Анализ продуктов, содержащих селен

Содержание

Введение.

Часть 1. Теоретический обзор химических и биологических свойств селена.

1.1 История открытия селена.

1.2 Биологическая роль селена.

1.3 Химические свойства селена.

1.4 Методы количественного определения селена.

1.5 Селен в комплексах с биомолекулами.

Часть 2. Практика.

Заключение.

Список литературы.

Введение

На пороге и в начале третьего тысячелетия человеку становится всё труднее выживать в постоянно ухудшающихся условиях окружающей среды. Среди многих факторов, наносящих здоровью опасный, иногда непоправимый вред, не последнюю роль играют свободные радикалы – высоко реакционно-способные фрагменты молекул, вызывающие необратимые разрушительные процессы в клетке.

К счастью, на защите здоровья прочно стоят микроэлементы, одним из которых является селен. Именно селен является одним из антиоксидантов – веществ, которые борются с разрушительным действием свободных радикалов. Употребление селенсодержащих продуктов не может полностью покрыть потребность человека в селене, как и во многих других микроэлементах, поэтому в последнее время значительную часть фармацевтического рынка занимают биоактивные добавки.

К сожалению, поскольку эти добавки не являются лекарственными средствами, а составляют парафармацевтическую продукцию, на сегодняшний день не существует эффективных методов контроля качественного и количественного состава БАДов, поэтому эффективность действия и безопасность здоровья человека, принимающего биоактивные добавки, пока целиком зависят от добросовестности производителей. В связи с этим целью данной работы является:

• изучение биологической роли селена в организме;

• изучение химических и физико-химических методов анализа селенсодержащих соединений;
• предложение наиболее простых и эффективных методов анализа в виде проекта фармакопейной статьи на препарат “Селен-ЭДАС – гранулы гомеопатические”

Также в работе будут рассмотрены комплексы селена с органическими молекулами, которые чаще всего включаются в состав различных БАД и представляют наибольший интерес для изучения.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

Теоретический обзор химических и биологических свойств селена

1.1. История открытия селена

Селен (англ. Selenium, франц. Selenium, нем. Selren) открыт в 1817 г. Берцелиусом, который так рассказывает об этом открытии: "Я исследовал в содружестве с Готлибом Ганом метод, который применяют для производства серной кислоты в Грипсхольме. Мы обнаружили в серной кислоте осадок, частью красный, частью светло-коричневый… Я нашел, что масса (т.е. осадок) содержит до сих пор неизвестный металл, очень похожий по своим свойствам на теллур. В соответствии с этой аналогией я назвал новое тело селеном (Selenium) от греч. - луна, так как теллур назван по имени Tellus (Теллус) - нашей планеты".

Таким образом, название селен как бы подчеркивает, что этот элемент - спутник Теллура, подобно тому, как Луна спутник Земли. Добавим к этому, что Берцелиусу пришлось провести большое сравнительное исследование реакций селена и теллура. В русской литературе первых десятилетий XIX в. селен называли селением (Соловьев и Двигубский, 1824; Гесс, 1831); Страхов употребляет название селин (1825). После 1835 г. было принято название селен.

История изучения селена длинна и противоречива. Долгое время селен считался ядом. Жизненная необходимость селена была установлена лишь в 50-х годах XX столетия. По расчетам американских ученых, люди с низким содержанием селена в организме имеют в два раза больший риск заболеть раком, чем люди с высоким его уровнем, особенно это, характерно для рака желудочно-кишечного тракта и простаты.

В последние годы селен рассматривается как возможный этиологический фактор при некоторых сердечно-сосудистых заболеваниях. Селен и витамин Е используется при лечении стенокардии. Причем лечение только витамином Е не дает никакого результата.

Впервые селен выступил на диетологическую сцену в 1930-х гг., но его появление было связано не с дефицитом, как у большинства компонентов питания, а с токсичностью для животных. Это произошло из-за высокого содержания селена в корме скота. Важность селена для человеческого питания не была ясна вплоть до 1979 г., когда китайские исследователи обнаружили, что можно предотвратить серьезное сердечное заболевание (кардиомиопатию, или ослабление сердечной мышцы) у страдающих им молодых женщин и детей, назначая им селен.

1.2 Биологическая роль селена

Согласно современным представлениям, многие болезни, присущие преклонному возрасту, а также общее физическое и умственное ослабление организма в значительной мере вызываются химически сверхактивными свободными радикалами - утратившими электрическую нейтральность "обломками" молекул. Последнее время серьезное внимание уделяется так называемому “оксидативному стрессу” - окислительному повреждению биологических молекул, который генерируется в основном свободными радикалами. Окисление углеводородов, спиртов, жиров и др. кислородом воздуха представляет собой цепной процесс. Основные реакции в липидной фазе биологических мембран и липопротеинов крови можно продемонстрировать с помощью схемы:

Биологическая роль селена связана с тем, что он наряду с витаминами Е и С, а также каротиноидами и биофлавоноидами, является антиоксидантом, Витамины, флавоноиды, коэнзимы не могут заменить селен. Он входит в состав глутатионпероксидазы (ГПО) – фермента, обезвреживающего самые опасные и агрессивные свободные радикалы, именно те, с которыми другим антиоксидантам справиться не удаётся.

Именно с открытием ГПО и выяснением ее биологической функции связан значительный прогресс в понимании роли селена в организме. Считается что от 30 до 60 % селена, содержащегося в организме, находится в этом ферменте. И именно этот фермент является главным депо селена в организме. ГПО - одно из 30-ти селенсодержащих биологически активных веществ. Каждая из четырех известных к настоящему времени глутатионпероксидаз содержит на молекулу по четыре остатка Se-цистеина. Все селеноцистеины кодируются UGA-триплетом. Все четыре фермента экспрессируются различными генами и все иммунологически различны. Три из них - внутриклеточные (цитоплазматические, мембраносвязанные), и одна - внеклеточная (плазматическая). Единственная внеклеточная ГПО состоит из 4 субъединиц с молекулярной массой 24 кДа и отличается функционально, иммунологически и структурно от остальных глутатионпероксидаз. Основные ткани, секретирующие внеклеточную ГПО - почки, плацента, бронхи, легкие. Эти органы находятся под наибольшим влиянием окислительного стресса и нуждаются в дополнительной защите от пероксидов и кислородных радикалов. ГПО - мощные антиоксидантные ферменты, участвующие, кроме того, и в других функциях: регулирование биосинтеза простагландинов, простациклинов, лейкотриенов и тромбоксанов. Одна грамм-молекула фермента содержит 4 грамм-атома селена

Если селена недостаточно, то это наиважнейшее звено антиоксидантной защиты просто не работает. Недостаток селена не только снижает иммунитет и работоспособность, но и приводит к развитию сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, накоплению тяжёлых металлов и преждевременному старению, сахарному диабету, болезням суставов, мужскому бесплодию и родовой слабости у женщин.

1.3 Химические свойства селена

Селен, занимающий 34-ю ячейку таблицы Менделеева, незаменим для жизнедеятельности человека и животных. Это биологически активный микроэлемент, входящий в состав большинства гормонов и ферментов (активный центр которых состоит из 4-х атомов селена), поступление которого наряду с другими микроэлементами необходимо для поддержания нормального функционирования организма.

Селен представляет собой вещество серого цвета с температурой плавления 220^°С и удельным весом 4,8. Селен известен в нескольких модификациях: гексагональной, моноклинной и аморфной. Красная – аморфная модификация – растворима в CS₂.

Нормальный электродный потенциал реакции Se⁰ – 2e = Se²⁺ = -0,78В.

В соединениях обычно селен проявляет степени окисления +4, +6, -2.

Электрохимический эквивалент селена со степенью окисления +6 равен 0,13637 мг/Кл.

По химическим свойствам селен близок к сере и теллуру, занимая промежуточное положение между ними. По химическому поведению – типичный неметалл.

Элементарный селен, особенно аморфный и мелкодисперсный, химически активен. При нагревании на воздухе или в кислороде горит голубым пламенем. При комнатной температуре реагирует с фтором, хлором, бромом, не взаимодействуя с кислородом. При высокой температуре реагирует с водородом, с большинством металлов. Вода на селен почти не действует при комнатной температуре, но при нагревании идёт в небольшой степени обратимый гидролиз. Сильные окислители окисляют селен до шестивалентного состояния.

Соляная и разбавленная серная кислота на селен не действуют, азотная окисляет его до селенистой кислоты H₂SeO₃, концентрированная серная кислота растворяет металлический селен. Селен хорошо растворяется в царской водке, в концентрированных растворах щелочей, в цианистом калии, реагирует с растворами солей серебра и золота, растворяется в растворах сульфидов и полисульфидов щелочных металлов. При взаимодействии селена с пероксидом водорода H₂O₂ а также с озоном О₃ в присутствии влаги образуется селенистая кислота, соли которой (селениты) нерастворимы в воде, кроме солей щелочных металлов. При действии сильных окислителей (перманганат калия) селенистая кислота превращается в селеновую Н₂SeO₄, соли которой – селенаты - по свойствам сходны с сульфатами.

Все соединения селена ядовиты, поэтому при работе с ними следует применять правила техники безопасности.

С кислородом селен образует ряд оксидов SeO, SeO₂, Se₂O₅, SeO₃. Оксид селена (II) SeO образуется при нагревании оксида SeO₂ до 1000^°С. Устойчив только в парах при высокой температуре. Оксид селена (IV) SeO₂ - сильный окислитель – образуется при сгорании на воздухе или в кислороде, при растворении в воде даёт селенистую кислоту. Оксид селена (VI) SeO₃ образуется путём дегидратации селеновой кислоты H₂SeO₄ фосфорным ангидридом с последующей отгонкой SeO₃ в вакууме. Это бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, химически активный сильный окислитель. SeO₂ легко растворяется в воде с образованием селенистой кислоты (H₂SeO₃), либо получается действием азотной кислоты на элементарный селен

Se + 4HNO₃ + H₂O = H₂SeO₃ + 4NO

Константы диссоциации кислоты: К₁ = 2*10^-3 и К₂ = 5*10^-9.

Селеновая кислота H₂SeO₄ образуется по реакции:

H₂SeO₃ + Cl₂ + H₂O = H₂SeO₄ + 2HCl,

Кристаллизуется в виде бесцветных кристаллов с температурой плавления 58^°С и является более сильным окислителем, чем серная

H₂SeO₄ + 2HCl = H₂SeO₃ + CL₂ +H₂O

Селен реагирует с водородом при температуре выше 200^°С с образованием селеноводорода H₂Se – газа с неприятным запахом, разлагающегося при нагреве. Это сильный восстановитель, растворяется в воде, образуя селеноводородную кислоту. Соли этой кислоты – селениды. В воде растворимы только селениды щелочных и щелочноземельных металлов. В последнее время большое значение приобрели селениды подгруппы цинка MeSe, германия MeSe, мышьяка Me₂Se₃. Все они химически стойки и растворяются только в царской водке или в концентрированных минеральных кислотах при нагревании.

Галогениды селена очень разнообразны. Это гексафторид SeF₆, тетрафторид SeF₄, тетрахлорид SeCl₄, диселендихлорид Se₂Cl₂, тетрабромид SeBr₄, диселендибромид Se₂Br₂. В парах существует дихлорид селена SeCl₂ и дибромид селена SeBr₂. С иодом селен не взаимодействует. Получены оксигалогениды селена: SeOF₂ , SeOCl₂ , SeOBr₂.

Известны селенорганические соединения разных классов:

• Алкилселениды (C₂H₅)₂Se
• Арилселениды (C₆H₅)₂Se
• Диалкилселениды RSe – SeR₁
• Галогеноселениды - фенилселенобромид C₆H₅SeBr
• Селенолы (аналоги спиртов) этанселенол C₂H₅SeH
• Селенолаты (аналоги алкоголятов) – фенилселенолат натрия C₂H₅SeNa
• Селенокетоны – диметилселенокетон СH₃CSeCH₃
• Селеноальдегиды типа RCOSeH
• Селенокарбоновые кислоты типа RCOSeH

Некоторые классы соединений содержат связанный с селеном кислород. Существуют разнообразные гетероциклические соединения, в состав которых входит селен.

При взаимодействии селена с раствором диаминобензидина (ДАБ) при избытке реагента образуется монопиазоселенол:

Селен (IV) взаимодействует с о-фенилендиамином с образованием соединения:

В кислых растворах селен восстанавливается тиосульфатом натрия с образованием жёлтых растворов, отвечающих комплексу: (Se(S₂O₃)₂)^2-. Диэтилдитиокарбонат натрия (ДДТК) при взаимодействии с селеном образует соединения в соотношении 1:4 , нерастворимые в воде, но легко растворяющиеся в органических растворителях (хлороформе, CCl₄).

По свойствам селеноорганические соединения близки к сероорганическим, но более реакционноспособны и обладают рядом специфических свойств. Это электрофильные и нуклеофильные реагенты, активные селективные окислители.

Селеновые заместители легко обмениваются на различные функциональные группы. Некоторые селеносодержащие соединения - сильные окислители, окисляют амины, спирты, арилгалогениды, например:

Органоселенилгалогениды, селениды и др. легко замещают атом водорода в органических соединениях (селенилирование), например:

Для образования связи Se—С используют взаимодействие селена с ароматическими и алифатическими реактивами Гриньяра, реакцию селенида натрия Na₂Se с алкилирующими агентами, например.

Селенолы и селениды – исходные соединения для получения органических производных селена.

Основные классы селеноорганических соединений. Приложение 1

Наиболее изученным соединением селена является селенметионин. Новые оригинальные соединения селена - селеноксантены и соли селенопирилия. Изучение биологической активности этих соединений предполагает прежде всего исследование антибактериальной активности, поскольку естественным биологическим барьером на пути соединений селена является кишечная микрофлора.

1.4 Методы количественного определения селена

При анализе сырья объёмные методы применяются относительно редко. Наибольшее признание имеют оксидиметрические методы.

1) Перманганат калия окисляет селенистую кислоту до селеновой, избыток перманганата оттитровывается раствором соли железа (II). Реакция окисления селенитов протекает в присутствии Na₂HPO₄, который препятствует выделению MnO₂.

Формула

2) Восстановление H₂SeO₃ иодистым калием основано на реакции:

Na₂SeO₃ + 4KI +3H₂SO₄= Se +2I₂ + Na₂SO₄+ 3H₂O

SeO₃^2- + 4I^- + 6H⁺ = Se⁰ + 2I₂+ 3H₂O

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

Выделившийся иод титруется тиосульфатом. Во избежание адсорбции йода выделившимся селеном вводят органический растворитель.

3) При определении содержания селена, не превышающего сотых долей процента, применяют почти исключительно фотоколориметрический и полярографический методы.

Наиболее распространены методы, основанные на измерении окраски коллоидных растворов элементного селена.

В качестве восстановителя часто используют двухлористое олово. Стабилизацию образующегося золя селена производят раствором желатина или гуммиарабика. Коллоидные растворы селена имеют красноватые оттенки. Фотоколориметрируют растворы в солянокислой буферной уксуснокислой или виннокислой среде. Интенсивность окраски значительно увеличивается введением небольших количеств меди, висмута, сурьмы. В зависимости от количества восстановителя и условий образования золя изменяется не только интенсивность окраски, но и цвет золя, что искажает результаты анализа.

4) Для создания более чувствительных методов определения селена целесообразно использовать комплексы с органическими растворителями. Преимуществом этих методов является то, что реакция комплексообразования сопровождается образованием истинных растворов.

Особый интерес представляют методы с использованием соединений селена с ароматическими ортодиаминами. Достаточно подробно изучены условия взаимодействия селена с 3,3-диаминобензидином (ДАБ), 2,3-диаминонафталином (ДАН), о-фенилендиамином (ФДА). ДАБ нашел применение для определения селена в минеральном сырье. Он образует с селеном жёлтое соединение в интервале рН 2-3. Фотометрическому определения селена мешают сильные восстановители и окислители и большие содержания Fe, Cu, Sb, As, Sn, PO₄^3-, NO₃^-, MnO₄^2- и др. Соединение селена с ДАБ экстрагируется органическими растворителями (бензолом, изодиамиловым спиртом, толуолом) в интервале рН 6-7. Раствор пиазоселенола в толуоле флуоресцирует. Ортофенилендиамин образует пиазоселенол при рН 1,5-2,5. Соединения экстрагируются хлороформом или толуолом. Препятствуют определению: Fe, V,Bi, Sn, Sb, Cr (III). В присутствии маскирующих средств метод может быть более избирателен. Весьма интересен для конечного определения селена диаминонафталин (ДАН). Реакция с селеном протекает при рН1-2. Экстракт комплекса в циклогексаноле (0,1-0,01HCl) может быть использован для флуоресцентного определения селена. Метод обладает высокой чувствительностью (0,002-0,04 мкг Se/мл). Преимущество данного метода: реагент ДАН в водных растворах почти не окисляется кислородом воздуха и окислителями. Использование маскирующих средств увеличивает избирательность реакции.

Из серосодержащих органический реагентов следует отметить висмутол II. В сильнокислом растворе (2н. HCl илиH₂SO₄) висмутол II с селеном образует жёлтое соединение, хорошо экстрагируемое хлороформом, CCl₄. Мешают определению Te, Cu, Hg, As, Pd.

5) Большинство вариантов метода полярографического определения основано на восстановлении селена в аммонийно-аммиачной среде в присутствии сульфита и желатина. Предварительно селен очищают от примесей.

6) В последнее время большую популярность приобрел метод атомной адсорбции. Для легкоионизируемых элементов, таких как селен, используются безэлектродные газоразрядные лампы с микроволновым возбуждением. Чувствительность определения селена по линии 196,1 нм с применением воздушно-ацетиленового и воздушно-пропанового пламени 1 мкг/мл при тщательно выбранных условиях определения (природы пламени, силы тока, характеристики лампы, скорости поступления воздуха и ацетилена). Посторонние элементы и анионы, присутствующие в 1000-кратных количествах к определяемому элементу, увеличивают поглощение света на 5-15%. Солевой состав должен быть идентичен в анализируемых и стандартных условиях. Введение селена в пламя в виде соединения в органическом растворителе повышает чувствительность метода в 1,5 и 2,4 раза для ацетилено-воздушного и водородо-воздушного пламени.

7) Разработана методика инверсионного вольтамперометрического (ИВ) определения токсичных (As, Cd, Pb) и жизненно необходимых (Se, Cu, Zn, Fe) элементов в различных БАД на растительной основе. Пробоподготовка включает кислотное (HNO₃ + H₂O₂) и ультрафиолетовое разложение для устранения мешающих веществ и последующее восстановление Se (IV) для получения электрохимически активных форм. Селен определяют отдельно на золото-графитовом электроде (ЗГЭ) на подходящих фоновых электролитах. Методика внесена в Федеральный реестр методик и допущена для использования в испытательных лабораториях предприятий-производителей БАД, лабораторного санэпиднадзора и других ведомств.

Электрохимически активной формой селена является Se⁺⁴. Для его определения методом ИВ используется ЗГЭ и хлорсеребряный электрод (ХСЭ), в качестве вспомогательного используется второй ХСЭ. Для переведения в раствор всех форм селена и разрушения основной массы органический веществ матрицы пробы применяли мокрое озоление с кислотами. Выбрана HNO₃ c добавлением H₂O₂ – как окислительная смесь с невысокой температурой кипения для уменьшения потерь селена. Аликвоту пробы разбавляли водой, создавали фотооблучение в течение 60 минут. Затем в этом растворе создавали pH 8-10 добавкой NaOH и продолжительное облучение в течение 60-90 мин. в зависимости от состава матрицы БАД. Сигнал селена измеряли на фоне хлорной кислоты с ЗГЭ в течение 60 с при потенциале накопления –0,2В с последующей анодной развёрткой потенциала от +0,2В до +1,2В. Потециал анодного пика селена (+0,9+-0,05)В. Сигнал селена искажается в присутствии хлоридов и нитритов. Для устранения их мешающего влияния применяют приём смены электролита на фоновый раствор перед стадией анодного растворения концентрата селена.

Для проб БАД, в составе который селен находится в неорганической форме (селенит), предложен ещё один способ пробоподготовки – выщелачивание селенита раствором 1,0 М гидроксида натрия. Навески проб БАД заливали щелочным раствором и нагревали в течение 20-30 мин при температуре 120-130 ⁰С. после охлаждения и фильтрования в мерную колбу объём доводили до метки. Аликвоту известного объёма помещали в кварцевый стаканчик, создавали рН 8-10 и проводили УФ-облучение для разрушения растворённых органических веществ и селенорганических соединений. Затем проводили измерение сигнала селена, как было описано выше.

8) Метод ВЭЖХ – вариант жидкостной хроматографии, в котором подвижная фаза – элюент – проходит через колонку, заполненную сорбентом, с большей скоростью за счёт значительного давления на входе в хроматографическую колонку. Селенолы (RSeH) , диселениды (RSe-SeR₁) и селенилсульфиды (RS-SeR₁) разделили на колонке С₁₈ (электрохимический детектор при –1,10В относительно (Ag/AgCl) с использованием подвижной фазы ацетонитрил / вода (5 moll фосфатный буфер при рН 2,9 с 40 мг/л растворов октилсульфата натрия) в объёмном соотношении 5:95. Для 5 подобных соединений привели график зависимости значений k от процентного содержания ацетонитрила в диапазоне 1-8%. Значения k изменялись от 4-50 при 1% ацетонитрила до < 0,2-4 при 8% ацетонитрила. Посредством установки потенциала –55В (для селенидов и селенилсульфидов) или +0,15 В (только для селенолов) достигли селективного определения.

1.5 Селен в комплексах с биомолекулами

Устранение селенодефицита - непростая задача. Ведь избыток селена в организме нежелателен и может даже вызывать отравления. Поэтому раньше препараты селена необходимо было тщательно дозировать и принимать только под контролем врача.

Сегодня эту проблему с успехом удалось решить специалистам Медицинского Радиологического Научного Центра РАМН. Они соединили селен с биомолекулой ксантеном - антиоксидантом, который является составной частью природных антиоксидантов - витамина Е и биофлавоноидов.

Дибензопираны (ксантены) - производные ксантена (формула I). Важнейшие из них - соли ксантилия (дибензопирилия, формула II) и 9-ксантоны (дибензо-g-пироны, формула III).

Ксантен - желтые кристаллы с температурой плавления 100,5°С, температурой кипения 315 °С; растворимые в диэтиловом эфире, плохо растворимые в этаноле и воде. Соли ксантилия окрашены в желтый или красный цвет; устойчивы только в присутствии сильной кислоты. В водных растворах образуют бесцветные сольватированные производные - ксантогидролы (формула IV). Ксантен при действии Н₂СrO₄ или разб. HNO₃ окисляется в 9- ксантон; при действии дымящей HNO₃ нитруется в положения 2 и 7. При взаимод. с серой и Na₂S ксантен превращается в ксантион (формула V).

Ксантен получают конденсацией фенола с о-крезолом в присутствии АlСl₃, а также восстановлением ксантилия и 9- ксантона.

Соединение III получают пиролизом салициловой кислоты или ее производных (ариловых эфиров, ацетатов).

Определяют ксантен и его производные колориметрически, первоначально восстанавливая амальгамой натрия в ксантогидрол и получая окрашенные соединения при действии H₂SO₄.

На основе этой уникальной разработки был создан комплекс селена и ксантена - селексен. Полученное соединение не вызывает никаких побочных эффектов, даже при концентрациях, в сотни раз превышающих предельно допустимые. Проведенные исследования показали, что полученный селен не только безопасен для организма, но и обладает беспрецедентной антиоксидантной активностью: добавленный селен многократно усиливает собственные антиоксидантные свойства биомолекулы.

Селексен в отличие от традиционных антиоксидантов (витамин Е, ионол, кверцетин) не только существенней замедляет скорость липопероксидации, но и обладает новым, отсутствующим у них свойством, - он нейтрализует ранее образовавшиеся гидроперекиси липидов. Иными словами, благодаря своим способностям нейтрализации сверхреакционноспособных продуктов перекисного окисления липидов, селексен может как продлевать сроки сохранения жиров от прогоркания, так и улучшать их качество при внесении в жиры, в которых перекисные соединения уже образовались ранее. Это наглядно иллюстрируется рисунком, показывающим динамику концентрации перекисей в стандартной метилолеатной системе в присутствии различных антиоксидантов.

По существу, селексен, поступивший в организм будь то оральным, либо парентеральным путями, следует рассматривать как работающую пролонгированную форму селена, как метаболически активно функционирующее депо селена, с самостоятельно проявляемыми в организме специфическими функциями. Эти специфические функции заключаются в способности селексена не только активировать каталитическую активность глутатионпероксидазы, но и самостоятельно выполнять в организме ее роль.

Однако, и при проявлении глутатионпероксидазной активности, селексен выглядит значительно более предпочтительным. Глутатионпероксидаза нейтрализует токсические продукты перекисного окисления липидов, затрачивая для этих целей восстановленный глутатион - один из самых первых лимитирующих внутриклеточных факторов при окислительном стрессе любой этиологии, включая поражение радионуклидами. Причем, на обезвреживание одной молекулы свободного радикала затрачивается две молекулы восстановленного глутатиона, тогда как одна молекула селексена способна нейтрализовать не менее четырех молекул активных радикалов, выполняя одновременно глутатионсберегающую функцию.

Молекула селексена обязана этим свойствам своей способности служить в организме поставщиком протонов и электронов.

Высокая электронодонорная способность молекулы селексена убедительно подтверждается не только экспериментальными данными по изучению его антиоксидантной активности в жирах и организме сельскохозяйственных и лабораторных животных, но и при непосредственном вольтамперометрическом изучении окисления чистых препаратов селексена в ацетонитриле и хлористом метилене. Результаты свидетельствуют, что по величине энергии основного состояния молекулы и ее ионизированной формы, а также по значению первого ионизационного потенциала, электронодонорная активность селексена близка к самым мощным эндогенным донаторам протонов в организме, таким соединениям как восстановленные производные никотинамидадениннуклеотида (НАД-Н) и хинона. Это дает неопровержимое доказательство отнести селексен по механизму функционирования к ряду высокоактивных эндогенных антиоксидантов, вступающих в реакции с окислителями за счет первичного донирования собственного электрона. Механизм антиоксидантного действия селексена и вне организма (липиды, продукты питания), и в организме, заключается именно в способности его молекулы переносить электрон со своей высшей молекулярной орбитали на низшую молекулярную орбиталь активных окислителей, в том числе перекисей водорода и липоперекисей. Благодаря этой способности молекулы селексена он и проявляет мощную, многогранную защиту организма и является активным антиоксидантом в кормах, продуктах питания и жирах, на длительное время, продлевая их качество.

По этой функции селексен может быть поставлен на один уровень с такими соединениями, как восстановленные формы производных адениновых нуклеотидов и хинонов, специально созданных природой для того, чтобы функционировать в организме в качестве универсальных донаторов протонов и электронов.

Селексен, внесенный в  продукты питания, проявляет антиоксидантные свойства, превосходящие традиционно применяемых антиоксидантов. Биомолекула селексена в качестве органического источника селена входит в состав современной биологически активной добавки “Селен-Актив”.

Другой активной формой селена является комплекс этого микроэлемента с аминокислотами – метионином и цистеином. Селенцистеин входит в состав селензависимой глутатионпероксидазы. Селенметионин является наиболее усвояемой формой связанного селена. Оказывает противовоспалительное, противоатеросклеротическое, противоопухолевое действие, способствует росту волос, препятствует процессу старения. Снижает негативные действия неблагоприятных экологических факторов.

Рекомендуется применять селенметионин при наличии следующих симптомов: аутоиммунные заболевания, нарушение репродуктивной функции, артрит, красная волчанка, иммунный тиреоидит, псориаз; мужское бесплодие; атеросклероз; увеличение предстательной железы; макулодистрофия (потеря остроты зрения), дерматит, грибковые инфекции, угревая сыпь; гепатит; болезнь Крона; гипертоническая болезнь; рассеянный склероз; катаракта; - мышечная дистрофия; заболевания сердца - онкологические заболевания кожи; желудка, молочной железы; миастения; ревматоидный артрит.

Полагают, что сигареты с пропитанными антиоксидантами фильтрами наносят меньший ущерб здоровью, Дым, предварительно пропущенный через такие фильтры, вызывает меньшее повреждение клеточных культур, по сравнению с дымом, пропущенным сквозь обычные фильтры. Во всем мире имеется около 1.1 биллионов людей, курящих независимо от того, знают они или нет о вреде курения для здоровья. Табачные изделия, содержащие антиоксиданты, могут уменьшить отрицательное воздействие содержащихся в дыме свободных радикалов на полость рта и глотки, бронхи и легкие

В данном эксперименте сигаретные фильтры обрабатывались специальным составом, включающим L-глутатион, N-ацетил-L-цистеин и L-селенметионин. По мнению ученых, этим составом можно обрабатывать и сам табак, и бумагу в процессе производства сигарет и сигар. Затем они изучили воздействие дыма сигарет со специальным и обычным фильтром на клеточные культуры фетальных фибробластов. Через 24 ч в первой культуре оказались жизнеспособными 95% клеток, в контрольной – лишь 60%. Когда аналогичному воздействию подвергались культуры человеческих лимфоцитов, через 40 минут в первой культуре оставались жизнеспособными 82% клеток, в контрольной - только 40%.

Далее были проанализированы изменения состава слюны у курильщиков сигарет со специальным и обычным фильтром. Дым обычных сигарет провоцировал образование карбонилов – за счет взаимодействия альдегидов дыма с сульфгидрильными группами протеинов слюны. Через 2 часа уровень карбонилов в слюне лиц, выкуривших сигареты со специальным фильтром, был в два раза меньше, чем у тех, кто курил обычные сигареты.

В качестве комментария следует добавить, что вред курения связан не только с усилением процесса образования свободных радикалов. Единственный надежный способ уменьшить этот вред – полностью отказаться от курения.

ЧАСТЬ ВТОРАЯ

Практика

Для анализа были взяты БАДы “Селен-эдас”, “Селен-актив” и яйца молодильные Сеймовской птицефабрики, чтобы проверить содержиться ли в них соединения селена. Проведём реакцию на подлинность наличия сахара, содержащегося в таблетках селен-актив и селен-эдас. Для этого нам понадобиться реактив Фелинга; он состоит из смеси равных объёмов 7%-ного раствора сульфата меди и 34,6%-ного раствора сегнетовой соли в 10%-ном растворе едкого натра. Теперь смешаем растворённую в воде таблетку селен-актив и полученный реактив Фелинга, при этом на холоде выпадает оранжево-жёлтый осадок гидрата закиси меди СuОН, а при нагревании – красный осадок закиси меди Сu₂O.

Для распознания подлинности селена я провёл реакцию: проба (селен-актив или “яйца молодильные”) + диаминобензидин + толуол; после чего я наблюдал жёлтый цвет раствора и явление флуоресценция. “Флуоресценсия — от названия минерала флюорит, у которого впервые была обнаружена флуоресценция, и лат. -escent — суффикс, означающий слабое действие — кратковременная (t~ 10^-8—10^-9 с) люминесценция. Люминесценция — свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения. Впервые люминесценция была описана в XVIII веке. Особого внимания люминесценция не привлекала вплоть до 1948 года, когда советский учёный С. И. Вавилов предложил использовать люминесценцию в анализе химических веществ. В быту явление люминесценции используется, главным образом, в люминесцентных лампах и электронно-лучевых трубках кинескопов”.

Формула

При анализе сырья объёмные методы применяются относительно редко. Наибольшее признание имеют оксидиметрические методы. Перманганат калия окисляет селенистую кислоту до селеновой, избыток перманганата оттитровывается раствором соли железа (II). Реакция окисления селенитов протекает в присутствии Na₂HPO₄, который препятствует выделению MnO₂. При протекании реакции мы наблюдаем обесцвечивание смеси.

Восстановление H₂SeO₃ иодистым калием основано на реакции:

Na₂SeO₃ + 4KI +3H₂SO₄= Se +2I₂ + Na₂SO₄+ 3H₂O

SeO₃^2- + 4I^- + 6H⁺ = Se⁰ + 2I₂+ 3H₂O

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

Выделившийся йод титруется тиосульфатом. Во избежание адсорбции йода выделившимся селеном вводят органический растворитель. Так как выделяется чистый, йод мы наблюдаем тёмно-фиолетовую окраску раствора, если не добавить толуол. А мы добавив толуол наблюдали коричневую окраску йода.

H₂SeO₃ получается действием азотной кислоты на элементарный селен

Se + 4HNO₃ + H₂O = H₂SeO₃ + 4NO

Константы диссоциации кислоты: К₁ = 2*10^-3 и К₂ = 5*10^-9.

Селеновая кислота H₂SeO₄ образуется по реакции:

H₂SeO₃ + Cl₂ + H₂O = H₂SeO₄ + 2HCl,

Кристаллизуется в виде бесцветных кристаллов с температурой плавления 58⁰С и является более сильным окислителем, чем серная кислота.

Вывод:

Во всех выше перечисленных опытах я использовал растворённые в воде таблетки селен-актив, селен-эдас и растворённые в воде “яйца молодильные” Сеймовской птицефабрики, в которых так же содержится селен и подтвердил наличие соединений в них.

Заключение

Уникальные свойства селена позволяют применять его сейчас не только в промышленности, но и в медицине, где долгое время он считался ядом. Ферментативная защита организма, построенная на селене, способствует торможению многих патологических процессов, как на клеточном уровне, так и на уровне целого организма. Трудно переоценить роль этого микроэлемента в профилактике и лечении многих тяжёлых заболеваний. В данное время активно проводятся исследования роли селена в терапии опухолевых процессов и процессов старения клетки. Пристального внимания со стороны учёных требует контроль качества биологически активных добавок. Для этого непрерывно разрабатываются новые эффективные и несложные в выполнении методы контроля качества БАДов, причём на первое место постепенно выходят физико-химические методы анализа. Только правильная и всесторонняя оценка их эффективности и безопасности может гарантировать человеку здоровье, красоту и молодость на долгие годы.

Список литературы

1. Свойства элементов. Справочник. М.; “Металлургия” 1985 г.
2. Морачевский Д.Ю., Церковницкая И.А. Основы аналитической химии редких элементов. Ленинград, Издательство ленинградского университета, 1980 г.
3. Плетнёва М.Г. Токсикологическая химия. М.: “Гэотар”, 2005 г.
4. Химико-фармацевтический журнал. №11. М.: “Фолиум”, 2005 г.
5. Химико-фармацевтический журнал №1 , М.: “Фолиум”, 2002 г.
6. Государственная Фармакопея IX. М.: “Медгиз”, 1961 г.
7. Б.Л.Смолянский, В.Г. Лифляндский. Лечебное питание. Новейший справочник. М.: “Эксмо”, 2002 г.
8. В.Г. Беликов. Фармацевтическая химия. Пятигорск, издательство Пятигорской Государственной Фармацевтической Академии, 2003 г.
9. Большая медицинская энциклопедия (под ред. Б.В.Петровского), т. 8 М.: “Советская энциклопедия”, 1978 г.
10. Садек П. Растворители для ВЭЖХ. М.: “Бином. Лаборатория знаний”, 2006 г.

Презентация