Характеристики различных источников органического селена

Ричард Мерфи
Ричард Мерфи
Глава исследовательской лаборатории Alltech, Ирландия

Потребление и характер использования селена, его биологическая доступность и эффективность в значительной степени зависят от того, в какой форме этот элемент содержится в корме. Добавки селена могут вводиться в двух формах: (1) неорганические минеральные соли, например, селенит или селенат натрия и (2) органические формы, например, обогащённые селеном дрожжи.

Селеновые дрожжи, в состав которых селен включается в процессе контролируемой ферментации, являются наилучшим источником биологически доступного органического селена. Хотя некоторые другие продукты также маркируются как «органические», с учётом методов производства и основ химии, есть основания сомневаться в правдивости такой маркировки.

Усвоение селена происходит в тонком кишечнике, селеноаминокислоты усваиваются при помощи такого же биологического механизма, как и обычные аминокислоты и пептиды, а усвоение неорганического селена происходит при помощи менее эффективного механизма пассивной диффузии. После всасывания в кишечнике селеносодержащие аминокислоты, например, селенометионин, встраиваются в белки организма вместо метионина и могут выполнять функцию хранилища селена, который может высвобождаться в те периоды, когда его потребление недостаточно.

Хотя селенометионин является наиболее распространённым веществом в составе селеновых дрожжей, в недавнем исследовании было обнаружено дополнительно более 60 различных селеносодержащих веществ, в том числе более 20 метаболитов, о которых ранее не сообщалось (Arnaudguilhem et al., 2012).

Есть данные о том, что эти разнообразные селеносодержащие вещества используются при внутриклеточном синтезе селенопротеинов. Напротив, неорганические источники селена, поступающие в организм из тонкого кишечника, либо используются, либо подвергаются метилированию и выводятся из организма.

Анализ характера накопления селена в тканях помогает выяснить, в каких функциях принимает участие селен и каким метаболическим превращениям подвергается тот или иной источник селена. Содержание селеноцистеина в тканях обычно коррелирует с активностью селеносодержащих ферментов, поскольку селеноцистеин участвует в формировании активных центров селеносодержащих ферментов.

Накопление в тканях селенометионина является не только индикатором повышенного усвоения и накопления селена, но и признаком наличия в организме запасов селена, который может быть использован в периоды его недостаточного потребления или периоды окислительного стресса.

Селенометионин в составе мяса животных обладает более высокой доступностью для потребителей такого мяса.

Эффективность селеновых дрожжей
Хорошо известно, что даже родственные штаммы дрожжей обладают уникальными биохимическими и генетическими характеристиками, по этой теме было опубликовано большое количество статей в рецензируемых изданиях.
В одной из таких публикаций проводилось сравнение трёх коммерческих продуктов на основе селеновых дрожжей на предмет различий между фракциями, в которых наблюдалось накопление селена.

Проводилась водная экстракция каждого продукта с последующей обработкой ферментами для высвобождения селеносодержащих веществ, связанных с различными фракциями полисахаридов и белков. Затем проводилось разделение этих селеносодержащих веществ, их идентификация при помощи эксклюзионной хроматографии и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, затем проводилось сравнение различных фракций, полученных из различных продуктов на основе дрожжей (Рис. 1). В результате с использованием различных методов экстракции была определена концентрация селеносодержащих веществ в различных фракциях дрожжевых продуктов и показана большая вариабельность состава продуктов на основе селеновых дрожжей.

Хотя существует мнение, что все продукты на основе селеновых дрожжей одинаковы, на самом деле это не так. Характер накопления селена в различных дрожжах значительно отличается. Есть различия между различными штаммами дрожжей на генетическом уровне, и точно так же есть фундаментальные различия в характере распределения селена внутри дрожжевой клетки. Поэтому продукты на основе селеновых дрожжей могут различаться по различным параметрам, например, по сроку хранения, биологической доступности и токсичности. Эти продукты не следует рассматривать с одних и тех же позиций, каждый из них обладает уникальными характеристиками.

Метаболизм селена

Из какого бы источника не поступал селен, для синтеза селеноцистеина и последующего включения в состав селенопротеинов, он должен сначала превратиться в селенид. Для включения селенометионина в белки такого промежуточного этапа не требуется. То есть, биологический эффект селена зависит не только от его количества, но и от формы, в которой он поступает в организм.

Биологическая эффективность продуктов, содержащих органический селен, например, обогащённых селеном дрожжей, в большой степени зависит от доступности входящих в их состав белков и пептидов, содержащих селен. На Рисунке 2 показаны основные метаболические пути селена.

Важно различать общий селенометионин и свободный селенометионин, поскольку только свободная форма данной аминокислоты может быть неспецифически включена в состав белков. Если селенометионин не высвобождается в форме свободной аминокислоты, то независимо от общего содержания селена и селенометионина, данный источник селена должен превратиться в селенид, прежде чем содержащийся в нём селен сможет принимать участие в метаболизме.

В отрасли кормопроизводства существует заблуждение относительно содержания селенометионина в обогащённых селеном дрожжах, которое можно выразить фразой «чем больше – тем лучше». Это мнение не подтверждено научными данными, отсутствуют и данные о доступности для усвоения присутствующих в отдельных продуктах селенсодержащих белков и пептидов.

Это заблуждение является следствием принятия на веру утверждения о том, что селенометионин является «активным» компонентом селеновых дрожжей. Хотя содержание селенометионина в различных продуктах отличается, но отличается также  доступность и переваримость содержащих селенометионин веществ, следовательно, количество образующегося в процессе пищеварения свободного селенометионина также будет отличаться (Рисунок 3).

В опубликованных в рецензируемых изданиях исследованиях этот феномен изучался методом оценки переваримости содержащих селен белков и пептидов селеновых дрожжей при помощи двумерной хроматографии и масс-спектрометрии, проводимой после переваривания в условиях, моделирующих желудочно-кишечный тракт in vitro (Reyes et al., 2006).
Удивительно, но хотя после переваривания было экстрагировано около 90% общего селена, только 34% его присутствовало в форме селенометионина. Остальная часть селена присутствовала в форме соединений с лёгкой, средней или высокой молекулярной массой, которые могли быть выявлены и идентифицированы при помощи двумерной хроматографии.
Интересно, что большинство содержащих селен соединений присутствовало в форме пептидов, неспецифически образующихся при моделировании процесса пищеварения.

Хотя при переваривании в желудочно-кишечном тракте белки и пептиды, присутствующие в селеновых дрожжах, могут подвергаться разрушению с высокой эффективностью, эффективность высвобождения из них селенометионина намного меньше. Поэтому необходимо также обращать внимание на доступность более чем 60 других селеноаминокислот, содержащихся в селеновых дрожжах. В процессе пищеварения эти аминокислоты подвергаются таким же превращениям, влияющим на биологическую доступность, как и основные содержащие селен соединения.

Хотя сложно сравнивать различные продукты на основе селеновых дрожжей по показателю биологической доступности селена, мы можем сравнить опубликованные данные о накоплении селена в тканях, и использовать эти данные как индикатор биологической доступности селена из различных продуктов.

При регистрации в Европейском Союзе каждый производитель продуктов на основе селеновых дрожжей обязан предоставить досье, содержащее данные об эффективности, безопасности и токсичности этих продуктов. На основании этих данных Европейское управление безопасности пищевых продуктов (EFSA) проводит оценку эффективности и безопасности продуктов для всех видов животных, а также безопасности для потребителей и окружающей среды. В Таблице приведены данные о накоплении селена в тканях на основании официального заключения EFSA для нескольких продуктов на основе обогащённых селеном дрожжей, разрешённых к использованию в ЕС.

Хотя эти данные нельзя сравнивать напрямую вследствие различий в методиках проводимых экспериментов, но, тем не менее, из данных отчётливо видно, что все эти продукты приводят к увеличению накопления селена в тканях и продуктах животноводства.

В сущности, все накопленные данные подтверждают, что продукты на основе селеновых дрожжей обладают различными свойствами. Эти отличия обусловлены различным характером накопления селена в различных белках и пептидах, содержащихся в отдельных фракциях дрожжей, поэтому биологическая доступность селена и степень его накопления в тканях животных будет отличаться у разных продуктов.

Выводы
При сравнении продуктов на основе селеновых дрожжей необходимо учитывать обусловленный свойствами конкретного штамма дрожжей характер включения селена в белки и пептиды.

Эти отличия обуславливают характер высвобождения аминокислот в процессе пищеварения и отличия в биологической доступности различных продуктов. Увеличение содержания селенометионина не всегда повышает биологическую доступность источника селена.

Основной вывод заключается в том, что различия в технологии производства селеновых дрожжей приводят к различной биологической доступности обогащённых селеном белков и пептидов, содержащихся в них.

Рисунок 1. Содержание селена в различных фракциях дрожжей

Рисунок 2. Обмен селена


Рисунок 3. Свободный селенометионин высвобождается при переваривании селеносодержащих белков (from left to right and then down)