Potensielle giftige nivåer av cyanid i mandler (Prunus amygdalus), aprikoskjerner (Prunus armeniaca) og mandelsirup

Abstrakt

Under normale miljøforhold syntetiserer mange planter cyanogene glykosider , som er i stand til å frigjøre hydrogencyanid ved hydrolyse. Hvert år er det hyppige husdyr og sporadiske menneskelige ofre for forbruk av cyanogene planter. Dette arbeidet tar sikte på å bestemme innholdet av hydrocyansyre i forskjellige prøver av cyanogene planter, valgt fra den tunisiske floraen, og i mandelsirupen. For å evaluere deres toksisitet og deres innvirkning på forbrukerens helse på kort sikt som på lang sikt, ved bruk av ISO 2164-1975 NT-standarden, knyttet til bestemmelse av cyanogene heterosider i belgfrukter.

1. Innledning

Mange planter syntetiserer forbindelser kalt cyanogene glykosider, som er i stand til å frigjøre hydrogencyanid ved hydrolyse. Denne evnen, kjent som cyanogenese, har blitt anerkjent i århundrer i planter som aprikoser, fersken, mandler og andre viktige matplanter. Det er minst 2650 arter av planter som produserer cyanoglykosider. Når de spiselige delene av plantene er maserert, kan det katabolske intracellulære enzymet -glukosidase frigjøres og kan komme i kontakt med de cyanogene glykosidene. Dette enzymet hydrolyserer de cyanogene glykosidene for å produsere hydrogencyanid, glukose, ketoner eller benzaldehyd. Et stort antall mennesker blir daglig utsatt for lave konsentrasjoner av cyanogene forbindelser i mange alimenter. Denne utstillingen kan innebære en risiko for menneskers helse.

Hvert år er det hyppige husdyr og sporadiske menneskelige ofre for mange og utbredte cyanogene planteforbruk. De fleste tilfeller av cyanidforgiftning er forårsaket av forbruket av plantene som er medlemmer av familien Rosaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae eller Gramineae. Utgitt cyanid hemmer cellulær respirasjon av alle aerobe organismer ved å blokkere mitokondriell elektrontransport og forhindre oksygenopptak. Høy eksponering for denne potente giften hos mennesker kan forårsake kvalme, oppkast, diaré, svimmelhet, svakhet, mental forvirring og kramper etterfulgt av terminal koma og bokstavelig talt død.

I mange tunisiske regioner er malte aprikoskjerner vidt brukt som smaksmiddel i bakverk og kaker, mens bitter mandel brukes til å tilberede tradisjonell orgatsirup (mandelsirup) som er veldig populær og konsumert i Tunisia.

I denne studien tar vi sikte på å bestemme hydrocyanic syreinnhold i forskjellige prøver av cyanogene planter. For å evaluere deres cyanogene potensial og deres toksisitet, i henhold til ISO 2164-1975 NT-standarden, knyttet til bestemmelse av cyanogene heterosider i belgfrukter.

2. Materialer og metoder

2.1. Prøvesamling

2.1.1. Plantemateriale

Alle prøvene ble vilkårlig valgt blant den tunisiske floraen. Tre forskjellige varianter av søt mandel ble hentet fra lokale nøtter og tørr fruktbutikker.

De to prøvene av bitter mandel ble hentet fra to forskjellige markeder i «Sfax», som er kjent for å være den viktigste byen for bitter mandel. dyrking i Tunisia, og den tredje prøven ble hentet fra bitre mandeltrær dyrket nord i landet.

Prøvene på aprikoskjerner ble hentet fra fem forskjellige områder fra Tunisia, nemlig «Monastir,» » Sfax, ”“ Sbiba, ”“ Morneg, ”og“ Tastour ”.

2.1.2. Mandelsirup

Fem forskjellige mandelsirupmerker ble samlet inn fra de store supermarkedene og butikkene i Tunisia.

2.1.3. Utstyr

Vi trengte for denne studien et dampdestillasjonsapparat bestående av to rundbunnsflasker koblet til et kondensatorrør, en mekanisk frøsliper, en presis elektrisk balanse og en inkubator regulert til temperaturen på.

2.1.4. Reagenser

Alle reagenser ble øyeblikkelig fremstilt i laboratoriet for toksikologi.

Løsning av natriumacetat (20 g / L) justert til pH = 5 med eddiksyre, salpetersyreoppløsning g / ml. Sølvnitrat 0,02 N, ammoniumtiocyanat 0,02 N. Den fargede indikatoren ble fremstilt ved å blande en del med et volum salpetersyre og en del med et volum av en mettet løsning av jernsulfat og ammonium.

2.2. Metode

2.2.1. Måling av hydrogencyanid i plantemateriale

For å bestemme kvantitativt cyanidnivåer i utvalgte prøver, brukte vi en argentometrisk metode, i henhold til ISO 2164-1975-standarden, relatert til dosering av cyanogene glykosider i belgfrukter.

Fremgangsmåten for bestemmelse av hydrosyansyre i plantemateriale, besto i en sur hydrolyse av de cyanogene glykosidene, hydrocyansyren som ble frigjort fra denne hydrolysen ble gjenvunnet i sølvnitratløsningen etter en dampdestillasjon.

Hydrocyansyre-nivåer ble bestemt ved titrering av overskuddet av sølvnitrat, ved å bruke en løsning av ammoniumtiocyanat, i et surt medium, i nærvær av fargeindikatoren.

Utseendet til brunt bunnfall av jerntiocyanat indikerte ekvivalenspunktet da sølvnitratet var fullstendig oppbrukt.

2.2.2. Driftsmetode

Aprikoskjerner og mandelprøver ble soltørket, deretter malt fint med den mekaniske kvernen, tidligere renset med destillert vann og en fortynnet salpetersyreoppløsning.

Tjue g den malte prøven og mandelsirupen ble veid nøyaktig og deretter plassert i en 1000 ml rundbunnet kolbe med 50 ml destillert vann og 10 ml natriumacetat 0,02 N.

Maserasjonen ble laget ved å sette kolben, tett lukket, i inkubatoren ved en temperatur på i 12 timer. Disse inkubasjonsbetingelsene sikrer fullstendig omdannelse av de cyanogene glykosidene til hydrocyansyre.

Etter inkubering ble den rundbunnede kolben avkjølt i et isbad og festet til dampdestillasjonsapparatet.

Den første rundbunnede kolben må være halvfylt med destillert vann og festes til apparatet, på en oppvarmet plate.

Den andre, som inneholdt macerat, ble festet til kondensorrøret.

Vann inneholdt i den første rundbunnede kolben ble kokt opp; Dampen som ble produsert ble ført inn i glassrør til den andre rundbunnede kolben for å føre hydrocyansyredampene og kondensere dem til en væske.

Hundre milliliter destillatet ble fanget i en blanding 50 ml sølvnitrat og 1 ml salpetersyre 0,02 N, deretter umiddelbart overført til en 500 ml målekolbe og utvidet med destillert vann.

Denne løsningen ble filtrert og 250 ml av filtratet ble samlet inn i en tørr kolbe med 2 ml fargeindikator. Overskuddet av sølvnitrat ble titrert med en oppløsning av ammoniumtiocyanat 0,02 N til det brune bunnfallet dukket opp.

Alle prøver ble behandlet identisk. En blindprøve ble utført under de samme betingelser.

Hydrocyansyre-nivåene ble uttrykt i mg / kg tørrstoff ved å bruke følgende formel: er volumet av ammoniumtiocyanat som kreves for å nøytralisere overskuddet av sølvnitrat i prøvetesten, er volumet av ammoniumtiocyanat som kreves for å nøytralisere overskuddet av sølvnitrat i blindprøven, er vekten (gram) av testprøven.

3. Resultater og diskusjon

3.1. Resultater

Hydrocyansyre nivåer funnet i aprikoskjerner, søt og bitter mandel er vist i tabell 1.

Hydrocyansyre i mandelsirup er illustrert i tabell 2.

3.2. Diskusjon

3.2.1. Cyanidtoksisitet

Cyanid forårsaker intracellulær hypoksi ved reversibel binding til mitokondriell cytokromoksidase a3 i mitokondriene. Cytokromoksydase a3 er nødvendig for reduksjon av oksygen til vann i det fjerde komplekset av oksidativ fosforylering. Binding av cyanid til jern-ionet i cytokromoksidase a3 hemmer det terminale enzymet i luftveiskjeden og stopper elektrontransport og oksidativ fosforylering (figur 1).

Figur 1

Effekt av cyanid på cellulær respirasjon: Cyanid binder reversibelt til jern-ionet i cytokromoksidase a3 i mitokondriene, og stopper effektivt cellulær respirasjon ved å blokkere reduksjonen av oksygen til vann. ATP: adenosintrifosfat.

Denne nedadgående kaskaden er dødelig hvis den ikke reverseres. Faktisk er oksidativ fosforylering avgjørende for syntesen av adenosintrifosfat (ATP) og videreføring av cellulær respirasjon. Toksisiteten til cyanid tilskrives i stor grad opphør av aerob cellemetabolisme, som forårsaker sentralnervesystemet og kardiovaskulære dysfunksjoner, ved cellulær hypoksi.

3.2.2. Cyanidnivåer i søte og bitre mandler

HCN-innhold i de forskjellige analyserte prøvene varierer betydelig fra mindre enn 20 til mer enn 1000 mg / kg tørrstoff. I henhold til ISO 2164-1975 NT-standarden, knyttet til bestemmelse av cyanogene heterosider i belgfrukter, anses en prøve som fri for hydrogencyanid hvis den inneholder en lavere hastighet til 10 mg per kg; vitende om at konsentrasjonene som er funnet i prøvene våre er høyere enn 10 mg / kg, anser vi derfor at alle behandlede prøver er cyanogene.

HCN-nivåer i bitter mandel (mg / kg) er omtrent 40 ganger høyere enn nivåer finnes i søt mandel (mg / kg).

Dette kan forklares med det faktum at mengden amygdalin inneholdt i den bitre mandelen i stor grad overstiger mengden som finnes i den søte. Etter enzymatisk hydrolyse frigjør amygdalin som er det viktigste cyanogene glykosidet i Prunus-arter et høyt nivå av hydrocyansyre, og et benzaldehyd som er ansvarlig for bitterheten.

Å vite at den akutte dødelige dosen av cyanid for pattedyr er så lave som 0,5 mg CN / kg av kroppsvekten, den akutte, orale dødelige dosen av HCN for mennesker er rapportert å være 0,5–3,5 mg / kg kroppsvekt, og inntak av 50 bitre mandler er dødelig for voksne. For små barn er imidlertid 5-10 mandler dødelige.

3.2.3. Cyanidnivåer i aprikoskjerner

HCN-nivåer som er notert i de fem prøvene av aprikoskjerner, varierer betydelig mellom regioner i det tunisiske landet. De laveste hastighetene (583,2 mg / kg og 540 mg / kg) ble notert henholdsvis i prøver fra «Sfax» og «Tastour». Det skal bemerkes at det ikke er signifikante forskjeller mellom disse to regionene Nordvest og Sørøst. I tillegg er nivåene middels i sentrale Tunisia (Sbiba) med 804,60 mg / kg, mens de høyeste nivåene (1134 og 1193,40 mg / kg) er notert i henholdsvis prøver fra Sahel (Monastir) og nord for landet ( Morneg).

I følge komiteen for toksisitet av kjemikalier i mat, forbrukerprodukter og miljøet i Storbritannia kan konsentrasjoner av cyanid i aprikoskjerner nå 2000 mg / kg tørrstoff.

3.2.4. Interregional variabilitet av cyanid i forskjellige prøver

Den interregionale variasjonen av HCN-innhold i forskjellige behandlede prøver skyldes hovedsakelig klimatiske forhold og nedbør. Egentlig fremmer det tørre klimaet og intenst sollys cyanogenese.

I tillegg skiller landbruksområdene seg ut fra jordens natur og prosessene med gjødsling med kjemisk gjødsel. Faktisk øker nitrogengjødsel absorpsjonen av nitrater fra planter og innebærer blokkering av nitrogenmetabolisme og akkumulering av HCN. Plantens alder ved høstingstid kan også forklare denne cyanidnivåvariasjonen i prøver hentet fra forskjellige geografiske områder. Faktisk er det rapportert at HCN gradvis øker under planteveksten for å nå et maksimum ved modenhet, omtrent 20 ganger høyere enn i plantlet.

Noen få studier på cyanogen mat er oppsummert i tabell 3.

I henhold til disse resultatene bemerker vi at hydrocyansyre-nivåer i våre prøver av aprikoskjerner (851,04 ± 303,28 mg / kg), oppnådd ved argentometrisk metode, er litt lavere enn de som ble funnet i en studie utført ved det algeriske universitetet «El Tarf», og hvis formål var å bestemme næringsverdien til bitre aprikoskjerner og deres hydrocyansyre-nivåer (1175 ± 63,63 mg / kg). De er imidlertid nesten like en nasjonal australsk undersøkelse (799 ± 19,80 mg / kg).

Videre, med viten om at dødelig dose er rapportert å være 0,5-3,5 mg / kg kroppsvekt, vil alvorlig toksisitet være uunngåelig på grunn av inntak av cirka 30 aprikoskjerner for voksne og færre for barn.

I følge «Committee on Toxicity» (COT) inneholder aprikoskjerner nesten 1450 mg / kg cyanid, omtrent 0,5 mg / kjerne. Forbrukerne rådes til å spise bare fem kjerner på en time og ikke mer enn 10 per dag.

Videre har det kanadiske helsedepartementet forhindret bruken av bitre aprikoskjerner til å smake mat eller til medisinske formål, og for øyeblikket anbefaler at forbruket av bitre aprikoskjerner ikke skal overstige tre kjerner om dagen, på grunn av deres toksisitet, spesielt for små barn.

3.2.5. Cyanidinnhold i linfrø (Linum usitatissimum)

HCN-nivåer i prøvene våre av bitre mandler (913–1210 mg / kg) og aprikoskjerne (547–1154 mg / kg) er to ganger høyere enn nivåene hentet fra prøver av linfrø i den australske studien (360–390 mg / kg). Faktisk har lin (L. usitatissimum), en veldig interessant mat på grunn av sitt høye innhold av linolensyre og kostfiber, minst toksisitet blant alle cyanogene matvarer. Egentlig kan matlaging av linbasert mat ved 230 ° C i 15–18 minutter eller kokende frø eliminere 90–100% hydrosyansyre.

3.2.6. Cyanidnivåer i kassava (Manioc esculenta Crantz)

Utvalget av totalt cyanidinnhold i forskjellige varianter av kassava er 1–1550 mg HCN / Kg fersk materiell. Ifølge FDA kan HCN-innholdet i kassava nå opp til 1500 mg / kg i bitre varianter som er dårlig avgiftet, noe som kan forklare de rapporterte negative effektene av daglig forbruk av kassava, som diabetes, medfødte misdannelser og nevrologiske lidelser i struma som Konzo , en epidemisk paralytisk sykdom, først beskrevet av G. Trolli i 1938, som oppdaget den blant Kwango i det belgiske Kongo (nå Den demokratiske republikken Kongo). Utbruddene er assosiert med flere uker med nesten eksklusivt forbruk av utilstrekkelig behandlet «bitter» (cyanidrik) kassava. I Nord-Mosambik er sykdommen kjent som mantakassa, og den induseres av det daglige forbruket av gari (en populær mat laget av Kassava) som en matvare, Konzo er en nevrologisk sykdom som forårsaker irreversibel nevromotorisk skade og akutt utbrudd av paraparese som hovedsakelig rammer barn.

Gitt alvoret av denne patologien, har Verdens helseorganisasjon etablert en sikkerhetsterskel på 10 mg / kg totalt cyanid i kassava mel, for å beskytte forbrukerne mot uønskede effekter av kronisk kassavainntak.

I Australia og USA ble kassava-knoller brukt til å lage chips og kaker.

3.2.7 Cyanidnivåer i mandelsirup

Mandelsirups analyse viser at de fem merkene er i det vesentlige fri for hydrocyansyre eller ca. 1–3 mg / kg. De svært lave konsentrasjonene som er funnet er mest sannsynlig på grunn av det faktum at de tre første merkene med mandelsirup er tilberedt med en syntetisk aroma av bitter mandel, det er derfor de bare inneholder 1 ± 0,25 mg / kg HCN. De to andre er tilberedt med en naturlig aroma av bitter mandel, men de inneholder ikke mer enn 3 ± 0,5 mg / kg HCN, sannsynligvis fordi mengden av bitter mandel ikke er høy nok til å frigjøre betydelige nivåer av HCN.

I tillegg har det blitt innrømmet at frigjøring av cyanid bare skjer etter hydrolyse ved kontakt med vann. I slike tilfeller ble cyanid sannsynligvis frigitt under produksjonsprosessen av mandelsirupen.

Komiteen av eksperter på aromaer fra Europarådet og Australia, New Zealand Food Standards-koden, har faste reguleringsgrenser som definerer maksimalt tillatte nivåer av HCN i fruktfrø og gropebaserte drikker som vist i tabell 4.

I lys av resultatene ovenfor konkluderte vi med at HCN innholdet i mandelsirup som er kommersialisert i Tunisia, oppfyller standardene. Så på disse drikkene innebærer ikke noen farlige effekter på menneskers helse fra dette synspunktet.

4. Konklusjon

Denne studien avslørte et bredt spekter av cyanidkonsentrasjoner i ofte tilgjengelige bitre mandler og aprikoskjerner, i motsetning til mandelsirup, som er unntatt hydrocyansyre og forblir et produkt uten noen risiko for menneskers helse. Imidlertid bør en rekke anbefalinger vurderes for å unngå toksisiteten til cyanogene matvarer. Det bør legges vekt på matopplæringen for å øke bevisstheten om den potensielle helserisikoen forårsaket av cyanogene planter for mennesker, spesielt for barn. Imidlertid ser det genetiske utvalget av cyanogenfrie genotyper ut til å være en radikal løsning for denne typen rus.

Tilleggsmaterialer