سموم غذایی

چکیده

یکی از موضوعات مهم علوم و صنایع غذایی مبحث « سموم طبیعی » می باشد. اهمیت این سموم علاوه بر نقش ضدتغذیه ای و ضد سلامتی، در صنعت نیز بسیار قابل توجه است. به این دلیل متخصصین صنایع غذایی سعی در شناخت ساختار شیمیایی، منابع مهم و نقش های ضد تغذیه ای آنها داشته اند.
این سموم بر حسب ویژگی های مشخص خود در دسته جات مختلف طبقه بندی و بررسی می شوند. از جمله ی این ترکیبات می توان به گوسیپول، بازدارنده های پروتئاز، سیانید ها و گواتروژن ها اشاره کرد. با توجه به مطالعاتی که در این زمینه صورت گرفته است منبع غالب این سموم طبیعی، گیاهان بوده و حیوانات و انسان ها با مصرف این مواد که به عنوان ترکیبات دفاعی گیاهی محسوب می شوند؛ در معرض آثار سوء آنها قرار می گیرند. این آثار سوء گاهی می تواند مانند مسمومیت مزمن سیانید بسیار شدید باشد و یا گاهی مانند سوء هاضمه گوسیپول دارای تأثیرات ضد سلامتی خفیف تری باشد. در فرآوری مواد غذایی انواع تکنیک های از بین برنده ی میکروبی و آنزیمی می توانند بر نابودی این ترکیبات نیز مؤثر واقع شوند.
در این مقاله به شناخت این سموم طبیعی و بررسی شیمیایی و نیز معرفی روش های حذف این ترکیبات از مواد غذایی مورد مصرف انسان ها می پردازیم.

کلمات کلیدی: گوسیپول، بازدارنده های پروتئاز، سیانید ها، گواتروژن، مسمومیت

مقدمه
اغلب میوه جات و سبزیجات حاوی مقادیر کمی سموم طبیعی و مواد ضد تغذیه ای هستند. بر اساس تعریف FDAیک ترکیب طبیعی سمی و زیان آور که در مواد غذایی وجود داشته و منشأ محیطی، صنعتی، کشاورزی و یا سایر آلودگی ها را نداشته باشد یک سم طبیعی محسوب می شود. سموم طبیعی گیاهی ترکیباتی هستند که در صورت مصرف منجر به بروز مشکلاتی می شوند. این سموم طبیعی از متابولیت های گیاهی هستند که دارای یک نقش اکولوژیکی بر فیزیولوژی، تکثیر و دفاع گیاه دارد. بعضی از این ترکیبات آللوپاتیک یا فیتوآلکسین هستند. بسیاری از این ترکیبات سمی می تواند یک عامل خارجی مانند آلودگی باکتریایی، ویروسی و یا قارچی و یا به دلیل در معرض شکستگی، سرما، اشعه ی ماورای بنفش، نمک فلز های سنگین، آنتی بیوتیک ها، مواد ضد قارچی، علف کش ها و نماتد ها قرار گرفتن گیاه القا می شوند.
تأثیرات سمی به دو دسته تقسیم می شوند: تأثیرات قطعی که با افزایش دوز مصرفی تشدید می شود و توزیع فراوانی وابسته به دوز مصرفی را در افراد آلوده نشان می دهد. تأثیرات تصادفی که در صورت افزایش دوز مصرفی بروز می کند اما شدت آن به صورت مستقل از مقدار مصرفی ست.
مواد ضدتغذیه ای ترکیباتی هستند که استفاده ی کافی و مناسب مواد مغذی را کاهش و یا متوقف می کنند. به طور کلی این ترکیبات سمی نیستند اما دسترسی زیستی به مواد مغذی را با محدود می کنند.

ایمن سازی سموم و مواد ضد تغذیه ای ماده ی غذایی

پخت کامل در دمای جوش به صورت غوطه وری بازدارنده های تریپسین لوبیای سویا
پوست گیری، خرد کردن، غوطه وری و جوشاندن گلیکوزید های سیانوژنیک دانه های تلخ زردآلو، بذر کتان، ریشه های بامبو و …
حرارت دهی گواتروژن ها کلم، بروکلی، گل کلم، خردل، شلغم
پخت کامل با غوطه وری در آب لکتین (هماگلوتنین( نخود سبز، لوبیا قرمز، لوبیا سفید
عدم مصرف سیب زمینی های سبز، جوانه زده و آسیب دیده گلیکو آلکانوئید سیب زمینی

1. گوسیپول

گوسیپول ترکیب پلی فنولی دی آلدهید زرد رنگ است که در غدد رنگی گیاه پنبه، به ویژه جنس Gossypium یافت می شود. این غدد رنگی در برگ، ساقه، ریشه و به ویژه در دانه های این گیاه یافت می شوند. میزان گوسیپول بر حسب گونه، واریته و شرایط محیطی که گیاه در آن رشد می کند، تفاوت می نماید.
1.1.تأثیر مصرف گوسیپول در انسان
مهم ترین تأثیر مصرف گوسیپول در انسان عبارت است از: ناباروری در جنس مذکر و بلوکه نمودن اسپرماتوژنز. با توجه به این جنبه از تأثیر گوسیپول، از گوسیپول خوراکی می توان به عنوان یک عامل ضد بارداری استفاده نمود. طبق نتایج حاصل از بررسی های انجام شده، مصرف گوسیپول در مردان به عنوان یک عامل پیشگیری، منجر به کاهش پتاسیم در خون توأم با خستگی، سستی و تغییر در الکتروانسفالوگرام شده است و همچنین گاهی رعشه نیز به وجود آورده است. مطالعات نشان می دهد که مصرف گوسیپول می تواند ده ها مسیر متابولیکی را که منجر به سمیت در بسیاری از ارگان های زنده در حیوانات نر می شود. اما در یک بررسی که در برزیل به عمل آمد این کاهش در بین افراد مورد بررسی مشاهده نشد و بدین ترتیب پیشنهاد شده است که Hypokalemia ناشی از کمبود پتاسیم در رژیم غذایی می تواند توسط گوسیپول تشدید شود؛ نه آن که مستقیماَ روی جذب یا دفع پتاسیم از بدن تأثیرگذار باشد.
1.2. مکانیسم عمل جلوگیری از بارداری
درباره ی مکانیسم عمل جلوگیری از بارداری گوسیپول سه تئوری ارائه شده است که عبارتند از:
الف:تأثیر گوسیپول بر هورمون ها
ب: تأثیر گوسیپول بر اسپرماتوژنز
ج: تأثیر گوسیپول بر آنزیم های اسپرم
این آثار گوسیپول یا می تواند ناشی از تأثیر مستقیم گوسیپول و یا متابولیت های آن از جمله گوسیپولون – متابولیت اکسیداسیون گوسیپول- باشد که در این صورت گوسیپول می تواند روی اسپرماتوزوئید، رسیدگی اسپرم در epididymis و یا تولید اسپرم در اندام تناسلی مردان تأثیر بگذارد و یا این که می تواند از طریق تأثیر روی هورمون هایی که عمل اندام تناسلی را تنظیم می کنند نقش غیرمستقیمی داشته باشد.

2.سیانید
1.2.منابع غذایی

سیانید به مقدار جزئی در بعضی گیاهان و به فرم cyanogenetic glycosides وجود دارد. اغلب این مواد توسط حیوانات مصرف می شوند و تعداد خیلی کمی از آنها از اهمیت علمی در تغذیه ی انسان برخوردارند. سه گلیکوزید در قسمت های خوراکی بعصی از گونه های گیاهی شناسایی شده اند که عبارتند از: Linamarine, Dhurrin, amygdalin
Amygdalin اولین بار در بادام تلخ شناسایی شد و همچنین در هسته ی دیگر گیاهان نیز وجود دارد. Dhurrin در sorghum یافت می شود وlinamarin گلیکوزیدی است که در تخم بزرک، کاساوا، سیب زمینی شیرین، ذرت و ارزن، بامبو، نیشکر، نخودفرنگی، هسته ی بادام، لیمو، لیموترش، سیب، گلابی، گیلاس، زردآلو و آلو.
2.2 . مکانیسم تأثیر سیانید

اتوهیدرولیز آزادی خود به خود HCN از گیاه به وجود گلوکوزیداز های مشخص و همچنین آب بستگی دارد. گلوکوزیداز ها آنزیم های بیرون سلولی هستند و پس از آن که سلول به طور فیزیکی شکسته شد، گلوکوزید ها را تحت تأثیر قرار می دهند. گلوکوزیداز ها در شرایط سرد قادر به عمل بوده و در اثر حرارت به راحتی تخریب می شوند. اتوهیدرولیز با غوطه ور ساختن گیاه خرد شده و ضربه زدن به میوه بدون غوطه وری در آب افزایش می یابد. نقطه جوش HCN C̊ 26 است. بنابراین نگهداری گیاه در محیط گرم و مرطوب منجر به کاهش تدریجی HCN می گردد و نگهداری در محیط سرد و خشک منجر به تشکیل HCN می شود که البته تشکیل این ترکیب ممکن است حتی بیش از یک سال طول بکشد.
بنابراین تشکیل و رهایی HCN به میزان زیادی به شرایط فیزیکی اعمال شده بستگی دارد. آزمایش های زیادی این مطلب را به اثبات رسانده است.
3.2. سیر متابولیسم سیانید در انسان
در مسمومیت های شدید، سیانید بازداری شدیدی برای سیتوکروم اکسیداز ایجاد می کند که منجر به افت انرژی در بافت هدف می شود. این آنزیم به سلول ها امکان استفاده از اکسیژن را می دهد. غیر فعال شدن این آنزیم باعث کمبود اکسیژن سلول ها می شود. از طرف دیگر، پستانداران مکانیسم آنزیمی کارامدی برای رفع مسمومیت سیانید- در مقادیر کم- از طریق تبدیل آن به ترکیبات با سمیت کمتر تیوسیانات که با ادرار دفع می شود. 
سیانید از پوست و ناحیه ی روده ای و گاز سیانید از شش ها به سرعت جذب می شود. مسیر متابولیک این ترکیب در بدن به وسیله ی واکنش با تیوسیانات می باشد که به وسیله ی rhodanese منتج به تشکیل تیوسیانات و سولفیت می گردد. تیوسیانات حاصل در این واکنش به آرامی به سولفات اکسید می شود اما این تبدیل مشکل جدی در بافت های بدن ایجاد نمی کند.
مسیر دیگر واکنش سیانید با 3-Mercaptopyruvate می باشد. برای انجام این واکنش وجود مقدار کافی سیستین به عنوان منبع گوگرد ضروری است. دو مسیر متابولیک ذکر شده برای سیانید در شکل زیر مشاهده می شود.
Cystine Tniosulphate + pyruvate

Sulfur-transferase
1-cysteine sulfure-transferase

so²-Tniocyanate
3-Mercaptopyruvate

Sulfur-transferase
+CN
Tniocyanate + pyruvate

لازم به ذکر است سیستین خود می تواند مستقیماَ با سیانید ترکیب شده و ترکیب را به وجود آورد.
4.2. روش های کاهش میزان سیانید و رفع مسمومیت آن
به طور کلی برای کاهش مقدار سیانید در مواد غذایی و رفع مسمومیت آن می توان دو روش کلی را بیان کرد:
استفاده از روش های مختلف فرآیند
استفاده از ویتامین( مخصوصاَ ویتامین B (
استفاده از فرآیند برای کاهش میزان سیانید
به منظور کاهش مقدار سیانید در مواد غذایی که حاوی سیانید فراوانی هستند( نظیر ذرت) روش های مختلفی را می توان اعمال کرد؛ از جمله: خیساندن در آب و جوشاندن در آب. نتایج حاصل از یک بررسی در مورد تأثیر این دو روش تقلیل قابل ملاحظه ای را در میزان HCN نشان داده است.

نقش ویتامین

یکی از ترکیباتی که نقش مهمی در رفع مسمومیت توسط سیانید ایفا می نماید و بررسی های فراوانی نیز در ارتباط با این نقش بر روی آن صورت گرفته است، ویتامین می باشد. تزریق دوز بالای این ویتامین به افراد سیگاری مبتلا به در بهبود این بیماری نقش داشته است.
پیشگیری از مسمومیت توسط سیانید
اطمینان از نابودی هیدروژن سیانید در فرایند پخت
دور ریختن آبی که در پخت مواد حاوی HCN و عدم استفاده ی مجدد از آن
عدم نگهداری طولانی مدت گیاهان حاوی ترکیبات سیانوژنیک
عدم آسیب به این قبیل میوه جات در مراحل برداشت، ذخیره سازی و آماده سازی برای مصرف
محدودیت استفاده از این گیاهان

3.بازدارنده های پروتئاز
بازدارنده های پروتئاز شناخته شده ترین ترکیبات طبیعی ضد تغذیه ای هستند که در گیاهان وجود دارند. از آن جایی که بازدارنده های پروتئاز در غلات و بقولات وجود دارند و این دو منبع از منابع مهم غذایی بخش وسیعی از مردم جهان می باشند.
1.3. غیر فعال کردن بازدارنده های پروتئاز
به دلیل اهمیت فراوان بازدارنده های پروتئاز در تغذیه ی انسان، مطالعات وسیعی بر روش های غیر فعال کردن ان ها صورت گرفته است. محور اصلی تمامی بررسی ها بر روی استفاده از حرارت در غیر فعال کردن این بازدارنده ها استوار است. در این راستا روش های مختلف فرایند حرارتی و چگونگی تأثیر آنها بر روند غیر فعال شدن بازدارنده های پروتئاز اعمال شده است که عمده ترین این روش ها عبارتند از:
الف: استفاده از حرارت خشک
ب: استفاده از اتوکلاو
ج: استفاده از مایکروویو

استفاده از حرارت خشک و اتوکلاو در غیر فعال کردن

حرارت خشک و اتوکلاو هر دو در غیر فعال کردن بازدارنده های پروتئاز به کار می روند و می توانند در کاهش فعالیت بازدارنده های پروتئاز مؤثر واقع شوند. اما هنگامی که از اتوکلاو کردن استفاده می شود، حرارت های کم (نسبت به حرارت خشک استفاده شده) می توانند تقلیل مؤثری در میزان بازدارنده های پروتئاز به وجود آورند. زمانی که از حرارت خشک استفاده می شود، درجات حرارت بالا برای غیر فعال کردن و یا کاهش فعالیت مورد نیاز است و این امر با توجه به نتایج گزارش های منتشر شده توسط بعضی از محققین که اظهار داشته اند حرارت بالا در میزان ترکیبات شیمیایی دانه های حاوی بازدارنده های پروتئاز تغییراتی ایجاد می کند، قابل تعمق است.
استفاده از مایکروویو در غیر فعال کردن TI
یکی از روش های جدید اعمال شده به منظور غیر فعال کردن TI استفاده از مایکروویو می باشد. استفاده از مایکروویو در مقایسه با فرایند های حرارتی متداول دارای این مزیت است که ارزش تغذیه ای دانه های سویا را بیشتر حفظ می کند.

4. گواتروژن

بعضی از ترکیبات طبیعی که به وسیله ی انسان یا حیوانات مصرف می شوند، می توانند منجر به کاهش و نقص فعالیت غده ی تیروئید شوند. در بین گیاهان نیز ترکیبات گواترزا جداسازی و شناسایی شده اند. علت اصلی گواتر اندمیک کمبود ید می باشد. افزایش مصرف ید از ایجاد گواتر توسط ترکیبات طبیعی گواترزا جلوگیری می کند.
ترکیبات شیمیایی گواتروژن در گیاهان حاوی تیوگلوکوزید
الف: محصولات حاصل ازهیدرولیز تیوگلوکوزید ها- این دسته از محصولات خود به سه دسته تقسیم می شوند:
Goitrin, Oxazolidinehiones
یون تیوسیانات و ایزوتیوسیانات های آلی
محصولات دیگری که ممکن است از هیدرولیز تیوگلوکوزید ها حاصل شود.
ب: محضولات دیگری که از هیدرولیز تیو گلوکوزید ها ممکن است حاصل شود

نیتریل ها

پلی سولفید های آلی(Trithionen)
مطالعه ی بر روی دریافت ید نشان داد که progoitrin بر تیروئید اثر بازدارندگی دارد. گروهی از باکتری ها توانایی تولید تیوگلوکوزیداز را دارند؛ در بین آنها Paracolobactrumوجود دارد که به طور طبیعی در ناحیه ی روده ی پستانداران یافت می شود. بر اساس مشاهدات نظریه ی هیدرولیز progoitrin به goitrin می تواند توسط فلور میکروبی روده صورت بگیرد، پذیرفته شده است. اما این فرایند نسبت به تیوگلوکوزیداز ها همراه با progoitrin در گیاه وجود دارند، بسیار آرام تر و نامنظم تر صورت می گیرد.

نتیجه گیری:

سموم طبیعی در گیاهان مختلف وجود دارند. بعضی از این گیاهان به عنوان غذا مصرف می شوند. اگر این ترکیبات به مقدار زیاد مصرف شوند و یا به خوبی تحت فرآیند های مناسب خنثی نشوند می توانند زیان بار و مسمومیت زا باشند.
معمول ترین روش های از بین بردن آنها پخت مناسب مواد حاوی سم در نقطه ی جوش است. به علاوه در مورد سموم قوی تأثیرات مزمن، مسمومیت های شدید و مشکلات مادرزادی را نیز سبب می شوند. بنابراین تعبیه ی بخش مجزایی برای خنثی سازی و از بین بردن این ترکیبات مغذی بسیار مهم است.

منابع

[1] A.J. Alexander Essers , Gerrit M. Alink , Gerrit J.A. Speijers , Jan Alexander , Pieter-Jan Bouwmeister , Piet A. van den Brandt , Sandra Ciere , Jørn Gry , John Herrman , Harry A. Kuiper i, Eileen Mortby , Andrew G. Renwick , Derek H. Shrimpton , Harri Vainio , Luciano Vittozzi , Jan H. Koeman., Food plant toxicants and safety Risk assessment and regulation of inherent toxicants in plant foods., Environmental Toxicology and Pharmacology 5 (1998) 155–172

[2] Food Safety Network, University of Guelph., Natural Toxins in Fruits and Vegetables, 2008

[3] A.J. Alexander Essers , Gerrit M. Alink , Gerrit J.A. Speijers , Jan Alexander , Pieter-Jan Bouwmeister , Piet A. van den Brandt , Sandra Ciere , Jørn Gry , John Herrman , Harry A. Kuiper i, Eileen Mortby , Andrew G. Renwick , Derek H. Shrimpton , Harri Vainio , Luciano Vittozzi , Jan H. Koeman., Food plant toxicants and safety Risk assessment and regulation of inherent toxicants in plant foods., Environmental Toxicology and Pharmacology 5 (1998) 155–172

[4] Risk Assessment Studies, Natural Toxins in Food Plants, Report No. 27

[5] M.D. Shelley, L. Hartley, R.G. Fish, P. Groundwater, J.J.G. Morgana, D. Mort, M. Mason, A. Evans., Stereo-speci®c cytotoxic effects of gossypol enantiomers and gossypolone in tumour cell lines, Cancer Letters 135 (1999) 171±180

[6] A.J. Alexander Essers , Gerrit M. Alink , Gerrit J.A. Speijers , Jan Alexander , Pieter-Jan Bouwmeister , Piet A. van den Brandt , Sandra Ciere , Jørn Gry , John Herrman , Harry A. Kuiper i, Eileen Mortby , Andrew G. Renwick , Derek H. Shrimpton , Harri Vainio , Luciano Vittozzi , Jan H. Koeman., Food plant toxicants and safety Risk assessment and regulation of inherent toxicants in plant foods., Environmental Toxicology and Pharmacology 5 (1998) 155–172

[7] Risk Assessment Studies, Natural Toxins in Food Plants, Report No. 27

[8] HUUB J. GIJZEN1*M, ELISABETH BERNAL2 and HENRY FERRER., CYANIDE TOXICITY AND CYANIDE DEGRADATION IN ANAEROBIC WASTEWATER TREATMENT, PII: S0043-1354(99)00418-2

[9] Altamir B. Sousa , Benito Soto-Blanco , Jose´ L. Guerra , Edna T. Kimura ,Silvana L. Go´rniak., Does prolonged oral exposure to cyanide promote hepatotoxicity and nephrotoxicity?, Toxicology 174 (2002) 87–95

[10] Oskuii, Mojtaba., Naturally-occuring food toxins,1375

نویسندگان : علی معتمدزادگان – سارا عسگری

بازدیدها: 3