Potentielle toksiske niveauer af cyanid i mandler (Prunus amygdalus), abrikoskerner (Prunus armeniaca) og mandelsirup

Abstrakt

Under normale miljøforhold syntetiserer mange planter cyanogene glycosider , som er i stand til at frigive hydrogencyanid efter hydrolyse. Hvert år er der hyppige husdyr og lejlighedsvise ofre for cyanogene planter. Det nuværende arbejde sigter mod at bestemme indholdet af hydrocyansyre i forskellige prøver af cyanogene planter, valgt fra den tunesiske flora, og i mandelsirupen. For at evaluere deres toksicitet og deres indvirkning på forbrugernes sundhed på kort sigt såvel som på lang sigt ved hjælp af ISO 2164-1975 NT-standarden vedrørende bestemmelse af cyanogene heterosider i bælgplanter.

1. Introduktion

Mange planter syntetiserer forbindelser kaldet cyanogene glycosider, som er i stand til at frigive hydrogencyanid efter hydrolyse. Denne evne, kendt som cyanogenese, er blevet anerkendt i århundreder i planter som abrikoser, ferskner, mandler og andre vigtige madplanter. Der er mindst 2650 arter af planter, der producerer cyanoglykosider. Når først de spiselige dele af planterne er macereret, kan det katabolske intracellulære enzym -glucosidase frigives og kan komme i kontakt med de cyanogene glycosider. Dette enzym hydrolyserer de cyanogene glycosider til dannelse af hydrogencyanid, glucose, ketoner eller benzaldehyd. Et stort antal mennesker udsættes dagligt for lave koncentrationer af cyanogene forbindelser i mange alimenter. Denne redegørelse kan medføre en risiko for menneskers sundhed.

Hvert år er der hyppige husdyr og lejlighedsvise menneskelige ofre for mange og udbredte cyanogene planteforbrug. De fleste tilfælde af cyanidforgiftning skyldes forbrug af planter, der er medlemmer af familien Rosaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae eller Gramineae. Udgivet cyanid hæmmer cellulær respiration af alle aerobe organismer ved at blokere mitokondrie elektrontransport og forhindre iltoptagelse. Høj eksponering for denne potente gift hos mennesker kan forårsage kvalme, opkastning, diarré, svimmelhed, svaghed, mental forvirring og kramper efterfulgt af terminal koma og bogstavelig talt død.

I mange tunesiske regioner er malede abrikoskerner bredt brugt som smagsstof i kager og kager, mens bitter mandel bruges til at tilberede traditionel orgatsirup (mandelsirup), som er meget populær og almindeligt forbrugt i Tunesien.

I denne undersøgelse sigter vi mod at bestemme hydrocyanic syreindhold i forskellige prøver af cyanogene planter. For at evaluere deres cyanogene potentiale og deres toksicitet i henhold til ISO 2164-1975 NT-standarden vedrørende bestemmelse af cyanogene heterosider i bælgfrugter.

2. Materialer og metoder

2.1. Prøvesamling

2.1.1. Plantemateriale

Alle prøver blev vilkårligt valgt blandt den tunesiske flora. Tre forskellige sorter af sød mandel blev opnået fra lokale nødder og tørfrugtbutikker.

De to prøver af bitter mandel blev hentet fra to forskellige markeder i “Sfax”, som er kendt for at være den største by for bitter mandel dyrkning i Tunesien, og den tredje prøve blev opnået fra bitre mandeltræer, der blev dyrket i det nordlige land.

Prøverne af abrikoskerner blev opnået fra fem forskellige områder fra Tunesien, nemlig “Monastir,” ” Sfax, “” Sbiba, “” Morneg, “og” Tastour “.

2.1.2. Mandelsirup

Fem forskellige mandelsirupmærker blev indsamlet fra de store supermarkeder og butikker i Tunesien.

2.1.3. Udstyr

Vi havde brug for et dampdestillationsapparat bestående af to rundbundet kolber forbundet til et kondensorrør, en mekanisk frøkværn, en nøjagtig elektrisk balance og en inkubator reguleret ved temperaturen på.

2.1.4. Reagenser

Alle reagenser blev øjeblikkeligt fremstillet i laboratoriet for toksikologi.

Opløsning af natriumacetat (20 g / L) justeret til pH = 5 med eddikesyre, salpetersyreopløsning g / ml. Sølvnitrat 0,02 N, ammoniumthiocyanat 0,02 N. Den farvede indikator blev fremstillet ved at blande en del med et volumen salpetersyre og en del med et volumen af en mættet opløsning af jernsulfat og ammonium.

2.2. Metode

2.2.1. Måling af hydrogencyanid i plantemateriale

For at bestemme kvantitativt cyanidniveauer i udvalgte prøver anvendte vi en argentometrisk metode ifølge ISO 2164-1975-standarden, der vedrører doseringen af cyanogene glycosider i bælgfrugter.

Fremgangsmåden til bestemmelse af hydrocyansyre i plantemateriale bestod i en syrehydrolyse af de cyanogene glycosider, og den hydrogencyaninsyre, der blev frigivet fra denne hydrolyse, blev udvundet i sølvnitratopløsningen efter en dampdestillation.

Hydrocyansyre-niveauer blev bestemt ved titrering af overskuddet af sølvnitrat ved anvendelse af en opløsning af ammoniumthiocyanat i et surt medium i nærværelse af farveindikatoren.

Udseendet af brunt bundfald af jernthiocyanat angav ækvivalenspunktet, når sølvnitratet var fuldstændigt opbrugt.

2.2.2. Driftsmetode

Abrikoskerner og mandelprøver blev soltørret, derefter formalet fint med den mekaniske kværn, tidligere renset op med destilleret vand og en fortyndet salpetersyreopløsning.

Tyve g den formalede prøve og mandelsirup blev vejet nøjagtigt og derefter anbragt i en 1000 ml rundbundet kolbe med 50 ml destilleret vand og 10 ml natriumacetat 0,02 N.

Maserationen blev foretaget ved at anbringe kolben, tæt lukket i inkubatoren ved en temperatur på i 12 timer. Disse inkubationsbetingelser sikrer fuldstændig omdannelse af de cyanogene glycosider til hydrocyansyre.

Efter inkubation blev den rundbundede kolbe afkølet i et isbad og fastgjort til dampdestillationsapparatet.

Den første rundbundet kolbe skal fyldes halvt med destilleret vand og fastgøres til apparatet på en opvarmet plade.

Den anden, der indeholdt macerat, blev fastgjort til kondensorrøret.

Vand indeholdt i den første rundbundet kolbe blev opvarmet til kog; den producerede damp blev ført ind i glasslanger til den anden rundbundet kolbe for at føre hydrocylsyreens dampe og kondensere dem til en væske.

Hundrede milliliter destillat blev fanget i en blanding 50 ml sølvnitrat og 1 ml salpetersyre 0,02 N, derefter straks overført til en 500 ml målekolbe og dilateret med destilleret vand.

Denne opløsning blev filtreret, og 250 ml af filtratet blev opsamlet i en tør kolbe med 2 ml af en farveindikator. Det overskydende sølvnitrat blev titreret med en opløsning af ammoniumthiocyanat 0,02 N, indtil det brune bundfald vises.

Alle prøver blev behandlet ens. En blindprøve blev udført under de samme betingelser.

Hydrocyansyreindholdet blev udtrykt i mg / kg tørstof ved anvendelse af følgende formel: er det nødvendige volumen af ammoniumthiocyanat for at neutralisere overskuddet af sølvnitrat i prøvetesten er det volumen af ammoniumthiocyanat, der kræves for at neutralisere overskuddet af sølvnitrat i blindprøven, er vægten (gram) af testprøven.

3. Resultater og diskussion

3.1. Resultater

Hydrocyansyre niveauer fundet i abrikoskernerne, sød og bitter mandel er vist i tabel 1.

Hydrocyansyreindhold i mandelsirup er illustreret i tabel 2.

3.2. Diskussion

3.2.1. Cyanidtoksicitet

Cyanid forårsager intracellulær hypoxi ved reversibel binding til mitokondrie cytochromoxidase a3 i mitokondrierne. Cytochromoxidase a3 er nødvendig til reduktion af ilt til vand i det fjerde kompleks af oxidativ phosphorylering. Binding af cyanid til ferriionen i cytochromoxidase a3 hæmmer det terminale enzym i åndedrætskæden og standser elektrontransport og oxidativ fosforylering (figur 1).

Figur 1

Effekt af cyanid på cellulær respiration: Cyanid binder reversibelt til ferriionen i cytochromoxidase a3 i mitokondrier, hvilket effektivt standser cellulær respiration ved at blokere reduktionen af ilt til vand. ATP: adenosintrifosfat.

Denne nedadgående kaskade er dødelig, hvis den ikke vendes. Faktisk er oxidativ fosforylering afgørende for syntesen af adenosintrifosfat (ATP) og fortsættelsen af cellulær respiration. Toksiciteten af cyanid tilskrives i vid udstrækning ophør af aerob cellemetabolisme, som forårsager centralnervesystemet og kardiovaskulære dysfunktioner, ved cellulær hypoxi.

3.2.2. Cyanidniveauer i søde og bittere mandler

HCN-indhold i de forskellige analyserede prøver varierer betydeligt fra mindre end 20 til mere end 1000 mg / kg tørstof. I henhold til ISO 2164-1975 NT-standarden, der vedrører bestemmelse af cyanogene heterosider i bælgfrugter, betragtes en prøve som fri for hydrogencyanid, hvis den indeholder en lavere hastighed til 10 mg pr. Kg; derfor ved vi at vide, at koncentrationer fundet i vores prøver er højere end 10 mg / kg, vi mener, at alle behandlede prøver er cyanogene.

HCN niveauer i bitter mandel (mg / kg) er cirka 40 gange højere end niveauer findes i sød mandel (mg / kg).

Dette kunne forklares ved, at mængden af amygdalin indeholdt i den bitre mandel stort set overstiger den mængde, der er indeholdt i den søde. Efter enzymatisk hydrolyse frigiver amygdalin, som er det vigtigste cyanogene glycosid i Prunus-arter, et højt niveau af hydrocyansyre og et benzaldehyd, der er ansvarlig for bitterheden.

Ved at vide, at den akutte dødelige dosis cyanid for pattedyr er så lave som 0,5 mg CN / kg af legemsvægten, den akutte orale letale dosis af HCN for mennesker rapporteres at være 0,5-3,5 mg / kg legemsvægt, og forbruget af 50 bitre mandler er dødbringende for voksne. Men for små børn er 5-10 mandler dødelige.

3.2.3. Cyanidniveauer i abrikoskerner

HCN-niveauer, der er noteret i de fem prøver af abrikoskerner, varierer betydeligt på tværs af regioner i det tunesiske land. De laveste priser (583,2 mg / kg og 540 mg / kg) blev noteret i henholdsvis prøver fra “Sfax” og “Tastour”. Det skal bemærkes, at der ikke er nogen signifikante forskelle mellem disse to regioner i Nordvest og Sydøst. Derudover er niveauerne mellemliggende i det centrale Tunesien (Sbiba) med 804,60 mg / kg, mens de højeste niveauer (1134 og 1193,40 mg / kg) er noteret i prøver fra Sahel (Monastir) og nord for landet ( Morneg).

Ifølge Udvalget om kemikaliernes toksicitet i fødevarer, forbrugerprodukter og miljøet i Storbritannien kan koncentrationer af cyanid i abrikoskerner nå op på 2000 mg / kg tørstof.

3.2.4. Interregionel variation af cyanid i forskellige prøver

Den interregionale variation af HCN-indhold i forskellige behandlede prøver skyldes hovedsagelig klimatiske forhold og regn. Faktisk fremmer det tørre klima og intenst sollys cyanogenese.

Derudover adskiller landbrugsområder sig efter deres jordbund og deres befrugtningsprocesser med kemisk gødning. Faktisk øger kvælstofgødning absorptionen af nitrater fra planter og medfører blokering af kvælstofmetabolisme og ophobning af HCN. Plantealderen ved høsttid kunne også forklare denne cyanidniveauvariation i prøver opnået fra forskellige geografiske områder. Faktisk rapporteres det, at HCN gradvist øges under plantevæksten for at nå et maksimum ved modenhed, cirka 20 gange højere end i plantlet.

Et par undersøgelser af cyanogene fødevarer er opsummeret i tabel 3.

I henhold til disse resultater bemærker vi, at hydrocyansyre niveauer i vores prøver af abrikoskerner (851,04 ± 303,28 mg / kg), opnået ved den argentometriske metode, er svagt lavere end dem, der blev fundet i en undersøgelse foretaget ved det algeriske universitet “El Tarf”, og hvis formål var at bestemme næringsværdien af bitre abrikoskerner og deres hydrocyansyreindhold (1175 ± 63,63 mg / kg). De er dog næsten lige en national australsk undersøgelsesresultat (799 ± 19,80 mg / kg).

Desuden ville en alvorlig toksicitet være uundgåelig på grund af indtagelse af dødelig dosis på 0,5-3,5 mg / kg lgv. ca. 30 abrikoskerner til voksne og færre til børn.

Ifølge “Toksicitetsudvalget” (COT) indeholder abrikoskerner næsten 1450 mg / kg cyanid, ca. 0,5 mg / kerne. Forbrugerne rådes til kun at spise fem kerner på en time og ikke mere end 10 om dagen.

Desuden har det canadiske sundhedsministerium forhindret brugen af bitre abrikoskerner til aromatisering af fødevarer eller til medicinske formål og i øjeblikket anbefaler, at forbruget af bitre abrikoskerner ikke overstiger tre kerner om dagen på grund af deres toksicitet, især for små børn.

3.2.5. Cyanidindhold i hørfrø (Linum usitatissimum)

HCN-niveauer i vores prøver af bitre mandler (913-1210 mg / kg) og abrikoskerne (547–1154 mg / kg) er to gange højere end niveauerne opnået fra prøver af hørfrø i den australske undersøgelse (360-390 mg / kg). Faktisk har hør (L. usitatissimum), en meget interessant mad på grund af dens høje indhold af linolensyre og kostfibre, mindst toksicitet blandt alle cyanogene fødevarer. Faktisk kunne madlavning af hørbaseret mad ved 230 ° C i 15-18 minutter eller kogende frø eliminere 90-100% hydrocyansyre.

3.2.6. Cyanidniveauer i kassava (Manioc esculenta Crantz)

Omfanget af det samlede antal cyanidindhold i forskellige sorter af kassava er 1–1550 mg HCN / kg frisk materiel. Ifølge FDA kan HCN-indholdet i kassava nå op til 1500 mg / kg i bitre sorter, der er afgiftet dårligt, hvilket kan forklare de rapporterede negative virkninger af det daglige forbrug af kassava, såsom diabetes, medfødte misdannelser og goiterneurologiske lidelser såsom Konzo , en epidemisk paralytisk sygdom, der først blev beskrevet af G. Trolli i 1938, der opdagede den blandt Kwango i det belgiske Congo (nu Den Demokratiske Republik Congo). Udbruddet er forbundet med adskillige uger med næsten eksklusivt forbrug af utilstrækkeligt forarbejdet “bitter” (cyanidrig) kassava. I det nordlige Mozambique er sygdommen kendt som mantakassa, og den induceres af det daglige forbrug af gari (en populær mad fremstillet af cassava) som et næringsstof, Konzo er en neurologisk sygdom, der forårsager irreversibel neuromotorisk skade og akut debut af paraparese, der hovedsageligt rammer børn.

I betragtning af alvoren af denne patologi har Verdenssundhedsorganisationen etableret en sikkerhedstærskel på 10 mg / kg totalt cyanid i kassava-mel for at beskytte forbrugerne mod skadelige virkninger af kroniske kassavaindtag.

I Australien og USA blev kassava-knolde brugt til at fremstille chips og cookies.

3.2.7 Cyanidniveauer i mandelsirup

Mandelsirups analyse viser, at de fem mærker i det væsentlige er fri for hydrocyansyre eller ca. 1-3 mg / kg. De meget lave koncentrationer, der findes, er sandsynligvis skyldes at de tre første mærker af mandelsirup er fremstillet med en syntetisk aroma af bitter mandel, derfor indeholder de kun 1 ± 0,25 mg / kg HCN. De to andre fremstilles med en naturlig aroma af bitter mandel, men de indeholder ikke mere end 3 ± 0,5 mg / kg HCN, sandsynligvis fordi mængderne af bitter mandel ikke er høje nok til at frigive signifikante niveauer af HCN.

Derudover er det blevet indrømmet, at frigivelse af cyanid kun sker efter hydrolyse ved kontakt med vand. I sådanne tilfælde blev cyanid sandsynligvis frigivet under produktionsprocessen af mandelsirupen.

Udvalget af eksperter om aromaer fra Europarådet og Australien, New Zealand Food Standards-koden, har faste lovgivningsmæssige grænser, der definerer de maksimalt tilladte niveauer af HCN i frugtfrø og pitsbaserede drikkevarer som vist i tabel 4.

På baggrund af ovenstående resultater konkluderede vi, at HCN indholdet i mandelsirup, der markedsføres i Tunesien, overholder standarderne. Så på disse drikkevarer betyder det ikke nogen farlig indvirkning på menneskers sundhed set fra dette synspunkt.

4. Konklusion

Denne undersøgelse afslørede en bred vifte af cyanidkoncentrationer i almindeligt tilgængelige bitre mandler og abrikoskerner i modsætning til mandelsirup, der er fritaget for hydrocyansyre og forbliver et produkt uden nogen risiko for menneskers sundhed. Dog bør en række anbefalinger overvejes for at undgå toksiciteten af cyanogene fødevarer. Der bør lægges vægt på maduddannelse for at øge bevidstheden om den potentielle sundhedsrisiko, som cyanogene planter forårsager for mennesker, især for børn. Imidlertid synes den genetiske udvælgelse af cyanogenfri genotyper at være en radikal løsning på denne form for forgiftning.

Supplerende materialer