Glucozinolații sunt compuși organici care se găsesc în legumele înțepătoare și cu gust acru, cum ar fi muștarul , varza și hreanul . Ele sunt înțepătoare de uleiurile de muștar, care se formează din glucozinolați atunci când sunt mestecate, tocate sau deteriorate în alt mod în integritatea plantei comestibile. Acești compuși chimici naturali ajută plantele să se apere împotriva dăunătorilor și bolilor și conferă o astringență caracteristică gustului tuturor legumelor crucifere [1] . Între specii variază în structură chimică și conținut [2] .
Glucosinații pot fi împărțiți în 3 clase: glucozinolați alifatici, glucozinolați indol și glucozinolați aromatici [3] .
Glucozinolații sunt o clasă naturală de compuși organici care conțin sulf și azot și sunt derivați ai glucozei și ai aminoacidului. Sunt anioni solubili în apă și aparțin glucozidelor. Fiecare glucozinolat conține un atom de carbon central care este legat de atomul de sulf al grupării tioglucoză și prin atomul de azot de gruparea sulfat (formând aldoximă sulfatată). În plus, carbonul central este legat de grupul lateral; diferiți glucozinolați au grupuri secundare diferite și variațiile grupului lateral sunt responsabile pentru modificarea activității biologice a acestor compuși vegetali. Esența chimiei glucozinolaților constă în capacitatea lor de a se transforma în izotiocianat („ulei de muștar”) la hidroliza legăturii tioglucozide de către enzima mirozinaza [4] .
Se știe că aproximativ 132 de glucozinolați diferiți apar în mod natural în plante. Sunt sintetizați din anumiți aminoacizi: așa-numiții glucozinolați alifatici, derivați în principal din metionină, dar și alanină, leucină, izoleucină sau valină. (Majoritatea glucozinolaților sunt de fapt derivați din omologii cu lanț extins ai acestor aminoacizi, de exemplu, glucorafanina este derivată din dihomometionină, care are o lungime dublă a lanțului.) Glucozinolații aromatici includ glucozinolații de indol, cum ar fi glucobrassicina derivată din triptofan și alte izofenilalanine, omologul său cu lanț extins homofenilalanina și sinalbina derivată din tirozină [4] .
Plantele conțin enzima mirozinaza, care scindează grupa glucoză din glucozinolat în prezența apei [5] . Molecula rămasă este apoi transformată rapid în izotiocianat, nitril sau tiocianat; Acestea sunt substanțe active care servesc drept protecție pentru plantă. Glucozinolații sunt numiți și glicozide din ulei de muștar. Produsul de reacție standard este izotiocianatul (ulei de muștar); celelalte două produse se formează în principal în prezența proteinelor vegetale specializate care modifică rezultatul reacției [6] .
În reacția chimică ilustrată mai sus, săgețile roșii curbate din partea stângă a figurii sunt simplificate în comparație cu realitatea deoarece rolul enzimei mirozinazei nu este prezentat. Cu toate acestea, mecanismul prezentat corespunde practic cu reacția catalizată de enzimă.
În schimb, reacția ilustrată de săgețile curbate roșii din partea dreaptă a figurii, care ilustrează rearanjarea atomilor care duce la formarea izotiocianatului, este de așteptat să fie neenzimatică. Acest tip de rearanjare poate fi numită rearanjare Lossen sau rearanjare asemănătoare Lossen , deoarece numele a fost folosit pentru prima dată pentru o reacție similară care a condus la un izocianat organic (RN=C=O).
Pentru a preveni deteriorarea plantei în sine, mirozinaza și glucozinolații sunt stocați în celule separate ale celulei sau în celule diferite ale țesutului și se unesc numai sau în principal în condiții de vătămare fizică (vezi mirozinaza ).
Glucozinolații se formează ca metaboliți secundari în aproape toate plantele din ordinul Brassicaceae . Ordinul Varză include, de exemplu, familia Varză importantă din punct de vedere economic, precum și Capere și Caricaceae . Plantele din genul Dripetes [7] și Putranjiva , care nu aparțin ordinului Bushiflora, sunt singurii reprezentanți ai altor specii care conțin glucozinolați. Glucozinolații se găsesc în diverse plante comestibile, precum varza (varză albă, Beijing, broccoli), varză de Bruxelles, creson, hrean, capere și ridichi, care dau gustul lor distinctiv produselor de degradare a acestor compuși. În plus, glucozinolații se găsesc în semințele acestor plante.
Utilizarea culturilor care conțin glucozinolat ca sursă principală de hrană pentru animale poate avea consecințe negative dacă concentrația de glucozinolați depășește valoarea admisă pentru acest animal. S-a demonstrat că doze mari de unii glucozinolați au efecte toxice (în principal ca gușă și agenți antitiroidieni) la ambii oameni. și pe animale [8] . Conținutul de glucosinați din produsele de origine animală este mult mai scăzut decât în legume, prin urmare, la om, astfel de produse nu ar trebui să provoace efecte negative asupra sănătății [9] . Cu toate acestea, nivelul de toleranță la glucozinolați variază chiar și în cadrul aceluiași gen (de exemplu, la șoarecele spinos din Cairo (Acomys cahirinus) și șoarecele spinos auriu (Acomys russatus) [10] .
Gustul și comportamentul alimentarÎmpreună cu alți glucozinolați , sinigrina conferă un gust amar conopidei și varzei de Bruxelles gătite [1] [11] . Glucozinolații pot modifica comportamentul de hrănire al animalelor [12] .
CercetareIzotiocianați formați din glucozinolați sunt studiați în laborator pentru a evalua expresia și activarea enzimelor care alterează chimic xenobioticele , cum ar fi agenții cancerigeni [13] . Au fost efectuate studii de revizuire pentru a determina dacă consumul de legume crucifere afectează riscul de cancer la om. Conform unei analize din 2017, nu există dovezi clinice suficiente că consumul de izotiocianați găsiți în legumele crucifere este benefic pentru sănătate [13] .
Glucozinolații și derivații lor au atât efecte repelente, cât și toxice asupra diferitelor insecte. În încercarea de a aplica acest principiu în contextul culturilor de câmp, au fost dezvoltate produse pe bază de glucozinolat care pot fi utilizate ca anti -hrănitori , adică pesticide naturale [14] .
În schimb, un astfel de dăunător crucifere precum molia de varză poate recunoaște prezența glucozinolaților și îi poate folosi pentru a găsi planta de care au nevoie [15] . Există anumite tipuri de insecte care sunt specializate doar în plantele care conțin glucozinolat, acestea includ varza fluturi albi, napi și zori, unele afide , molii sudice, muștele adevărate și purici de pământ . De exemplu, fluturele de varză își depune ouăle pe plantele care conțin glucozinolați, iar larvele sunt capabile să supraviețuiască chiar și în condiții de concentrație mare a acestor compuși, hrănindu-se cu masa vegetală. Albii și zorii au așa-numitul specificator de nitril, care reduce hidroliza glucozinolaților mai degrabă la nitril decât la izotiocianați reactivi [16] . În același timp, molia de varză are în arsenal o proteină complet diferită - glucozinolat sulfataza, care desulfați glucozinolații și îi împiedică să se descompună în produse toxice sub acțiunea mirozinazei [17] .
Alte specii de insecte (fierăstrau și afidele specializate) izolează glucozinolații [18] . La afidele specializate, dar nu și la mustele-fierăstrău , în țesutul muscular a fost găsită o enzimă mirozinază animală specială , ceea ce duce la degradarea glucozinolaților izolați în timpul distrugerii țesuturilor afidelor [19] . Acest sortiment divers de soluții biochimice pentru același compus vegetal joacă un rol cheie în evoluția relației dintre plante și insecte [20] .