Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения

В обзоре обсуждаются некоторые аспекты проблемы, связанной с токсичностью гликоалкалоидов (ГА) картофеля, в частности, распространенность в природе, классификация, физико-химические свойства и структурно активные компоненты ГА, токсические эффекты и факторы риска, существующие и новые методы определ...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2002
Hauptverfasser:	Назаренко, Е.А., Скрышевская, И.В., Корпан, Я.И.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2002
Schriftenreihe:	Біополімери і клітина
Schlagworte:	Огляди
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156319
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения / Е.А. Назаренко, И.В. Скрышевская, Я.И. Корпан // Вiopolymers and Cell. — 2002. — Т. 18, № 6. — С. 478-484. — Бібліогр.: 46 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-156319
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1563192025-02-09T17:08:48Z Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения Глікоалкалоїди картоплі: розповсюдженість, фізико-хімічні властивості, токсичність і методи визначення Potato glycoalkaloids: dissemination, physical and chemical properties, toxicity and methods of detection Назаренко, Е.А. Скрышевская, И.В. Корпан, Я.И. Огляди В обзоре обсуждаются некоторые аспекты проблемы, связанной с токсичностью гликоалкалоидов (ГА) картофеля, в частности, распространенность в природе, классификация, физико-химические свойства и структурно активные компоненты ГА, токсические эффекты и факторы риска, существующие и новые методы определения концентрации ГА в пищевых продуктах и биологических жидкостях. Предпринята попытка оценить, насколько ГА картофеля являются безопасными для человека и животных. В огляді обговорюються деякі аспекти проблеми, пов'язаної з токсичністю глікоалколоїдів (ГА) картоплі, зокрема, розповсюдженість у природі, класифікація, фізико-хімічні властивості і структурно активні компоненти ГА, токсичні ефекти та фактори ризику, існуючі і нові методи для визначення концентрацій Г А у харчових продуктах та біологічних рідинах. Зроблено спробу відповісти на одне з найважливіших питань, що виникає при узагальненні нагромаджених знань, – наскільки ГА картоплі безпечні для людини та тварин. Some aspects concerning the potato glycoalkaloids toxicity are discussed, in particular, the classification, physical and chemical properties, environmental dissemination, toxic effects and risk factors, known and novel methods for the glycoatkaloid determination in food and biological fluids. An attempt has been made to answer a Question of vital importance – whether potato glycoalkaloids are dangerous for humans and animals and, if yes – to what extent. 2002 Article Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения / Е.А. Назаренко, И.В. Скрышевская, Я.И. Корпан // Вiopolymers and Cell. — 2002. — Т. 18, № 6. — С. 478-484. — Бібліогр.: 46 назв. — рос. 0233-7657 DOI:http://dx.doi.org/10.7124/bc.00062A https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156319 547.94 + 612.047 ru Біополімери і клітина application/pdf Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Огляди Огляди
spellingShingle	Огляди Огляди Назаренко, Е.А. Скрышевская, И.В. Корпан, Я.И. Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения Біополімери і клітина
description	В обзоре обсуждаются некоторые аспекты проблемы, связанной с токсичностью гликоалкалоидов (ГА) картофеля, в частности, распространенность в природе, классификация, физико-химические свойства и структурно активные компоненты ГА, токсические эффекты и факторы риска, существующие и новые методы определения концентрации ГА в пищевых продуктах и биологических жидкостях. Предпринята попытка оценить, насколько ГА картофеля являются безопасными для человека и животных.
format	Article
author	Назаренко, Е.А. Скрышевская, И.В. Корпан, Я.И.
author_facet	Назаренко, Е.А. Скрышевская, И.В. Корпан, Я.И.
author_sort	Назаренко, Е.А.
title	Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения
title_short	Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения
title_full	Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения
title_fullStr	Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения
title_full_unstemmed	Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения
title_sort	гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	2002
topic_facet	Огляди
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156319
citation_txt	Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения / Е.А. Назаренко, И.В. Скрышевская, Я.И. Корпан // Вiopolymers and Cell. — 2002. — Т. 18, № 6. — С. 478-484. — Бібліогр.: 46 назв. — рос.
series	Біополімери і клітина
work_keys_str_mv	AT nazarenkoea glikoalkaloidykartofelârasprostraneniefizikohimičeskiesvojstvatoksičnostʹimetodyopredeleniâ AT skryševskaâiv glikoalkaloidykartofelârasprostraneniefizikohimičeskiesvojstvatoksičnostʹimetodyopredeleniâ AT korpanâi glikoalkaloidykartofelârasprostraneniefizikohimičeskiesvojstvatoksičnostʹimetodyopredeleniâ AT nazarenkoea glíkoalkaloídikartoplírozpovsûdženístʹfízikohímíčnívlastivostítoksičnístʹímetodiviznačennâ AT skryševskaâiv glíkoalkaloídikartoplírozpovsûdženístʹfízikohímíčnívlastivostítoksičnístʹímetodiviznačennâ AT korpanâi glíkoalkaloídikartoplírozpovsûdženístʹfízikohímíčnívlastivostítoksičnístʹímetodiviznačennâ AT nazarenkoea potatoglycoalkaloidsdisseminationphysicalandchemicalpropertiestoxicityandmethodsofdetection AT skryševskaâiv potatoglycoalkaloidsdisseminationphysicalandchemicalpropertiestoxicityandmethodsofdetection AT korpanâi potatoglycoalkaloidsdisseminationphysicalandchemicalpropertiestoxicityandmethodsofdetection
first_indexed	2025-11-28T09:44:56Z
last_indexed	2025-11-28T09:44:56Z
_version_	1850026860388286464
fulltext	ISSN 0233-7657. Біополімери і клітина. 2002. Т. 18. № 6 Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения Е. А. Назаренко, И. В. Скрышевская, Я. И. Корпан Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины Ул. Академика Заболотного, 150, Киев, 03143, Украина Е. mail: ya_korpan@yahoo.com В обзоре обсуждаются некоторые аспекты проблемы, связанной с токсичностью гликоалкалоидов (ГА) картофеля, в частности, распространенность в природе, классификация, физико-химические свойства и структурно активные компоненты ГА, токсические эффекты и факторы риска, существующие и новые методы определения концентрации ГА в пищевых продуктах и биологиче ских жидкостях. Предпринята попытка оценить, насколько ГА картофеля являются безопасными для человека и животных. Введение. В последнее десятилетие гликоалкалои ды (ГА) привлекли особое внимание ученых в связи с появлением данных об их чрезвычайной токсичности. Потребление картофеля, содержащего эти химические вещества, представляет потенци альную опасность, поскольку приводит к отравле ниям (иногда со смертельным исходом) как людей, так и животных [1 ] . Доказано, что стероидные алкалоиды являются тератогенными, эмбрио- и генотоксичными соединениями, а также обладают довольно сильными пермеабилизующими свойства ми по отношению к мембранам митохондрий в сравнении с дигитонином. Исследования последних лет свидетельствуют также о том, что ГА увеличи вают риск заболевания раком мозга, молочной железы, легких и щитовидной железы (http: n tp- server .niehs.nih.gov/htdocs/Chem_Background). Ис ходя из этого представляется обоснованным жела ние обобщить имеющиеся литературные данные относительно токсичности ГА картофеля для всего живого, а также обсудить перспективы развития исследований в этом направлении, в особенности при разработке аналитических систем нового поко ления — биосенсоров для нужд пищевой промыш ленности и медицинской диагностики. © Е. А. НАЗАРЕНКО, И. В. СКРЫШЕВСКАЯ, Я. И. КОРПАН, 2002 Распространение гликоалкалоидов в природе и их возможные функции. Стероидные ГА, или алкамины, представляют собой органические сое динения растительного происхождения, в основе которых лежит циклопентанпергидрофенантрено- вая система. На сегодняшний день алкамины обна ружены во многих сельскохозяйственных культу рах: сахарной свекле, яблоках, вишнях, красном перце, но их главным природным резервуаром являются растения семейства пасленовых (Sola- naceae sp.), в частности, картофель, широко упот ребляемый в пищу миллионами людей в течение более 2000 лет. Фракция ГА обычного картофеля Solarium tuberosum, состоящая на 95 % из «-сола нина и а-чаконина [1 , 2 ] , формируется в парен- химных клетках перидермы и кортексе клубней и концентрируется в наземных органах с интенсив ным метаболизмом. Алкалоиды, образующиеся в клубнях, концентрируются, в основном, в «глаз ках» и в слое 3—3,5 мм непосредственно под кожурой. В защищенных от инсоляции клубнях концентрация а-соланина и а -чаконина составляет соответственно 0,05—0,65 и 0,3—0,63 мг /100 г массы клубня [2] , в общем же случае без специ альной защиты концентрация алкалоидов в неочи щенном картофеле варьирует в пределах от 2 до 15 мг на 100 г массы клубней [3 ]. Особую опасность 478 mailto:ya_korpan@yahoo.com http://server.niehs.nih.gov/htdocs/Chem_Background ГЛИКОАЛКАЛОИДЫ КАРТОФЕЛЯгТОКСИЧНОСТЬ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Химическая структура а-соланина (а) и а-чаконина (б) представляет «зеленеющий» картофель, в котором под воздействием ультрафиолетовых лучей концен трация стероидных алкалоидов возрастает до 80— 100 мг на 100 г массы [4] . В листьях картофеля а-соланин и а-чаконин содержатся соответственно в количествах 0,64—22,6 и 0,06—55,7 мг /100 г массы [2] . Следует особо отметить, что, согласно литера турным данным, общее содержание ГА в клубнях картофеля находится в прямой зависимости от трех основных факторов. Первый и, очевидно, самый важный из них — это генетическая природа, по скольку предрасположенность к содержанию того или иного количества алкалоидов передается по наследству. Результаты множества программ по выведению новых сортов картофеля подтверждают, что наследственность является полигенной. Вто рой — условия культивирования, такие как тип почвы, географическое расположение зоны выра щивания, климатические условия, возраст клубней и плодородность почвы. Третий — состояние со бранного урожая, в частности, механически и хи мически индуцируемые повреждения клубней, а также условия их предобработки и хранения [5 ] . До сих пор не совсем ясна функция ГА в картофеле, но, прежде всего, она, по-видимому, связана с противомикробной и противогрибковой активностью этих химических веществ [6—9] . Так, авторы работы [19] показали синергизм дей ствия этих алкалоидов в борьбе с грибковыми инфекциями картофеля. В целом, стероидные ал калоиды, являясь вторичными метаболитами расте ний [10] , обеспечивают их резистентность как к микробным заболеваниям, так и к нашествиям насекомых. Известно также , что соланин и чако- нин являются инсектицидами, однако они не заре гистрированы Federal Insecticide, Fungicide and R o - denticide Act (FIFRA) для применения в качестве пестицидов. Классификация , физико-химические свойства и структурно активные компоненты гликоалкало идов. ГА являются производными холестерола и имеют молекулярный скелет, состоящий из 27 атомов углерода. Все известные на сегодня ГА подразделяются по химической структуре на пять основных групп, из которых наибольший интерес ученых привлекают ГА спиростанового (томатин и томатиденол) и соланиданового (демиссин, демис- сидин, соланин и чаконин) типов. По химической природе а-соланин и а -чако нин (рисунок) — это а-гликозиды соланидина, со держащие по три углеводных остатка. Сахарная составляющая а-соланина представляет собой три сахарид, состоящий из галактазы, глюкозы и рам- нозы. В сахарную часть а -чаконина входит триса харид, включающий одну молекулу глюкозы и две молекулы рамнозы [11] . В дальнейшем, упоминая соланин и чаконин, мы будем иметь в виду их а-производные, хотя известны также /?- и у-произ- водные этих гликозидов. Соланин и чаконин представляют собой твер дые бесцветные кристаллы, устойчивые к растворе нию в воде, эфире и хлороформе. Известно, что соланин быстро растворяется в нагретом спирте или уксусной кислоте. Точка плавления соланина — 190—285, чаконина — 243 °С [12—14] , что превы шает температуры, при которых обычно картофель подвергается кулинарной обработке, т. е. запека ние, отваривание, сухая заморозка, дегидратация и обработка при помощи микроволн не приводит к снижению их содержания. Частично эффективна для снижения концентрации ГА только глубокая прожарка при температурах выше 170 °С [15—17]. Показано, что очистка клубней от кожуры снижает уровень ГА в них на 30—80 % . В 100 г жареной или запеченной кожуры содержится 3,6—13,7 мг чаконина и 1,6—10,5 мг соланина на 100 г массы клубня (при этом общая концентрация алкалоидов 479 НАЗАРЕНКО Е. А., СКРЫШЕВСКАЯ И. В., КОРПАН Я. И. более 20 мг на 100 г массы клубня является опасной для человека [1] ) . Чрезвычайную опас ность представляют собой картофельные чипсы, поскольку в процессе их производства происходит сильная дегидратация исходного продукта, приво дящая к многократному концентрированию этих токсичных веществ в конечном изделии и придаю щая ему неприятный горький привкус. Результаты некоторых исследований показали также, что токсичность стероидных алкалоидов зависит не только от их концентрации, но и от природы сахарных групп. С точки зрения реакци онной способности на биологическую активность ГА влияют природа и количество сахарных остат ков, составляющих карбогидратную часть, при крепленную к 3-ОН группе агликона, и стереохи- мическая ориентация. Так , а -форма по токсично сти значительно сильнее, чем у-форма (дисахарид), которая, в свою очередь, сильнее, чем у-форма (моносахарид) [11] . Токсические эффекты и факторы риска. По данным американских исследователей, среднеста тистический человек весом 70 кг ежедневно упот ребляет 12,75 мг алкалоидов (из расчета 61 кг картофеля в год на душу населения; среднее содер жание ГА в одном клубне — 0,075 м г / г его массы), что составляет 0,18 м г / к г массы тела (http: n tp- server .niehs.nih.gov/htdocs/Chem_Background). В литературе описано множество конкретных примеров о людях, пострадавших в результате употребления в пищу картофеля с высоким содер жанием ГА. В Германии сообщалось о случае отравления 41 человека, съевших картофель с содержанием ГА 0,43 м г / г клубня [18] . В 18 семьях из Шотландии 61 человек пострадал от отравления соланином в течение нескольких часов после употребления кар тофеля, содержащего 0,41 мг соланина в 1 г клубня [19] . Один пятилетний ребенок скончался, в то время как остальные члены семьи не испытали никаких болезненных симптомов (потребление ГА, по расчетам, составило 3,4 м г / к г массы тела чело века, основываясь на потреблении 500 г картофеля и массы тела 60 кг) . Еще более впечатляют случаи, возникающие при употреблении «зеленого» карто феля [20] . У семи членов семьи симптомы отрав ления появились через 2 дня, мать (45 лет) и дочь (16 лет) скончались. В Британии сообщалось об отравлении четырех членов семьи, испытавших такие симптомы, как рвота, боли в области живота, диарея и общее недомогание, на третий день после употребления картофеля «в мундире» (уровень со ланина составлял 0,5 м г / г клубня) . Стоит упомя нуть, что у одного из членов семьи, съевшего лишь картофельную мякоть, эти симптомы не прояви лись. В пересчете на массу человека тяжелые токсические последствия возникают при дозе свы ше 4,2 мг /кг , а симптомы средней тяжести — свыше 1,4 м г / к г [21] . В 1979 г. сообщалось о случае отравления 78 подростков школы в Брита нии, заболевших после употребления большого ко личества картофеля; 17 из них были госпитализи рованы с такими симптомами, как рвота, сильная диарея, боли в области живота, лихорадка, галлю цинации и другие расстройства нервной системы. Трое больных в момент госпитализации находи лись в коматозном состоянии — у них наблюдался периферический циркуляторный коллапс. Уровень ГА в этом случае составлял 0,25 и 0,3 мг на 1 г очищенного и неочищенного картофеля соответст венно [22] . В Канаде 61 из 109 школьников и учителей испытали симптомы отравления (тошно ту, кишечные спазмы, головную боль, рвоту, лихо радку, диарею) после того, как поели печеный картофель, содержащий около 0,5 мг соланина на 1 г картофеля (2,5 мг /кг массы тела) [23]. В Швеции семь мужчин-волонтеров (доктора и сту денты-медики) воздерживались от употребления в пищу картофеля в течение 48 ч. После истечения отведенного времени они ели картофель, содержа щий общую дозу ГА в количестве 1 м г / к г (а-чако- нин — 0,6, а-соланин — 0,4 м г / к г ) . Шесть добро вольцев испытывали горький привкус во рту, тош ноту, у одного из волонтеров наблюдалась диарея. У большинства из них эти симптомы появились через 30 мин после потребления пищи, содержащей картофель, и продолжались на протяжении 3—4 ч [24] . Установлено, что смертельная доза ГА для человека находится в пределах от 3 до 6 мг /кг массы (для сравнения — смертельная доза стрихни на составляет 5 м г / к г ) , а доза 2 м г / к г массы тела вызывает токсический эффект [20, 27—29] . Если учесть, что в 100 г картофеля содержится в среднем 10 мг ГА, то человеку весом 70 кг достаточно употребить 1,4 кг картофеля («зеленого» — при мерно в три раза меньше) , чтобы через короткое время испытать симптомы отравления. При содержании ГА, превышающем 20 мг на 100 г массы клубня, у человека обычно через 8—12 ч после употребления картофеля проявляют ся симптомы, связанные с желудочно-кишечными и неврологическими нарушениями. Геморрагиче ские поражения встречаются в желудочно-кишеч ном тракте и сетчатке глаз. Кроме того, в резуль тате разрушения гликоалкалоидами клеточной мембраны отмечались внутренние кровотечения, отеки, диарея, спазм брюшных мышц, поражения 480 http://server.niehs.nih.gov/htdocs/Chem_Background ГЛИ КО АЛКАЛОИДЫ КАРТОФЕЛЯ:ТОКСИЧНОСТЬ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ желудка и двенадцатиперстной кишки. Среди сим птомов отравления алкалоидами некоторые авторы отмечают также тахикардию, кардиоваскулярную и респираторную депрессию, при описании случаев со смертельным исходом отмечено высокое давле ние спинномозговой жидкости [27, 28 ]. Токсические эффекты, вызываемые ГА, симп томатически сходны с отравлением органофосфор- ными соединениями, поскольку эти вещества явля ются известными ингибиторами холинэстераз [31 ], а симптомы интоксикации относят к «холинэргиче- скому» типу. Исследования, проведенные in vitro у показывают, что соланин и чаконин разрушают клеточные мембраны и подавляют активность хо линэстераз. Установлено, что в концентрациях 2,88 мкМ чаконин и соланин ингибировали бути- рилхолинэстеразу человеческой плазмы на 70 и 50 % соответственно. Известно, что соланин и чаконин плохо абсор бируются в желудочно-кишечном тракте и выво дятся в течение 12 ч с мочой и фекалиями, не накапливаясь в тканях, а их гидролиз микрофло рой кишечника приводит к образованию полного агликона — соланидина, токсичность которого уже намного меньше. Для мышей, например, токсич ность соланидина в 12—16 раз ниже по сравнению с соланином и чаконином, содержащим углеводные остатки [25, 26]. Известно также, что соланин и чаконин хорошо аккумулируются в брюшном ж и ре, селезенке, надпочечниках, крови, печени, сер дце, почках, легких, поджелудочной железе, яич ках, щитовидной железе и тимусе. Опыты на желудочке лягушки показали, что соланин вызывает определенный хронотропный э ф фект, а смесь соланина и чаконина — ионотропный эффект. При внутрибрюшинном введении 20— 30 мг /кг соланина у кроликов наблюдали появле ние (5-волн на электроэнцефалограмме б-ритмы также зарегистрированы у людей с повышенным внутричерепным давлением (http: ntp-server .ni- ehs.nih.gov/htdocs/Chem_Backgroiind). Американскими учеными на эмбрионах лягуш ки Xenopus исследована эмбриотоксичность глико алкалоидов картофеля (каждого отдельно и в сме си). При использовании ГА в определенных комби нациях выявлен сильный токсический синергизм. Синергическое взаимодействие соединений показа но при сравнении значений летальной концентра ции ГА, вызывающей смерть 50 % эмбрионов (ЛД 5 0 ) , и эффективной концентрации, приводящей к порокам развития у 50 % выживших эмбрионов ( Е К 5 0 ) . В частности, установлено, что при соотно шении чаконина и соланина 1:20 (характерном для картофеля) синергизм летальных исходов отсутст вует, но имеется синергизм врожденных уродств. Это подтверждает тот факт , что незначительное количество одного ГА, действуя совместно с дру гим, значительно увеличивает суммарную токсич ность. Синергизм воздействия чаконина и соланина в низких концентрациях (0,7—0,58; 0,48—1,2; 0,32—2,41 и 0,07—3,55 м г / л ) проявлялся в лице вых уродствах и завороте кишок. Концентрации, вызывающие смертность эмбрионов выше 40 %, стимулировали у выживших такие уродства, как микроцефалию, анэнцефалию (врожденное отсут ствие головного мозга), а т акже отсутствие мозго вого развития. Эти аномалии были типичными пороками развития и наблюдались в экспериментах как с отдельными соединениями, так и с их смеся ми [31 ]. Возможно, именно совместным действием ГА обусловливаются симптомы, наблюдаемые при от равлении человека картофелем. Однако предска зать реакцию человеческого организма на опреде ленную комбинацию алкалоидов на основе данных по токсическому воздействию индивидуальных ГА или смеси из двух ГА на организмы других живо тных не представляется возможным, поскольку в экспериментах с животными зачастую используют ся чистые алкамины. Так , данные по исследованию токсичности ГА для человека основаны на изуче нии реакций организма при искусственном введе нии малых доз как отдельных ГА, так и их смесей. Более высокая, на первый взгляд, чувствительность человека к алкалоидам может быть следствием синергизма нескольких компонентов в комплекс ных смесях ГА, а не особой видовой восприимчиво стью. Поэтому при оценке потенциального риска отравления необходимо учитывать химическое вза имодействие всех ГА, наиболее часто встречаю щихся в продуктах, которые составляют обычный рацион питания, или, по крайней мере, между четырьмя структурно различными алкалоидами: соланином и чаконином, соласонином и соламарги- ном [32]. Установлено, что после употребления в пищу блюд из картофеля в крови человека наблю дается следующее соотношение стероидных алкало идов: соланидин:соланин:чаконин — 1:2,4:4,5 или 73,6:176,6:331,2 н г / м л [33]. В зависимости от сор та картофель может содержать чаконин и соланин в соотношениях от 74:26 до 40:60 [34, 35]. Тератогенные эффекты проявляются в анома лиях центральной нервной системы, таких как мозговая грыжа, черепная водянка, отсутствие од ного или обоих глазных яблок. В других исследова ниях не нашли дефектов нервной системы, но описаны случаи других отклонений, включающих водянку почки, сросшиеся ребра, расщепление по- 481 http://ehs.nih.gov/htdocs/Chem_Backgroiind НАЗАРЕНКО Е. А., СКРЫШЕВСКАЯ И. В., КОРПАН Я. И. звоночника. Так, установлена связь между болез нью картофеля late blight (прекращение роста и гибель части растений без загнивания из-за крити ческого увеличения концентрации гликоалкалои- дов) и врожденным расщеплением позвоночника. В Ирландии, где погодные условия хорошо подходят для плесени blight, наблюдается самое большое в мире количество подобных случаев. Учитывая вышеизложенное, следует признать, что беспечность по отношению к ГА в продуктах питания и кормах является неоправданной и чре вата серьезной потенциальной опасностью для здо ровья, а иногда и жизни. Это усугубляется тем, что мы вообще слабо себе представляем, чем питаемся, из-за фактически полного отсутствия простых, на дежных и дешевых аналитических систем для кон троля качества и безопасности пищевых продуктов. Поэтому следующий раздел обзора посвящен рас смотрению существующих и новых, разработанных авторами обзора, методов определения концентра ции ГА, в частности, алкаминов соланиданового типа. Методы определения концентрации гликоал- калоидов в пищевых продуктах и биологических жидкостях. Разработанные методы для определе ния как общего содержания ГА, так и концентра ции каждого из них в отдельности базируются на использовании колориметрии [36] , масс-спектро- метрии [37] , тонкослойной хроматографии [38, 39 ], газовой хроматографии [40 ], жидкостной хро матографии [41, 42 ] и иммуноанализа [43] . Необ ходимо отметить, что каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки. ГА карто феля обычно определяются с помощью жидкостной хроматографии — метода, требующего больших за трат времени для приготовления образца путем твердофазной экстракции, и неспецифического оп ределения в ультрафиолетовой области на длине волны 202 нм. Кроме того, относительное стандар тное отклонение метода жидкостной хроматогра фии для алкалоидов составляет 8—13 % в широком диапазоне концентраций (12—260 мг/кг) [41 ]. На сегодняшний день для анализа общей фракции гликоалкалоидов широко используется метод ELI- SA [44] . До анализа алкалоиды выделяли, просто растворяя их, что обеспечивает более быструю процедуру по сравнению с альтернативными мето дами. Иммуноанализ обладает тем достоинством, что является достаточно специфичным и техниче ски простым, т. е. не требует высококвалифициро ванных специалистов для обслуживания. Однако главная проблема иммуноанализа — это высокая цена биологически активного материала, такого как моноклональные и меченые антитела. Аналитические характеристики электрохимических сенсоров для определения общего содержания гликоалкалоидов Многообещающим инструментом для преодоле ния проблем, описанных для существующих спосо бов определения ГА, представляются биосенсоры — аналитические системы нового поколения [45 ]. Од нако на сегодня в мире нет ни одного сенсорного метода анализа ГА даже на исследовательском уровне, не говоря уже о рынке аналитических систем. Совсем недавно в отделе механизмов трансля ции генетической информации Института молеку лярной биологии и генетики НАН Украины созда ны и запатентованы биосенсоры для количествен ного определения ГА в картофеле. Эти биосенсоры разработаны на основе электрохимических преоб разователей (рН-чувствительных полевых транзи сторов и тонкопленочных планарных электродов), в которых чувствительным элементом является фермент бутирилхолинэстераза (БуХЭ), иммоби лизованный на поверхности преобразователей. Толчком для создания подобного рода сенсоров послужил тот факт , что ГА картофеля являются ингибиторами холинэстераз. Результаты исследова ний показали [46 ], что активность иммобилизован ной БуХЭ снижается при внесении соланина и чаконина, а их концентрации могут быть измерены в диапазоне от 0,2 до 100 мг /кг . Аналитические характеристики этих биосенсоров представлены в таблице. Необходимо также отметить, что ингиби- рование холинэстераз, в частности БуХЭ, стероид ными гликоалкалоидами является обратимым, что позволяет многократно использовать сенсорные чи пы для тестирования продуктов питания на нали чие ГА в опасных для жизни и здоровья концент рациях. Процедура проведения анализа с помощью таких миниатюрных аналитических систем очень проста, не требует обслуживания опытными анали- 482 ГЛИКОАЛКАЛОИДЫ КАРТОФЕЛЯ:ТОКСИЧНОСТЬ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ тиками и может быть использована для клиниче ских исследований. Благодаря этому создаются хо рошие предпосылки для реальной коммерциализа ции этих систем как в Украине, так и за рубежом. Это соображение подтверждается данными по пред варительной оценке стоимости одного измерения при определении ГА различными методами, пред ставленными ниже: Метод определения Цена одного измерения, доллары США Радиоиммунологический анализ 9,92 Газовая хроматография 40,83 Высокоэффективная газожидкостная хроматография 6,97 Жидкостная хроматография 2,98 Колориметрия 2,51 ELISA 12,63 Разработанные электрохимические биосенсоры 0,5 Выводы. Литературный обзор и собственные данные еще раз подтверждают, что гликоалкалои- ды — природные составляющие картофеля, одного из основных компонентов рациона людей, — опре деленно токсичны и для человека, и для животных. Совершенно очевидно также, что необходимо про должение исследований, в особенности при созда нии миниатюрных аналитических систем нового поколения, способных селективно регистрировать уровень ГА как в продуктах питания и биологиче ских жидкостях, так и в тканях живых организмов. Основными задачами работ в этом направлении в ближайшие годы будут: 1. Осуществление постоянного контроля над содержанием ГА в клубнях картофеля как уже существующих на потребительском рынке сортов, так и полученных в результате осуществления программ по выведению новых, включая генетиче ски модифицированный картофель. Это необходи мо, для предотвращения появления линий с кон центрациями ГА, опасными для человека и живо тных. 2. Подбор подходящих условий для культиви рования картофеля и его пост-урожайной обработ ки для максимального уменьшения уровня алкало идов в картофеле. 3. Определение и / и л и синтез алкалоидов, об ладающих инсектицидной, противомикробной и противогрибковой активностью, безопасных для че ловека и животных. 4. Проведение систематических исследований относительно эмбриотоксичности, генотоксичности и тератогенности известных и новых типов алкало идов с глобальной целью установления «токсиколо гически обоснованного стандарта», безопасного для человека. Авторы выражают благодарность за финансо вую поддержку экспериментальных работ INTAS (грант № 00—00151) и NATO (грант NLSTCLG 977342). Е. A. Nazarenko, 1. V. Skryshevskaya, Ya. I. Korpan Potato glycoalkaloids: dissemination, physical and chemical properties, toxicity and methods of detection Summary Some aspects concerning the potato glycoalkaloids toxicity are discussed, in particular, the classification, physical and chemical properties, environmental dissemination, toxic effects and risk factors, known and novel methods for the glycoalkaioid deter mination in food and biological fluids. An attempt has been made to answer a question of vital importance — whether potato glyco alkaloids are dangerous for humans and animals and, if yes — to what extent. О. А. Назаренко, L В. Скрииіевська, Я. І. Корпан Глікоалкалоїди картоплі: розповсюдженість, фізико-хімічні властивості, токсичність і методи визначення Резюме В огляді обговорюються деякі аспекти проблеми, пов'язаної з токсичністю глікоалколоїдів (ГА) картоплі, зокрема, розпов сюдженість у природі, класифікація, фізико-хімічні власти вості і структурно активні компоненти ГА, токсичні ефекти та фактори ризику, існуючі і нові методи для визначення концентрацій Г А у харчових продуктах та біологічних рідинах. Зроблено спробу відповісти на одне з найважливіших питань, що виникає при узагальненні нагромаджених знань, — наскіль ки ГА картоплі безпечні для людини та тварин. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Morgan М. R. А , Coxon D. Т. Tolerances: glykoalkaloids in potatoes / / Natural toxicants in food progr. and prospects / Ed. D. H. Watson—Weinheim: VCH, 1987.—P. 221—230. 2. Phillips B. /., Hughes J. A., Phillips / . C , Matters D. G., Anderson D., Tahourdin C. S. M. A study of the toxic hazard that might be associated with the consumption of green potato tops / / Food and Chem. Toxicol.—1996.—34.—P. 439—448. 3. Slanina P. Solanine (glycoalkaloids) in potatoes: Toxicological evaluation / / Food and Chem. Toxicol.—1990.—28, N 11.— P. 578—579. 4. WolfM. /., Duggar В, M. Estimation and physiological role of solanine in potato / / J. Agr. Res.—1946.—73.—P. 1—32. 5. Jadhav S. J., Sharma R. P., Salunkhe D. K. Naturally, occurring toxic alkaloids in foods / / CRC Crit. Revs Toxicol.— 1981.—9—P. 21—104. 6. Schwarze P. Methods for identification and determination of solanine in potato breeding material / / Zuechter.—1962.— 32.—P. 155—160. 7. Allen E. H., Кис J. a-Solanine and a-chaconine as fungitoxic compounds in extracts of Irish potato tubers / / Phytopatho logy.—1968.—58.—P. 776—781. 8. Sinden S. L, Sandford JL L., Osman S. F. Glycoalkaloids and 483 НАЗАРЕНКО Е. А., СКРЫШЕВСКАЯ И. В., КОРПАН Я. И. resistance to the Colorado potato beetle in Solatium chacoense Bitter / / Amer. Potato J.—-1980.—57.—P. 331—344. 9. Tingey W. M. Glykoalkaloids as pest resistance factors / / Amer. Potato J.—1984.—61.—P. 157—167. 10. Friedman M. Composition and safety evaluation of potato berries, potato and tomato seeds, potatoes, and potato alkaloids / / Food Safety Assessment, ACS Symp. Ser.—1992.—484.— P. 429—462. 11. Пасешниченко В. А , Гусева A P. Количественное опре деление гликоалкалоидов картофеля и препаративное их разделение / / Биохимия.—1956.—21.—С. 585—590. 12. NIEHS (National Institute of Environmental Health Sciences). Information profile for NIEHS nominations on chemicals to the national toxicology program for a-chaconine.—New York, 1997.—3 p. 13. NIEHS (National Institute of Environmental Health Sciences). Information profile for NIEHS nominations on chemicals to the national toxicology program for a-solanine.—New York, 1997.—3 p. 14. Solanine I Ed. S. Budavari.—New York: Merck and Co., Inc., 1996. 15. Brain K. R., Turner T. D. Toxic fruits in frozen peas / / J. Assoc. Public Anal.—1971.—9.—P. 100—101. 16. Zaletskaya B. G., Golynskaya L. A , Zaletskii V. N. Changes in the contents of glycoalkaloids during the manufacture, and storage of dried potato puree / / Konserv. Ovoshchesush. Proms.—1977.—1.—P. 13—14. 17. Morris S. C , Lee Т. H. The toxicity and teratogenicity of Solanaceae glycoalkaloids, particularly those of the potato (Solanum tuberosum) II Food Technol. Austral.—1984.—36, N 3.—P. 118—124. 18. Rothe J. C. Illness following the eating of potatoes containing solanine / / Z. Hyg.—1918.—88.—P. 1—10. 19. Harris F. M., Cockburn T. Alleged poisoning by potatoes / / Amer. J. Pharmacol.—1918.—90.—P. 722—726. 20. Hansen A. A. Two fatal cases of potato poisoning / / Science.— 1925.—61.—P. 340—341. 21. Wilson G. S. A small outbreak of solanine poisoning / / Mon. Bull. Med. Res. Counc—1959.—18.—P. 207—210. 22. McMillan M.t Thompson J. C. An outbreak of suspected solanine poisoning in schoolboys / / Quart. J. Med.—1979.— 48, N 190.—P. 227—243. 23. Anonymous. Solanine food poisoning associated with a school lunch program / / Diseases weekly report, health and welfare (Canada).—Alberta, 1984.—Vol. 71.—P. 10—18. 24. Hellenas K.-E., Nyman A , Slanina P., Loof L., Gabrielsson J. Determination of potato glycoalkaloids and their aglycone in blood serum by high-performance liquid chromatografy- Ap plication to pharmacokinetic studies in humans / / J. Chro- matogr.—1992.—573.—P. 69—78. 25. Nishie /С, Gumbmann M. R.t Keyl A C. Pharmacology of solanine / / Toxicol, and Appl. Pharmacol.—1971.—19.— P. 81—92. 26. Patil В. C , Sharma R. P., Salunkhe D. K., Salunkhe K. Short paper: Evaluation of solanine toxicity / / Food and Cosmet. Toxicol.—1972.—10.—P. 395—398. 27. Terbruggen A. Deadly solanine poisoning and a report on the meaning of brain swelling with decreased skull capacity / / Beitr. Pathol. Anat. Allg. Pathol.—1936.—97.—P. 391—395. 28. Willimott S. C. An investigation of solanine poisoning / / Analyst.—1933.—58.—P. 431—438. 29. Bomer A , Mattis H. Solanine content of potatoes / / Z. Unters. Nahr. Genussm. Gebrauchsgegenstande.—1924.—47.— P. 97—127. 30. Whittaker M. Pseudocholinesterase variants: a study of forteen families selected via the fluoride resistant phenotype / / Acta genet, statist, med.—1967.—17.—P. 1 — 12. 31. Rayburn J. R., Friedman M., Bantle J. A. Synergistic interac tion of glycoalkaloids a-chaconine and a-solanine on develop mental toxicity in Xenopus embryos / / Food and Chem. Toxicol.—1995.—12.—P. 1013—1019. 32. Aubert S.t Daunay M.f Pochard E. Saponins and steroidal alkaloids of eggplant (Solanum melongena) II J. Food Inter est, Analyt. Meth. and Localization in Fruit. Agronomie.— 1989.—9.—P. 641—651. 33. Nigg N.y Ramos L, Graham E., Sterling J., Brown S., Cornell J. Inhibition of human plasma and serum Butyrylcholinesterase (EC 3.1.1.8) by a-chaconine and a-solanine / / Fund and Appl. Toxicol.—1996.—33.—P. 272—281. 34. Friedman M.t DaoL. Distribution of glycoalkaloids in potato plants and commercial potato products / / J. Agr. and Food Chem.—1992.—40.—P. 419—423. 35. Sharma R., Salunkhe D. Solanum glycoalkaloids / / Toxicants of plant origin. Alkaloids / Ed. P. R. Cheeke.—Boca Raton: CRS press, 1989.—Vol. I.—P. 179—236. 36. Clement E., Verbist J. F. Determination of solanine in Sola num tuberosum L. tubers: comparative study of 9 colorimetric methods / / Lebensmitt.-Wiss.+Technol.—1989.—13.— P. 202—206. 37. Chen S. Analysis of glycoalkaloids from potato shoots and tomatoes by four-sector tandem mass spectrometry with scan ning-array detection: comparison of positive ion and negative ion methods / / Anal. Biochem.—1994.—218.—P. 157—169. 38. Ferreira F. Rapid determination of Solanum alkaloids by thin-layer chromatographic scanning / / J. Chromatogr.— 1993.—653.—P. 380—384. 39. Simonovska В., Vovk I. High-performance thin-layer chro matographic determination of potato glycoalkaloids II J. Chro matogr.—2000.—903.—P. 219—225. 40. Herb S. F. Separation of potato glycoalkaloids by gas chro matography / / J. Agr. and Food Chem.—1975.—23.— P. 520—523. 41. Hellenas K. E.f Branzell C. Liquid chromatographic deter mination of the glycoalkaloids alpha-solanine and alpha- chaconine in potato tubers: NMKL Inter-laboratory study. Nordic Comm. on food analysis / / J. AOAC Int.—1997.— 80.—P. 549—554. 42. Sotelo A , Serrano B. High-performance liquid chromato graphic determination of the glycoalkaloids alpha-solanine and alpha-chaconine in 12 commercial varieties of Mexican potato / / J. Agr. and Food Chem.—2000.—48.—P. 2472—2475. 43. Pat. USA. US 5614408. Monoclonal antibodies to potato, tomato, and eggplant glycoalkaloids and assays for the same / L. H. Stanker, С. K. Holtzapple / / Publ. April 24, 1997. 44. Pihak L., Sporns P. Enzyme immunoassay for potato glyco alkaloids / / J. Agr. and Food Chem.—1992.—40.—P. 2533— 2540. 45. Єльська Г. В., Корпан Я. І. Біосенсорні технології: реалії та перспективи / / Вісн. НАН України.—2000.—З.—С. 36— 40. 46. Korpan Y. I., Volotovsky V. V., Martelet С , Jaffrezic-Renault N., Nazarenko E. A , Etskaya A. V., Soldatkin A. P. A novel enzyme biosensor for steroidal glycoalkaloids detection based on pH-sensitive field effect transistors / / Bioelectrochemis- try.—2001.—55.—P. 9—11. УДК 547.94 + 612.047. Надійшла до редакції 24.07.01 484

Гликоалкалоиды картофеля: распространение, физико-химические свойства, токсичность и методы определения

Institution

Ähnliche Einträge