Tài liệu Các chất độc tự nhiên có nguồn gốc thực vật

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Môn học: ĐỘC TỐ THỰC PHẨM SEMINAR: CÁC CHẤT ĐỘC TỰ NHIÊN CÓ NGUỒN GỐC THỰC VẬT GVHD: TS. PHAN NGỌC HÒA HVTH: Võ Thị Trường Nhân 7141012 Trần Thị Phượng Nhung 7141013 Nguyễn Thanh Phương 7141014 Nguyễn Thành Phương 1570436 Lê Phú Tân 1570439 LỚP:CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 2015-1 TP HCM, 02-2016 1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU..............................................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: CÁC CHẤT PHẢN DINH DƯỠNG CÓ NGUỒN GỐC TỪ THỰC VẬT......................................2 1.1. Các chất làm vô hoạt hoặc tăng nhu cầu vitamin.....................................................................2 1.1.1. Các chất kháng vitamin C..................................................................................................2 1.1.2. Các chất kháng niacin.......................................................................................................3 1.1.3. Các chất kháng vitamin K..................................................................................................3 1.1.4. Các chất kháng vitamin E..................................................................................................3 1.2. Các chất đối kháng canxi, magie, kẽm, sắt................................................................................4 1.2.1. Acid oxalic.........................................................................................................................4 1.2.2. Acid phytic........................................................................................................................4 1.3. Các chất kìm hãm enzyme........................................................................................................5 1.3.1. Antitrypsin........................................................................................................................5 1.3.2. Anticholinesterase............................................................................................................6 1.3.3. Gossypol...........................................................................................................................6 1.3.4. Tanin (Polyphenol)............................................................................................................7 1.3.5. Xathin...............................................................................................................................7 1.4. Các chất phản dinh dưỡng khác...............................................................................................8 1.4.1. Các hợp chất gây bướu giáp Goitrigenes..........................................................................8 1.4.2. Hemaglutinin....................................................................................................................9 1.4.3. Các hợp chất gây suy cơ..................................................................................................10 CHƯƠNG 2: Độc tố tự nhiên từ thực vật...........................................................................................10 2.1. Các alcaloid.............................................................................................................................10 2.1.1. Nguồn gốc.......................................................................................................................10 2.1.2. Tính chất..........................................................................................................................11 2.1.3.Cơ chế gây độc của một số loại alcaloid...........................................................................12 2.2. Các glucosid sinh cyanhydric..................................................................................................14 2.2.2.Cơ chế gây độc.................................................................................................................14 2.2.1 Nguồn gốc........................................................................................................................15 2.2.Độc tố cyanogenic glucoside trong một số nguyên liệu thực phẩm........................................17 2.3.Glucosid ở đậu tằm.................................................................................................................19 2.5. Glycyrizin................................................................................................................................22 2.6. Các chất gây ung thư:.............................................................................................................24 1 HYDRAZIN:.................................................................................................................................24 SAFROL:.....................................................................................................................................25 ESTRAGOL:.................................................................................................................................26 2.7. Độc tố của nấm độc................................................................................................................27 2.7.1. Nhóm chất độc tác động lên hệ thống thần kinh............................................................27 2.7.2. Nhóm chất gây độc tế bào (dẫn đến phá hủy tế bào và phá hủy tổ chức mô).................32 2.7.3. Nhóm chất độc kích thích đường tiêu hóa dạ dày- ruột..................................................37 2.7.4. Cách phòng tránh (làm giảm tính độc của nguyên liệu khi sử dụng)..............................37 2 3 MỞ ĐẦU Trong đời sống hàng ngày, con người luôn phải đối đầu với nhiều hợp chất độc tự nhiên có nguồn gốc thực vật.Trong những điều kiện nhất định, đây là nguyên nhân dẫn đến những tác hại cho sức khỏe, từ những rối loạn chức năng sinh học đến những căn bệnh nguy hiểm. Chất độc tự nhiên có thể gây ra những trường hợp ngộ độc sau: Ngộ độc cấp tính: là trạng thái ngộ độc sau khi nhiễm độc một thời gian ngắn, xuất hiện những triệu chứng khác thường rất nghiêm trọng, hoặc có thể gây tử vong. Ngộ độc tích lũy (mãn tính): là trạng thái mà cơ thể nhiễm độc với liều lượng thấp, chưa gây ra triệu chứng ngay mà trải qua một thời gian dài chất độc được tích lũy trong cơ thể, nó làm biến đổi quá trình sinh lý, sinh hóa lâu dài mới phát hiện ra. Ngộ độc gây ung thư: là trạng thái lâu dài hơn. Trạng thái gây rối loạn hoạt động của tế bào và acid nucleotic, làm biến đổi cấu trúc gen dẫn đến ung thư. 1 CHƯƠNG 1: CÁC CHẤT PHẢN DINH DƯỠNG CÓ NGUỒN GỐC TỪ THỰC VẬT Các chất phản dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật có nhiều loại.Tác dụng của những chất này là có thể làm cho tác dụng có sẵn của các chất dinh dưỡng bị kém đi hoặc gây ra một sự tổn thất phụ nào đó cho các chất dinh dưỡng. Các chất phản dinh dưỡng có thể biểu hiện hoạt tính ở những giai đoạn khác nhau: + Trong khi ăn: các enzyme được giải phóng ra khi nhai có thể làm phá hủy một số chất dinh dưỡng vốn đồng hóa trực tiếp được. + Trong khi tiêu hóa: các chất này có thể kìm hãm các enzyme thủy phân của đường tiêu hóa. + Trong quá trình chuyển hóa trao đổi chất, khi giải độc các chất này có thể dẫn đến làm tổn thương các phân tử nội sinh. Về phương diện dinh dưỡng, người ta có thể dựa vào kiểu chất dinh dưỡng để phân loại các chất phản dinh dưỡng có nguồn gốc tự nhiên thành các loại sau: • Các chất tác động đến quá trình tiêu hóa hoặc quá trình trao đổi chất của các protein. • Các chất cạnh tranh với sự đồng hóa của các chất vô cơ. • Các chất làm vô hoạt các vitamin hoặc làm tăng nhu cầu về vitamin. 1.1. Các chất làm vô hoạt hoặc tăng nhu cầu vitamin 1.1.1. Các chất kháng vitamin C  Enzyme ascorbatoxydase Là enzyme có sáu nguyên tử Cu, phổ biến trong tế bào thực vật, có trong họ bầu bí (dưa chuột, bí non, dưa tây), cà rốt, táo, cà chua, đậu Hà Lan…Enzyme ascorbatoxydase xúc tác oxy hóa vitamin C (acid ascorbic) thành acid dehydroascorbic. Sau khi tạo thành acid dehydroascorbic có thể nhận hydro của các hợp chất khác làm xảy ra một số phản ứng phụ tạo orthoquinon-là những chất oxy hóa. Sự có mặt của ascorbatoxydase trong rau quả là một trong những nguyên nhân làm tồn thất vitamin C và mở đầu cho các phản phản ứng tạo màu xẫm của sản phẩm khi bảo quản, chế biến (cắt, nghiền, ép nguyên liệu). 2 Hoạt tính của enzyme có thể bị kìm hãm nhanh chóng bởi nhiệt (chần rau quả ở 1000C trong 1 phút hoặc ở 850C trong 3 phút) enzyme bị ức chế và vitamin C không bị phá hủy. 1.1.2. Các chất kháng niacin  Niacinogen Là chất tiền thân của acid nicotinic (niacin hoặc vitamin PP) thường có mặt trong ngô. Vitamin PP hoạt động chỉ được giải phóng ra sau khi thủy phân niacinogen bằng kiềm. Người ta cho rằng ở trong ngô, vitamin PP ở trạng thái liên kết đặc biệt khó tiếp xúc được với enzyme đường tiêu hóa. Tuy nhiên, có thể là trong ngô có chứa một chất nào đó có tác dụng kháng niacin mà người ta hiện nay chưa biết rõ cấu trúc và tính chất. 1.1.3. Các chất kháng vitamin K Trong cây cỏ xa trục người ta tìm thấy một chất kháng vitamin K, đó là dicumarol (hoặc dihydroxycumarin)có cấu trúc giống với vitamin K do đó nó có thể thế chỗ của vitamin K trong enzyme cần thiết để tạo ra protrombin. Protrombin trong máu giảm do đó sẽ xảy ra chứng chảy máu (hemorragies). Nếu đưa vitamin K vào sẽ thiết lập lại trạng thái bình thường. Hình 1.1: Công thức cấu tạo dicumarol 1.1.4. Các chất kháng vitamin E Nhiều nghiên cứu cho thấy có những chất có tính kháng vitamin E (αtocopherol), hoặc làm giảm khả năng hấp thụ đường ruột vitamin E hoặc là phá hủy vitamin E trong ruột. Một số acid béo không no như acid linoleic làm tăng nhu cầu vitamin E. Các chất có trong cây đinh lăng lại làm tăng sự bài xuất vitamin E. Trong 3 cả hai trường hợp đều làm cơ thể thiếu hụt vitamin E. Có thể bổ sung bằng cách tăng liều lượng α-tocopherol trong khẩu phần ăn. 1.2. Các chất đối kháng canxi, magie, kẽm, sắt Acid oxalic và acid phytic được xem là những chất đối kháng điển hình của Ca. 1.2.1. Acid oxalic Acid oxalic có nhiều trong các loại cây rau chút chit (sorel) 270-730mg%, cây đại hoàng (rhubarb) 257-1336%, trong lá chè, ca cao, củ cải đường và trong chocolate. Acid oxalic có mặt dưới dạng tự do hoặc dưới dạng muối Na, K và Ca. Khi ở dưới dạng muối Ca thì hầu như không hòa tan trong nước. Hai dạng độc hại của acid oxalic có liên quan với sự đồng hóa của Ca và sự tạo sỏi thận (calcul renal) có mối tương quan tới độ phân ly rất yếu của muối Ca. Ngưỡng độc của acid oxalic khá thấp: DL50ở người khoảng 5g. Về phương diện dinh dưỡng, vấn đề chủ yếu là tỷ lệ Ca trong khẩu phần. Người ta thấy cứ 2.25g acid oxalic kết tủa được một gam Ca. Tỷ lệ Ca trong thực phẩm được xác định bằng tỷ lượng acid oxalic g (Kg)/ Ca g (Kg). Một số thực phẩm có tỷ lượng cao: đại hoàng (1/0.04), khoai tây (0.15/0.03), cacao (0.8/0.12), chè (1.3/0.5). Tất cả thực phẩm có tỷ lượng này cao hơn 2.25 không những là nguồn Ca xấu mà phải được xem như chất làm mất Ca. Các loại rau có lượng acid oxalic cao: rau dền trắng 388mg%, rau dền đỏ 352.5mg%, mồng tơi 315mg%, cải xoong 39.8mg%. Hệ số sử dụng Ca của sữa khá cao hơn một số rau. Nhiều thí nghiệm khẳng định rằng tác dụng phản dinh dưỡng của oxalate đối với Ca trở nên tai hại nhất trong thời kỳ mà nhu cầu Ca rất quan trọng: thời kỳ sinh trưởng, cho con bú. Khi ăn nhiều rau có lượng acid oxalic cao có thể gây buồn nôn, tiêu chảy, đau bụng, đau dạ dày. Nặng hơn có thể bị co giật, hôn mê.Biện pháp phòng ngửa là ăn ít các loại rau có nguy cơ cao. Nên luộc nhiều nước và tăng lượng Ca trong khẩu phần. 1.2.2. Acid phytic Acid phytic là este hexaphosphoric của cyclohexanol (acid inositol hexaphosphoric). Sự có mặt của các nhóm acid này tạo điều kiện cho việc tạo thành các muối khác nhau, các muối kim loại kiềm hòa tan trong nước trong khi các muối 4 kim loại hai hóa trị thực tế không hòa tan. Một gam acid phytic tạo phức không thuận nghịch được với một gam Ca. Acid phytic có trong ngũ cốc và đậu tương. Trong ngũ cốc, acid phytic có 25g/Kg, chủ yếu là ở lớp vỏ quả. Dưới tác dụng của acid (nóng) hoặc enzyme phytase, phosphatase có mặt trong các thực phẩm giàu acid phytic, chất này sẽ bị thủy phân giải phóng ra inositol và acid phosphoric. Enzyme phytase hoạt động tối ưu ở pH 5.5 và nhiệt độ 60 0C. Khi nấu sẽ ức chế 1 cách nhanh chóng enzyme và ngăn cản sự thủy phân. Khi sử dụng thuốc nở bicacbonat sẽ làm tăng pH của khối bột và ức chế phytate. Đối với người, axit phytic là một nguồn phosphat xấu bởi lẽ hoặc nó không được giải phóng ra hoặc ở dưới dạng muối không tan. Axit phytic làm tăng sự tổn thất canxi theo phân và góp phần vào việc làm mất canxi xủa cơ thể cho dù canxi và vitamin D được cung cấp một cách bình thường. Sự tổn thất Ca do axit phytic có thể được khắc phục bằng cách ăn sữa. Tác dụng độc của axit phytic là làm giảm khả năng hấp thụ các nguyên tố trung lượng (Cu, Mg, Fe, Zn) cần thiết mà kết quả là làm giảm khả năng tiêu hóa. 1.3. Các chất kìm hãm enzyme 1.3.1. Antitrypsin Một số loại rau xanh, lạc…và đặc biệt là đậu tương có chứa chất ức chế trypsin (trysin inhibitor TI). Trong đậu tương lượng TI chiếm khoảng 6 % tổng số protêin. Có hai loại TI đã được nghiên cứu kỹ là TI loại Bowman Brik (B-B) và TI loại Kunitz. Tác dụng kìm hãm của chất ức chế trypsin là do chất này liên kết với trypsin tạo thành một hợp chất bền vững không thuận nghịch. Ngược lại với kimotripsin thì tạo ra một hợp chất không bền và thuận nghịch. Tính độc của các chất ức chế này là làm giảm sự hấp thụ protein, lipid, tăng khối lượng và tăng sự bài tiết enzym tụy, giảm sự phát triển của cơ thể Biện pháp xử lý nhiệt độ cao trong môi trường ẩm đã loại bỏ được 95% TI. Nhiều hạt ngũ cốc, hạt đậu và khô dầu của các hạt có dầu có chứa các protein có khả năng kìm hãm các enzym trypsin. Khi gia nhiệt ẩm, có thể làm biến tính và vô hoạt 5 các antitrypsin. Cách tốt nhất để khỏi làm tổn thất các axitamin cần thiết là rang, hấp, ép đùn. 1.3.2. Anticholinesterase Chất kìm hãm enzym này có nhiều trong thực vật, đặc biệt trong họ cà: khoai tây, cà chua… Chẳng hạn solanin của khoai tây là một glucoalcaloid có cấu trúc triterpenoid, có vai trò bảo vệ cho củ, bình thường solanin có nồng độ dưới 50mg/kg, song khi bị nhiễm vật ký sinh hay để khoai tây ngoài ánh sáng thì lượng solanin có thể tăng lên gấp 5 lần. Solanin có tác dụng kìm hãm cholinesterase nhưng không loại trừ nó, có vai trò sinh quái thai và người ta nghi ngờ nó là tác nhân gây nên tật nứt đốt sống ở người. Solanin phân bố không đều: trong mầm 1.34g/kg, cao hơn nhiều trong ruột khoai tây 0.04-0.07g/kg hoặc trong vỏ 0.03-0.05g/kg. Hình 1.2: Công thức cấu tạo solanidien Khi bị ngộ độc solanin và chocolin thường có biểu hiện tiêu chảy do tổn thương niêm mạc dạ dày và ruột. Nặng hơn có thể bị liệt trung tâm hô hấp dẫn tới tử vong. 1.3.3. Gossypol Khô dầu bông giàu protein và được dùng làm nguồn protein cho chăn nuôi gia súc. Nhưng khô dầu bông lại chứa nhiều gossypol-hợp chất polyphenol-có tác dụng kìm hãm quá trình thủy phân protein ở đường tiêu hóa, mặt khác còn có tác dụng độc trực tiếp. Động vật nhai lại kém nhạy cảm với gossypol hơn động vật không nhai lại. 6 Gossypol thường tồn tại dưới ba dạng tautomer (đồng phân hỗ biến): quinoid (I), aldehyd (II) và hemiacetal (III). Công thức phân tử là C30H30O8. Gossypol có thể tạo phức không hòa tan với nhiều kim loại như Fe, và có thể liên kết với các gốc axitamin trong protein. Sự liên kết với protein cho thấy gossypol có thể làm giảm khả năng sử dụng của protein thực phẩm cũng như làm vô hoạt nhiều enzym quan trọng. Hình 1.3: Công thức cấu tạo gossypol 1.3.4. Tanin (Polyphenol) Tác dụng phản dinh dưỡng của các polyphenol chủ yếu là làm tăng sự bài xuất ra phân có Nitơ, do: - Sự có mặt trong các thực phẩm phức tanin-protein rất bền đối với tác dụng của các enzym đường tiêu hóa. - Ức chế không đặc hiệu của các enzym đuờng tiêu hóa bởi các tanin tự do của thực phẩm. - Tác dụng trực tiếp của các tanin đến màng nhầy của đuờng tiêu hóa mà hậu quả là kích thích sự bài xuất. Các polyphenol còn có khả năng tạo phức với các ion 2 và 3 hóa trị. Người ta chứng tỏ uống chè sẽ làm giảm sắt của thực phẩm. Ngược lại dự tạo phức của polyphenol với Pb và các kim loại nặng có tác dụng ngăn cản sự hấp thụ các ion này. Axit tanic liên kết với vitamin B12 làm giảm hoạt tính của vitamin này. Vitamin B1 cũng có thể bị phá hủy bởi tanin chè, cũng như dự trữ vitamin A ở gan cũng bị giảm khi có mặt một số tanin trong khẩu phần. 1.3.5. Xathin 7 Cafein, theobromin và theophilin là những alcalnoid có trong một số cây nhập nội: cà phê, cacao, chè, cola…chúng được coi là những chất kích thích hệ thần kinh trung ương. Hiện nay các hợp chất này thường có mặt với tỷ lệ khác nhau trong các nước uống quen thuộc hàng ngày của chúng ta. Các alcaloid tác động đến các vùng não kiểm tra hoạt động tâm lý. Chúng có tác động làm dễ dàng cho lao động trí óc và làm giảm mệt mỏi do tác động đến các vùng hoạt động. Tuy nhiên người ta nhận thấy: phản ứng não của những người nghiện café nhiều không tốt bằng những người uống café vừa. DL 50 của cafein ở người là 10g. Nếu cho người không có thói quen uống 250mg cafein thì sẽ làm tăng tỷ lệ renin của huyết tương lên 57%, tỷ lệ adrenalin lên 20% và tỷ lệ noradrenalin lên 75% 1.4. Các chất phản dinh dưỡng khác 1.4.1. Các hợp chất gây bướu giáp Goitrigenes Bướu giáp là một sự tăng sản của tuyến giáp do thiếu iod. Mặt khác nhiều cây thực phẩm như các cây họ cải (cải bắp, cải củ, củ cải nghệ, hạt cải dầu…), tỏi và các cây bộ đậu có chứa những glucosid mà aglucon của chúng là những chất hoạt động như:- Các thiocyanat: N=C-S-R - Các isothiocyanat: R-N=C=S - Thiooxazolidin - Các antocyan Có điều là cách tác dụng của các aglucon hoạt động này khác nhau: Các polyphenol (antocyan) thường cạnh tranh trực tiếp với thyroxin trong việc gắn kết iod dẫn đến làm giảm sự sinh tổng hợp ra thyroxin. Do vậy nếu tăng cung cấp iod trong khẩu phần ăn thì có thể bù trừ lại sự thiếu hụt iod này. Các thiooxazolidin lại thường sở hữu một nhóm thioamin như kiểu thioure hoặc thiouracil vốn chỉ cạnh tranh chút ít với tuyến giáp trong việc gắn kết iod. Do đó trong trường hợp này không thể bằng cách uống iod để thiết lập lại trạng thái bình thường mà cần thiết phải có mặt các hormone tuyến giáp. Các thiocyanat là một icon có kích thước rất gần với kích thước của iod nên là chất kìm hãm cạnh tranh của sự hoạt tải iod ở tuyến giáp cũng như ở các mô khác do 8 đó làm tăng sự tổn thất ion này ở đường thận. Trong những điều kiện này, sự kết hợp iod vô cơ với thyroxin bị giảm sút, song có thể bù trừ lại bằng cách tang lượng cung cấp iod lên. Các isothiocyanat là những chất độc chính hiệu khi thủy phân các thioglucosid bằng enzyme. Chẳng hạn như allylisothiocyanat có trong mù tạt là chất gây bướu ở chuột, hay γ-metylsulfonylpropylisocyanat có mặt dưới dạng glucosid trong cây họ cải là chất gây bướu cho các bê chăn thả. Nói chung các thiocyanat, isothiocyanat và các thiooxazolidin thường được giải phóng ra từ các thioglucosid dưới tác dụng của một thioglucosidase cò tên là myrosinase. Enzyme này có thể bị kìm hãm khi gia nhiệt kéo dài và do đó khử được độc. Đậu tương cũng là nguồn gốc của bướu giáp ở trẻ con được nuôi bằng sữa đậu nành. Các hợp chất hoạt động này là hemaglutinin đính vào trên màng nhày của ruột non sẽ cạnh tranh hấp thụ lại thyroxin đã được tiết ra trong ruột cùng với mật. Nếu cơ chế này có vai trò trong việc thu lại iod là bình thường thì tỷ lệ của thyroxin bị thải cùng với phân sẽ lớn và do đó cơ thể bị mất thyroxin. Sữa của bò nuôi ở trên các bãi chăn thả giàu cây họ cải sẽ chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh bướu giáp. 1.4.2. Hemaglutinin Hemaglutinin là những mucoprotein có khả năng gây ngưng kết hồng câu của các loài động vật khác nhau. Hemaglutinin của đâu tương chứa 4.5% maltose, 1% glucosamine, và 2 chuỗi polypeptide. Tác dụng của các chất này được thể hiện bằng sự kìm hãm mạnh mẽ sự sinh trưởng: do phong tỏa sự hấp thu các chất dinh dưỡng ở ruột. Nhiều cây họ đậu như haricot, đậu lăng, đậu lạc, đậu tằm có chứa lectin. Có thể dễ dàng loại bỏ lectin khỏi thực phẩm bằng cách gia nhiệt trong môi trường nước. Trong hạt thầu dầu đặc biệt là khô dầu thầu dầu có chứa chất rixin còn có độc tính mạnh hơn hemaglutinin. 9 1.4.3. Các hợp chất gây suy cơ Một số hạt của loại đậu Lathyrus và Vicia mà dân ẤN Độ và vùng Địa Trung Hải thường dùng làm thực phẩm có chứa 3 chất gây suy cơ và chứng tê liệt các chi dưới: - β-Aminopropionitryl gây ảnh hưởng đến mô lien kết và xương. - α,γ- Diaminobutyric - β-Cyan-L-alanin tác động đến hệ thần kinh trung ương. Bình thường người ta ít khi sử dụng đậu có chất gây suy cơ. Các chất này có thể khử bỏ bằng gia nhiệt. CHƯƠNG 2: ĐỘC TỐ TỰ NHIÊN TỪ THỰC VẬT 2.1. Các alcaloid 2.1.1. Nguồn gốc Năm 1806 một dược sĩ tên là Frienrich Wilhelm Sertumer phân lập được một chất từ nhựa cây thuốc phiện có tính kiềm và gây ngủ mạnh đã đặt tên là morphin. Năm 1810 Gomes chiết được chất kết tinh từ vỏ cây Canhkina và đặt tên là Cinchonino. Sau đó P.J. Pelletier và J.B. Caventou lại chiết được hai chất có tính kiềm từ hạt một loài cây Strychnos và đặt tên là strychnin và brucin. Đến năm 1819 một dược sĩ là Whilhelm Meissner đề nghị xếp các chất có tính kiềm lấy từ thực vật ra thành một nhóm riêng và đề nghị gọi tên là alcaloid. Whilhelm Meissner cũng đưa ra khái niệm đầu tiên về alcaloid. Theo ông alcaloid là những hợp chất hữu cơ, có chứa nitơ, có tính kiềm và lấy từ thực vật. Tuy nhiên, sau này người ta đã tìm thấy alcaloid không những có trong thực vật mà trong động vật cũng có như: samandarin, samanin từ tuyến da con Salamandra và S. altra. Hình1.4: Công thức cấu tạo Samandarin và Samanin. 10 Sau này, Polonopski đã định nghĩa lại “Alcaloid là những hợp chất hữu cơ chứa nitơ, đa số có nhân dị vòng, có phản ứng kiềm, thường gặp trong thực vật và đôi khi trong động vật, thường có được lực tính rất mạnh và cho những phản ứng hóa học với một số thuốc thử gọi là thuốc thử alcaloid”. Các alcaloid có phổ biến trong các loài thực vật, có trên 6000 alcaloid từ hơn 5000 loài, hầu hết ở thực vật bậc cao chiếm 15 – 20% tổng số các loài cây như Papaveraceae (họ thuôc phiện) 400 alcaloid, Fabaceae (họ đậu) 350 alcaloid, Rutaceae (họ cam) 300 alcaloid, Liliaceae (họ hành) 250 alcaloid, Solanaceae (họ cà) 200 alcaloid, Rubiaceae (họ cà phê) 156 alcaloid, … Trong cây, alcaloid thường tập trung ở một số bộ phận nhất định. Ví dụ: alcaloid tập trung ở hạt như cà phê, tỏi độc,…; ở quả như ớt, hồ tiêu, thuốc phiện, …; ở hoa như cà độc dược. 2.1.2. Tính chất  Công thức cấu tạo Phần lớn các alcaloid trong tự nhiên có công thức cấu tạo chung là CxHy Nz Ot Ví dụ: morphin (C17H19 N O3), codein (C18H21N O3),…  Tính chất vật lý Những alcaloid thường ở thể rắn ở nhiệt độ thường nếu trong công thức cấu tạo có oxy (như morphin, codein, stry chnin) và ở thể lỏng nếu trong công thức cấu tạo không có oxy (như conitin, nicotin, spartein). Các alcaloid ở thể rắn thường kết tinh được và có điểm nóng chảy rõ ràng, nhưng cũng có một số alcaloid không có điểm nóng chảy vì bị phá hủy ở nhiệt độ nóng chảy. Những alcaloid ở thể lỏng bay hơi được và thường bền vững, không bị phá hủy ở nhiệt độ sôi nên thường được chưng cất kéo bằng hơi nước để lấy làm dược liệu. Mùi vị: Đa số các alcaloid không có mùi, có vị đắng và một số ít có vị cay như capsaixin, piperin,… Màu sắc: hầu hết các alcaloid đều không màu, trừ một số loại có màu vàng như becberin, palmatin, chelidonin. Độ tan: hầu hết các alcaloid không tan trong nước, tan tốt trong các dung môi hữu cơ như methanol, ethanol, ether, cloroform, benzen,… ngược lại muối của các alcaloid lại dễ tan trong nước và khó tan trong các dung môi hữu cơ.  Tính chất hóa học 11 Hầu hết các alcaloid có tính bazơ yếu, tuy nhiên cũng có một số có tính bazơ mạnh có thể làm xanh quỳ tím như nicotin. Do có tính bazơ yếu nên có thể giải phóng alcaloid ra khỏi muối của chúng bằng những kiềm trung bình và mạnh. Những tính chất hóa học cơ bản của alcaloid như: tác dụng với acid để tạo muối; kết hợp với kim loại nặng (Hg, Bi, Pt,…); phản ứng với thuốc thử (phản ứng tạo kết tủa và phản ứng tạo màu). 2.1.3.Cơ chế gây độc của một số loại alcaloid  Nicotin Nicotin là chất lỏng như dầu, sôi ở 2470C, dung dịch màu xanh có tinh bazơ mạnh. Khi hít, nicotin qua phổi rồi vào máu, làm dày thành động mạch gây hẹp động mạch, hẹp mạch vành và dẫn tới hẹp van tim. Ngoài ra, nicotin còn kìm hãm hoạt động thần kinh, làm ngưng hô hấp, tê liệt hoạt động của tim.  Solanin và chaconine Solanine và chaconine là hai độc tố điển hình thuộc nhóm lycoalkaloids xuất hiện nhiều nhất trong khoai tây. Chúng có thể xuất hiện một cách tự nhiên trong bất cứ bộ phận nào của cây khoai tây, bao gồm lá, quả, củ, mầm. Hình1.5: Công thức cấu tạo solanin và chaonine trong khoai tây Khoai tây sản xuất solanin một cách tự nhiên như cơ chế bảo vệ chống lại côn trùng, nấm, bệnh tật… Nồng độ solanin trong khoai tây phụ thuộc vào các yếu tố ánh 12 sáng, thời gian dự trữ, nhiệt độ (nhiệt độ tốt nhất để dự trữ khoai tây khoảng 10 0C), giống khoai, điều kiện phát triển, mưa. Hàm lượng solanin phân bố không đều trong củ khoai tây: hàm lượng solanin trong mầm (1,34g/kg) cao hơn nhiều so với trong ruột khoai tây (0,04 - 0,07g/kg) hoặc trong vỏ (0,03 - 0,05g/kg). Solanin có tác dụng độc hại đối với người ở nồng độ từ 20 - 25mg/100g và gây chết người ở nồng độ lớn hơn 400mg/100g. Ước tính để đạt được nồng độ làm chết người, người ta phải ăn sống một lần từ 4 - 20kg khoai tây. Solanin không bị phân hủy bởi nhiệt độ hoặc hệ thống tiêu hóa. Khoai tây luộc cũng như chiên ngập dầu ở 170 0C không có tác dụng làm giảm hàm lượng Glycoalkaloids. Vì vậy, biện pháp phòng tránh ngộ độc solanin là không ăn khoai tây mọc mầm, khoai tây có những mảng xanh. Độc tố này khá bền nhiệt và không bị phân hủy trong quá trình nấu ăn, hấp, nướng, chiên hoặc dùng lò vi sóng. Chúng có vị đắng và không dễ dàng hòa tan trong nước. Các yếu tố như ánh sáng và điều kiện bảo quản không đúng cách, tổn thương cơ học và hiện tượng thối rữa gây ra bởi nấm hay vi khuẩn có thể dẫn đến hình thành của các chất độc một cách nhanh chóng. Khi tiếp xúc với ánh sáng, chất diệp lục được sản xuất trong khoai tây để quang hợp nhằm tạo các điều kiện thuận lợi để này mầm. Thông qua một quá trình riêng biệt, việc tiếp xúc với ánh sáng cũng gây ra nồng độ cao glycoalkaloids được sản xuất trong khu vực cùng một nơi mà chất diệp lục được hình thành. Nếu điều kiện môi trường thuận lợi cho tăng trưởng như nhiệt độ, độ ẩm, chúng có thể nảy mầm. Các mầm phát triển từ các vùng mắt củ và tăng trưởng trở lên. Trong quá trình này, số lượng lớn là glycoalkaloids sản xuất tại các vùng mắt và tập trung ở các mầm. Nếu được bảo quản trong điều kiện mát, các củ khoai tây có thể kéo dài tình trạng ổn định và không nảy mầm. Trong lịch sử, solanin đã được sử dụng để điều trị bệnh động kinh và bệnh hen suyễn. Tuy nhiên, phương pháp này giờ không còn thực hiện nữa vì đã có nhiều phương pháp an toàn và hiệu quả hơn. Các chất này cũng được sử dụng làm tê liệt khi sinh con, điều trị bện parkinson. Người dân Nepal sử dụng nó như một thuốc an thần, người Maroc sử dụng để kích thích bộ nhớ. Ngộ độc solanine và choconine: Các chất độc này gây rối loạn tiêu hóa và thần kinh. Khi ăn với hàm lượng đủ lớn sẽ gây buồn nôn, đau bụng, tiêu chảy, cùng các 13 triệu chứng như nhầm lẫn, chóng mặt, nói vu vơ. Cuối cùng cơ thể trở nên yếu dần và dẫn đến tử vong. Liều từ 2 – 5 mg/kg thể trọng sẽ gây ra các triệu chứng ngộ độc và liều từ 3 – 6 mg/kg thể trọng sẽ dẫn đến tử vong. Các triệu chứng thường xảy ra từ 8 – 12 giờ sau khi ăn phải chất độc này nhưng nếu hàm lượng độc cao thì có thể chỉ mất 30 phút. Cơ chế gây độc: cơ chế gây độc của solanine và choconine được gây ra bởi sự tương tác với màng ty thể. Các thử nghiệm cho thấy, các chất độc này tiếp xúc và mở các kênh kali của ty thể, tăng khả năng thấm của màng tế bào. Dẫn đến Ca 2+ được vận chuyển theo nồng độ từ ngoài vào trong tế bào gây tổn thương tế bào và rối loạn quá trình trao đổi chất. Cách phòng tránh solanin và chaconin trong khoai tây: • Không sử dụng khoai tây đã nảy mầm hoặc có mảng xanh • Không để khoai tây lâu dưới ánh sáng mặt trời • Bảo quả ở 40C nếu tồn trữ dài hạn và 7 – 10oC nếu tồn trữ ngắn hạn 2.2. Các glucosid sinh cyanhydric 2.2.2.Cơ chế gây độc Bản thân hợp chất cyanogenic glycoside không gây độc khi các cyanohydrins đã được ổn định bằng glycosyl hóa (liên kết với các gốc đường. Tuy nhiên, nó được xem là nguồn gây độc bởi vì liên kết glucoside dễ bị thuỷ phân bởi các enzyme glucosidase. Các enzyme gây nên sự phân giải cyanoglycosides (β-glucosidase) có thể tồn tại sẵn có trong nguyên liệu hoặc từ hệ vi sinh đường ruột. Quá trình thuỷ phân sẽ sinh ra glucose, aldehyde hoặc ketone và đặc biệt là hydrogen cyanide (HCN) – một chất cực độc đối với cơ thể, dẫn đến ngộ độc cyanide cấp tính. Glycoside cyanogenic sẽ sinh ra HCN. Đây là chất rất độc, nồng độ cho phép bé hơn 1 – 2 ppm. Sau khi đi vào cơ thể sẽ kết hợp với một số kim loại trong enzyme của cơ thể (như metaloprotein) làm phá hủy các enzyme hô hấp và mất khả năng vận chuyển oxy của máu. HCN còn ức chế các enzyme đóng vai trò oxy hóa trong cơ thể. HCN ức chế enzyme xitochrome oxidase của ty lạp thể trong tế bào, enzyme này cần thiết cho sự hô hấp hiếu khí của tế bào. HCN ngăn chặn tế bào tiêu thụ oxy, vì vậy nó được xem là tác nhân làm ngạt. Não là cơ quan cũng là đích đầu tiên mà HCN nhắm đến nhưng nhiều hệ cơ quan khác nhau cũng bị ảnh hưởng. Biểu hiện 14 đầu tiên khi nhiễm độc là chóng mặt, buồn nôn, mệt mỏi, co giật, bất tỉnh. Nếu hàm lượng lớn hơn 1 mg/l sẽ dẫn đến tử vong. Mặc dù HCN có thể tương tác với các chất như methacmoglobin trong máu, phần lớn sự trao đổi xảy ra trong mô. HCN được chuyển hóa ở hệ thống động vật có vú bằng một tuyến đường lớn và một số tuyến đường nhỏ. Các tuyến đường chính của sự trao đổi chất cho HCN là giải độc trong gan do rhodanese enzyme ty thể xúc tác chuyển lưu huỳnh của thiosulfate để ion cyanide tạo thành lớp màng mỏng. Khoảng 80% xyanua được khử độc bằng cách này. Hình1.7: Sơ đồ chuyển hóa của xyanua trong cơ thể 2.2.1 Nguồn gốc Cyanogenic glycoside hoặc cyanoglycoside là nhóm độc tố chiếm đến 90% trong tổng số các độc tố thực vật thuộc nhóm cyanogens. Cyanogenic glycoside (độc tố xycanua), đã được phát hiện trong hơn 2500 loài thực vật khác nhau, có vai trò quan trọng trong cơ chế bảo vệ cây không bị tấn công bởi các loài ăn thực vật do có vị đắng và có tính độc. Các đặc điểm chính của các độc tố là có khả năng sản sinh ra hydrogen cyanide (HCN) tự do, bởi vì nó được tạo nên bởi sự kết hợp với 15 cyanohydrins đã được ổn định bằng glycosyl hóa (liên kết với các loại đường) để tạo thành các glycoside cyanogenic. Glycoside cyanogenic có trong nguyên liệu như: quả hạnh nhân, hạt chồi của cây kê, cây đậu, đậu tương, đậu nành, rau bina, măng tre, cây sắn, … Hình1.6: Công thức cấu tạo của một số hợp chất cyanua glycoside Bảng1. Hàm lượng glycoside cyanogenic trong một số loại thực phẩm Loại sản phẩm Nồng độ glycoside cyanogenic (mg/kg) Hạt ngũ cốc 0,001 – 0,45 Sản phẩm của protein đậu 0,07 – 03 nành Vỏ đậu tương 1,24 Hố mai (khối lượng ướt) 89 – 2170 Dâu tây 4,6 Mơ 2,2 Sắn (toàn bộ củ) 380 Măng tre 7700 Đậu lima 3000 16