uzyskano soję wzbogaconą selenem uprawianą w glebie uzupełnionej Na2SeO3, a zawartość selenu w fasoli, strąkach, liściach i korzeniach wynosiła odpowiednio 75 ± 5, 16 ± 2, 36 ± 3 i 151 ± 14 μg/g.

Dominującymi formami selenu w fasoli były SeMet i SeCys, podczas gdy selen w innych przedziałach był nieorganiczny. Wąskim gardłem nawożenia gleby selenem jest jednak niska biodostępność i zanieczyszczenie gleby. Dolistne nawożenie selenem może natomiast skutecznie zmniejszyć straty selenu podczas transportu z korzenia do łodygi i liści, charakteryzuje się także wysoką skutecznością biofortyfikacji (wzbogacania).

Stwierdzono, że nieorganiczny selen dodany poprzez nawożenie dolistne był skutecznie wchłaniany przez ciecierzycę i metabolizowany głównie jako SeMet (z najwyższym udziałem 91%) w ciecierzycy.

Nawożenie dolistne ma jednak wady, takie jak słaba powtarzalność i zanieczyszczenie środowiska. W porównaniu z nawożeniem gleby i nawożeniem dolistnym, nawożenie hydroponiczne ma tę zaletę, że jest proste i wykazuje się dobrą powtarzalnością i wysoką wydajnością absorpcji.

Porównano pobieranie Na2SeO3 i Na2SeO4 przez kapustę pak choi, w oparciu o nawożenie hydroponiczne i wykazano, że Na2SeO3 ulega szybkiej akumulacji i przekształceniu w MeSeCys. Inne badania dotyczyły pobierania i przekształcania Na2SeO3, Na2SeO4 i nanocząstek selenu w czosnku hodowanym hydroponicznie – wykazano, że Na2SeO3 i nanocząstki selenu były łatwiej metabolizowane do MeSeCys.

Produkty pochodzenia zwierzeęcego wzbogacane w selen

Pokarmy wzbogacone selenem uzyskane w wyniku transformacji zwierzęcej to głównie mięso, nabiał i jaja. Mięso wzbogacone selenem uzyskuje się poprzez karmienie zwierząt suplementami selenu.

Naukowcy podawali świniom różne związki selenu w celu uzyskania wieprzowiny wzbogaconej selenem i stwierdzili, że selen w mięsie ma głównie postać SeMet i SeCys. Z kolei kurczęta karmiono paszą zawierającą Na2SeO3 i selenoproteinę bakteryjną – stwierdzono, że selenoproteina bakteryjna łatwiej akumulowała się w mięśniu piersiowym.

Wzbogacony w selen nabiał można natomiast uzyskać poprzez karmienie zwierząt (np. krów, kóz i owiec) selenem. Na przykład pozyskane od krów karmionych drożdżami selenowymi mleko, pozwoliło na wytworzenie nabiału, zawierającego wysokie steżenie SeMet i SeCys.

Jaja wzbogacone selenem uzyskuje się także poprzez karmienie kur paszą zawierającą selen. Na przykład, kury nioski karmiono białkiem owadzim wzbogaconym w selen, Na2SeO3 i drożdżami selenowymi. Wyniki wskazały, że białko owadów wzbogacone selenem miało najlepszy wpływ na wzrost kur i zawartość selenu w jajach.

Mikrobiologiczna transformacja selenu

Jeśli chodzi o transformację mikrobiologiczną, nieorganiczny selen dodany do podłoża hodowlanego może wchodzić w interakcję z białkami lub polisacharydami w celu wytworzenia żywności wzbogaconej w selen, takiej jak drożdże selenowe i grzyby wzbogacone w selen. W ostatnich latach żywność ta stała się cennym źródłem selenu dla ludzi.

Na przykład, drożdże wzbogacone selenem zostały przygotowane przez dodanie Na2SeO3 w procesie fermentacji, a zawartość selenu wyniosła w nich14,95 mg/l.

Wzbogacony selenem grzyb, uszak gęstowłosy (Auricularia cornea), został wyprodukowana przez podanie Na2SeO3 w dawce 100 mg/g, a ekspresję genów, zaangażowanych w metabolizm aminokwasów i lipidów, regulowano na etapie pączkowania, w odpowiedzi na suplementację selenem.

Ogólnie rzecz biorąc, rozwój żywności wzbogaconej selenem za pomocą różnych metod stwarza możliwości zaspokojenia potrzeb żywieniowych populacji. Jednak wyzwaniem pozostaje niska biodostępność i zanieczyszczenie środowiska – problemy te muszą zostać rozwiązane, aby zapewnić skuteczną i zrównoważoną produkcję żywności wzbogaconej selenem.

Fizjologiczne funkcje żywności wzbogaconej selenem

Kilku badaczy ujawniło, że selen w połączeniu z innymi aktywnymi składnikami odżywczymi, takimi jak cynk i witamina E zawarte w żywności, może wywoływać synergistyczne efekty zdrowotne.

Żywność wzbogacana selenem działa przeciwutleniająco, czyli unieszkodliwia wolne rodniki tlenowe, ma właściwości przeciwzapalne i przeciwnowotworowe, poprawia funkcje poznawcze, korzystnie wpływa na męską płodność i ułatwia detoksykację organizmu.

Badania wykazały, że efekty suplementacji selenem zależą od jego dawki i gatunku, dlatego ważne jest utrzymanie zrównoważonej suplementacji tym pierwiastkiem

Aby zwiększyć skuteczność i bezpieczeństwo suplementacji selenem, w przyszłości należy poświęcić wiele wysiłku na rozwój żywności wzbogaconej selenem, a jej funkcje fizjologiczne i mechanizmy działania muszą być dalej przedmiotem badań klinicznych.