Селен входит в состав более 20-ти жизненно необходимых человеку биологически активных микроэлементов. Он участвует в регуляции обмена веществ, в окислительно-восстановительных процессах, крайне необходим для нормального функционирования иммунной системы. Селен применяют для противодействия вирусным инфекциям, ВИЧ, используют как мощное противораковое средство.
Самым безопасным способом получения селена человеком является его прием вместе с продуктами питания. Создание, так называемых, функциональных пищевых продуктов (т.е. обогащенных различным полезными микроэлементами) считают одним из перспективных направлений производства пищи XXI века.
Для получения обогащенных селеном функциональных продуктов питания сегодня пробуют насыщать им различные сельскохозяйственные растения. Однако не все овощи или фрукты могут накапливать в себе селен, да и его возможное количество в них тоже серьезно ограничено.
Об использовании различных нанопорошков для накопления в растениях полезных микроэлементов еще в середине 1980-х годов задумался один из основоположников этого направления, ведущий научный сотрудник лаборатории №24 ИМЕТ РАН, доктор технических наук Гундар Эдуардович Фолманис. В его исследованиях, например, выяснилось, что обработка зерна раствором нанопорошка железа в количестве всего 3-х грамм на тонну увеличивает урожайность пшеницы и ржи на 10-20 %. С тех пор исследования в этой области продолжали развиваться в данном институте.
Ученые ИМЕТ РАН сегодня для наполнения сельхозрастений селеном используют не только нанопорошки, но и нанорастворы. Для этого применяют три способа получения коллоидного раствора селена: лазерную абляцию, ультразвуковое и механическое дробление (диспергирование).
Лазерная абляция является, быть может, не самым производительным способом получения раствора наночастиц, но основное ее преимущество состоит в чистоте получаемого раствора. В воду помещается твердая мишень селена высокой чистоты, и лазерный луч это вещество испаряет прямо в жидкости, образуя наночастицы. В растворе нет никаких других вредных примесей.
Средний размер частиц селена в коллоидном растворе, получаемом способом лазерной абляции, составляет 50 нм. Эти растворы изучались несколько лет. В течение длительного времени концентрация растворов не менялась, что говорит о том, что метод лазерной абляции подходит для изготовления устойчивых водных растворов наноразмерного селена.
Ценным сырьем для приготовления функциональных пищевых продуктов питания представляется похожий на картофель овощ - топинамбур, поскольку он имеет в своем составе большой спектр микроэлементов. Топинамбур сам по себе является природным аккумулятором селена, поэтому даже однократная обработка листьев топинамбура раствором селена позволила существенно повысить содержание данного элемента в его клубнях.
Обработка происходит методом опрыскиванием листвы коллоидным раствором, содержащим наночастицы селена. Используется не корневая подкормка, не полив через землю, а именно обработка по листу. Дело в том, что при корневой подкормке требуется существенно большие объемы раствора, потому что часть его уходит в почву. А здесь прямая обработка: всасывается то, что попадает на лист. Это наиболее эффективный способ.
Ученым Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН удалось более чем в 6 раз увеличить содержание селена в клубнях топинамбура после обработки коллоидным нанораствором. На сегодняшний день это абсолютный мировой рекорд. Например, в листьях топинамбура сорта «Скороспелка» содержится 0,75 мг селена на кг сухого образца, а после обработки коллоидным раствором содержание этого вещества в листьях повысилось до 3,6 мг/кг. Содержание селена в клубнях, которые, собственно, и идут в пищу, повысилось с 0,1 мг селена на кг сухого образца до 0,62 мг/кг после обработки. Таким образом, можно говорить о разработке очень эффективного метода введения селена в растительное сырье и создании принципиально нового способа обогащения функциональных продуктов питания селеном.
Где же можно использовать новую разработку российских ученых? Сегодня в нашей стране существует более 20-ти регионов, где у жителей ощущается острая нехватка селена, что ведет к развитию серьезных заболеваний. Включение в рацион питания топинамбура, обогащенного селеном, позволит быстро восстановить дефицит этого микроэлемента. При этом детям и взрослым не нужно будет принимать дорогостоящие лекарственные препараты. К тому же, получение необходимых микроэлементов из пищи является самым безопасным способом пополнения ими нашего организма.