Potencjalne toksyczne poziomy cyjanków w migdałach (Prunus amygdalus), pestkach moreli (Prunus armeniaca) i syropie migdałowym

Streszczenie

W normalnych warunkach środowiskowych wiele roślin syntetyzuje glikozydy cyjanogenne które są zdolne do uwalniania cyjanowodoru podczas hydrolizy. Każdego roku dochodzi do częstych zwierząt gospodarskich i sporadycznych ofiar spożycia roślin cyjanogennych przez ludzi. Celem niniejszej pracy jest określenie zawartości kwasu cyjanowodorowego w różnych próbkach roślin cyjanogennych wybranych z flory Tunezji oraz w syropie migdałowym. W celu oceny ich toksyczności i wpływu na zdrowie konsumentów w krótkim i długim okresie, korzystając z normy ISO 2164-1975 NT dotyczącej oznaczania cyjanogennych heterozydów w roślinach strączkowych.

1. Wprowadzenie

Wiele roślin syntetyzuje związki zwane glikozydami cyjanogennymi, które w wyniku hydrolizy mogą uwalniać cyjanowodór. Ta zdolność, znana jako cyjanogeneza, była od wieków rozpoznawana w roślinach, takich jak morele, brzoskwinie, migdały i inne ważne rośliny spożywcze. Istnieje co najmniej 2650 gatunków roślin produkujących cyjanoglikozydy. Gdy jadalne części roślin zostaną zmacerowane, wewnątrzkomórkowy enzym kataboliczny – glukozydaza może zostać uwolniony i może wejść w kontakt z glikozydami cyjanogennymi. Enzym ten hydrolizuje glikozydy cyjanogenne do produkcji cyjanowodoru, glukozy, ketonów lub benzaldehydu. Duża liczba ludzi jest codziennie narażona na niskie stężenia związków cyjanogennych w wielu rodzajach pokarmów, ekspozycja ta może oznaczać zagrożenie dla zdrowia ludzkiego.

Każdego roku często występuje inwentarz żywy, a czasami ludzie są ofiarami wielu i rozpowszechnionych zużycie roślin. Większość przypadków zatrucia cyjankami jest spowodowana spożyciem roślin z rodziny Rosaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae lub Gramineae. Uwolniony cyjanek hamuje oddychanie komórkowe wszystkich organizmów tlenowych, blokując mitochondrialny transport elektronów i zapobiegając pobieraniu tlenu. Wysoka ekspozycja na tę silną truciznę u ludzi może powodować nudności, wymioty, biegunkę, zawroty głowy, osłabienie, dezorientację umysłową i konwulsje, po których następuje śpiączka śmiertelna i dosłownie śmierć.

W wielu regionach Tunezji mielone pestki moreli są szeroko rozpowszechnione stosowany jako środek aromatyzujący w ciastach i ciastach, podczas gdy gorzki migdał jest używany do przygotowania tradycyjnego syropu orgeat (syrop migdałowy), który jest bardzo popularny i szeroko spożywany w Tunezji.

W tym badaniu staramy się określić zawartość kwasów w różnych próbkach roślin cyjanogennych. W celu oceny ich potencjału cyjanogennego i toksyczności, zgodnie z normą ISO 2164-1975 NT, dotyczącą oznaczania cyjanogennych heterozydów w roślinach strączkowych.

2. Materiały i metody

2.1. Pobieranie próbek

2.1.1. Materiał roślinny

Wszystkie próbki zostały arbitralnie wybrane spośród flory Tunezji. W lokalnych sklepach z orzechami i suszonymi owocami uzyskano trzy różne odmiany słodkich migdałów.

Dwie próbki gorzkich migdałów uzyskano z dwóch różnych rynków w „Sfax”, znanym jako główne miasto gorzkich migdałów uprawę w Tunezji, a trzecią próbkę uzyskano z gorzkich migdałów rosnących na północy kraju.

Próbki pestek moreli uzyskano z pięciu różnych obszarów Tunezji, a mianowicie „Monastir” ” Sfax, ”„ Sbiba ”,„ Morneg ”i„ Tastour ”.

2.1.2. Syrop migdałowy

Pięć różnych marek syropów migdałowych zostało zebranych z głównych supermarketów i sklepów zlokalizowanych w Tunezji.

2.1.3. Sprzęt

Do tego badania potrzebowaliśmy aparatu do destylacji parowej składającego się z dwóch kolb okrągłodennych połączonych z rurką chłodnicy, mechanicznej młynka do nasion, precyzyjnej wagi elektrycznej i inkubatora z regulacją temperatury.

2.1.4. Odczynniki

Wszystkie odczynniki zostały przygotowane natychmiastowo w laboratorium toksykologii.

Roztwór octanu sodu (20 g / l) doprowadzony do pH = 5 za pomocą kwasu octowego, roztwór kwasu azotowego g / ml. Azotan srebra 0,02 N, tiocyjanian amonu 0,02 N. Kolorowy wskaźnik przygotowano przez zmieszanie jednej części objętościowej kwasu azotowego i jednej objętości nasyconego roztworu siarczanu żelaza i amonu.

2.2. Metoda

2.2.1. Pomiar cyjanku wodoru w materiale roślinnym

W celu ilościowego określenia poziomów cyjanku w wybranych próbkach zastosowaliśmy metodę argentometryczną, zgodnie z normą ISO 2164-1975, dotyczącą dawkowania glikozydów cyjanogennych w roślinach strączkowych.

Procedura oznaczania kwasu cyjanowodorowego w materiale roślinnym polegała na kwaśnej hydrolizie glikozydów cyjanogennych, uwolniony w wyniku tej hydrolizy kwas cyjanowodorowy odzyskano w roztworze azotanu srebra po destylacji z parą wodną.

Poziomy kwasu cyjanowodorowego określano przez miareczkowanie nadmiaru azotanu srebra przy użyciu roztworu tiocyjanianu amonu, w środowisku kwaśnym, w obecności wskaźnika koloru.

Pojawienie się brązowego osadu tiocyjanianu żelazowego wskazywało na punkt równoważnikowy, kiedy azotan srebra został całkowicie zużyty.

2.2.2. Metoda działania

Pestki moreli i próbki migdałów zostały wysuszone na słońcu, a następnie drobno zmielone za pomocą młynka mechanicznego, wcześniej oczyszczone wodą destylowaną i rozcieńczonym roztworem kwasu azotowego.

Dwadzieścia g zmieloną próbkę i syrop migdałowy dokładnie zważono, a następnie umieszczono w kolbie okrągłodennej o pojemności 1000 ml z 50 ml wody destylowanej i 10 ml octanu sodu 0,02 N.

Macerację przeprowadzono przez umieszczenie kolby, szczelnie zamknięte, w inkubatorze w temperaturze do 12 godzin. Te warunki inkubacji zapewniają całkowitą konwersję glikozydów cyjanogennych do kwasu cyjanowodorowego.

Po inkubacji kolbę okrągłodenną ochłodzono w łaźni lodowej i podłączono do aparatu do destylacji parowej.

Pierwsza kolba okrągłodenna musi być wypełniona do połowy wodą destylowaną i przymocowana do aparatu na podgrzewanej płycie.

Druga, zawierająca macerat, została przymocowana do rurki chłodnicy.

Woda zawarta w pierwszej kolbie okrągłodennej była podgrzewana do wrzenia; wytworzoną parę wodną wprowadzono do rur szklanych do drugiej kolby okrągłodennej w celu przeniesienia oparów kwasu cyjanowodorowego i skroplenia ich w ciecz.

Sto mililitrów destylatu zostało uwięzionych w mieszaninie 50 ml azotanu srebra i 1 ml 0,02 N kwasu azotowego, następnie natychmiast przeniesiono do 500 ml kolby miarowej i rozcieńczono wodą destylowaną.

Ten roztwór przesączono i 250 ml przesączu zebrano do suchą kolbę z 2 ml wskaźnika koloru. Nadmiar azotanu srebra miareczkowano roztworem tiocyjanianu amonu 0,02 N do pojawienia się brązowego osadu.

Wszystkie próbki traktowano identycznie. Ślepą próbę przeprowadzono w tych samych warunkach.

Poziomy kwasu cyjanowodorowego wyrażono w mg / kg suchej masy przy użyciu następującego wzoru: to objętość tiocyjanianu amonu potrzebna do zneutralizowania nadmiaru azotanu srebra w teście próbki, to objętość tiocyjanianu amonu wymagana do zneutralizowania nadmiaru azotanu srebra w ślepej próbie, to waga (gram) badanej próbki.

3. Wyniki i dyskusja

3.1. Wyniki

Poziomy kwasu cyjanowodorowego stwierdzone w pestkach moreli, słodkich i gorzkich migdałach przedstawiono w tabeli 1.

Poziomy kwasu cyjanowodorowego w syropie migdałowym przedstawiono w tabeli 2.

3.2. Dyskusja

3.2.1. Toksyczność cyjankowa

Cyjanek powoduje wewnątrzkomórkową hipoksję poprzez odwracalne wiązanie z mitochondrialną oksydazą cytochromową a3 w mitochondriach. Oksydaza cytochromu a3 jest niezbędna do redukcji tlenu do wody w czwartym kompleksie fosforylacji oksydacyjnej. Wiązanie cyjanku z jonem żelazowym w oksydazie cytochromowej a3 hamuje końcowy enzym w łańcuchu oddechowym i zatrzymuje transport elektronów i fosforylację oksydacyjną (Rysunek 1).

Rysunek 1

Wpływ cyjanku na oddychanie komórkowe: Cyjanek wiąże się odwracalnie z jonem żelazowym w oksydazie cytochromu a3 w mitochondriach, skutecznie zatrzymując oddychanie komórkowe poprzez blokowanie redukcji tlenu do wody. ATP: trifosforan adenozyny.

Ta opadająca kaskada jest śmiertelna, jeśli nie zostanie odwrócona. W rzeczywistości fosforylacja oksydacyjna jest niezbędna do syntezy trifosforanu adenozyny (ATP) i kontynuacji oddychania komórkowego. Toksyczność cyjanku jest w dużej mierze przypisywana zaprzestaniu metabolizmu komórek tlenowych, który powoduje dysfunkcje ośrodkowego układu nerwowego i sercowo-naczyniowego, poprzez niedotlenienie komórkowe.

3.2.2. Poziomy cyjanków w słodkich i gorzkich migdałach

Zawartość HCN w różnych analizowanych próbkach różni się znacznie od mniej niż 20 do ponad 1000 mg / kg suchej masy. Zgodnie z normą ISO 2164-1975 NT, odnoszącą się do oznaczania cyjanogennych heterozydów w roślinach strączkowych, próbkę uważa się za wolną od cyjanowodoru, jeśli zawiera niższą dawkę do 10 mg na kg; w konsekwencji, wiedząc, że stężenia stwierdzone w naszych próbkach są wyższe niż 10 mg / kg, uważamy, że wszystkie poddane obróbce próbki są cyjanogenne.

Poziomy HCN w gorzkich migdałach (mg / kg) są około 40 razy wyższe niż poziomy znaleźć w słodkich migdałach (mg / kg).

Można to wytłumaczyć faktem, że ilość amigdaliny zawarta w gorzkich migdałach znacznie przewyższa ilość zawartą w słodkim. Po hydrolizie enzymatycznej amigdalina, która jest najważniejszym glikozydem cyjanogennym w gatunku Prunus, uwalnia wysoki poziom kwasu cyjanowodorowego i benzaldehydu, który jest odpowiedzialny za gorycz.

Wiedząc, że ostra śmiertelna dawka cyjanku dla ssaków wynosi zaledwie 0,5 mg CN / kg masy ciała, podaje się, że ostra doustna śmiertelna dawka HCN dla ludzi wynosi 0,5–3,5 mg / kg masy ciała, a spożycie 50 gorzkich migdałów jest śmiertelne dla dorosłych. Jednak w przypadku małych dzieci 5–10 migdałów jest śmiertelnych.

3.2.3. Poziomy cyjanków w pestkach moreli

Poziomy HCN odnotowane w pięciu próbkach pestek moreli różnią się znacznie w różnych regionach kraju tunezyjskiego. Najniższe wartości (583,2 mg / kg i 540 mg / kg) odnotowano odpowiednio w próbkach firm „Sfax” i „Tastour”. Należy zauważyć, że nie ma znaczących różnic między tymi dwoma regionami północno-zachodnim i południowo-wschodnim. Ponadto poziomy są pośrednie w środkowej Tunezji (Sbiba) z 804,60 mg / kg, podczas gdy najwyższe poziomy (1134 i 1193,40 mg / kg) odnotowano odpowiednio w próbkach z Sahelu (Monastir) i północy kraju ( Morneg).

Według Komitetu ds. Toksyczności Chemikaliów w żywności, produktach konsumpcyjnych i środowisku w Wielkiej Brytanii stężenie cyjanku w pestkach moreli może osiągnąć 2000 mg / kg suchej masy.

3.2.4. Międzyregionalna zmienność cyjanku w różnych próbkach

Międzyregionalna zmienność zawartości HCN w różnych poddanych obróbce próbkach wynika głównie z warunków klimatycznych i opadów. W rzeczywistości suchy klimat i intensywne światło słoneczne sprzyjają cyjanogenezie.

Ponadto obszary rolnicze różnią się charakterem gleby i procesami nawożenia nawozami chemicznymi. Istotnie, nawozy azotowe zwiększają wchłanianie azotanów przez rośliny i pociągają za sobą blokowanie metabolizmu azotu i akumulację HCN. Wiek rośliny w czasie zbioru może również wyjaśniać tę zmienność poziomu cyjanku w próbkach uzyskanych z różnych obszarów geograficznych. W rzeczywistości donoszono, że HCN stopniowo wzrasta podczas wzrostu rośliny, aby osiągnąć maksimum w okresie dojrzałości, około 20 razy więcej niż u roślin.

Kilka badań dotyczących żywności cyjanogennej podsumowano w Tabeli 3.

Zgodnie z tymi wynikami zauważamy, że poziomy kwasu cyjanowodorowego w naszych próbkach pestek moreli (851,04 ± 303,28 mg / kg), otrzymane metodą argentometryczną, są nieznacznie niższe niż w badaniach przeprowadzonych na Algierskim Uniwersytecie „El Tarf”, których celem było określenie wartości odżywczej gorzkich pestek moreli i ich zawartości kwasu cyjanowodorowego (1175 ± 63,63 mg / kg). Są one jednak prawie równe wyniki krajowych badań australijskich (799 ± 19,80 mg / kg).

Ponadto wiedząc, że podaje się śmiertelną dawkę 0,5–3,5 mg / kg mc, ciężka toksyczność byłaby nieunikniona z powodu spożycia około 30 pestek moreli dla dorosłych i mniej dla dzieci.

Według „Komitetu ds. Toksyczności” (COT) pestki moreli zawierają prawie 1450 mg / kg cyjanku, około 0,5 mg / ziarno. Konsumenci powinni jeść tylko pięć ziaren w ciągu jednej godziny i nie więcej niż 10 dziennie.

Ponadto kanadyjskie Ministerstwo Zdrowia zapobiegło używaniu gorzkich pestek moreli do przyprawiania żywności lub do celów leczniczych, a obecnie zaleca, aby spożywanie gorzkich pestek moreli nie przekraczało trzech ziaren dziennie ze względu na ich toksyczność, zwłaszcza dla małych dzieci.

3.2.5. Zawartość cyjanku w nasionach lnu (Linum usitatissimum)

Poziomy HCN w naszych próbkach gorzkich migdałów (913–1210 mg / kg) i pestek moreli (547–1154 mg / kg) są dwa razy wyższe niż poziomy uzyskany z próbek nasion lnu w badaniu australijskim (360–390 mg / kg). Rzeczywiście, len (L. usitatissimum), bardzo interesujący pokarm ze względu na wysoką zawartość kwasu linolenowego i błonnika pokarmowego, jest najmniej toksyczny spośród wszystkich produktów cyjanogennych. W rzeczywistości gotowanie żywności na bazie lnu w 230 ° C przez 15–18 minut lub gotowanie nasion może wyeliminować 90–100% kwasu cyjanowodorowego.

3.2.6. Poziomy cyjanku w manioku (Manioc esculenta Crantz)

Zakres całkowitej zawartości cyjanku w różnych odmianach manioku wynosi 1–1550 mg HCN / kg świeżego materiału. Według FDA zawartość HCN w manioku może sięgać nawet 1500 mg / kg w gorzkich odmianach słabo odtruwionych, co może wyjaśniać zgłaszane negatywne skutki codziennego spożycia manioku, takie jak cukrzyca, wrodzone wady rozwojowe i zaburzenia neurologiczne wole, takie jak Konzo , epidemiczna choroba porażenna, opisana po raz pierwszy przez G. Trolli w 1938 roku, który odkrył ją wśród Kwango w Belgijskim Kongu (obecnie Demokratyczna Republika Konga). Ogniska są związane z kilkutygodniowym prawie wyłącznym spożywaniem niedostatecznie przetworzonej „gorzkiej” (bogatej w cyjanek) manioku. W północnym Mozambiku choroba ta znana jest jako mantakassa i jest wywoływana przez codzienne spożywanie gari (popularnej żywności maniok) jako podstawowy składnik pożywienia Konzo jest chorobą neurologiczną, która powoduje nieodwracalne uszkodzenie neuromotoryczne i ostry początek paraparezy, który dotyka głównie dzieci.

Biorąc pod uwagę powagę tej patologii, Światowa Organizacja Zdrowia ustaliła próg bezpieczeństwa 10 mg / kg całkowitego cyjanku w mące manioku, aby chronić konsumentów przed niekorzystnymi skutkami przewlekłego spożycia manioku.

W Australii i USA z bulw manioku wytwarzano chipsy i ciastka.

3.2.7. Poziomy cyjanku w syropie migdałowym

Analiza syropu migdałowego pokazuje, że pięć rodzajów zasadniczo nie zawiera kwasu cyjanowodorowego lub około 1–3 mg / kg. Najprawdopodobniej stwierdzono bardzo niskie stężenia z powodu faktu że trzy pierwsze marki syropów migdałowych są przygotowane z syntetycznym aromatem gorzkich migdałów, dlatego zawierają tylko 1 ± 0,25 mg / kg HCN. Dwa pozostałe są przygotowane z naturalnym aromatem gorzkich migdałów, ale zawierają nie więcej niż 3 ± 0,5 mg / kg HCN, prawdopodobnie dlatego, że ilości gorzkich migdałów nie są wystarczająco duże, aby uwolnić znaczące poziomy HCN.

Ponadto przyznano, że uwolnienie cyjanku następuje dopiero po hydrolizie w kontakcie z wodą, w takim przypadku cyjanek prawdopodobnie został uwolniony podczas procesu produkcji syropu migdałowego.

Komitet Ekspertów ds. aromatów Rady Europy i Australii, Kodeks Norm Żywności Nowej Zelandii, ma ustalone limity regulacyjne, które określają maksymalne dozwolone poziomy HCN w nasionach owoców i napojach na bazie pestek, jak pokazano w Tabeli 4.

W świetle powyższych wyników, doszliśmy do wniosku, że HCN zawartość w syropach migdałowych sprzedawanych w Tunezji są zgodne z normami, więc te napoje nie powodują żadnych niebezpiecznych skutków dla zdrowia ludzkiego z tego punktu widzenia.

4. Wniosek

To badanie ujawniło szeroki zakres stężeń cyjanku w powszechnie dostępnych gorzkich migdałach i pestkach moreli, w przeciwieństwie do syropu migdałowego, który nie zawiera kwasu cyjanowodorowego i pozostaje produktem bez ryzyka dla zdrowia ludzkiego. Należy jednak wziąć pod uwagę szereg zaleceń, aby uniknąć toksyczności żywności cyjanogennej. Należy położyć nacisk na edukację żywieniową, aby zwiększyć świadomość na temat potencjalnego zagrożenia dla zdrowia ludzi, a zwłaszcza dzieci, powodowanego przez rośliny cyjanogenne. Jednak genetyczna selekcja genotypów wolnych od cyjanu wydaje się być radykalnym rozwiązaniem tego rodzaju zatrucia.

Materiały dodatkowe