VLIV PĚSTEBNÍCH PODMÍNEK NA SPECIACI SELENU V TKÁNÍCH ŘEPKY OLEJKY

Význam tématu

Stopový prvek selen se pohybuje na pomezí mezi esenciálním prvkem a toxinem. Jeho biologická aktivita závisí na formě, ve které se vyskytuje, a na množství přijímaném v potravě. V lidském organismu je selen součástí řady selenoproteinů, které hrají roli v ochraně proti oxidačnímu stresu, regulaci štítné žlázy i protinádorové ochraně. Rostliny představují klíčový zdroj selenu pro zvířata i člověka; v oblastech s nízkým obsahem selenu v půdě je proto nutné zvážit fortifikaci pěstovaných plodin.

Cíle a přehled studie

Práce se zaměřila na speciační analýzu selenu v nadzemní biomase řepky olejky po foliární aplikaci sodného seleničitanu (50 g Se na hektar). Studie porovnala dvě odrůdy (Sitro, NK Oktans) pěstované ve třech odlišných typech půd (luvizem, hnědozem, kambizem). Hlavním cílem bylo stanovit celkový obsah selenu a rozdělení mezi anorganické formy a selenoaminokyseliny v rostlinných tkáních.

Použitá metodika a instrumentace

• Enzymatická hydrolýza: proteasa XIV v Tris-HCl pufru (0,02 mol/l, pH 7,5), 22 hodin při 37 °C, následná centrifugace a filtrace 0,45 μm.
• Chromatografie: reverzní fáze na Purospher STAR RP-8e (250×4,6 mm, 5 μm); mobilní fáze obsahovala sodnou sůl butansulfonové kyseliny, hydroxid tetramethylamonný, malonovou kyselinu a 1 % methanolu, pH 5, průtok 1 ml/min, objem injekce 50 μl.
• Detekce: spojení HPLC s ICP-MS PerkinElmer ELAN DRC-e vybaveným dynamickou reakční celou a methanem jako reakčním plynem; sledovány izotopy 80Se a vnitřní standard 74Ge.
• Stanovení celkového obsahu selenu: mikrovlnný rozklad vzorků v HNO3, změřeno ICP-MS.
• Statistické vyhodnocení: Studentův t-test pro porovnání dvou skupin a dvoufaktorová analýza rozptylu (ANOVA) pro vliv lokality.

Hlavní výsledky a diskuse

• Fortifikace řepky sodným seleniitanem zvýšila průměrný celkový obsah selenu z 0,169 mg/kg u kontrolních vzorků na 0,637 mg/kg u rostlin po postřiku.
• V kontrolních rostlinách byly detekovány anorganický selenan, selenocystin, Se-methylselenocystein a jedna dosud neznámá forma; mezi fortifikovanými vzorky se objevila navíc selenomethionin.
• Výtěžnost enzymatické extrakce selenu dosáhla průměrně 32 % z celkového obsahu.
• Porovnání odrůd Sitro vs. NK Oktans ukázalo statisticky srovnatelné obsahy všech sledovaných forem selenu a celkového obsahu, což naznačuje podobný metabolismus selenu v obou kultivarech.
• Analýza rozptylu pro různé lokality prokázala, že typ půdy a klimatické podmínky významně ovlivňují procentuální zastoupení jednotlivých specií selenu, avšak celkový obsah selenu v rostlinách se mezi lokalitami významně nelišil.

Přínosy a praktické využití metody

• Metodika on-line RP-HPLC-ICP-MS umožňuje citlivé a selektivní stanovení anorganických forem selenu i selenoaminokyselin v rostlinných matricích.
• Validovaná procedura enzymatické hydrolýzy a chromatografické separace je vhodná pro monitoring fortifikace rostlin selenem.
• Fortifikovaná řepka olejka může sloužit jako efektivní zdroj biovazebného selenu v potravním i krmivovém řetězci, což přispívá ke zlepšení nutriční kvality krmiv a potravin.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Optimalizace foliarniho a půdního dávkování selenu pro maximální zvýšení esenciálních forem bez rizika akumulace toxických sloučenin.
• Vývoj kultivarů s vyšší přirozenou schopností akumulace a metabolizace selenu do biologicky aktivních forem.
• Prohloubení identifikace neznámých forem selenu a sledování jejich biologické aktivity.
• Rozšíření spektra analýz na různé rostlinné druhy a zhodnocení vlivu dalších agrotechnických parametrů (zalévání, typ hnojiva, střídání plodin).

Závěr

Foliarni aplikace sodného seleniitanu prokázala vysokou účinnost fortifikace řepky olejky a podpořila její metabolismus směrem k biologicky cennějším formám selenu. Validní spojení enzymatické hydrolýzy, RP-HPLC a ICP-MS přineslo detailní pohled na speciaci selenu v rostlinných tkáních. Výsledky potvrdily možnost cílené úpravy obsahu selenu v olejnatých plodinách a nabídly východiska pro další výzkum a praktické aplikace v oblasti potravinářské a krmivářské chemie.

Reference

• Clough R., Harrington C. F., Hill S. J., Madrid Y., Tyson J. F.: J. Anal. At. Spectrom. 28, 1153 (2013).
• Maseko T., Callahan D. L., Dunshea F. R., Doronila A., Kolev S. D., Ng K.: Food Chem. 141, 3681 (2013).
• Zima T., Tesař V., Mestek O., Němeček K.: Blood Purif. 17, 187 (1999).
• Zwolak I., Zaporowska H.: Cell Biol. Toxicol. 28, 31 (2012).
• Irons R., Carlson B. A., Hatfield D. L., Davis C. D.: J. Nutr. 136, 1311 (2006).
• Pyrzynska K.: Food Chem. 114, 1183 (2009).
• Dumont E., Vanhaecke F., Cornelis R.: Anal. Bioanal. Chem. 385, 1304 (2006).
• Mehdi Y., Hornick J. L., Istasse L., Dufrasne I.: Molecules 18, 3292 (2013).
• Poláková Š.: Obsah selenu (Se) v zemědělských půdách ČR. ÚKZUZ, Brno 2010.
• Seppänen M. M., Kontturi J., Heras I. L., Madrid Y., Cámara C., Hartikainen H.: Plant Soil 337, 273 (2010).
• Balán J., Vosmanská M., Száková J., Mestek O.: Chem. Listy 108, 256 (2014).
• Vašák J., Bečka D., Mikšík V.: Úroda 58, 25 (2010).