Food Processing: Techniques and Technology Food Processing: Techniques and Technology Техника и технология пищевых производств 2074-9414 2313-1748 126655 10.21603/2074-9414-2026-2-2639 GCUDDN ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ ORIGINAL ARTICLE ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ Chemical Synthesis of Selenium Nanoparticles: Application Prospects Химический синтез наночастиц селена: исследование метода и перспектив его применения https://orcid.org/0009-0000-2128-5904 Жигайлов Александр Сергеевич Zhigailov Alexander S. szhigailov@ya.ru https://orcid.org/0000-0001-6842-4537 Вечтомова Елена Александровна Vechtomova Elena A. vechtomowa.lena@yandex.ru https://orcid.org/0000-0002-2960-0216 Козлова Оксана Васильевна Kozlova Oksana V. https://orcid.org/0000-0003-4510-720X Верещагин Александр Леонидович Vereshchagin Alexander L. Кемеровский государственный университет Kemerovo Россия Kemerovo State University Kemerovo Russian Federation Кемеровский государственный университет Кемерово Россия Kemerovo State University Kemerovo Russian Federation Кемеровский государственный университет Кемерово Россия Kemerovo State University Kemerovo Russian Federation Алтайский государственный технический университет имени И. И. Ползунова Барнаул Россия Polzunov Altai State Technical University Barnaul Russian Federation 30 06 2026 30 06 2026 56 2 317 327 28 10 2025 10 03 2026 https://fptt.ru/en/issues/24534/24573/

Селен – жизненно важный микроэлемент, однако его биодоступность и токсичность сильно зависят от химической формы. Наночастицы селена (SeNPs) представляют значительный интерес благодаря повышенной биодоступности, низкой токсичности и выраженным антиоксидантным свойствам по сравнению с органическими и неорганическими формами селена. Ключевой проблемой в их применении остается агрегация частиц, ведущая к потере коллоидной стабильности. Цель исследования – изучить особенности получения наночастиц селена методом химического восстановления селенсодержащего прекурсора с использованием различных восстановителей; исследовать размер, морфологию и стабильность получаемых наночастиц и оценить перспективы их применения. Объекты исследования – стабильные дисперсии наночастиц селена (SeNPs). Синтез наночастиц селена проводили методом химического восстановления селенистой кислоты (H2SeO3) в водной среде. В качестве восстановителей исследовали аскорбиновую кислоту и тиосульфат натрия. Для стабилизации образующихся наночастиц применяли полисорбат 80 (Tween 80), альгинат натрия и кукурузный крахмал. Полученные золи характеризовали методами УФ-спектрофотометрии (концентрация селена, калибровочные зависимости) и сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным детектором (размер, морфология, элементный состав, распределение частиц). Дополнительно измеряли вязкость стабилизированных систем. Установлено, что аскорбиновая кислота – более эффективный восстановитель, чем тиосульфат натрия. Наилучшая стабилизация достигнута с полисорбатом 80: образец на основе аскорбиновой кислоты и полисорбата 80 показал равномерное распределение селена с минимальным размером частиц (0,2–0,7 мкм) и максимальным содержанием Se (3,62 %). Высоковязкие стабилизаторы, напротив, провоцировали агломерацию. Оптимальное соотношение селенистая кислота:восстановитель составило 1:4. Система на основе аскорбиновой кислоты и полисорбата 80 формирует дисперсии наночастиц селена с равномерным распределением, гидродинамическим радиусом порядка десятков нанометров и повышенной коллоидной стабильностью. Такие системы перспективны для применения в качестве источника селена при обогащении пищевых продуктов (хлебобулочных, молочных и мясных), а также при создании препаратов для биофортификации сельскохозяйственных культур.

Selenium is an essential micronutrient, but its bioavailability and toxicity depend on its chemical form. Selenium nanoparticles (SeNPs) are of significant interest due to their increased bioavailability, low toxicity, and pronounced antioxidant properties compared to organic and inorganic forms of selenium. However, particle aggregation, leading to a loss of colloidal stability, remains a key challenge in their industrial application. The research investigated the method of obtaining selenium nanoparticles by chemical reduction of a selenium-containing precursor using various reducing agents. The research objective was to study the size, morphology, and stability of the resulting nanoparticles and to evaluate the prospects for their application. Stable selenium nanoparticles were synthesized by chemical reduction of selenious acid (H2SeO3) in an aqueous medium. Ascorbic acid and sodium thiosulfate were studied as reducing agents. Polysorbate 80 (Tween 80), sodium alginate, and corn starch were used to stabilize the resulting nanoparticles. The resulting solids were characterized by UV spectrophotometry to determine the selenium concentration and construct calibration curves. Particle size, morphology, elemental composition, and distribution within the samples were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) with an energy-dispersive detector. The tests also included viscosity of the stabilized systems. Ascorbic acid proved to be a more effective reducing agent than sodium thiosulfate. The best stabilization results belonged to Polysorbate 80. The sample based on ascorbic acid and Polysorbate 80 showed a uniform distribution of selenium with the smallest particle size (0.2–0.7 microns) and the highest selenium content (3.62%). Highly viscous stabilizers provoked agglomeration. The optimal ratio of H2SeO3:reducing agent was 1:4. When ascorbic acid served as a reducing agent and Polysorbate 80 as a stabilizer, the dispersion of selenium nanoparticles was uniform, the hydrodynamic radius was tens of nanometers, and the colloidal stability was high. Such systems are promising as a source of selenium in the fortification of bakery, dairy and meat food products, as well as in innovative biofortification of crops.

 Наночастицы селена химический синтез стабилизаторы восстановители агротехнологии коллоидная стабильность Selenium nanoparticles chemical synthesis stabilizers reducing agents agricultural technology colloidal stability

Mehdi Y, Hornick J-L, Istasse L, Dufrasne I. Selenium in the environment, metabolism and involvement in body functions. Molecules. 2013;18(3):3292–3311. https://doi.org/10.3390/molecules18033292 Mehdi Y, Hornick J-L, Istasse L, Dufrasne I. Selenium in the environment, metabolism and involvement in body functions. Molecules. 2013;18(3):3292–3311. https://doi.org/10.3390/molecules18033292 Trippe III RC, Pilon-Smits EAH. Selenium transport and metabolism in plants: Phytoremediation and biofortification implications. Journal of Hazardous Materials. 2021;404:124178. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124178 Trippe III RC, Pilon-Smits EAH. Selenium transport and metabolism in plants: Phytoremediation and biofortification implications. Journal of Hazardous Materials. 2021;404:124178. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124178 Filipović N, Ušjak D, Milenković MT, Zheng K, Liverani L, et al. Comparative study of the antimicrobial activity of selenium nanoparticles with different surface chemistry and structure. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2020;8:624621. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.624621 Filipović N, Ušjak D, Milenković MT, Zheng K, Liverani L, et al. Comparative study of the antimicrobial activity of selenium nanoparticles with different surface chemistry and structure. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2020;8:624621. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.624621 Salishcheva OV, Prosekov AYu. Antimicrobial activity of mono- and polynuclear platinum and palladium complexes. Foods and Raw Materials. 2020;8(2):298–311. DOI: http://doi.org/10.21603/2308-4057-2020-2-298-311 Salishcheva OV, Prosekov AYu. Antimicrobial activity of mono- and polynuclear platinum and palladium complexes. Foods and Raw Materials. 2020;8(2):298–311. DOI: http://doi.org/10.21603/2308-4057-2020-2-298-311 Prasad J, Dixit A, Sharma SP, Mwakosya AW, Petkoska AT, Upadhyay A, et al. Nanoemulsion-based active packaging for food products. Foods and Raw Materials. 2024;12(1):22–36. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2024-1-585 Prasad J, Dixit A, Sharma SP, Mwakosya AW, Petkoska AT, Upadhyay A, et al. Nanoemulsion-based active packaging for food products. Foods and Raw Materials. 2024;12(1):22–36. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2024-1-585 Eremeeva NB. Nanoparticles of metals and their compounds in films and coatings: A review. Foods and Raw Materials. 2024;12(1):60–79. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2024-1-588 Eremeeva NB. Nanoparticles of metals and their compounds in films and coatings: A review. Foods and Raw Materials. 2024;12(1):60–79. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2024-1-588 Hu J, Wang Z, Zhang L, Peng J, Huang T, et al. Seleno-amino acids in vegetables: A review of their forms and metabolism. Frontiers in Plant Science. 2022;13:804368. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124178 Hu J, Wang Z, Zhang L, Peng J, Huang T, et al. Seleno-amino acids in vegetables: A review of their forms and metabolism. Frontiers in Plant Science. 2022;13:804368. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124178 Gudkov SV, Shafeev GA, Glinushkin AP, Shkirin AV, Barmina EV, et al. Production and use of selenium nanoparticles as fertilizers. ACS Omega. 2020;5(28):17767–17774. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c02448 Gudkov SV, Shafeev GA, Glinushkin AP, Shkirin AV, Barmina EV, et al. Production and use of selenium nanoparticles as fertilizers. ACS Omega. 2020;5(28):17767–17774. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c02448 D’Amato R, Regni L, Falcinelli B, Mattioli S, Benincasa P, et al. Current knowledge on selenium biofortification to improve the nutraceutical profile of food: A comprehensive review. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2020;68(14):4075–4097. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c00172 D’Amato R, Regni L, Falcinelli B, Mattioli S, Benincasa P, et al. Current knowledge on selenium biofortification to improve the nutraceutical profile of food: A comprehensive review. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2020;68(14):4075–4097. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c00172 Ao B, Du Q, Liu D, Shi X, Tu J, et al. A review on synthesis and antibacterial potential of bio-selenium nanoparticles in the food industry. Frontiers in Microbiology. 2023;14:1229838. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1229838 Ao B, Du Q, Liu D, Shi X, Tu J, et al. A review on synthesis and antibacterial potential of bio-selenium nanoparticles in the food industry. Frontiers in Microbiology. 2023;14:1229838. https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1229838 Tran TH, Le XC, Tran TNM, Nguyen NTT, Pham BN, et al. Nano selenium–alginate edible coating extends hydroponic strawberry shelf life and provides selenium fortification as a micro-nutrient. Food Bioscience. 2023;53:102597. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.102597 Tran TH, Le XC, Tran TNM, Nguyen NTT, Pham BN, et al. Nano selenium–alginate edible coating extends hydroponic strawberry shelf life and provides selenium fortification as a micro-nutrient. Food Bioscience. 2023;53:102597. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.102597 Bisht N, Phalswal P, Khanna PK. Selenium nanoparticles: A review on synthesis and biomedical applications. Materials Advances. 2022;3(3):1415–1431. https://doi.org/10.1039/d1ma00639h Bisht N, Phalswal P, Khanna PK. Selenium nanoparticles: A review on synthesis and biomedical applications. Materials Advances. 2022;3(3):1415–1431. https://doi.org/10.1039/d1ma00639h Саримов Р. М., Асташев М. Е., Яныкин Д. В., Мартинович Г. Г., Семенова Н. А. и др. Наночастицы селена как полифункциональная добавка, обеспечивающая рост и развитие сельскохозяйственных культур: механизмы, эффективность, перспективы и ограничения. Агрохимия. 2025. № 6. С. 92–104. https://doi.org/10.31857/S0002188125060124 Sarimov RM, Astashev ME, Yanikin DV. Martinovich GG, Semenova NA, et al. Selenium nanoparticles as a multifunctional additive that ensures the growth and development of agricultural crops: Mechanisms, effectiveness, prospects and limitations. Agrochemistry. 2025;(6):92–104. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0002188125060124 Garza-García JJ, Hernández-Díaz JA, Zamudio-Ojeda A, León-Morales JM, Guerrero-Guzmán A, et al. The role of selenium nanoparticles in agriculture and food technology. Biological Trace Element Research. 2023;200(5):2528–2548. https://doi.org/10.1007/s12011-021-02847-3 Garza-García JJ, Hernández-Díaz JA, Zamudio-Ojeda A, León-Morales JM, Guerrero-Guzmán A, et al. The role of selenium nanoparticles in agriculture and food technology. Biological Trace Element Research. 2023;200(5):2528–2548. https://doi.org/10.1007/s12011-021-02847-3 Zhang T, Qi M, Wu Q, Xiang P, Tang D, et al. Recent research progress on the synthesis and biological effects of selenium nanoparticles. Frontiers in Nutrition. 2023;10:1183487. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1183487 Zhang T, Qi M, Wu Q, Xiang P, Tang D, et al. Recent research progress on the synthesis and biological effects of selenium nanoparticles. Frontiers in Nutrition. 2023;10:1183487. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1183487 Блинов А. В., Блинова А. А., Рехман З. А., Гвозденко А. А., Голик А. Б. и др. Исследование процесса восстановления наночастиц селена. Наноиндустрия. 2023. Т. 16. № 5. С. 288–296. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.5.288.296 Blinov AV, Blinova AA, Rekhman ZA, Gvozdenko AA, Golik AB, et al. Study of selenium nanoparticles reduction process. Nanotechnologies. 2023;16(5):288–296. (In Russ.) https://doi.org/10.22184/1993-8578.2023.16.5.288.296 Ельяшевич М. А. Периодический закон Д. И. Менделеева, спектры и строение атома (К истории физической интерпретации периодической системы элементов). Успехи физических наук. 1970. Т. 100. № 1. С. 5–43. https://doi.org/10.3367/UFNr.0100.197001a.0005 Yelyashevich MA. Periodic law of D.I. Mendeleev, spectra and structure of the atom (On the history of the physical interpretation of the periodic system of elements). Successes of Physical Sciences. 1970;100(1):5–43. (In Russ.) https://doi.org/10.3367/UFNr.0100.197001a.0005 Alvi GB, Iqbal MS, Ghaith MMS, Haseeb A, Ahmed B, et al. Biogenic selenium nanoparticles (SeNPs) from citrus fruit have anti-bacterial activities. Scientific Reports. 2021;11(1):4811. https://doi.org/10.1038/s41598-021-84099-8 Alvi GB, Iqbal MS, Ghaith MMS, Haseeb A, Ahmed B, et al. Biogenic selenium nanoparticles (SeNPs) from citrus fruit have anti-bacterial activities. Scientific Reports. 2021;11(1):4811. https://doi.org/10.1038/s41598-021-84099-8