Glucosinolat

Die Glucosinolaten , früher bekannt Glykoside Schwefel oder „thio Glycoside  “ sind organische Verbindungen , über ein Kohlenstoffatom zu bringen:

Es handelt sich um Sekundärmetaboliten, die in 16 Pflanzenfamilien der Ordnung Capparales und insbesondere in der Familie der Brassicaceae (Kreuzblütler wie Kohl oder Rettich) vorkommen und zur Abwehr von Schädlingen dienen . Sie sind verantwortlich für den bitteren oder scharfen Geschmack vieler gängiger Lebensmittel wie Senf , Radieschen , Brunnenkresse , Meerrettich , Blumenkohl usw.

Chemische Struktur

Das Rückgrat eines Glucosinolats besteht aus einer Glucose , einer Sulfatgruppe und einem variablen Genin ( Methylgruppe oder lange lineare oder verzweigte Ketten, die aromatische oder heterocyclische Strukturen enthalten ). Zu Beginn des XXI ten  Jahrhunderts, etwa 120 Glucosinolate wurden in Pflanzen identifiziert. In Raps ( Brassica napus ) wurden nicht weniger als dreißig gefunden. Diese große Vielfalt hängt mit der der Vorläuferaminosäuren dieser Verbindungen zusammen. Sieben Aminosäuren ( Alanin , Leucin , Isoleucin , Valin , Phenylalanin , Tyrosin und Tryptophan ) und verschiedene Homologe sind beteiligt. Wir beobachten zum Beispiel die Ableitungen:

Fahey et al. Schlagen eine Klassifizierung von Glucosinolaten nach der chemischen Struktur der R-Gruppe vor:


Einige Glucosinolate in Brassicales gefunden
Struktur
der Radikalgruppe R. 		Systematischer Name
des Radikals R. 		Trivialer Name
von Glucosinolat
SCHWEFELKETTE
CH 3 -S-CH 2 -CH 2 -CH 2 - 3-Methylthiopropyl Glucoiberverin
LINEARE ALIPHATISCHE KETTE
CH 3 -CH 2 - Ethyl Glucolepidiin
ALKENE
CH 2 = CH-CH 2 - Prop-2-enyl ( Allyl ) Sinigrine
CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 - But-3-enyl Gluconapin
CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 -CH 2 - Pent-4-enyl Glucobrassicanapin
CH 2 = CH-CH (OH) -CH 2 - (2R) -2-Hydroxybut-3-enyl Progoitrin
AROMATISCHE VERBINDUNG
4-Hydroxybenzyle.svg 4-Hydroxybenzyl (Gluco) Sinalbin
BENZOATE
2-Benzoyloxy-1-methylethyl.svg 2-Benzoyloxy-1-methylethyl Glucobenzosisymbriine
INDOLE
Indol-3-ylmethyl.svg Indol-3-ylmethyl Glucobrassicin

Abbau von Glucosinolaten

Glucosinolate werden in Vakuolen mit Ascorbinsäure gelagert , wo sie inaktiv bleiben, bis sie auf ein Enzym, Myrosinase , treffen . Dies ist in bestimmten Zellen des Phloems oder Mesophylls lokalisiert , wo es aus Glucosinolaten isoliert bleibt. Wenn Pflanzengewebe beschädigt wird, wird die Kompartimentierung zerstört und das Enzym kommt dann mit dem Glucosinolat in Kontakt und löst dessen Hydrolyse aus. In allen Fällen wird das Genin freigesetzt und je nach pH-Wert neu angeordnet. Die Explosion dieser "Senfbombe" setzt eine große Anzahl sehr reaktiver und stark riechender Verbindungen frei:

Die Art der Hydrolyseprodukte hängt von der chemischen Natur der R-Kette, der Anwesenheit von Reaktanten (Ascorbaten) und Eisenionen ab.

Weist Insektenschädlinge ab

Glucosinolate werden in allen Teilen der Pflanze gespeichert und während eines phytophagischen Angriffs freigesetzt . Wenn das Gewebe beschädigt ist, kommen Glucosinolate mit Myrosinase in Kontakt und werden zu Wirkstoffen wie Isothiocyanaten , auch als „Senföl“ bekannt, hydrolysiert . Viele dieser Produkte sind giftig für Bakterien, Pilze, Nematoden und Insekten. Für Insekten sind Isothiocyanate sowohl in der Gasphase als auch durch Kontakt oder nach Einnahme toxisch.

Es wurde auch gezeigt, dass Armeewürmer ( Spodoptera eridania ) braune Senfpflanzen, die reich an Glucosinolat und Myrosinase sind, weniger schädigen als solche, die weniger enthalten. Mehrere Studien haben gezeigt, dass aromatische Isothiocyanate eine insektizide Wirkung auf Larven und Eier von Rüsselkäfern haben.

Das Prinzip der Koevolution hat es jedoch einigen Insekten ermöglicht, sich an dieses Pflanzenabwehrsystem anzupassen. So leitet der Rogenkuchen ( Pieris rapae ) die Hydrolyse von Glucosinolat (dank eines PrNSP-Proteins) in Nitril um, das im Kot abgestoßen werden kann und weniger toxisch ist. Plutella xylostella desulfatiert Glucosinolate zu Metaboliten, die von Myrosinase nicht mehr als Substrat verwendet werden können. Die Kohlblattlaus ( Brevicoryne brassicae ) entführt die Pflanzenabwehr, indem sie die giftige Verbindung in ihrer Hämolymphe speichert , was sie wiederum für ihr Raubtier Adalia bipunctata giftig macht .

Toxizität von Glucosinolaten in der menschlichen und tierischen Ernährung

Im Überschuss sind einige Glucosinolate toxisch, insbesondere solche von Kohl, die sie synthetisieren, um sich gegen Pflanzenfresser zu verteidigen . Männer müssen begonnen haben, dieses Produkt in Form von Sauerkraut zu konsumieren: Die Bakterien ( Leuconostoc , Lactobacillus spp. ), Die sich während der Fermentation entwickeln , bauen Pflanzenzellen ab und setzen diese Schwefelmoleküle frei, so dass die Toxizität vor dem Verzehr entweicht. Das Kochen von Lebensmitteln verringert die Myrosinase-Aktivität und verringert die Möglichkeit, Glucosinolate in toxische Wirkstoffe umzuwandeln. Die derzeitigen Kohlformen wurden nach und nach so ausgewählt, dass sie weniger reich an Glucosinolaten sind und jetzt roh essbar sind.

Es wurde beobachtet, dass Schafe, Kaninchen oder Rinder, wenn sie große Mengen Kohl oder Raps aßen, eine Unterfunktion der Schilddrüse entwickelten, was zu Kropf , Abtreibung und fötalem Tod führte. Die in diesen Pflanzen enthaltenen Abbauprodukte von Glucosinolaten sind für eine vergrößerte Schilddrüse, Leber und Nieren sowie eine erhöhte Sterblichkeitsrate verantwortlich. Die schädlichen Wirkungen sind bei Nichtwiederkäuern größer als bei Wiederkäuern und bei Jugendlichen als bei Erwachsenen. Der Grund dafür ist, dass Thiocyanationen und Iodidionen eine Reihe physikalisch-chemischer Eigenschaften aufweisen und daher um deren Einfang, Oxidation usw. konkurrieren.

Starke Aufnahme von Glucosinolaten durch Hühner erhöht ihre Mortalität und verringert ihre Eiproduktion, während es für Schweine tödlich sein kann. Wiederkäuer sind vergleichsweise toleranter gegenüber der Aufnahme von Glucosinolaten, da ihre Darmflora diese Verbindungen und ihre Metaboliten umwandelt. Futterrationen mit hohem Glucosinolatgehalt verlangsamen jedoch das Wachstum von Kälbern.

Wenn trächtige Mäuse Thiocyanate in ihrem Getränk absorbieren, haben die jungen Mäuse eine Abnahme des Körpergewichts (10%), des Jodgehalts (40%) und der Plasmaspiegel der Schilddrüsenhormone FT4 und FT3 (18%) beobachtet.

In Nordamerika wie in Frankreich hat sich die Qualität von Raps in den letzten Jahrzehnten durch die Auswahl von "Double Zero" 00-Raps mit sehr niedrigem Glucosinolatgehalt und Erucasäurefreiheit erheblich verbessert . Kanadischer 00-Raps, der eigentlich ein Shuttle mit niedrigem Glucosinolatgehalt ist, wurde als „Raps“ bezeichnet. Heute kann das verfügbare Rapsmehl von Milchkühen ohne Gesundheitsrisiko verzehrt werden.

Bioprotektive Wirkungen von Glucosinolaten

Bei hohen Dosen in der Nahrung sind Glucosinolate toxisch und antinutritiv, aber bei niedrigen Dosen unterhalb der Toxizitätsschwellen weisen ihre Abbauprodukte antimykotische, antibakterielle, antioxidative, antimutagene und krebserregende Eigenschaften auf , die alle vorteilhaft sind.

Zahlreiche Studien haben sich auf das bioprotektive Potenzial der Hydrolyseprodukte von Glucosinolaten konzentriert, nämlich Isothiocyanate , Nitrile und Thiocyanate . Das für diesen Abbau verantwortliche Enzym Myrosinase ist in der Pflanze vorhanden, kommt aber auch in der Darmflora vor.

Verschiedene Studien haben gezeigt, dass Brokkoli-Rückstände, die sich auf Böden ausbreiten, die durch einen Pilz kontaminiert sind, der für die Verticillium-Welke ( Verticillium dahliae ) kontaminiert ist , die Division von Mikrosklerotien durch 5 ermöglichen .

Antibakterielle Aktivitäten

Das Allylisothiocyanat (oder Allylsénévol) hat eine gute antibakterielle Aktivität, die zum Zwecke der Lebensmittelkonservierung verwendet wird. Italienische Winzer verwenden es, um eine sterile Atmosphäre in fermentierenden Mostbottichen zu schaffen, aber diese Verbindung mit scharfen Senfnoten sollte keine Spuren im Wein enthalten sein.

Das Sulforaphan , ein übliches Isothiocyanat, kann ein beeindruckendes Bakterium, Helicobacter pylori, inaktivieren . In der Tat erhöht es das Risiko für Magenkrebs, wenn es den Magen langfristig infiziert. Es wurde gezeigt, dass die Verabreichung von 7,5 & mgr; mol / ml Sulforaphan an Mäuse, die ein menschliches Magen-Xenotransplantat tragen, H. pylori in 5 Tagen ausrotten kann . Yanaka et al. zeigten 2009, dass der Verzehr von Brokkolisprossen die H. pylori-Infektion beim Menschen signifikant reduzierte . Das Team gab 48 Japanern, die mit den Bakterien infiziert waren, 8 Wochen lang 70 Gramm Brokkolisprossen und das Alfalfasprossenäquivalent als Placebo für Kontrollen und stellte eine signifikante Abnahme der Biomarker für Infektionen bei Brokkolikonsumenten und nicht in der Kontrollgruppe fest.

Einige Isothiocyanate und Indole wurden auf ihre Antikrebseigenschaften untersucht (nach V. Higdon et al. 2007).
Isothiocyanate Formeln Der Vorläufer Glucosinolat Nahrungsquellen
ISOTHIOCYANATE
Sulforaphan Sulforaphan Struktur.svg Glucoraphanin
R = 4- (Methylsulfinyl) butyl		 Brokkoli , Rosenkohl, Blumenkohl
Phenethylisothiocyanat Phenethylisothiocyanat.svg Gluconasturtiine
R = 2-Phenylethyl		 Brunnenkresse ( Nasturtium officinale ), Meerrettichwurzel ( Armoracia rustica )
Benzylisothiocyanat Benzylisothiocyanat.svg Glucotropaeolin
R = Benzyl		 Kohl, Gartenkresse (Lepidum sativum), Kapuzinerkresse (Tropaeolum)
Allylisothiocyanat Allyl-Isothiocyanat-2D-Skelett.png Sinigrin
R = 2-Propenyl		 Kohl, Meerrettichwurzel (Armoracia rustica), Senf, Wasabi
INDOLE
Indol-3-carbinol Indol-3-carbinol.png Glucobrassicin Brokkoli, Blumenkohl


Antikarzinogene Aktivität

Mehrere epidemiologische Kohortenstudien legen nahe, dass eine Ernährung, die reich an Kreuzblütlern ist, vor den Risiken von Lungenkrebs und Darmkrebs schützen kann. Bei einigen anderen Studien der gleichen Art, die diesen Zusammenhang nicht gefunden haben, wird derzeit angenommen, dass die Auswirkung des Verzehrs von Kreuzblütlern durch eine andere individuelle Fähigkeit genetischen Ursprungs beeinflusst werden könnte, die Hydrolyseprodukte von mehr oder weniger schnell zu eliminieren Glucosinolate. In Bezug auf Prostatakrebs haben Higdon et al. (2007) kommen zu dem Schluss, dass „derzeit epidemiologische Studien die Hypothese, dass eine große Aufnahme von Kreuzblütlern das Risiko für Prostatakrebs verringert, nur schwach stützen“.

Tierkrebsstudien stützen eindeutig die Hypothese, dass der Verzehr von Kreuzblütlern eine schützende Rolle gegen krebserregende Substanzen spielt. Sie zeigen, dass Isothiocyanate und Indole in hohen Dosen "Phase II" -Enzyme induzieren, die elektrophile Metaboliten entgiften, die die Struktur der DNA verändern können.

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