Селен. 
Пищевая химия. 
Наличие металлов в продуктах

Селен Se, порядковый номер — 34, атомная масса — 78,96, плотность — 4,79 г/см³.

По химическим свойствам селен похож на серу, однако по сравнению с серой он более слабый окислитель. Селен горит в кислороде с образованием твердого диоксида — SeC>2. Он взаимодействует с галогенами и многими другими металлами и неметаллами.

Соединения. Селен встречается в виде нескольких аллотропных модификаций, одна из которых металлический (серый) селен. Эта кристаллическая модификация состоит из параллельных зигзагообразных цепей атомов и является стабильной при комнатной температуре. Электропроводность селена возрастает при попадании световых лучей. Это свойство используется в фотоэлектрических приборах.

Другой кристаллической модификацией является сероподобный моноклинный красный селен. Также известны аморфные модификации красного и черного селена.

Селениды ряда металлов образуются при прямом взаимодействии элементов. Селеноводород (hfeSe) образуется при действии разбавленных кислот на некоторые селениды. НгЭе — бесцветный газ с резким неприятным запахом, чрезвычайно токсичен.

Селенистая кислота НгЭеОз образуется при взаимодействии диоксида селена с водой. Она образует два ряда солей: селениты и гидроселениты аналогично сульфитам и гидросульфитам. Как и триоксид серы, триоксид селена (ЭеОз) — белый кристаллический порошок, образует кислоту НгЭеОд. Селеновая кислота по своим свойствам очень похожа на серную. Селеновой кислоте соответствует ряд солей — селенатов.

Распространение. Селен широко распространен в породах и почвах. Однако крупные залежи селена отсутствуют, и экономичное извлечение его непосредственно из земных пород невозможно.

Среднее содержание селена в почве около 0,2 мг/кг, хотя распространение его в почвах различно. Селен присутствует вместе с теллуром в осадках и шламах, оставшихся после электролитического выделения меди. Главным его поставщиком являются Канада, США и Зимбабве, занимающиеся производством меди.

Среднее содержание селена з осадочных горных породах составляет 0,6, в почве — 0,1−0,2 мг/кг. В почвах РФ содержится селена от 0,012 мг/кг (подзольные почвы) до 2,2 мг/кг (сероземы).

Извлечение. Селен повсеместно распространен в земной коре, хотя его абсолютное содержание невелико. Селен редко встречается в свободном виде. В виде селенидов он обычно сопутствует более распространенным сульфидам. Селен можно выделить из пыли, образующейся в результате сгорания сульфидных руд, таких, как пирит FeSe2. Его также получают из осадка в свинцовых камерах, который образуется при производстве серной кислоты. Большая часть мирового производства селена приходится на Канаду, США и частично Замбию. Шламы, образующиеся при извлечении меди, содержат до 15% селена.

Применение. Селен имеет большое значение в отдельных отраслях промышленности в связи с его способностью изменять электропроводность. При освещении селен может генерировать ток небольшой силы. Эти свойства используются в конструкциях фотоэлементов, автоматических реле и затворах, в копировальных машинах и ряде электронных приборов. Селен высокой чистоты также используется как эффективный выпрямитель переменного тока.

Кроме электронной промышленности, селен применяется в производстве нержавеющих сталей и специальных медных сплавов. Он облегчает их механическую обработку. Селен используется в стекольной промышленности для устранения зеленого окрашивания, которое обусловлено присутствием силикатов железа. В больших концентрациях селен придает красный цвет стеклу и керамике.

Наряду с серой селен используют при вулканизации резины. Он также используется в сельском хозяйстве для обогащения почв с низким естественным содержанием этого металла.

Метаболизм и токсическое действие. Свыше 90% потребляемого человеком селена алиментарного происхождения.

Селен относят к эссенциальным микроэлементам. Он входит в состав металлоферментов, в частности, глютатионпероксидазы, обеспечивающей разрушение образующихся в клетках организма избыточных количеств водородных пероксидаз и органических перекисных соединении. Селен защищает токоферолы и липиды биомембран от окислительного повреждения, предотвращает образование избыточных количеств свободных радикалов и канцерогенного малондиальдегида, стимулирует синтез серосодержащих аминокислот, участвует в детоксикации ртути, кадмия, мышьяка, свинца, никеля и ряда других металлов.

Он повышает светочувствительность сетчатки глаза, в определенных дозах тормозит канцерогенез. Биологическая активность селена зависит от химической формы, в которой он содержится в пищевых продуктах, питьевой воде, организме.

Хронический селеноз наблюдался лишь у людей, проживающих в селеновых биогеохимических провинциях и использовавших только пищевые продукты местного производства. Заболевание характеризовалось хроническим дерматитом (зудом, шелушением кожи), повышенной утомляемостью, головокружением, болью в суставах, увеличенной заболеваемостью кариесом зубов.

Селен отличается высокой токсичностью, он способен кумулироваться в организме. Минимальная смертельная доза при приеме внутрь для человека — 2−4 мг/кг массы тела.

Абсорбция селена желудочно-кишечным трактом зависит как от химической формы элемента, так и от поглощенного количества. Элементарный селен абсорбируется слабо. У животных абсорбция селена осуществляется в основном в двенадцатиперстной кишке. Возможно, что элемент ко всем тканям транспортируется белками. Полагают, что селен замещает серу в белках и других клеточных компонентах, образуя селеноцистин и селенометионин. Абсорбированный селен быстро выводится из организма (при условии, что его поступление не превышает скорости вывода) с калом, мочой, выдыхаемым воздухом.

На селеновый обмен может влиять присутствие сульфатов и других веществ. Сульфаты снижают токсичность селена при его избытке и увеличивают при недостатке. Наиболее эффективным противоядием селена является мышьяк.

Селен является необходимым питательным микроэлементом для животных. В течение длительного времени был известен сельскохозяйственным ученым как высокотоксичный элемент. Такие заболевания скота, как «щелочная болезнь» и blind staggers, встречающиеся в Северной Америке и других частях мира, происходят в результате как острого, так и хронического отравления селеном.

Было обнаружено, что в организме пастбищных животных, которые питаются подножным кормом, произрастающим на богатой селеном почве, аккумулируются токсичные количества элемента. Селен быстро абсорбируется из растений, содержащих селен, в достаточно токсичных для животных количествах, а также из корма, в который добавлены растворимые соли селена.

Некоторые симптомы отравления селеном были также отмечены у людей, живущих в этих областях. Предельно допустимые концентрации селена в пищевых продуктах, например в Австралии следующие: напитки и жидкие продукты — 0,2 мг/кг, съедобные потроха — 2 мг/кг, остальные продукты — миллиграмм на килограмм.

Механизм токсикологического действия селена неясен. Существуют данные, что элемент нарушает процессы клеточного окисления при восстановлении сульфгидрильных групп дегидрогеназ.

Селен является не только токсичным, но также и необходимым микроэлементом. При уменьшении содержания селена в пище ниже 0,1 мг/кг возникает дистрофия мышц у крупного рогатого скота и овец, экссудативный диатез у домашней птицы и печеночная недостаточность у свиней.

Селен необходим для функционирования целого ряда ферментов животных и человека. Эти ферменты являются селенсодержащими белками, к ним относится, например, глутатион-пероксидаза в клетках человека. Глутатион-пероксидаза является важнейшим соединением, препятствующим накоплению водородной пероксидазы и органических перекисей в клетках и тканях. Показано, что многие другие ферменты также являются селеносодержащими белками.

Селен в организме выполняет и другие биологические функции. Возможно, что он препятствует отравлению ртутью. Есть данные о взаимосвязи селена и витамина Е. Недостаток этих элементов вызывает дистрофию мышц у многих животных. Было высказано предположение, что витамин Е защищает восстановленный в клетках селен в виде селенида (Se²) от окисления. Существуют эпидемиологические доказательства того, что большое потребление селена в детстве приводит к предрасположенности к кариесу зубов. Однако в других исследованиях это не подтвердилось. Селен также является канцерогеном у крыс, но предотвращает рак у людей. Это следует из ряда наблюдений.

Селен в пищевых продуктах. Естественное содержание селена в пищевых продуктах составляет 0,01−0,5 мг/кг. Бедны этим микроэлементом молоко, фрукты и овощи (0,01−0,02 мг/кг), наиболее богаты продукты морского происхождения (в рыбе — 0,28−1,0 мг/кг), почки, мясо (0,09−0,016), зерновые продукты (0,03−0,23 мг/кг). Много селена в земляных и других орехах.

Такое малое поступление связано с низким содержанием селена в окружающей среде. В Новой Зеландии, где большая часть обрабатываемых земель также бедна селеном, его ежедневное потребление еще меньше — порядка 25 мкг. Среднесуточное потребление селена составляет: в США — 60−150 мкг, в Канаде — 110−220 мкг, в Нидерландах — 110 мкг, во Франции — 166 мкг и в Италии — 141 мкг.

Известны различные виды растений, которые аккумулируют селен, однако в рационе человека они не используются. Так, пастбищное растение Astragalus racemosus, произрастающее на богатой селеном почве среднего запада США, аккумулирует 15 г/кг селена или однолетнее бобовое растение Neptunia amplexicaulis в Квисленде (Австралия) содержит более 4 г/кг селена (на сухую массу). Оба растения могут содержать вполне достаточно селена, чтобы вызвать отравление у пасущихся животных.

Продуктами, наиболее богатыми источниками селена, являются рыба, некоторые виды мяса и орехи, поэтому состав рациона существенно влияет на уровень ежедневного потребления данного элемента. Например, в Канаде морская рыба содержит 0,9 мг/кг селена, что существенно выше, чем в Великобритании.

В Норвегии уровни селена в рыбных продуктах также высоки: от 0,19 мг/кг — для угрей до 4,43 мг/кг — для икры омара.

Богатыми источниками селена являются орехи, что представляет опасность для приверженцев вегетарианской диеты. Отдельные образцы бразильских орехов кешью содержат более 53 мг/кг элемента. Грецкие и земляные орехи также богаты селеном.

Сточные воды не являются источником поступления селена в организм человека даже в районах с высоким естественным уровнем содержания селена.