Obliczanie LD₅₀ na podstawie danych eksperymentalnych.

Dwa rodzaje badań dotyczących toksyczności związków:

• Badanie podstawowe – badanie toksyczności przewlekłej, mutagenności, rakotwórczości, teratogenność (powodujące zmiany u płodu, tzw. potworowatość płodu. Grec. Teratatos – potwór), wpływ na płodność i rozrodczość.

• Badania pomocnicze – mimo to niezbędne do oceny toksykologicznej: badanie toksyczności ostrej, podostrej, podprzewlekłej, działania drażniącego na skórę, powierzchnię oka oraz działania alergicznego - kontaktowego, działania neurotoksycznego.

Badanie toksyczności ostrej – określenie objawów toksycznego działania i poznanie sposobu działania po jednorazowym podaniu substancji. Badanie niezbędne w celu klasyfikacji trucizny. Metoda badania wykorzystywana do kreślenia LD₅₀.

Dawka graniczna (różnicująca) – dawka powodująca wyraźne działanie toksyczne, lecz nie powodująca skutków śmiertelnych w jednym z czterech poziomów dawkowania (5, 50, 500, 2000mg/kg mc).

Toksyczność podprzewlekła – obserwowane działanie toksyczne powstałe w wyniku regularnego podawania z dietą badanej substancji przez okres 90 dni (krótszy niż trwa życie osobnika). Jest to rodzaj ekspozycji przedłużonej. Obejmuje okres dojrzewania, wzrostu aż do osiągnięcia dojrzałości osobnika. . umożliwia określenie najwyższej dawki nie wywołującej toksycznego działania mogącej być użytej w badaniu działania przewlekłego.

Toksyczność przewlekła – prowadzona przez większość życia zwierzęcia (min. 12 miesięcy). Celem badania jest ustalenie działania rakotwórczego , toksycznego oraz ustalenie dawki przy której nie stwierdza się nasilenia się efektów szkodliwych. Tzw. Dawka NOAEL (non observed adverse effect level)

ADI – (acceptable daily intake) jest to maksymalna dzienna dawka substancji nie powodująca działania toksycznego mogąca być pobierana przez cały okres życia człowieka z wielu źródeł (pożywienie, powietrze, woda, itp.). Parametr ADI nie ma odniesienia do substancji rakotwórczych.

SUBSTANCJE ANTYODŻYWCZE W ŻYWNOSĆI

Mechanizm działania substancji anty odżywczych – mają charakter

• inhibitorów enzymów trawiennych, takich jak trypsyna, chymotrypsyna, amylazy.

• Substancji zmniejszających optymalne wykorzystanie witamin przez organizm (powodując ich rozkład), np. askorbinaza, tiaminaza.

• Związków tworzących z nimi nieprzyswajalne połączenia np. awidyna w stosunku do biotyny.

Do substancji anty odżywczych zaliczamy:

• Tworzące trudno rozpuszczalne połączenia (kwas szczawiowy, fityniany, itd.)

• Substancje konkurujące w procesie wchłaniania lub wychwytujące je

• substancje wpływające na gospodarkę tymi substancjami.

Rośliny zawierające duże ilości kwasy szczawiowego: rabarbar, szpinak, szczaw, kawa, herbata, kakao. Największe ilości szczawianów są zawarte w liściach i ogonkach roślin.

Wchłanianie szczawianów – jest zależne od części anatomicznej rośliny oraz od ilości szczawianów rozpuszczalnych. Im niższe pH tym szczawiany (np. szczawian wapnia) są lepiej wchłanianie (pH żołądka). Głownie wchłanianie ma miejsce w górnym odcinku jelita cienkiego. Niewchłonięty kwas szczawiowy jest usuwany razem z kałem w formie nie zmienionej lub w postaci szczawianu wapnia. U osób z nadkwasotą żołądka lub chorobach jelit wchłanianie kwasu jest znacznie większe.

Zagrożenie kwasem szczawiowym jest możliwe przy nadmiernej podaży tej substancji w momencie niedostatecznej podaży witaminy D oraz wapnia. Może mieć niekorzystny wpływ na wchłanianie wapnia i jego retencję (ujemny bilans wapnia). Długoterminowe działanie kwasu szczawiowego powoduje krzywicę na skutek niedostatecznej dostępności wapnia.

Podział produktów ze względu na stosunek molowy kw. szczawiowego do wapnia (3 grupy):

1. produkty w których zawartość kwasu szczawiowego jest duża i wielokrotnie przewyższa zawartość wapnia (np. szpinak, szczaw, rabarbar). Wapń w tych produktach jest niedostępny, ponadto wzrasta niedostępność wapnia z innych produktach

2. produkty w których zawartość kw. szczawiowego do wapnia jest równowagowa (np. ziemniaki, owoce jagodowe). Wapń obecny jest niedostępny lecz nie jest obserwowane wykorzystanie wapnia z innych produktów spożywczych w diecie.

3. Produkty w których stosunek molowy wapnia do kw. szczawiowego jest większy, produkty tę są dobrym źródłem wapnia.

Zatrucie kwasem szczawiowym – polega na wiązaniu jonów wapniowych w płynach ustrojowych w nierozpuszczalny szczawian wapnia, co prowadzi do hipokalcemii.

• Początkowa faza zatrucia – zaburzenia układu żołądkowo – jelitowego (nudności, wymioty)

• Kolejna faza zatrucia – dodatkowe zaburzenia ze strony układu nerwowego i moczowego (tężyczka, ślinotok, szczękościsk, zmniejszona diureza, niewydolność nerek). Mocz w tej fazie jest ciemny zawiera duże ilości białka (hemoglobiny) oraz kryształki i wałeczki szczawianu wapnia. Występują również zaburzenia krążenia krwi (zwolnienie akcji serca).

Dodatkowe źródło kwasu szczawiowego: jest on także wytwarzany w trakcie metabolizmu aminokwasów glicyny, seryny, hydroksyproroliny oraz kwasu askorbinowego.

Przyczyną narażenia organizmu na szkodliwe działanie kw. szczawiowego oprócz nadmiernej podaży może być:

• Wrodzony defekt enzymatyczny (skaza szczawianowa – zwiększona synteza tego kwasu w wątrobie na skutek niedoboru niektórych enzymów),

• Zwiększona jelitowa absorpcja kwasu szczawiowego w schorzeniach związanych z wchłanianiem kwasów tłuszczowych (nie wchłonięte KT wiążą wapń, zwiększając tym samym pulę wolnych, niezwiązanych jonów szczawianowych).

Hiperoksaluria – zwiększone stężenie szczawianów we krwi oraz wydalanym moczu.

Nafrokalcynoza – odkładanie się złogów szczawianu wapnia w obrębie miąższu nerkowego.

oksyloza – powodowana przez odkładanie się kwasu szczawiowego w różnych tkankach i narządach w formie soli tego kwasu.

Formy zapewnienia ochrony przed działaniem kwasu szczawiowego:

• Ograniczenie spożywania produktów, których stos. Molowy kwasu szczawiowego do wapnia jest większy od 2 lub eliminowanie z diety,

• Uzupełnienie diety w produkty bogate w wapń (kawa z mlekiem, szpinak ze śmietaną).

ZASADA METODY OZNACZANIA SZCZAWIANÓW: szczawiany rozpuszczalne wymywane są z produktu na gorąco, a szczawiany ogółem – roztworem kwasu solnego. Oznaczenie polega na: wytrąceniu nierozpuszczalnego szczawianu wapnia buforowym 5% roztworem CaCl₂ (powstanie osadu), rozpuszczeniem na gorąco szczawianu wapnia w 10% roztworze kwasu siarkowego a następnie miareczkowaniu roztworu KMnO₄.

WPŁYW PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH NA ZAWARTOŚĆ

TIOCYJANIANÓW W WARZYWACH

Goitrogeny – substancje wolotwórcze, rożne związki mogące zaburzać metabolizm jodu w organizmie. Konsekwencją ich działania jest spadek syntezy tyroksyny oraz przerost tarczycy.

Tioglikozydy (glukozynolany) – to zw. Posiadające wiązanie S – glikozydowe, występujące głownie w roślinach krzyżowych: kapusta biała, włoska, jarmuż, rzeżucha, brokuły, kalafior, rzepa, rzodkiewka.

Powstawanie tiocyjanianów

Pod wpływem tioglikozydazy (myrozynazy) tioglikozydy ulegają hydrolizie i powstają z nich:

• Tiocyjaniany,

• Izotiocyjaninay,

• Związki indolowe,

• Nitryle,

• Tiooksazolidyny.

Myrozynaza występuje w komórkach roślin, jej działanie jest możliwe dopiero po: zmiażdżeniu tkanek i uwolnieniu soku komórkowego. Działa w szerokim zakresie pH (3-8) w obecności wody. Enzymatyczny rozkład tioglikozydów ma miejsce w trakcie żucia w jamie ustnej, a także w trakcie rozdrabniania warzyw do przygotowania potraw. Dopiero jednak ekstrakcja wodą oraz gotowanie powoduje uwolnienie większości tioglikozydów. Temperatura 90⁰C powoduje jednak denaturację myrozynazy i hamuje jej działanie. Ponadto większość tiocyjanianów jest lotna i podczas gotowania ulatnia się z parą wodną.

Glikozydy zawarte w kapuście:

• Tiocyjaniany,

• Izotiocyjaninay,

• Tioosazolidyny,

• Antocyjany

Spożycie większej ilości produktów z rodziny krzyzowatych powoduje w

• pierwszym okresie zmniejszenie aktywności sekrecyjnej tarczycy (synteza tyroksyny). Przez to obniżenie poziomu trijodtyroniny i tetrajodotyroniny (T3i T4 - tyroksyna) we krwi które są aktywnymi formami hormonu tarczycy.

• Drugim okresie na skutek zmniejszenia stężenia hormonów T3 i T4 we krwi następuje zwiększona synteza hormony tyreotropiny (TSH) z przysadki mózgowej, co powoduje WOLE (przyrost masy tarczycy).

TIOCYJANIANY (SCN^-) -konkurują z jonami jodu, łatwo przenikają przez błony komórkowe powodując hamowanie ich transportu do tkanek (inhibicja transportu I^-‑‑). Ponadto przyspieszone wydalanie jodu przez nerki, inaktywacja peroksydazy tarczycowej (odpowiedzialnej za utlenianie anionu I^- konwersja jodu nieorganicznego w organiczny). W wyniku działania tiocyjanianów dochodzi do:

• Spadku stężenia jodu w tarczycy,

• Utrudnienia jodowania tyrozyny,

• Gromadzenie się mono- i dijodotyrozyny co powoduje przerost masy gruczołu.

tiocyjaniany mogą być metabolizowane do w różnych tkankach do cyjanianów i siarczanów. Rozkład może następować pod wpływem peroksydazy.

IZOTIOCYJANIANY (NSC^-) toksyczne, to one głownie powstają na skutek rozkładu tioglikozydów przez enzym myrozynazy. Izotiocyjaniany i tiooksazolidyny hamują aktywności peroksydazy tarczycowej, wpływają przez to hamująco na syntezę hormonów tarczycy. Mogą przekształcać się w tiocyjaniany.

NIRYLE – są najbardziej toksycznymi por dukatami rozkładu tioglikozydów. Głównie działają na nerki. Głownie rozkładają się do tiocyjanianów.

TIOOKSAZOLIDYNY – silna aktywność goitrogenna (antyżywieniowe??). hamują syntezę tyroksyny oraz jej sekrecję do krwi. Dodatkowa podaż jodu w diecie w nieznacznym stopniu łagodzi działanie wolotwórcze. Tiooksazolidyna przenika przez łożysko i do mleka.

GLIKOZYDY CYJANOGENNE – są obecne w niekutych owocach, np. manioku. Zawarta w roślinie linamaryna w trakcie enzymatycznej hydrolizy rozkłada się do acetonu i kwasu cyjanowodorego który w trakcie detoksykacji organizmu przekształca się w tiocyjaniany (SCN^-). Cyjanki są przyczyną zaburzeń układu nerwowego, blokują oksydazę cytochromową.

POLIFENOLE – wchodzą w reakcję z jodem, hamując w ten sposób jodowanie tyrozyny (enzymu) i w konsekwencji zmniejszając syntezę tyroksyny (hormonu). Naturalne polifenole, takie jak kwarectyna, hespertyna, występują najczęściej w połączeniach z cukrami jako glikozydy (rutyna, hesperydyna), np. w kapuście czerwonej (szczególnie w ich zabarwionej części).

HEMAGLUTYNINY (LEKTYNY) – to glikoproteidy występujące mieczy innymi w soi i fasoli. Prawdopodobnie na skutek powinowactwa do błon komórkowych powodują obniżenie absorpcji jelitowej jodu jak również resorpcji tyroksyny wydzielonej z żółcią do światła jelita.

Pozytywne działanie tiocyjanianów a w szczególności izotiocyjaninaów.

Prawdopodobnie zmniejszają ryzyka zachorowania na raka. Możliwe dzięki:

• Inhibicji cytochromu P-450 (hamownie przekształcania pro kancerogenów w biokancerogeny),

• Szybszy metabolizm i wydalanie biokancerogenów,

• Przywrócenie apoptozy (zaprogramowanej śmierci komórek rakowych).

ZASADA METODY – polega na wyekstrahowaniu tiocyjanianów z badanej próby kwasem tiochlotrooctowym i przeprowadzeniu reakcji z jonami żelazowymi. W środowisku kwaśnym powstaje krwistoczerwone zabarwienie na skutek tworzenia się kompleksów od Fe(SCN)²⁺ do Fe(SCN)₆^3-