Potenciální toxické hladiny kyanidu v mandlích (Prunus amygdalus), meruňkových jádrech (Prunus armeniaca) a mandlovém sirupu

Abstrakt

Za normálních podmínek prostředí mnoho rostlin syntetizuje kyanogenní glykosidy , které jsou schopné hydrolýzou uvolňovat kyanovodík. Každý rok se vyskytují častá hospodářská zvířata a příležitostně lidské oběti konzumace cyanogenních rostlin. Tato práce si klade za cíl stanovit obsah kyseliny kyanovodíkové v různých vzorcích kyanogenních rostlin vybraných z tuniské flóry a v mandlovém sirupu. S cílem vyhodnotit jejich toxicitu a jejich krátkodobý i dlouhodobý dopad na zdraví spotřebitele pomocí normy ISO 2164-1975 NT týkající se stanovení kyanogenních heterosidů v luštěninách.

1. Úvod

Mnoho rostlin syntetizuje sloučeniny zvané kyanogenní glykosidy, které jsou schopné hydrolýzou uvolňovat kyanovodík. Tato schopnost, známá jako cyanogeneze, byla po staletí uznávána u rostlin, jako jsou meruňky, broskve, mandle a další důležité potravinářské rostliny. Existuje nejméně 2650 druhů rostlin, které produkují cyanoglykosidy. Jakmile jsou jedlé části rostlin macerovány, může se uvolnit katabolický intracelulární enzym -glukosidáza, který může přijít do styku s kyanogenními glykosidy. Tento enzym hydrolyzuje kyanogenní glykosidy za vzniku kyanovodíku, glukózy, ketonů nebo benzaldehydu. Velké množství lidí je denně vystaveno nízkým koncentracím kyanogenních sloučenin v mnoha potravinách, tato expozice může znamenat riziko pro lidské zdraví.

Každý rok jsou častá hospodářská zvířata a příležitostně lidské oběti mnoha a rozšířených cyanogenních látek spotřeba rostlin. Většina případů otravy kyanidem je způsobena konzumací rostlin, které jsou členy čeledi Rosaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae nebo Gramineae. Uvolněný kyanid inhibuje buněčné dýchání všech aerobních organismů blokováním mitochondriálního přenosu elektronů a zabráněním absorpce kyslíku. Vysoká expozice tomuto silnému jedu u lidí může způsobit nevolnost, zvracení, průjem, závratě, slabost, duševní zmatenost a křeče následované terminálním kómatem a doslova smrtí.

V mnoha tuniských oblastech jsou mletá meruňková jádra široce rozšířena používá se jako ochucovadlo do pečiva a koláčů, zatímco hořký mandle se používá k přípravě tradičního sirupu orgeat (mandlový sirup), který je v Tunisku velmi populární a hojně se konzumuje.

V této studii si klademe za cíl stanovit kyanovodíkovou obsah kyselin v různých vzorcích kyanogenních rostlin. Za účelem vyhodnocení jejich kyanogenního potenciálu a jejich toxicity podle normy ISO 2164-1975 NT týkající se stanovení cyanogenních heterosidů v luštěninách.

2. Materiály a metody

2.1. Odběr vzorků

2.1.1. Rostlinný materiál

Všechny vzorky byly libovolně vybrány z tuniské flóry. Tři různé odrůdy sladké mandle byly získány z místních obchodů s ořechy a suchým ovocem.

Dva vzorky hořké mandle byly získány ze dvou různých trhů v „Sfax“, o kterém je známo, že je hlavním městem hořkých mandlí. pěstování v Tunisku a třetí vzorek byl získán z hořkých mandlí pěstovaných na severu země.

Vzorky meruňkových jader byly získány z pěti různých oblastí z Tuniska, konkrétně „Monastir“, “ Sfax, „Sbiba“, „Morneg“ a „Tastour“.

2.1.2. Mandlový sirup

Pět hlavních značek mandlového sirupu bylo shromážděno z hlavních supermarketů a obchodů v Tunisku.

2.1.3. Zařízení

Pro tuto studii jsme potřebovali parní destilační aparát složený ze dvou baněk s kulatým dnem připojených na trubici kondenzátoru, mechanické drtiče semen, přesné elektrické váhy a inkubátoru regulovaného na teplotu.

2.1.4. Činidla

Všechna činidla byla okamžitě připravena v toxikologické laboratoři.

Roztok octanu sodného (20 g / l) upravený na pH = 5 kyselinou octovou, roztokem kyseliny dusičné g / ml. Dusičnan stříbrný 0,02 N, thiokyanát amonný 0,02 N. Barevný indikátor byl připraven smícháním jednoho dílu objemového dílu kyseliny dusičné a jednoho dílu objemového množství nasyceného roztoku síranu železnatého a amonného.

2.2. Metoda

2.2.1. Měření kyanovodíku v rostlinném materiálu

Ke stanovení kvantitativních hladin kyanidu ve vybraných vzorcích jsme použili argentometrickou metodu podle normy ISO 2164-1975 týkající se dávkování kyanogenních glykosidů v luštěninách.

Postup pro stanovení kyseliny kyanovodíkové v rostlinném materiálu spočíval v kyselé hydrolýze kyanogenních glykosidů, přičemž kyselina kyanovodíková uvolněná z této hydrolýzy byla izolována v roztoku dusičnanu stříbrného po destilaci párou.

Hladiny kyseliny kyanovodíkové byly stanoveny titrací přebytku dusičnanu stříbrného za použití roztoku thiokyanatanu amonného v kyselém prostředí za přítomnosti barevného indikátoru.

Zjištění hnědé sraženiny thiokyanatanu železitého indikovalo bod ekvivalence, kdy byl dusičnan stříbrný zcela vyčerpán.

2.2.2. Provozní metoda

Meruňková jádra a vzorky mandlí se sušily na slunci, poté se jemně drtily mechanickým mlýnkem, předtím se čistily destilovanou vodou a zředěným roztokem kyseliny dusičné.

Dvacet g mletý vzorek a mandlový sirup byly přesně zváženy a poté umístěny do 1000 ml baňky s kulatým dnem s 50 ml destilované vody a 10 ml octanu sodného 0,02 N.

Macerace byla provedena vložením baňky, těsně uzavřené v inkubátoru při teplotě 12 hodin. Tyto inkubační podmínky zajišťují úplnou konverzi kyanogenních glykosidů na kyselinu kyanovodíkovou.

Po inkubaci byla baňka s kulatým dnem ochlazena v ledové lázni a připojena k parní destilační aparatuře.

První baňka s kulatým dnem musí být do poloviny naplněna destilovanou vodou a připojena k zařízení na vyhřívané desce.

Druhá, která obsahovala macerát, byla připojena k trubce kondenzátoru.

Voda obsažená v první baňce s kulatým dnem se zahřála k varu; vyrobená pára byla přivedena do skleněné trubice do druhé baňky s kulatým dnem, aby se nesly páry kyseliny kyanovodíkové a kondenzovaly se na kapalinu.

Sto mililitrů destilátu bylo zachyceno ve směsi 50 ml dusičnanu stříbrného a 1 ml 0,02 N kyseliny dusičné, poté se okamžitě přenese do 500 ml odměrné baňky a dilatuje se destilovanou vodou.

Tento roztok se filtruje a 250 ml filtrátu se sebere do suchá baňka se 2 ml barevného indikátoru. Přebytek dusičnanu stříbrného byl titrován roztokem 0,02 N thiokyanátu amonného, dokud se neobjevila hnědá sraženina.

Všechny vzorky byly zpracovány shodně. Slepý pokus byl proveden za stejných podmínek.

Hladiny kyseliny kyanovodíkové byly vyjádřeny v mg / kg sušiny pomocí následujícího vzorce: je objem thiokyanátu amonného potřebného k neutralizaci přebytku dusičnanu stříbrného ve vzorku je objem thiokyanátu amonného potřebný k neutralizaci přebytku dusičnanu stříbrného ve slepém pokusu hmotnost (gram) zkušebního vzorku.

3. Výsledky a diskuse

3.1. Výsledky

Hladiny kyseliny kyanovodíkové nalezené v meruňkových jádrech, sladké a hořké mandli jsou uvedeny v tabulce 1.

Hladiny kyseliny kyanovodíkové v mandlovém sirupu jsou uvedeny v tabulce 2.

3.2. Diskuse

3.2.1. Kyanidová toxicita

Kyanid způsobuje intracelulární hypoxii reverzibilní vazbou na mitochondriální cytochromoxidázu a3 v mitochondriích. Cytochromoxidáza a3 je nezbytná pro redukci kyslíku na vodu ve čtvrtém komplexu oxidační fosforylace. Vazba kyanidu na železitý iont v cytochromoxidáze a3 inhibuje terminální enzym v dýchacím řetězci a zastavuje transport elektronů a oxidační fosforylaci (obrázek 1).

Obrázek 1

Vliv kyanidu na buněčné dýchání: Kyanid se reverzibilně váže na železitý iont v cytochromoxidáze a3 v mitochondriích a účinně zastavuje buněčné dýchání blokováním redukce kyslíku na vodu. ATP: adenosintrifosfát.

Tato sestupná kaskáda je fatální, pokud není obrácena. Ve skutečnosti je oxidativní fosforylace nezbytná pro syntézu adenosintrifosfátu (ATP) a pro pokračování buněčného dýchání. Toxicita kyanidu je do značné míry přičítána zastavení aerobního buněčného metabolismu, který způsobuje buněčnou hypoxii, který způsobuje centrální nervový systém a kardiovaskulární dysfunkce.

3.2.2. Úrovně kyanidu ve sladkých a hořkých mandlích

Obsah HCN v různých analyzovaných vzorcích se značně liší od méně než 20 do více než 1 000 mg / kg sušiny. Podle normy ISO 2164-1975 NT týkající se stanovení kyanogenních heterosidů v luštěninách se vzorek považuje za prostý kyanovodíku, pokud obsahuje nižší množství do 10 mg na kg; s vědomím, že koncentrace nalezené v našich vzorcích jsou vyšší než 10 mg / kg, považujeme tedy všechny ošetřené vzorky za cyanogenní.

Hladiny HCN v hořkých mandlích (mg / kg) jsou přibližně 40krát vyšší než hladiny nachází se ve sladké mandli (mg / kg). To by se dalo vysvětlit skutečností, že množství amygdalinu obsažené v hořké mandli výrazně převyšuje množství obsažené ve sladké. Po enzymatické hydrolýze uvolňuje amygdalin, který je nejdůležitějším kyanogenním glykosidem v druhu Prunus, vysokou hladinu kyseliny kyanovodíkové a benzaldehyd odpovědný za hořkost.

S vědomím, že akutní smrtelná dávka kyanidu pro u savců je pouhých 0,5 mg CN / kg tělesné hmotnosti, akutní orální smrtelná dávka HCN pro člověka je 0,5–3,5 mg / kg tělesné hmotnosti a spotřeba 50 hořkých mandlí je pro dospělé smrtící. U malých dětí je však smrtelných 5–10 mandlí.

3.2.3. Úrovně kyanidu v meruňkových jádrech

Úrovně HCN zaznamenané v pěti vzorcích meruňkových jader se v regionech tuniské země značně liší. Nejnižší hodnoty (583,2 mg / kg a 540 mg / kg) byly zaznamenány ve vzorcích od „Sfax“ a „Tastour“. Je třeba poznamenat, že mezi těmito dvěma regiony severozápad a jihovýchod nejsou žádné významné rozdíly. Hladiny jsou navíc ve středním Tunisku (Sbiba) střední s 804,60 mg / kg, zatímco nejvyšší hladiny (1134 a 1193,40 mg / kg) jsou zaznamenány ve vzorcích ze Sahelu (Monastir) a na severu země ( Morneg).

Podle Výboru pro toxicitu chemických látek v potravinách, spotřebních výrobcích a životním prostředí ve Velké Británii mohou koncentrace kyanidu v meruňkových jádrech dosáhnout 2 000 mg / kg sušiny.

3.2.4. Meziregionální variabilita kyanidu v různých vzorcích

Meziregionální variabilita obsahu HCN v různých ošetřených vzorcích je způsobena hlavně klimatickými podmínkami a srážkami. Suché podnebí a intenzivní sluneční světlo ve skutečnosti podporují kyanogenezi.

Kromě toho se zemědělské oblasti liší povahou jejich půd a procesy jejich hnojení chemickými hnojivy. Dusíkatá hnojiva skutečně zvyšují absorpci dusičnanů rostlinami a mají za následek blokování metabolismu dusíku a akumulaci HCN. Věk rostliny v době sklizně by také mohl vysvětlit tuto změnu úrovně kyanidu ve vzorcích získaných z různých geografických oblastí. Ve skutečnosti se uvádí, že HCN se během růstu rostlin postupně zvyšuje, aby dosáhl maxima v dospělosti, přibližně 20krát vyššího než u rostlin.

Několik studií o kyanogenních potravinách je shrnuto v tabulce 3.

Podle těchto výsledků si povšimneme, že hladiny kyseliny kyanovodíkové v našich vzorcích meruňkových jader (851,04 ± 303,28 mg / kg), získané argentometrickou metodou, jsou mírně nižší než ty, které byly zjištěny ve studii provedené na alžírské univerzitě „El Tarf“ a jejímž cílem bylo určit nutriční hodnotu hořkých meruňkových jader a jejich hladiny kyseliny kyanovodíkové (1175 ± 63,63 mg / kg). Jsou si však téměř rovny výsledky národní australské studie (799 ± 19,80 mg / kg).

Dále, s vědomím, že letální dávka je údajně 0,5–3,5 mg / kg tělesné hmotnosti, by byla nevyhnutelná závažná toxicita kvůli spotřebě přibližně 30 meruňkových jader pro dospělé a méně pro děti.

Podle „Výboru pro toxicitu“ (COT) obsahují meruňková jádra téměř 1450 mg / kg kyanidu, přibližně 0,5 mg / jádro. Spotřebitelům se doporučuje jíst pouze pět jader za hodinu a ne více než 10 denně.

Kanadské ministerstvo zdravotnictví navíc zamezilo použití hořkých meruňkových jader k aromatizaci potravin nebo k léčebným účelům a v současné době doporučuje, aby spotřeba hořkých meruňkových jader nepřesáhla tři jádra denně, a to kvůli jejich toxicitě, zejména pro malé děti.

3.2.5. Obsah kyanidu v lněném semeni (Linum usitatissimum)

Hladiny HCN v našich vzorcích hořkých mandlí (913–1210 mg / kg) a meruňkových jader (547–1154 mg / kg) jsou dvakrát vyšší než hladiny získané ze vzorků lněných semen v australské studii (360–390 mg / kg). Len (L. usitatissimum), velmi zajímavé jídlo kvůli vysokému obsahu kyseliny linolenové a vlákniny, má nejnižší toxicitu ze všech kyanogenních potravin. Ve skutečnosti by vaření jídla na bázi lnu při teplotě 230 ° C po dobu 15–18 minut nebo vaření semen mohlo eliminovat 90–100% kyseliny kyanovodíkové.

3.2.6. Úrovně kyanidu v manioku (Manioc esculenta Crantz)

Rozsah celkového obsahu kyanidu v různých odrůdách manioku je 1–1550 mg HCN / kg čerstvé hmoty. Podle FDA může obsah HCN v manioku dosáhnout až 1 500 mg / kg u hořkých odrůd špatně detoxikovaných, což může vysvětlovat hlášené negativní účinky každodenní konzumace manioku, jako je cukrovka, vrozené vady a neurologické poruchy strumy, jako je Konzo. , epidemické paralytické onemocnění, poprvé popsané G. Trolli v roce 1938, který jej objevil mezi Kwangem v Belgickém Kongu (nyní Konžská demokratická republika). Záchvaty jsou spojeny s několikadenní téměř výlučnou konzumací nedostatečně zpracované „hořké“ (bohaté na kyanidy) manioku. V severním Mosambiku je toto onemocnění známé jako mantakassa a je vyvoláváno každodenní konzumací gari (oblíbené jídlo vyrobené z maniok) jako potravina, Konzo je neurologické onemocnění, které způsobuje nevratné neuromotorické poškození a akutní nástup paraparézy postihující hlavně děti.

Vzhledem k závažnosti této patologie stanovila Světová zdravotnická organizace bezpečnostní prahovou hodnotu 10 mg / kg celkového kyanidu v maniokové mouce, na ochranu spotřebitelů před nepříznivými účinky chronického příjmu manioku.

V Austrálii a USA se z hlíz z manioku vyráběly hranolky a sušenky.

3.2.7. Úrovně kyanidu v mandlovém sirupu

Analýza mandlového sirupu ukazuje, že těchto pět značek v podstatě neobsahuje kyselinu kyanovodíkovou nebo asi 1–3 mg / kg. Zjištěné velmi nízké koncentrace jsou pravděpodobně vzhledem k tomu že tři první značky mandlových sirupů jsou připravovány se syntetickým aroma hořkého mandle, proto obsahují pouze 1 ± 0,25 mg / kg HCN. Dva další jsou připraveny s přirozenou vůní hořkých mandlí, ale neobsahují více než 3 ± 0,5 mg / kg HCN, pravděpodobně proto, že množství hořkých mandlí není dostatečně vysoké, aby uvolňovaly významné hladiny HCN.

Kromě toho bylo připuštěno, že k uvolňování kyanidu dochází až po hydrolýze při kontaktu s vodou, v takovém případě byl kyanid pravděpodobně uvolněn během výrobního procesu mandlového sirupu.

Výbor odborníků na látky určené k aromatizaci Rady Evropy a Austrálie, kodex potravinových norem Nového Zélandu, má pevně stanovené regulační limity, které definují maximální povolené hladiny HCN v ovocných semenech a v nápojích na bázi jam, jak je uvedeno v tabulce 4.

Na základě výše uvedených výsledků jsme dospěli k závěru, že obsah HCN v mandlových sirupech komerčně dostupných v Tunisku splňují normy, takže z těchto hledisek neznamenají tyto nápoje žádné nebezpečné účinky na lidské zdraví.

4. Závěr

Tato studie odhalila širokou škálu koncentrací kyanidů v běžně dostupných hořkých mandlích a meruňkových jádrech, na rozdíl od mandlového sirupu, který je osvobozen od kyseliny kyanovodíkové a zůstává produktem bez jakéhokoli rizika pro lidské zdraví. Je však třeba vzít v úvahu řadu doporučení, aby se zabránilo toxicitě cyanogenních potravin. Důraz by měl být kladen na vzdělávání v oblasti výživy s cílem zvýšit povědomí o možných zdravotních rizicích způsobených cyanogenními rostlinami pro člověka, zejména pro děti. Genetická selekce genotypů bez kyanogenů se však zdá být radikálním řešením pro tento druh intoxikace.

Doplňkové materiály