Potentiële toxische niveaus van cyanide in amandelen (Prunus amygdalus), abrikozenpitten (Prunus armeniaca) en amandelsiroop
Samenvatting
Onder normale omgevingsomstandigheden synthetiseren veel planten cyanogene glycosiden , die bij hydrolyse waterstofcyanide kunnen afgeven. Elk jaar zijn er regelmatig vee en af en toe menselijke slachtoffers van de consumptie van cyanogene planten. Het huidige werk heeft tot doel het gehalte aan blauwzuur te bepalen in verschillende monsters van cyanogene planten, geselecteerd uit de Tunesische flora, en in de amandelsiroop. Om hun toxiciteit en hun impact op de gezondheid van de consument op korte en lange termijn te evalueren, gebruikmakend van de ISO 2164-1975 NT-norm, die betrekking heeft op de bepaling van cyanogene heterosiden in vlinderbloemigen.
1. Inleiding
Veel planten synthetiseren verbindingen die cyanogene glycosiden worden genoemd en die bij hydrolyse waterstofcyanide kunnen afgeven. Dit vermogen, bekend als cyanogenese, wordt al eeuwen erkend in planten zoals abrikozen, perziken, amandelen en andere belangrijke voedselplanten. Er zijn minstens 2650 plantensoorten die cyanoglycosiden produceren. Zodra de eetbare delen van de plant zijn geweekt, kan het katabole intracellulaire enzym-glucosidase vrijkomen en in contact komen met de cyanogene glycosiden. Dit enzym hydrolyseert de cyanogene glycosiden om waterstofcyanide, glucose, ketonen of benzaldehyde te produceren. Grote aantallen mensen worden dagelijks blootgesteld aan lage concentraties cyanogene verbindingen bij veel voedingsstoffen, deze blootstelling kan een risico voor de menselijke gezondheid inhouden.
Elk jaar zijn er regelmatig vee en af en toe menselijke slachtoffers van vele en wijdverbreide cyanogene planten consumptie. De meeste gevallen van cyanidevergiftiging worden veroorzaakt door de consumptie van de planten die lid zijn van de Rosaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae of Gramineae-familie. Vrijgekomen cyanide remt de cellulaire ademhaling van alle aërobe organismen door het mitochondriale elektronentransport te blokkeren en de opname van zuurstof te voorkomen. Hoge blootstelling aan dit krachtige gif bij mensen kan misselijkheid, braken, diarree, duizeligheid, zwakte, mentale verwarring en stuiptrekkingen veroorzaken, gevolgd door terminaal coma en letterlijk de dood.
In veel Tunesische regios worden op grote schaal gemalen abrikozenpitten gebruikt als smaakstof in gebak en cakes, terwijl bittere amandel wordt gebruikt om traditionele orgeatsiroop (amandelsiroop) te bereiden, die erg populair is en veel wordt geconsumeerd in Tunesië.
In deze studie streven we ernaar om hydrocyanisch te bepalen zuurgehalte in verschillende monsters van cyanogene planten. Om hun cyanogeen potentieel en hun toxiciteit te evalueren, volgens de ISO 2164-1975 NT-norm, met betrekking tot de bepaling van cyanogene heterosiden in vlinderbloemigen.
2. Materialen en methoden
2.1. Monsterverzameling
2.1.1. Plantmateriaal
Alle monsters werden willekeurig gekozen uit de Tunesische flora. Drie verschillende soorten zoete amandel werden verkregen bij lokale noten- en droogfruitwinkels.
De twee monsters van bittere amandel werden verkregen uit twee verschillende markten in “Sfax”, waarvan bekend is dat het de belangrijkste stad van bittere amandel is. teelt in Tunesië, en het derde monster werd verkregen van bittere amandelbomen die in het noorden van het land werden geteeld.
De monsters van abrikozenpitten werden verkregen uit vijf verschillende gebieden van Tunesië, namelijk “Monastir”, ” Sfax, “” Sbiba “,” Morneg “en” Tastour “.
2.1.2. Amandelsiroop
Vijf verschillende merken amandelsiroop werden verzameld bij de grote supermarkten en winkels in Tunesië.
2.1.3. Apparatuur
We hadden voor deze studie een stoomdestillatieapparaat nodig dat bestaat uit twee rondbodemkolven die zijn verbonden met een condensorbuis, een mechanische zadenmolen, een nauwkeurige elektrische balans en een incubator die wordt geregeld op de temperatuur van.
2.1.4. Reagentia
Alle reagentia werden onmiddellijk bereid in het laboratorium voor toxicologie.
Oplossing van natriumacetaat (20 g / l) ingesteld op pH = 5 met azijnzuur, salpeterzuuroplossing g / ml. Zilvernitraat 0,02 N, ammoniumthiocyanaat 0,02 N. De gekleurde indicator werd bereid door een volumedeel salpeterzuur en een volumedeel van een verzadigde oplossing van ijzersulfaat en ammonium te mengen.
2.2. Methode
2.2.1. Meting van waterstofcyanide in plantaardig materiaal
Om de cyanidegehalten in geselecteerde monsters kwantitatief te bepalen, gebruikten we een argentometrische methode, volgens de norm ISO 2164-1975, die betrekking heeft op de dosering van cyanogene glycosiden in vlinderbloemigen.
De procedure voor de bepaling van blauwzuur in plantaardig materiaal bestond uit een zure hydrolyse van de cyanogene glycosiden, het blauwzuur dat vrijkomt bij deze hydrolyse werd teruggewonnen in de zilvernitraatoplossing na een stoomdestillatie.
Blauwzuurgehaltes werden bepaald door titratie van de overmaat zilvernitraat, met behulp van een oplossing van ammoniumthiocyanaat, in een zuur medium, in aanwezigheid van de kleurindicator.
Het verschijnen van een bruin neerslag van ijzer (III) thiocyanaat gaf het equivalentiepunt aan, wanneer het zilvernitraat volledig was opgebruikt.
2.2.2. Werkwijze
Abrikozenpitten en amandelmonsters werden in de zon gedroogd, vervolgens fijngemalen met de mechanische molen, vooraf schoongemaakt met gedestilleerd water en een verdunde salpeterzuuroplossing.
Twintig g het gemalen monster en de amandelsiroop werden nauwkeurig gewogen en vervolgens in een rondbodemkolf van 1000 ml geplaatst met 50 ml gedestilleerd water en 10 ml natriumacetaat 0,02 N.
De maceratie werd uitgevoerd door de kolf in de goed gesloten, in de incubator bij een temperatuur van 12 uur. Deze incubatieomstandigheden zorgen voor de volledige omzetting van de cyanogene glycosiden in blauwzuur.
Na incubatie werd de rondbodemkolf gekoeld in een ijsbad en vastgemaakt aan het stoomdestillatieapparaat.
De eerste rondbodemkolf moet voor de helft met gedestilleerd water worden gevuld en op een verwarmde plaat aan het apparaat worden bevestigd.
De tweede, die het maceraat bevatte, werd aan de condensorbuis bevestigd.
Het water in de eerste rondbodemkolf werd tot koken verhit; de geproduceerde stoom werd in glazen buizen naar de tweede rondbodemkolf geleid om de dampen van het blauwzuur te transporteren en ze in een vloeistof te condenseren.
Honderd milliliter van het destillaat werd opgevangen in een mengsel van 50 ml zilvernitraat en 1 ml salpeterzuur 0,02 N, vervolgens onmiddellijk overgebracht in een maatkolf van 500 ml en verwijd met gedestilleerd water.
Deze oplossing werd gefiltreerd en 250 ml van het filtraat werd opgevangen in een droge kolf met 2 ml kleurindicator. De overmaat zilvernitraat werd getitreerd met een oplossing van ammoniumthiocyanaat 0,02 N totdat het bruine neerslag verschijnt.
Alle monsters werden identiek behandeld. Onder dezelfde omstandigheden werd een blancoproef uitgevoerd.
De blauwzuurgehalten werden uitgedrukt in mg / kg droge stof met behulp van de volgende formule: is het volume ammoniumthiocyanaat dat nodig is om de overmaat zilvernitraat te neutraliseren in de monstertest is het volume ammoniumthiocyanaat dat nodig is om de overmaat zilvernitraat in de blanco test te neutraliseren, het gewicht (gram) van het testmonster.
3. Resultaten en discussie
3.1. Resultaten
Cyaanzuurniveaus gevonden in de abrikozenpitten, zoete en bittere amandel worden weergegeven in tabel 1.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Blauwzuur-gehaltes in amandelsiroop worden geïllustreerd in Tabel 2.
3.2. Discussie
3.2.1. Cyanide-toxiciteit
Cyanide veroorzaakt intracellulaire hypoxie door reversibel te binden aan mitochondriaal cytochroomoxidase a3 in de mitochondriën. Cytochroomoxidase a3 is nodig voor de reductie van zuurstof tot water in het vierde complex van oxidatieve fosforylering. Binding van cyanide aan het ferri-ion in cytochroomoxidase a3 remt het terminale enzym in de ademhalingsketen en stopt het elektronentransport en oxidatieve fosforylering (Figuur 1).
Deze neerwaartse cascade is fataal als ze niet wordt omgekeerd. In feite is oxidatieve fosforylering essentieel voor de synthese van adenosinetrifosfaat (ATP) en de voortzetting van cellulaire ademhaling. De toxiciteit van cyanide wordt grotendeels toegeschreven aan het stoppen van het aërobe celmetabolisme, dat centrale zenuwstelsel en cardiovasculaire disfuncties veroorzaakt, door cellulaire hypoxie.
3.2.2. Cyanidegehalten in zoete en bittere amandelen
Het HCN-gehalte in de verschillende geanalyseerde monsters varieert aanzienlijk van minder dan 20 tot meer dan 1000 mg / kg droge stof. Volgens de norm ISO 2164-1975 NT, met betrekking tot de bepaling van cyanogene heterosiden in vlinderbloemige planten, wordt een monster als vrij van cyaanwaterstof beschouwd als het een lager gehalte bevat tot 10 mg per kg; daarom, wetende dat concentraties gevonden in onze monsters hoger zijn dan 10 mg / kg, zijn we van mening dat alle behandelde monsters cyanogeen zijn.
HCN-niveaus in bittere amandel (mg / kg) zijn ongeveer 40 keer hoger dan niveaus gevonden in zoete amandel (mg / kg).
Dit zou kunnen worden verklaard door het feit dat de hoeveelheid amygdaline in de bittere amandel ruimschoots hoger is dan de hoeveelheid in de zoete. Na enzymatische hydrolyse geeft de amygdaline, de belangrijkste cyanogene glycoside in de Prunus-soort, een hoog gehalte aan blauwzuur af, en een benzaldehyde die verantwoordelijk is voor de bitterheid.
Wetende dat de acute dodelijke dosis cyanide voor zoogdieren is slechts 0,5 mg CN / kg lichaamsgewicht, de acute orale dodelijke dosis HCN voor mensen is naar verluidt 0,5-3,5 mg / kg lichaamsgewicht en de consumptie van 50 bittere amandelen is dodelijk voor volwassenen. Voor jonge kinderen zijn 5–10 amandelen echter dodelijk.
3.2.3. Cyanidegehalten in abrikozenpitten
De HCN-gehaltes die worden vermeld in de vijf monsters van abrikozenpitten variëren aanzienlijk tussen regios van het Tunesische land. De laagste waarden (583,2 mg / kg en 540 mg / kg) werden respectievelijk genoteerd in monsters van “Sfax” en “Tastour”. Opgemerkt moet worden dat er geen significante verschillen zijn tussen deze twee regios, namelijk Noordwest en Zuidoost. Bovendien zijn de niveaus gemiddeld in centraal Tunesië (Sbiba) met 804,60 mg / kg, terwijl de hoogste niveaus (1134 en 1193,40 mg / kg) respectievelijk worden genoteerd in monsters uit de Sahel (Monastir) en het noorden van het land ( Morneg).
Volgens het Comité voor toxiciteit van chemicaliën in voedsel, consumentenproducten en het milieu in het VK kunnen de concentraties cyanide in abrikozenpitten oplopen tot 2000 mg / kg droge stof.
3.2.4. Interregionale variabiliteit van cyanide in verschillende monsters
De interregionale variabiliteit van HCN-gehalte in verschillende behandelde monsters is voornamelijk te wijten aan klimatologische omstandigheden en regenval. In feite bevorderen het droge klimaat en het intense zonlicht cyanogenese.
Bovendien verschillen landbouwgebieden door de aard van hun bodems en de processen van hun bemesting door middel van chemische meststoffen. Stikstofmeststoffen verhogen inderdaad de opname van nitraten door planten en leiden tot blokkering van het stikstofmetabolisme en accumulatie van HCN. De ouderdom van de plant tijdens de oogst zou ook deze variatie in cyanidegehalte in monsters uit verschillende geografische gebieden kunnen verklaren. Er wordt zelfs gemeld dat HCN geleidelijk toeneemt tijdens de plantengroei om een maximum te bereiken op volwassen leeftijd, ongeveer 20 keer hoger dan in plantjes.
Een paar onderzoeken naar cyanogene voedingsmiddelen worden samengevat in Tabel 3.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volgens deze resultaten merken we op dat de blauwzuurgehalten in onze monsters van abrikozenpitten (851,04 ± 303,28 mg / kg), verkregen met de argentometrische methode, lichtjes lager dan die gevonden in een studie uitgevoerd aan de Algerijnse universiteit “El Tarf” en waarvan het doel was om de voedingswaarde van bittere abrikozenpitten en hun blauwzuurniveaus (1175 ± 63,63 mg / kg) te bepalen. Ze zijn echter bijna gelijk aan resultaten van een nationaal Australisch onderzoek (799 ± 19,80 mg / kg).
Bovendien, wetende dat de letale dosis naar verluidt 0,5-3,5 mg / kg lichaamsgewicht is, zou ernstige toxiciteit onvermijdelijk zijn vanwege de consumptie van ongeveer 30 abrikozenpitten voor volwassenen en minder voor kinderen.
Volgens “Committee on Toxicity” (COT) bevatten abrikozenpitten bijna 1450 mg / kg cyanide, ongeveer 0,5 mg / pit. Consumenten wordt geadviseerd om slechts vijf pitten per uur te eten en niet meer dan 10 per dag.
Bovendien heeft het Canadese ministerie van Volksgezondheid het gebruik van bittere abrikozenpitten voor het op smaak brengen van voedsel of voor medicinale doeleinden, en momenteel beveelt aan dat de consumptie van bittere abrikozenpitten niet meer dan drie pitten per dag mag bedragen, vanwege hun giftigheid, vooral voor jonge kinderen.
3.2.5. Cyanidegehalte in lijnzaad (Linum usitatissimum)
HCN-niveaus in onze monsters van bittere amandelen (913-1210 mg / kg) en abrikozenpit (547-1154 mg / kg) zijn twee keer hoger dan de niveaus verkregen uit monsters van lijnzaad in de Australische studie (360-390 mg / kg). Inderdaad, vlas (L. usitatissimum), een zeer interessant voedingsmiddel vanwege het hoge gehalte aan linoleenzuur en voedingsvezels, heeft de minste toxiciteit van alle cyanogene voedingsmiddelen. Het koken van voedsel op basis van vlas op 230 ° C gedurende 15–18 minuten of het koken van zaden kan in feite 90-100% blauwzuur elimineren.
3.2.6. Cyanidegehalten in cassave (Manioc esculenta Crantz)
Het bereik van het totale cyanidegehalte van verschillende soorten cassave is 1–1550 mg HCN / kg vers materiaal. Volgens de FDA kan het HCN-gehalte in cassave oplopen tot 1500 mg / kg in bittere variëteiten die slecht zijn ontgift, wat de gerapporteerde negatieve effecten van dagelijkse consumptie van cassave, zoals diabetes, aangeboren misvormingen en struma-neurologische aandoeningen zoals Konzo kan verklaren. , een epidemische paralytische ziekte, voor het eerst beschreven door G. Trolli in 1938, die het ontdekte bij de Kwango van Belgisch Congo (nu de Democratische Republiek Congo). De uitbraken houden verband met enkele weken van bijna exclusieve consumptie van onvoldoende bewerkte “bittere” (cyanide-rijke) cassave. In het noorden van Mozambique staat de ziekte bekend als mantakassa en wordt ze veroorzaakt door de dagelijkse consumptie van gari (een populair voedsel gemaakt van cassave) als hoofdvoedsel, is Konzo een neurologische ziekte die onomkeerbare neuromotorische schade en acuut begin van paraparese veroorzaakt, wat vooral kinderen treft.
Gezien de ernst van deze pathologie heeft de Wereldgezondheidsorganisatie een veiligheidsdrempel vastgesteld van 10 mg / kg totaal cyanide in maniokmeel, om consumenten te beschermen tegen de nadelige effecten van chronische cassave-inname.
In Australië en de VS werden cassaveknollen gebruikt om chips en koekjes te maken.
3.2.7. Cyanidegehalte in amandelsiroop
Uit de analyse van amandelsiroop blijkt dat de vijf merken nagenoeg vrij zijn van blauwzuur of ongeveer 1–3 mg / kg. De zeer lage concentraties die zijn gevonden, zijn hoogstwaarschijnlijk vanwege het feit dat de drie eerste merken amandelsiropen worden bereid met een synthetisch aroma van bittere amandel, daarom bevatten ze slechts 1 ± 0,25 mg / kg HCN. De twee andere zijn bereid met een natuurlijk aroma van bittere amandel, maar ze bevatten niet meer dan 3 ± 0,5 mg / kg HCN, waarschijnlijk omdat de hoeveelheden bittere amandel niet hoog genoeg zijn om aanzienlijke hoeveelheden HCN vrij te maken.
Bovendien is toegegeven dat het vrijkomen van cyanide pas plaatsvindt na hydrolyse bij contact met water, in dat geval kwam cyanide waarschijnlijk vrij tijdens het productieproces van de amandelsiroop.
De commissie van Experts on Flavourings van de Raad van Europa en Australië, de Nieuw-Zeelandse Food Standards-code, hebben wettelijke limieten vastgesteld die de maximaal toegestane niveaus van HCN in fruitzaden en dranken op basis van pitten definiëren, zoals weergegeven in Tabel 4.
|
||||||||||||
In het licht van de bovenstaande resultaten hebben we geconcludeerd dat HCN in amandelsiropen die in Tunesië op de markt worden gebracht, voldoen aan de normen, dus impliceren deze dranken vanuit dit oogpunt geen gevaarlijke effecten op de menselijke gezondheid.
4. Conclusie
Deze studie onthulde een breed scala van cyanideconcentraties in algemeen verkrijgbare bittere amandelen en abrikozenpitten, in tegenstelling tot amandelsiroop, die vrij is van blauwzuur en een product blijft zonder enig risico voor de menselijke gezondheid. Er moet echter een aantal aanbevelingen worden overwogen om de toxiciteit van cyanogene voedingsmiddelen te voorkomen. De nadruk moet worden gelegd op voedselvoorlichting, om het bewustzijn te vergroten over het potentiële gezondheidsrisico dat wordt veroorzaakt door cyanogene planten voor mensen, vooral voor kinderen. De genetische selectie van cyanogeenvrije genotypen lijkt echter een radicale oplossing voor dit soort intoxicaties.
Aanvullende materialen
Aanvullend materiaal dat nodig is voor deze studie is 250 en 500 maatcilinders met schaalverdeling, glazen filtertrechter, een filterpapier en een erlenmeyer van 250 ml.
- Aanvullend materiaal