Potentiella toxiska nivåer av cyanid i mandlar (Prunus amygdalus), aprikoskärnor (Prunus armeniaca) och mandelsirap

Abstrakt

Under normala miljöförhållanden syntetiserar många växter cyanogena glykosider , som kan frigöra vätecyanid vid hydrolys. Varje år finns det ofta boskap och tillfälliga mänskliga offer för konsumtion av cyanogena växter. Det nuvarande arbetet syftar till att bestämma halten av cyaninsyra i olika prover av cyanogena växter, utvalda från den tunisiska floran och i mandelsirapen. För att utvärdera deras toxicitet och deras inverkan på konsumenternas hälsa både på kort och lång sikt, med användning av ISO 2164-1975 NT-standarden, avseende bestämning av cyanogena heterosider i baljväxter.

1. Inledning

Många växter syntetiserar föreningar som kallas cyanogena glykosider, som kan frigöra cyanväte vid hydrolys. Denna förmåga, känd som cyanogenes, har känts igen i århundraden i växter som aprikoser, persikor, mandlar och andra viktiga matväxter. Det finns minst 2650 arter av växter som producerar cyanoglykosider. När de ätbara delarna av växterna förstörts kan det katabola intracellulära enzymet -glukosidas frisättas och kan komma i kontakt med de cyanogena glykosiderna. Detta enzym hydrolyserar de cyanogena glykosiderna för att producera cyanväte, glukos, ketoner eller bensaldehyd. Stort antal människor utsätts dagligen för låga koncentrationer av cyanogena föreningar i många alimenter. Denna utläggning kan innebära en risk för människors hälsa.

Varje år förekommer det ofta boskap och tillfälliga mänskliga offer för många och utbredda cyanogena. växtskonsumtion. De flesta fall av cyanidförgiftning orsakas av konsumtionen av växterna som är medlemmar i familjen Rosaceae, Euphorbiaceae, Fabaceae eller Gramineae. Släppt cyanid hämmar cellulär andning av alla aeroba organismer genom att blockera mitokondriell elektrontransport och förhindra syreupptag. Hög exponering för detta potenta gift hos människor kan orsaka illamående, kräkningar, diarré, yrsel, svaghet, mental förvirring och kramper följt av terminal koma och bokstavligen död.

I många tunisiska regioner finns kvarna aprikoskärnor i stor utsträckning används som smakämne i bakverk och kakor, medan bitter mandel används för att bereda traditionell orgatsirap (mandelsirap) som är mycket populär och konsumeras i stor utsträckning i Tunisien.

I denna studie syftar vi till att bestämma hydrocyanic syrainnehåll i olika prover av cyanogena växter. För att utvärdera deras cyanogena potential och deras toxicitet, enligt ISO 2164-1975 NT-standarden, avseende bestämning av cyanogena heterosider i baljväxter.

2. Material och metoder

2.1. Provsamling

2.1.1. Växtmaterial

Alla prover valdes godtyckligt bland den tunisiska flora. Tre olika sorter av söt mandel erhölls från lokala nötter och torra fruktbutiker.

De två proverna av bitter mandel erhölls från två olika marknader i ”Sfax”, som är känt för att vara huvudstad för bitter mandel odling i Tunisien, och det tredje provet erhölls från bittra mandelträd som odlades i norra delen av landet.

Proverna av aprikoskärnor erhölls från fem olika områden från Tunisien, nämligen ”Monastir,” ” Sfax, ”” Sbiba, ”” Morneg, ”och” Tastour ”.

2.1.2. Mandelsirap

Fem olika mandelsirapmärken samlades in från de stora stormarknaderna och butikerna i Tunisien.

2.1.3. Utrustning

För denna studie behövde vi en ångdestillationsapparat bestående av två rundbottnade kolvar anslutna till ett kondensorrör, en mekanisk frömalare, en exakt elektrisk balans och en inkubator reglerad vid temperaturen på.

2.1.4. Reagens

Alla reagenser bereddes omedelbart inom toxikologilaboratoriet.

Lösning av natriumacetat (20 g / L) justerat till pH = 5 med ättiksyra, salpetersyralösning g / ml. Silvernitrat 0,02 N, ammoniumtiocyanat 0,02 N. Den färgade indikatorn bereddes genom att blanda en del med en volym salpetersyra och en del med en volym av en mättad lösning av järnsulfat och ammonium.

2.2. Metod

2.2.1. Mätning av vätecyanid i växtmaterial

För att bestämma kvantitativt cyanidnivåer i utvalda prover använde vi en argentometrisk metod, enligt ISO 2164-1975-standarden, relaterad till doseringen av cyanogena glykosider i baljväxter.

Förfarandet för bestämning av hydrocyansyra i växtmaterial bestod i en syrahydrolys av de cyanogena glykosiderna, och den hydrolysyra som frigjordes från denna hydrolys utvanns i silvernitratlösningen efter ångdestillation.

Hydrocyansyrahalter bestämdes genom titrering av överskottet av silvernitrat, med användning av en lösning av ammoniumtiocyanat, i ett surt medium, i närvaro av färgindikatorn.

Utseendet på brun fällning av järn-tiocyanat indikerade ekvivalenspunkten när silvernitratet var helt förbrukat.

2.2.2. Användningsmetod

Aprikoskärnor och mandelprover soltorkades, maldes sedan fint med den mekaniska kvarnen, tidigare rensades upp med destillerat vatten och en utspädd salpetersyralösning.

Tjugo g det malda provet och mandelsirapen vägdes noggrant och placerades sedan i en 1000 ml rundbottnad kolv med 50 ml destillerat vatten och 10 ml natriumacetat 0,02 N. tätt stängd i inkubatorn vid en temperatur av 12 timmar. Dessa inkubationsförhållanden säkerställer fullständig omvandling av cyanogena glykosider till hydrocyansyra.

Efter inkubering kyldes den rundbottnade kolven i ett isbad och fästes på ångdestillationsapparaten.

Den första rundbottnade kolven måste fyllas halvt med destillerat vatten och fästas på apparaten på en uppvärmd platta.

Den andra, som innehöll macerat, fästes på kondensorröret.

Vatten i den första rundbottnade kolven värmdes upp till koka; den ånga som producerades leddes in i glasrör till den andra rundbottnade kolven för att bära hydrocyansyrans ångor och för att kondensera dem till en vätska.

Hundra milliliter destillat fångades i en blandning 50 ml silvernitrat och 1 ml salpetersyra 0,02 N, överfördes sedan omedelbart till en 500 ml mätkolv och dilaterades med destillerat vatten.

Denna lösning filtrerades och 250 ml av filtratet uppsamlades i en torr kolv med 2 ml färgindikator. Överskottet av silvernitrat titrerades med en lösning av ammoniumtiocyanat 0,02 N tills den bruna fällningen dyker upp.

Alla prover behandlades identiskt. Ett tomt test utfördes under samma förhållanden.

Hydrocyansyrahalterna uttrycktes i mg / kg torrsubstans med användning av följande formel: är den volym ammoniumtiocyanat som krävs för att neutralisera överskottet av silvernitrat i provprovet, är den volym ammoniumtiocyanat som krävs för att neutralisera överskottet av silvernitrat i blankprovet, är testets provvikt (gram).

3. Resultat och diskussion

3.1. Resultat

Hydrocyansyrahalter som finns i aprikoskärnorna, söt och bitter mandel visas i tabell 1.

Hydrocyansyrahalter i mandelsirap illustreras i tabell 2.

3.2. Diskussion

3.2.1. Cyanidtoxicitet

Cyanid orsakar intracellulär hypoxi genom reversibel bindning till mitokondriell cytokromoxidas a3 i mitokondrierna. Cytokromoxidas a3 är nödvändigt för reduktion av syre till vatten i det fjärde komplexet av oxidativ fosforylering. Bindning av cyanid till ferjonjonen i cytokromoxidas a3 hämmar det terminala enzymet i andningskedjan och stoppar elektrontransport och oxidativ fosforylering (figur 1).

Figur 1

Effekt av cyanid på cellulär andning: Cyanid binder reversibelt till ferjonjonen i cytokromoxidas a3 i mitokondrierna, vilket effektivt stoppar cellulär andning genom att blockera minskningen av syre till vatten. ATP: adenosintrifosfat.

Denna nedåtgående kaskad är dödlig om den inte vänds. I själva verket är oxidativ fosforylering väsentlig för syntesen av adenosintrifosfat (ATP) och fortsättningen av cellulär andning. Toxiciteten hos cyanid tillskrivs till stor del upphörandet av aerob cellmetabolism, som orsakar centrala nervsystemet och kardiovaskulära dysfunktioner, av cellulär hypoxi.

3.2.2. Cyanidnivåer i söta och bittra mandlar

HCN-innehåll i de olika analyserade proverna varierar avsevärt från mindre än 20 till mer än 1000 mg / kg torrsubstans. Enligt ISO 2164-1975 NT-standarden, som avser bestämning av cyanogena heterosider i baljväxter, anses ett prov vara fritt från cyanväte om det innehåller en lägre hastighet till 10 mg per kg; därför vet vi att koncentrationer som finns i våra prover är högre än 10 mg / kg, anser vi att alla behandlade prover är cyanogena.

HCN-nivåerna i bitter mandel (mg / kg) är ungefär 40 gånger högre än nivåerna finns i söt mandel (mg / kg).

Detta kan förklaras av det faktum att mängden amygdalin som finns i den bittra mandeln till stor del överstiger mängden i den söta. Efter enzymatisk hydrolys frigör amygdalin, som är den viktigaste cyanogena glykosiden hos Prunus-arter, en hög nivå av hydrocyansyra och en bensaldehyd som är ansvarig för bitterheten.

Att veta att den akuta dödliga dosen av cyanid för däggdjur är så låga som 0,5 mg CN / kg av kroppsvikt, den akuta orala dödliga dosen HCN för människor rapporteras vara 0,5–3,5 mg / kg kroppsvikt och konsumtionen av 50 bittra mandlar är dödlig för vuxna. Men för små barn är 5–10 mandlar dödliga.

3.2.3. Cyanidnivåer i aprikoskärnor

HCN-nivåer som noterats i de fem proverna av aprikoskärnor varierar avsevärt mellan regioner i det tunisiska landet. De lägsta hastigheterna (583,2 mg / kg och 540 mg / kg) noterades i prover från ”Sfax” och ”Tastour”. Det bör noteras att det inte finns några signifikanta skillnader mellan dessa två regioner i nordväst och sydost. Dessutom är nivåerna mellanliggande i centrala Tunisien (Sbiba) med 804,60 mg / kg, medan de högsta nivåerna (1134 och 1193,40 mg / kg) noteras i prover från Sahel (Monastir) och norr om landet ( Morneg).

Enligt kommittén för toxicitet hos kemikalier i livsmedel, konsumentprodukter och miljön i Storbritannien kan koncentrationerna av cyanid i aprikoskärnor nå 2000 mg / kg torrsubstans.

3.2.4. Interregionell variation av cyanid i olika prover

Den interregionala variationen av HCN-innehåll i olika behandlade prover beror främst på klimatförhållanden och regn. Egentligen främjar det torra klimatet och intensivt solljus cyanogenes.

Dessutom skiljer sig jordbruksområdena från jordens natur och processerna för deras befruktning med kemiska gödningsmedel. Faktum är att kvävegödselmedel ökar absorptionen av nitrater från växter och innebär blockering av kväveomsättning och ackumulering av HCN. Växtens ålder vid skördetid kan också förklara denna variation av cyanidnivå i prover som erhållits från olika geografiska områden. Faktum är att det rapporteras att HCN gradvis ökar under växttillväxten för att nå ett maximum vid mognad, cirka 20 gånger högre än i plantor.

Några studier av cyanogena livsmedel sammanfattas i tabell 3.

Enligt dessa resultat noterar vi att vattencyansyrahalterna i våra prover av aprikoskärnor (851,04 ± 303,28 mg / kg), erhållna med den argentometriska metoden, är något lägre än de som hittades i en studie utförd vid det algeriska universitetet ”El Tarf” och vars syfte var att bestämma näringsvärdet för bittra aprikoskärnor och deras vattenhaltiga syranivåer (1175 ± 63,63 mg / kg). De är dock nästan lika med ett nationellt australiensiskt studieresultat (799 ± 19,80 mg / kg).

Dessutom, med vetskap om att den dödliga dosen rapporteras vara 0,5–3,5 mg / kg kroppsvikt, skulle allvarlig toxicitet vara oundviklig på grund av konsumtionen av cirka 30 aprikoskärnor för vuxna och färre för barn.

Enligt ”Committee on Toxicity” (COT) innehåller aprikoskärnor nästan 1450 mg / kg cyanid, cirka 0,5 mg / kärna. Konsumenterna rekommenderas att bara äta fem kärnor på en timme och inte mer än 10 per dag.

Dessutom har det kanadensiska hälsovårdsministeriet förhindrat användning av bittra aprikoskärnor för att smaka livsmedel eller för medicinska ändamål, och för närvarande rekommenderar att konsumtionen av bittra aprikoskärnor inte får överstiga tre kärnor om dagen på grund av deras toxicitet, särskilt för små barn.

3.2.5. Innehåll av cyanid i linfrö (Linum usitatissimum)

HCN-nivåer i våra prover av bittra mandlar (913–1210 mg / kg) och aprikoskärna (547–1154 mg / kg) är två gånger högre än nivåerna erhållits från prover av linfrön i den australiska studien (360–390 mg / kg). Faktum är att lin (L. usitatissimum), en mycket intressant mat på grund av dess höga innehåll av linolensyra och kostfiber, har minst toxicitet bland alla cyanogena livsmedel. I själva verket kan matlagning av linbaserad mat vid 230 ° C i 15–18 minuter eller kokande frön eliminera 90–100% hydrocyansyra.

3.2.6. Cyanidnivåer i kassava (Manioc esculenta Crantz)

Utbudet av totalt cyanidinnehåll i olika sorter av kassava är 1–1550 mg HCN / kg färskt material. Enligt FDA kan HCN-innehållet i kassava nå upp till 1500 mg / kg i bittra sorter som är avgiftade dåligt, vilket kan förklara de rapporterade negativa effekterna av daglig konsumtion av kassava, såsom diabetes, medfödda missbildningar och neurologiska sjukdomar i goiter som Konzo. , en epidemisk paralytisk sjukdom, först beskriven av G. Trolli 1938, som upptäckte den bland Kwango i Belgiska Kongo (nu Demokratiska republiken Kongo). Utbrotten är förknippade med flera veckors nästan exklusiv konsumtion av otillräckligt bearbetad ”bitter” (cyanidrik) kassava. I norra Moçambique är sjukdomen känd som mantakassa och den induceras av den dagliga konsumtionen av gari (en populär mat tillverkad av kassava) som en matvara, är Konzo en neurologisk sjukdom som orsakar irreversibel neuromotorisk skada och akut uppkomst av parapares som främst drabbar barn.

Med tanke på allvaret med denna patologi har Världshälsoorganisationen fastställt en säkerhetströskel av 10 mg / kg total cyanid i kassavamjöl för att skydda konsumenterna mot negativa effekter av kroniska kassavaintag.

I Australien och USA användes kassava-knölar för att göra flis och kakor.

3.2.7 Cyanidnivåer i mandelsirap

Mandelsiraps analys visar att de fem märkena är väsentligen fria från hydrocyansyra eller cirka 1–3 mg / kg. på grund av det faktum att de tre första märkena av mandelsirap är beredda med en syntetisk arom av bitter mandel, det är därför de bara innehåller 1 ± 0,25 mg / kg HCN. De två andra är beredda med en naturlig arom av bitter mandel men de innehåller högst 3 ± 0,5 mg / kg HCN, troligen för att mängderna av bitter mandel inte är tillräckligt höga för att frigöra signifikanta nivåer av HCN.

Dessutom har man medgett att frisättningen av cyanid endast sker efter hydrolys vid kontakt med vatten, i sådant fall släpptes troligen cyanid under produktionsprocessen av mandelsirapen.

Kommittén av experter på smakämnen från Europarådet och Australien, Nya Zeelands livsmedelsstandardkod, har fastställda regleringsgränser som definierar de maximalt tillåtna halterna av HCN i fruktfrön och groparbaserade drycker som visas i tabell 4.

Mot bakgrund av ovanstående resultat drog vi slutsatsen att HCN innehållet i mandelsirap som saluförs i Tunisien överensstämmer med normerna. Så på dessa drycker innebär det inte några farliga effekter på människors hälsa ur denna synvinkel.

4. Slutsats

Denna studie avslöjade ett brett spektrum av cyanidkoncentrationer i allmänt tillgängliga bittra mandlar och aprikoskärnor, i motsats till mandelsirap, som är undantaget från hydrocyansyra och förblir en produkt utan någon risk för människors hälsa. Ett antal rekommendationer bör dock övervägas för att undvika toxicitet hos cyanogena livsmedel. Betoning bör läggas på matutbildningen för att öka medvetenheten om den potentiella hälsorisken som orsakas av cyanogena växter för människor, särskilt för barn. Det genetiska urvalet av cyanogenfria genotyper verkar dock vara en radikal lösning för denna typ av berusning.

Kompletterande material