Notas de um fitoquímico. A batata. Parte três. "Bullet Fugu" ou SOLANIN

... uma batata é capaz de lidar com uma pessoa.
fonte folclórica desconhecida

A "ameaça à batata" mais comum é considerada a solanina, que é "formada em uma batata verde" e a próxima nota fictícia é dedicada a ele, as conseqüências de seu uso e as maneiras de salvá-lo. Como as informações na Internet são muito fragmentadas, ou mesmo simplesmente não existem, tentei escrever de forma a obter um tutorial exaustivo (talvez até um dia vá para a Wikipedia, embora em breve Habr se torne a própria Wikipedia) . Portanto, aconselho a todos que se preocupam com sua saúde, é melhor eu ir a sério. Ao mesmo tempo, você descobrirá por que os manuais fundamentalistas islâmicos os ensinam a usar as batatas como armas químicas de destruição em massa e por que as mulheres grávidas precisam ter muito cuidado ao consumir "batatas verdes" ou até recusar essa opção para evitar a ocorrência de anormalidades neurológicas no feto. UPD : e quase sem o perigo de batatas germinadas.


Recentemente, juntamente com expressões estáveis ​​como "antioxidantes" ou "antinutrientes", o conceito de fitoalexinas é usado na fitoquímica mundial. Dessa forma, os pesquisadores estão tentando reduzir todos os componentes das plantas que possuem propriedades antimicrobianas e muitas vezes antioxidantes da substância sintetizada pelas plantas de novo, que se acumulam rapidamente nas áreas de infecção por patógenos e são uma "resposta imune" da planta. Por via de regra, essas substâncias são inibidoras de um amplo espectro de ação, com uma estrutura química muito diversificada e características específicas inerentes a certos tipos de plantas. Em geral, as fitoalexinas são divididas em várias classes: terpenóides, glicosteróides, alcalóides. Muitos pesquisadores defendem a expansão da definição de "fitoalexina" e a inclusão neste conceito de todos os componentes fitoquímicos usados ​​pelas plantas para proteção.

Solanine

Em inglês, a família do nightshade é chamada de nightshades , literalmente "sombras da noite". A família do nightshade (a mesma família que inclui nossas amadas batatas, tomates, berinjela, pimentão, mas também tabaco, mandrágora, beladona , belém e estramônio ). O surgimento desse nome às vezes é atribuído ao fato de que mesmo os romanos antigos usavam ativamente plantas dessa família para preparar vários venenos. Isso faz sentido, porque, na minha opinião, as armas mais poderosas das plantas são seus alcalóides. De fato, os alcalóides são compostos nitrogenados químicos comuns que costumam desempenhar o papel de um metabólito secundário nas plantas. Nas plantas da família das sombreadas, as mais bioativas são as chamadas alcaloides do tropano (escopolamina, atropina, hiosciaamina, nicotina) e é precisamente por causa de sua bioatividade que esses compostos são mais frequentemente utilizados desde os tempos antigos como venenos (veneno da beladona ou branqueada, o efeito psicoativo do narcótico, mandrágora e tabaco).

Nota : é a escopolamina , o alcalóide contido em plantas como escopolia, beladona, belena, narcótico, que foi proposto como o “soro da verdade” no início do século XX, o efeito inibitório foi causado pela introdução do chamado estado de "consciência crepuscular". Claro que isso não é exatamente o efeito, mas mesmo assim ...

A solanina, presente principalmente nas batatas, também pertence à classe dos alcalóides das plantas da família Solanaceae.

Nota : muitas vezes você pode encontrar a declaração de que a solanina também é encontrada no tomate. Isto não é verdade. Os tomates contêm "algo semelhante" - tomate alcalóide (ou licopersicina ). O tomate e seu derivado - o tomateidina, que desempenham um papel importante na oposição de um tomate a um fungo, microbiano, inseticida (devido à presença de tomate, o tomate não leva o besouro da batata do Colorado) ameaça (bem, de caracóis e cabras de todos os tipos também, é claro, não é uma má defesa) ) Portanto, a maior parte do alcalóide está concentrada em folhas e inflorescências, cerca de 1/5 cai na fruta (e quando madura, diminui gradualmente para um determinado indicador, dependendo da variedade). Por que eu decidi mencionar tomate. Primeiro, porque quase sempre é confundida com solanina, embora o tomate seja dez vezes menos tóxico que a solanina (LD ₅₀ quando administrado por via oral, cerca de 500 mg / kg de peso corporal). Em segundo lugar, ele ilustra o que "todo fitoesterol aspira" - quando entra em contato com o colesterol em qualquer produto, ele instantaneamente o liga a um complexo insolúvel e o remove do corpo sem digestão. Em geral, se suas mãos atingirem o exame fitossanitário dos tomates, vou lhe contar mais sobre esse alcalóide interessante.

Voltamos à solanina. Este glicoalcalóide foi descoberto em 1820 nas bagas da sombra preta ( Solanum nigrum ), em cuja homenagem foi nomeado. Pertence à família química das saponinas. Escrevi sobre saponinas em uma das minhas notas de banana:

Saponinas são substâncias que são compostos glicosídicos com um núcleo de sapogenina esteróide (C ₂₇ ) ou triterpenóide (C ₃₀ ) (139) com uma ou mais cadeias laterais de carboidratos. Devido à sua natureza anfifílica e propriedades de superfície, as saponinas são excelentes agentes de expansão, formando uma espuma muito estável.

De onde vem a solanina nas batatas

Nas batatas, em condições naturais, o ciclo dos alcalóides ocorre constantemente, ou seja, no processo de crescimento das plantas, dezenas e centenas de vários compostos são biossintetizados. Naturalmente, entre eles, existem muitos alcalóides, incluindo a já mencionada solanina. A solanina, juntamente com seu composto relacionado, a hakonina, é sintetizada em batatas a partir da acetil coenzima A e colesterol. O esquema pelo qual tudo isso acontece pode ser visto abaixo (a imagem é clicável).



Os alcalóides mencionados são constantemente sintetizados como uma espécie de "depósito de proteção" contra insetos, fungos, microorganismos e herbívoros.

Um momento de letras. Então, eu olho para esses esquemas de biossíntese e entendo que a química deve se esforçar para esse tipo de coisa. Compostos Essenciais, Peptídeos, etc. - são sintetizados em plantas, e não em frascos. E o laboratório do químico é algum tipo de campo experimental, e não um armário de laboratório no qual você pode pendurar um machado. Não sei com que rapidez meus sonhos se tornarão realidade, mas meu amado D. Cronenberg em sua Existence ( eXistenZ ) já produzia armas dentro de um reator vivo ...

OK, vamos continuar. O maior acúmulo de alcalóides protetores é observado nas partes da planta que correm maior risco de serem comidas (ou seja, em partes localizadas acima da superfície da Terra) - em folhas, caules, brotos e inflorescências. Sob condições normais (= "estufa"), apenas uma pequena quantidade (relativa à quantidade em outras partes) de alcalóides também é sintetizada nos tubérculos.

Mas a situação muda drasticamente quando o tubérculo é retirado do solo, transportado e armazenado em condições antropogênicas. No começo do artigo, escrevi sobre as fitoalexinas, como substâncias que as plantas começam a gerar quando caem em condições ambientais adversas (desconfortáveis) ou são danificadas (mecânicas, fúngicas, bacterianas, etc.). A resposta da planta a esses fatores de exposição é expressa em um aumento na produção de glicoalcalóides (às vezes várias vezes). De fato, todo o mecanismo da biossíntese já funciona apenas "para a guerra".

O sinal "folclórico" mais comum da presença de um conteúdo aumentado de solanina é a cor verde das batatas.


IMPORTANTE : embora a cor verde da batata, exposta à radiação da luz, seja apenas a cor da clorofila (que, aliás, é usada ativamente como corante em alimentos como queijos e é absolutamente inofensiva). A solanina, que é sintetizada em tais tubérculos (afinal de contas, luz brilhante = "tubérculo na superfície" => ativa a proteção alimentar = "sintetiza doses letais de solanina e hakonina) não possui cor e é impossível notá-la a olho nu. Tal como acontece com a banana, esta é apenas uma indicação colorida de um possível (mas não obrigatório) aumento de glicoalcalóides. I.e. cada um dos processos (acúmulo de solanina e esverdeamento de batatas) pode ficar completamente sem o outro.

A propósito, os pesquisadores ucranianos sentiram essa discrepância mais cedo do que outros e começaram a criar um biossensor para a detecção expressa de glicoalcalóides que explora a atividade anticolinesterase dos glicoalcalóides. É verdade que, apesar de mais de dez anos se passaram, "as coisas ainda estão lá". Então - trabalhamos da maneira antiga.

Continuando o tema do greening, podemos dizer com segurança que “e minha avó estava certa de novo” quando ela me aconselhou a cortar a casca da batata verde em polpa branca. De fato, em tubérculos de batata, de 30 a 80% do conteúdo da fração solanina / hakonina cai na casca e a camada de polpa sob ela é de cerca de 7 a 10 mm (isto é, na pele, casca e anel vascular). Para entender melhor o que cortar, veja abaixo uma ilustração clara.


Além da luz solar, doenças fúngicas (todos os tipos de “apodrecimento” etc.), além de danos aos tubérculos durante a colheita e o transporte, também desempenham um papel no papel de fatores externos agressivos que levam à “ejeção de carne enlatada”. A propósito, um pequeno truque de vida. As saponinas são geralmente conhecidas pelo fato de que, mesmo em pequenas doses, têm um sabor muito amargo que assusta os herbívoros. Isto também é verdade para a solanina. I.e. se o sabor amargo também é observado nas batatas verdes, esse vegetal serve apenas para liberação (mesmo o gado não deve ser alimentado). A amargura é considerada o critério mais confiável para a presença de solanina (embora eu diria parcialmente, uma vez que alguns peptídeos de cadeia curta formados durante a hidrólise enzimática incompleta das proteínas da batata e que podem ser encontrados nas batatas cruas também dão um sabor amargo, mas esses detalhes químicos geralmente são amargos batatas serão definitivamente prejudiciais ao organismo).

UPD : o usuário Solairw em seu comentário abordou o fato de que eu havia perdido minha atenção do fato sobre a "batata com couve", ou seja, batatas germinadas ", sobre o perigo de que também costumam falar".


Ao armazenar batatas, o processo dos chamados envelhecimento, durante o qual alguns processos bioquímicos no tubérculo ocorrem lenta mas seguramente. Se as condições externas (temperatura, umidade, iluminação) estiverem dentro da norma fisiológica da “batata” , não ocorrerá uma deterioração perceptível na qualidade do tubérculo. Sim, há uma diminuição gradual no teor de amido e açúcar total; sim, ocorre a proteólise da proteína da batata com patatina. Mas, por exemplo, o conteúdo de componentes antioxidantes praticamente não muda, e todos os compostos proteicos são inativados durante o tratamento térmico (durante o cozimento / fritura). Uma situação completamente diferente surge se, repentinamente, devido a condições inadequadas de armazenamento, os tubérculos são expostos a choques de frio / calor (estresse) ou exposição excessiva à luz. Em resposta a esses fatores desfavoráveis ​​para o tubérculo, o mecanismo de defesa é ativado e a batata começa a ficar verde e brotar. Como regra, isso é acompanhado por uma biossíntese aprimorada de glicoalcalóides solanina / hakonina, e eles estão localizados principalmente nas sessões de fotos (leia-se "as fotos são atingidas por si mesmas"). O que isso significa para o consumidor médio? Mas tudo a mesma coisa. Em princípio, tudo o que foi dito no artigo é absolutamente igualmente aplicável às batatas germinadas e não germinadas. Simplesmente vale a pena remover os brotos junto com a casca esverdeada, minimizando assim o possível contato com alcalóides venenosos e depois apenas ferver / fritar as batatas, como se nada tivesse acontecido. Obviamente, essa batata tem um sabor levemente piorado (menos amido / açúcar), mas seu índice glicêmico será menor. A maioria das pessoas considera as batatas germinadas prejudiciais e as joga fora imediatamente, mas observo que é muito menos prejudicial do que não germinada, mas danificada por vários tipos de podridão. O fato de o problema realmente ter um lugar a ser confirmado pela atenção a uma organização tão respeitada como o Departamento de Agricultura dos EUA (cuja base de nutrientes eu sempre uso ao escrever meus artigos). Todos os anos, centenas de toneladas de batatas germinadas são jogadas nos Estados Unidos, que você ainda pode comer sem causar danos, apenas processando-as corretamente. Na forma de confirmação, sob o spoiler, um pedaço de recomendações metodológicas de "batata" do USDA.


Devido à ampla prevalência de batatas (o que significa que os consumidores têm as habilidades necessárias para trabalhar com ela), os casos de envenenamento por solanina são bastante raros em condições normais (ou seja, quando há muita comida). O perigo se manifesta em áreas de desastres humanitários, conflitos armados, etc. onde interrupções de comida. Mas, mesmo nesses casos, a remoção de 10 a 15 mm da casca de cada tubérculo salvará o gourmet de uma grande dose de glicoalcalóides (o restante será removido por tratamento térmico, mas mais adiante).

Efeitos biológicos e sintomas de envenenamento

Sobre o que solanin surge e por que ele faz isso, eu disse. Seria lógico supor que a razão de seu dano fatal deva ser explicada. O precedente será relevante para saponinas e outros surfactantes (surfactantes). Os glicoalcalóides, por sua ação, pressionam dois pontos doloridos - eles destroem as membranas celulares e inibem a enzima acetilcolinesterase (mesmo em ratos, eles induzem a destruição do fígado, mas “isso não é preciso”).

O mecanismo de ação na membrana celular é mostrado na figura (a figura é clicável)


A capacidade dos glicoalcalóides de formar complexos estequiométricos estáveis ​​(1: 1) com colesterol, que por sua vez é uma das substâncias celulares mais importantes (e não apenas as "placas de colesterol", como alguém poderia pensar), deve seu efeito tóxico à membrana celular. Depois de entrar no corpo, a parte alcalóide (aglicon) da solanina se liga de maneira reversível aos esteróis, que formam uma camada lipídica dupla (leia sobre essa camada na última nota de banana e a imagem é um lembrete no spoiler)


Quando a densidade de glicoalcalóides na membrana atinge um certo nível, as cabeças de carboidratos de "açúcar" de nossos "venenos de batata" começarão a ser atraídos eletrostaticamente entre si e formarão complexos de glicoalcalóide-esterol já estáveis ​​e absolutamente irreversíveis. No lugar dos “esteróis perdidos para o organismo” do lado externo da camada lipídica dupla destruída pelos alcalóides, os esteróis se esticarão do lado interno (para “tapar” o espaço formado ”). Como resultado, bolhas de espuma são formadas, grosso modo, na camada lipídica dupla, sua integridade e desempenho são violados. Uma célula cuja membrana é destruída - morre. Por exemplo, quando os glicoalcalóides entram no intestino e ocorre uma violação da dupla camada lipídica da membrana celular epitelial, as macromoléculas de qualquer coisa (incluindo os próprios alcalóides) começam a entrar na corrente sanguínea. De fato, os glicoalcalóides destroem uma das principais barreiras protetoras celulares do corpo. Além disso, uma membrana danificada altera seu potencial e reduz o transporte ativo de íons sódio, o que afeta, por exemplo, a atividade cardíaca. A solanina pode "abrir" canais de potássio das mitocôndrias, aumentando seu potencial de membrana. Isso, por sua vez, leva ao transporte de Ca ²⁺ da mitocôndria para o citoplasma, e esse aumento na concentração de íons cálcio no citoplasma causa dano celular e apoptose .

O segundo efeito tóxico é o efeito inibitório sobre a enzima acetilcolinesterase . Aqui está o que a Wikipedia diz sobre isso:

Inibidores da acetilcolinesterase (inseticidas organofosforados, DFF, sarin, soman e gases V, fasciculina e alguns outros peptídeos de veneno de cobra) são toxinas poderosas cujos efeitos no corpo humano geralmente levam à morte por convulsões dos músculos respiratórios.

Como alguns provavelmente sabem de um curso de biologia escolar (desde a época da URSS), a acetilcolina é um importante neutrotransmissor no corpo humano, e é ele quem é responsável pela transmissão de sinais elétricos dos neurônios para os músculos. A acetilcolina é liberada pelos neurônios e atua na membrana da fibra muscular, causando despolarização e contração (bem ou relaxamento, para quem é mais agradável). Para que o músculo contraia novamente, é necessário que a acetilcolina liberada já seja clivada pela enzima acetilcolinesterase. Se não existe essa enzima (ou é "congelada" = inibida), a acetilcolina se acumula gradualmente nas sinapses e músculos, interrompendo completamente a transmissão de sinais dos nervos para os músculos. Em princípio, a ação é simples e rapidamente fatal. Existem verdadeiros estudos que sugerem que os glicoalcalóides, entre outras coisas, inibem reversivelmente outra enzima, a butirilcolinesterase , que pode ser responsável pelo crescimento celular. Mas de que tipo de crescimento celular podemos falar quando a transmissão de sinais nervosos é interrompida ...

Um efeito bastante desagradável é descrito no artigo . Os autores encontraram uma correlação epidemiológica entre malformações congênitas do sistema nervoso fetal (anencefalia e não fechamento do arco vertebral) em gestantes e o uso por mulheres de batatas com alto teor de glicoalcalóides.

Os principais sintomas do envenenamento simples por solanina são principalmente a manifestação gastrointestinal, ou seja, vômitos, diarréia, dor abdominal (portanto, há casos em que o envenenamento por solanina foi confundido com gastroenterite) + em caso de envenenamento agudo, você também pode adicionar os sintomas característicos do envenenamento por BOV com o efeito de inibidores da acetilcolinesterase (além de febre, pulso rápido, pressão arterial baixa, pressão arterial rápida) respiração, etc.). Classificações LD ₅₀Como as toxicidades variam, acredita-se que uma dose de 2-5 mg / kg de peso corporal cause efeitos tóxicos e 5-10 mg / kg pode ser fatal. Existe até um manual tácito que recomenda que, ao desenvolver novas variedades de batatas, adira a uma concentração de glicoalcalóides = <200 mg / kg de peso úmido.

Há uma história de que referências à solanina são encontradas em muitos livros didáticos para terroristas apreendidos pelo FBI no Afeganistão, e terroristas islâmicos podem usar a solanina como armas de destruição em massa. Benefícios apreendidos descrevem os métodos disponíveis para a produção de venenos.

Em princípio, não está tão longe da verdade, resta apenas aprender a "pedir" batatas para gerar solanina em ordem ...

Nota: será incorreto mostrar apenas o lado sombrio da força. Portanto, observo que alguns inibidores da acetilcolinesterase são sintetizados artificialmente para uso no tratamento da doença de Alzheimer; a demência com corpos Levi, miastenia gravis, pode ser usada como antídoto para envenenamento com anticolinérgicos (ciclodol, difenidramina, taren). Mais recentemente, estudos foram conduzidosem culturas de células que demonstraram alta eficácia (comparável à droga anti-câncer adriamicina) da solanina e hokanin na inibição do crescimento de células cancerígenas em tumores do cólon e do fígado em humanos. O efeito anticâncer dos glicoalcalóides também foi observado ao usar culturas celulares de câncer cervical, linfoma e câncer gástrico. Além disso, o uso de dois ou mais glicoalcalóides permitiu alcançar um efeito sinérgico estável. Há trabalhos em que é demonstrado que o uso de hakonina reduz o número de metástases no câncer de pulmão e pode, no futuro, criar uma nova área de quimioterapia.

Então, como você escapa?

Quem é o culpado, espero, é claro. Mas o que fazer? E pedir permissão a uma batata para comê-la, como nos velhos tempos as pessoas pediam permissão de uma árvore para cortá-la para construir uma casa. Além disso, é melhor dizer ao tubérculo que você gastará a força que obtém do amido. O silushka fará uma boa ação. E, ao comer batatas, você sentirá como entende o tubérculo, por assim dizer, o teste "descubra sua eloquência para as plantas". Trate as batatas com respeito e ele não o envenenará com solanina.

Mas, falando sério, é muito provável que um leitor atento já entenda parcialmente do texto do artigo como se proteger de envenenamentos com solanina e hokanin. Primeiro, você precisa escolher batatas com dano mecânico mínimo (não é sem razão que as pessoas nas lojas compram intuitivamente batatas limpas e elegantes de Israel, e elas não tomam bielorrusso, que não é apenas caro, mas também em arranhões, buracos, podridão), que não fica verde e sem sinais de doenças fúngicas e bacterianas. Em segundo lugar, se houver suspeita de presença de glicoalcalóides prejudiciais, remova a casca a uma profundidade de 1-1,5 cm (naturalmente, no final, não restará nada de batatas pequenas), isso removerá até 80% dos alcalóides da batata.

Importante!: métodos populares de tratamento térmico (cozinhar, fritar, assar), pelo contrário, têm um efeito fraco e com "sucesso variável" no conteúdo de solanina e associados. Por exemplo, cozinhar batatas reduz o nível de α-haconina e α-solanina apenas em 3,5% e 1,2%, respectivamente (mas ao mesmo tempo, cozinhar no microondas leva a uma diminuição de 15%). A fritura a 150 ° C não leva a alterações tangíveis, a degradação significativa dos glicoalcalóides começa apenas a ~ 170 ° C, mas a fritura a 210 ° C por 10 minutos leva à perda de 40% dos alcalóides nocivos (outra coisa, é possível então haverá tais batatas). A liofilização ou outros tipos de desidratação não afetam significativamente o teor de solanina em geral.

Em terceiro lugar, a toxicidade dos alcalóides provenientes dos alimentos pode ser afetada pelos produtos incluídos em sua composição (alimentar). Afinal, você pode combiná-los para que a solanina e outras semelhantes sejam adsorvidas ou, pelo menos, se transformem em um composto inativo. Glicoalcalóides são geralmente difíceis de absorver no corpo, a presença de fibra (leia a fibra alimentar) interfere na absorção. Ácido fólico, glicose-6-fosfato e nicotinamida adenina dinucleotídeo ( NAD ) ligam a hakonina a complexos não tóxicos. A forma mais ativa de solanina e hakonina é a forma β (veja a figura acima), respectivamente, tudo o que contribui para a hidrólise dessa variedade de glicoalcalóides reduz a toxicidade (e isso pode ser baixo pH ou exposiçãofungos do molde Aspergillus niger (!!)).

A propósito, há uma direção tão interessante no setor de alimentos (para escrever um artigo sobre o qual Alexei Shukaev me perguntou há muito tempo ) como emparelhamento de alimentos .

O foodpairing é um método para identificar combinações de alimentos que são melhor combinadas entre si em termos de sabor (isto é, com um componente de sabor comum). As abordagens atuais combinam digestão de alimentos. O método usa HPLC, cromatografia em fase gasosa e outros métodos de laboratório para analisar produtos alimentícios e procurar componentes químicos comuns.

Obviamente, um chef com essas habilidades não é um “graduado de uma escola técnica de culinária”, mas um químico e até um nanotecnólogo (como o peixe Fugu, quando as pessoas aprendem a cozinhá-lo corretamente por anos). Embora eu admita totalmente que exista um cozinheiro sem o fundo certo, mas com uma centelha de Deus, que, sem conhecer toda a química e biologia, pode, com um palpite, preparar “ambrósia e néctar” que dão saúde e tratam qualquer doença. Ou seja, na minha opinião, esse deve ser qualquer alimento (consulte banana funcional em um artigo sobre banana ).

Bem e em quarto lugar. Em um caso muito extremo, direi que no envenenamento agudo com os alcalóides mencionados, os reagentes de colinesterase são introduzidos no corpo. Eles ajudam a restaurar a atividade da colinesterase, exercendo um efeito antídoto. Na primeira fase do envenenamento, o dipiroxim é usado . Com violações graves da atividade mental (letargia, coma), uma droga de ação central, a isonitrosina, é adicionalmente introduzida . Na terceira fase do envenenamento, é necessário o uso combinado de dipiroxim com isonitrosina.

Isso é tudo para o Sim, cuide-se e tenha cuidado! E para estar totalmente equipado - leia Habr (# notas de um fitoquímico) :-)

PS Não posso deixar de mencionar o fato expresso nos comentários ( uma e duas vezes ) pelo usuário minamoto . Vamos chamá-lo de fenômeno da batata Lenope ". 1967 1970 . , (16–35 /100 3–18 /100 ). — ( - -). , - «» , - . , « » . , « » ( , ) .

ps - - lab66 . , , :)