Potenziali livelli tossici di cianuro nelle mandorle (Prunus amygdalus), nei semi di albicocca (Prunus armeniaca) e nello sciroppo di mandorle

Abstract

In condizioni ambientali normali, molte piante sintetizzano glicosidi cianogenici , che sono in grado di rilasciare acido cianidrico allidrolisi. Ogni anno, ci sono frequenti bestiame e occasionali vittime umane del consumo di piante cianogene. Il presente lavoro mira a determinare il contenuto di acido cianidrico in diversi campioni di piante cianogeniche, selezionate dalla flora tunisina, e nello sciroppo di mandorle. Al fine di valutare la loro tossicità e il loro impatto sulla salute dei consumatori nel breve e lungo termine, utilizzando lo standard ISO 2164-1975 NT, relativo alla determinazione degli eterosidi cianogenici nelle leguminose.

1. Introduzione

Molte piante sintetizzano composti chiamati glicosidi cianogeni, che sono in grado di rilasciare acido cianidrico dopo lidrolisi. Questa capacità, nota come cianogenesi, è stata riconosciuta per secoli in piante come albicocche, pesche, mandorle e altre importanti piante alimentari. Esistono almeno 2650 specie di piante che producono cianoglicosidi. Una volta macerate le parti commestibili delle piante, lenzima catabolico intracellulare-glucosidasi può essere rilasciato e può entrare in contatto con i glicosidi cianogenici. Questo enzima idrolizza i glicosidi cianogenici per produrre acido cianidrico, glucosio, chetoni o benzaldeide. Un gran numero di persone è quotidianamente esposto a basse concentrazioni di composti cianogenici in molti alimenti, questa esposizione può comportare un rischio per la salute umana.

Ogni anno, ci sono frequenti bestiame e occasionali vittime umane di molti e diffusi cianogeni consumo di piante. La maggior parte dei casi di avvelenamento da cianuro sono causati dal consumo di piante che sono membri della famiglia delle Rosaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae o Gramineae. Il cianuro rilasciato inibisce la respirazione cellulare di tutti gli organismi aerobici bloccando il trasporto degli elettroni mitocondriali e prevenendo lassorbimento di ossigeno. Unelevata esposizione a questo potente veleno negli esseri umani può causare nausea, vomito, diarrea, vertigini, debolezza, confusione mentale e convulsioni seguite da coma terminale e letteralmente morte.

In molte regioni tunisine, i semi di albicocca macinati sono ampiamente utilizzato come agente aromatizzante in pasticceria e torte, mentre la mandorla amara viene utilizzata per preparare il tradizionale sciroppo di orzata (sciroppo di mandorle) che è molto popolare e ampiamente consumato in Tunisia.

In questo studio, ci proponiamo di determinare lidrocianica contenuto di acido in diversi campioni di piante cianogene. Al fine di valutarne il potenziale cianogenico e la loro tossicità, secondo la norma ISO 2164-1975 NT, relativa alla determinazione degli eterosidi cianogeni nelle leguminose.

2. Materiali e metodi

2.1. Raccolta di campioni

2.1.1. Materiale vegetale

Tutti i campioni sono stati scelti arbitrariamente tra la flora tunisina. Tre diverse varietà di mandorle dolci sono state ottenute da frutta secca locali e negozi di frutta secca.

I due campioni di mandorle amare sono stati ottenuti da due diversi mercati a “Sfax”, nota per essere la città principale della mandorla amara coltivazione in Tunisia e il terzo campione è stato ottenuto da mandorli amari coltivati nel nord del paese.

I campioni di semi di albicocca sono stati ottenuti da cinque diverse aree della Tunisia, ovvero “Monastir” ” Sfax, “” Sbiba “,” Morneg “e” Tastour “.

2.1.2. Sciroppo di mandorle

Cinque diversi marchi di sciroppo di mandorle sono stati raccolti dai principali supermercati e negozi situati in Tunisia.

2.1.3. Attrezzatura

Per questo studio avevamo bisogno di un apparato di distillazione a vapore composto da due beute a fondo tondo collegate ad un tubo condensatore, un tritacarne meccanico, una bilancia elettrica precisa e un incubatore regolato alla temperatura di.

2.1.4. Reagenti

Tutti i reagenti sono stati preparati istantaneamente allinterno del laboratorio di tossicologia.

Soluzione di acetato di sodio (20 g / L) aggiustata a pH = 5 con acido acetico, soluzione di acido nitrico g / mL. Nitrato dargento 0,02 N, tiocianato di ammonio 0,02 N. Lindicatore colorato è stato preparato miscelando una parte in volume di acido nitrico e una parte in volume di una soluzione satura di solfato di ferro e ammonio.

2.2. Metodo

2.2.1. Misurazione del cianuro di idrogeno nel materiale vegetale

Per determinare quantitativamente i livelli di cianuro in campioni selezionati, abbiamo utilizzato un metodo argentometrico, secondo lo standard ISO 2164-1975, relativo al dosaggio dei glicosidi cianogeni nelle piante leguminose.

La procedura per la determinazione dellacido cianidrico nel materiale vegetale, consisteva in unidrolisi acida dei glicosidi cianogeni, lacido cianogeno rilasciato da questa idrolisi è stato recuperato nella soluzione di nitrato dargento dopo una distillazione a vapore.

I livelli di acido cianidrico sono stati determinati mediante titolazione delleccesso di nitrato dargento, utilizzando una soluzione di tiocianato di ammonio, in un mezzo acido, in presenza dellindicatore di colore.

Lapparizione del precipitato bruno di tiocianato ferrico, indicava il punto di equivalenza, quando il nitrato dargento era completamente esaurito.

2.2.2. Metodo operativo

I semi di albicocca e i campioni di mandorle sono stati essiccati al sole, quindi macinati finemente con il macinino meccanico, preventivamente puliti con acqua distillata e una soluzione di acido nitrico diluito.

Venti g di il campione macinato e lo sciroppo di mandorle sono stati pesati accuratamente, quindi posti in un pallone a fondo tondo da 1000 mL con 50 mL di acqua distillata e 10 mL di acetato di sodio 0,02 N.

La macerazione è stata effettuata mettendo il pallone, ben chiuso, nellincubatore ad una temperatura di 12 ore. Queste condizioni di incubazione assicurano la conversione completa dei glicosidi cianogenici in acido cianidrico.

Dopo lincubazione, il pallone a fondo tondo è stato raffreddato in un bagno di ghiaccio e fissato allapparato di distillazione a vapore.

Il primo matraccio a fondo tondo deve essere riempito per metà di acqua distillata e fissato allapparecchio, su una piastra riscaldata.

Il secondo, che conteneva il macerato, era fissato al tubo del condensatore.

Lacqua contenuta nel primo pallone a fondo tondo è stata portata a ebollizione; il vapore prodotto è stato condotto in un tubo di vetro al secondo pallone a fondo tondo, al fine di trasportare i vapori dellacido cianidrico e di condensarli in un liquido.

Cento millilitri del distillato sono stati intrappolati in una miscela di 50 mL di nitrato dargento e 1 mL di acido nitrico 0,02 N, quindi trasferiti immediatamente in un pallone graduato da 500 mL e dilatati con acqua distillata.

Questa soluzione è stata filtrata e sono stati raccolti 250 mL del filtrato un pallone asciutto con 2 mL di un indicatore di colore. Il nitrato dargento in eccesso è stato titolato con una soluzione di tiocianato di ammonio 0,02 N fino alla comparsa del precipitato marrone.

Tutti i campioni sono stati trattati in modo identico. È stata eseguita una prova in bianco nelle stesse condizioni.

I livelli di acido cianidrico sono stati espressi in mg / kg di sostanza secca utilizzando la seguente formula: è il volume di tiocianato di ammonio necessario per neutralizzare leccesso di nitrato dargento nella prova su campione, è il volume di tiocianato di ammonio necessario per neutralizzare leccesso di nitrato dargento nella prova in bianco, è il peso (grammi) del campione di prova.

3. Risultati e discussione

3.1. Risultati

I livelli di acido cianidrico trovati nei semi di albicocca, nelle mandorle dolci e amare sono mostrati nella Tabella 1.

I livelli di acido cianidrico nello sciroppo di mandorle sono illustrati nella tabella 2.

3.2. Discussione

3.2.1. Tossicità da cianuro

Il cianuro provoca ipossia intracellulare legandosi in modo reversibile alla citocromo ossidasi a3 mitocondriale allinterno dei mitocondri. La citocromo ossidasi a3 è necessaria per la riduzione dellossigeno in acqua nel quarto complesso di fosforilazione ossidativa. Il legame del cianuro allo ione ferrico nella citocromo ossidasi a3 inibisce lenzima terminale nella catena respiratoria e arresta il trasporto degli elettroni e la fosforilazione ossidativa (Figura 1).

Figura 1

Effetto del cianuro sulla respirazione cellulare: il cianuro si lega reversibilmente allo ione ferrico della citocromo ossidasi a3 allinterno dei mitocondri, arrestando efficacemente la respirazione cellulare bloccando la riduzione dellossigeno nellacqua. ATP: adenosina trifosfato.

Questa cascata verso il basso è fatale se non invertita. Infatti, la fosforilazione ossidativa è essenziale per la sintesi delladenosina trifosfato (ATP) e il proseguimento della respirazione cellulare. La tossicità del cianuro è in gran parte attribuita alla cessazione del metabolismo delle cellule aerobiche, che causa disfunzioni del sistema nervoso centrale e cardiovascolari, dallipossia cellulare.

3.2.2. Livelli di cianuro nelle mandorle dolci e amare

Il contenuto di HCN nei diversi campioni analizzati varia notevolmente da meno di 20 a oltre 1000 mg / kg di sostanza secca. Secondo la norma ISO 2164-1975 NT, relativa alla determinazione degli eterosidi cianogeni nelle leguminose, un campione è considerato esente da acido cianidrico se contiene una percentuale inferiore a 10 mg per kg; di conseguenza, sapendo che le concentrazioni trovate nei nostri campioni sono superiori a 10 mg / kg, riteniamo che tutti i campioni trattati siano cianogeni.

I livelli di HCN nella mandorla amara (mg / kg) sono circa 40 volte superiori ai livelli si trova nella mandorla dolce (mg / kg).

Ciò potrebbe essere spiegato dal fatto che la quantità di amigdalina contenuta nella mandorla amara supera ampiamente la quantità contenuta in quella dolce. Dopo lidrolisi enzimatica, lamigdalina, il più importante glicoside cianogeno nella specie Prunus, rilascia un alto livello di acido cianidrico e una benzaldeide responsabile dellamarezza.

Sapendo che la dose letale acuta di cianuro per i mammiferi sono a partire da 0,5 mg CN / kg di peso corporeo, la dose letale orale acuta di HCN per luomo risulta essere 0,5-3,5 mg / kg di peso corporeo e il consumo di 50 mandorle amare è mortale per gli adulti. Tuttavia, per i bambini piccoli, 5-10 mandorle sono fatali.

3.2.3. Livelli di cianuro nei semi di albicocca

I livelli di HCN rilevati nei cinque campioni di semi di albicocca variano notevolmente tra le regioni del paese tunisino. Le percentuali più basse (583,2 mg / kg e 540 mg / kg) sono state osservate rispettivamente nei campioni da “Sfax” e “Tastour”. Va notato che non ci sono differenze significative tra queste due regioni del nord-ovest e del sud-est. Inoltre, i livelli sono intermedi nella Tunisia centrale (Sbiba) con 804,60 mg / kg, mentre i livelli più alti (1134 e 1193,40 mg / kg) si osservano, rispettivamente, nei campioni del Sahel (Monastir) e del nord del paese ( Morneg).

Secondo il comitato per la tossicità delle sostanze chimiche negli alimenti, nei prodotti di consumo e nellambiente nel Regno Unito, le concentrazioni di cianuro nei semi di albicocca possono raggiungere i 2000 mg / kg di sostanza secca.

3.2.4. Variabilità interregionale del cianuro in diversi campioni

La variabilità interregionale del contenuto di HCN in diversi campioni trattati è principalmente dovuta alle condizioni climatiche e alle precipitazioni. In realtà, il clima secco e la luce solare intensa favoriscono la cianogenesi.

Inoltre, le aree agricole differiscono per la natura dei loro terreni e per i processi di fertilizzazione con fertilizzanti chimici. Infatti, i fertilizzanti azotati aumentano lassorbimento dei nitrati da parte delle piante e comportano il blocco del metabolismo dellazoto e laccumulo di HCN. Letà della pianta al momento del raccolto potrebbe anche spiegare questa variazione del livello di cianuro in campioni ottenuti da diverse aree geografiche. Infatti, è stato riferito che lHCN aumenta gradualmente durante la crescita della pianta per raggiungere un massimo a maturità, circa 20 volte superiore a quello della piantina.

Alcuni studi sugli alimenti cianogenici sono riassunti nella Tabella 3.

In base a questi risultati, notiamo che i livelli di acido cianidrico nei nostri campioni di semi di albicocca (851,04 ± 303,28 mg / kg), ottenuti con il metodo argentometrico, sono leggermente inferiori a quelli riscontrati in uno studio condotto presso lUniversità algerina “El Tarf” e il cui scopo era di determinare il valore nutritivo dei semi di albicocca amara e il loro livello di acido cianidrico (1175 ± 63,63 mg / kg). Tuttavia, sono quasi uguali risultati di uno studio nazionale australiano (799 ± 19,80 mg / kg).

Inoltre, sapendo che la dose letale è compresa tra 0,5 e 3,5 mg / kg di peso corporeo, una grave tossicità sarebbe inevitabile a causa del consumo di circa 30 semi di albicocca per gli adulti e meno per i bambini.

Secondo il “Committee on Toxicity” (COT), i semi di albicocca contengono quasi 1450 mg / kg di cianuro, circa 0,5 mg / nocciolo. Si consiglia ai consumatori di mangiare solo cinque chicchi in unora e non più di 10 al giorno.

Inoltre, il Ministero della Salute canadese ha impedito luso di semi di albicocca amara per aromatizzare gli alimenti o per scopi medicinali, e attualmente raccomanda che il consumo di semi di albicocca amara non superi i tre semi al giorno, a causa della loro tossicità soprattutto per i bambini piccoli.

3.2.5. Contenuto di cianuro nei semi di lino (Linum usitatissimum)

I livelli di HCN nei nostri campioni di mandorle amare (913–1210 mg / kg) e nocciolo di albicocca (547–1154 mg / kg) sono due volte superiori ai livelli ottenuto da campioni di semi di lino nello studio australiano (360-390 mg / kg). Infatti il lino (L. usitatissimum), alimento molto interessante per il suo alto contenuto di acido linolenico e fibra alimentare, ha la minore tossicità tra tutti gli alimenti cianogeni. In realtà, cuocere alimenti a base di lino a 230 ° C per 15-18 minuti o bollire i semi potrebbe eliminare il 90-100% di acido cianidrico.

3.2.6. Livelli di cianuro nella manioca (Manioc esculenta Crantz)

La gamma dei contenuti totali di cianuro di diverse varietà di manioca è di 1–1550 mg HCN / Kg di materiale fresco. Secondo la FDA, il contenuto di HCN nella manioca può raggiungere fino a 1500 mg / kg nelle varietà amare scarsamente disintossicate, il che potrebbe spiegare gli effetti negativi riportati del consumo quotidiano di manioca, come diabete, malformazioni congenite e disturbi neurologici del gozzo come Konzo , una malattia paralitica epidemica, descritta per la prima volta da G. Trolli nel 1938, che la scoprì tra i Kwango del Congo Belga (oggi Repubblica Democratica del Congo). I focolai sono associati a diverse settimane di consumo quasi esclusivo di manioca “amara” (ricca di cianuro) non adeguatamente trasformata. Nel Mozambico settentrionale, la malattia è nota come mantakassa ed è indotta dal consumo quotidiano di gari (un alimento popolare a base di manioca) come alimento base, Konzo è una malattia neurologica che causa danni neuromotori irreversibili e insorgenza acuta di paraparesi che colpisce principalmente i bambini.

Data la gravità di questa patologia, lOrganizzazione mondiale della sanità ha stabilito una soglia di sicurezza di 10 mg / kg di cianuro totale nella farina di manioca, per proteggere i consumatori dagli effetti negativi dellassunzione cronica di manioca.

In Australia e negli Stati Uniti, i tuberi di manioca sono stati utilizzati per fare patatine e biscotti.

3.2.7. Livelli di cianuro nello sciroppo di mandorle

Lanalisi dello sciroppo di mandorle mostra che le cinque marche sono sostanzialmente prive di acido cianidrico o circa 1-3 mg / kg. Le concentrazioni molto basse trovate sono molto probabilmente Dato che che le tre prime marche di sciroppi di mandorle sono preparate con un aroma sintetico di mandorla amara, per questo contengono solo 1 ± 0,25 mg / kg di HCN. Gli altri due sono preparati con un aroma naturale di mandorla amara ma contengono non più di 3 ± 0,5 mg / kg di HCN, probabilmente perché le quantità di mandorle amare non sono abbastanza elevate da rilasciare livelli significativi di HCN.

Inoltre, è stato ammesso che il rilascio di cianuro avviene solo dopo lidrolisi a contatto con lacqua, in tal caso, il cianuro è stato probabilmente rilasciato durante il processo di produzione dello sciroppo di mandorle.

Il Comitato of Experts on Flavorings of the Council of Europe and Australia, New Zealand Food Standards code, hanno limiti normativi fissi, che definiscono i livelli massimi consentiti di HCN nei semi di frutta e nelle bevande a base di noccioli come mostrato nella Tabella 4.

Alla luce dei risultati di cui sopra, abbiamo concluso che HCN il contenuto negli sciroppi di mandorle commercializzati in Tunisia rispettano gli standard, quindi, su queste bevande non implicano effetti pericolosi sulla salute umana da questo punto di vista.

4. Conclusione

Questo studio ha rivelato unampia gamma di concentrazioni di cianuro nelle mandorle amare e nei semi di albicocca comunemente disponibili, in contrasto con lo sciroppo di mandorle, che è esente da acido cianidrico e rimane un prodotto senza alcun rischio per la salute umana. Tuttavia, è necessario prendere in considerazione una serie di raccomandazioni per evitare la tossicità degli alimenti cianogeni. Laccento dovrebbe essere posto sulleducazione alimentare, per aumentare la consapevolezza sul potenziale rischio per la salute causato dalle piante cianogene per luomo, in particolare per i bambini. Tuttavia, la selezione genetica dei genotipi privi di cianogeno sembra essere una soluzione radicale per questo tipo di intossicazione.

Materiali supplementari