Báo cáo Độc tính của solanine trong khoai tây

BÁO CÁO MÔN HỌC ĐỘC CHẤT THỰC PHẨM ĐỘC TÍNH CỦA SOLANINE TRONG KHOAI TÂY Giáo viên hướng dẫn Học viên thực hiện TS. Lê Nguyễn Đoan Duy 1. Huỳnh Thị Kiều 2. Trần Hồng Tâm 3. Trần Thanh Hiền 4. Nguyễn Kim Đông 5. Võ Thị Phương Thảo Độc tính của solanine trong khoai tây CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Khoai tây là một loại thực phẩm phổ biến trong khẩu phần ăn hàng ngày của phần lớn người dân trong cuộc sống hiện đại ngày nay, nhất là ở các nước phát triển. Những phần thức ăn nhanh đã trở nên được ưa chuộng trên khắp thế giới do tính tiện lợi của nó, trong đó có các khẩu phần thức ăn có nguồn gốc chế biến từ khoai tây như khoai tây chiên, súp khoai tây,… Tuy nhiên trong qua trình bảo quản và chế biến khoai tây nếu thực hiện không đúng kỹ thuật và không nắm bắt những nguy hiểm của nó thì có thể gây ra những hậu quả nghiêm trong do những độc tố mà khoai tây sinh ra. Một trong những độc tố mà khoai tây sinh ra có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người đó là solanine, một loại độc tố mà thực chất khoai tây sản sinh ra để chống lại các yếu tố bất lợi từ môi trường bên ngoài như điều kiện thời tiết và côn trùng gây hại. Những hiểu biết về khoai tây cùng các tác nhân gây độc của nó có thể giúp con người tránh được những nguy hiểm gây ra từ khoai tây là rất cần thiết một khi khoai tây là loại thực phẩm chủ yếu của con người trong cuộc sống hiện đại ngày nay. Trang 1 Độc tính của solanine trong khoai tây CHƯƠNG 2. NỘI DUNG I. Khoai tây 1. Giới thiệu cây khoai tây Giới: Plantae Họ: Solanaceae Chi: Solanum Loài: S. tuberosum Tên khoa học: Solanum tuberosum - Khoai tây là một loại thảo mộc có quanh năm, thân củ thuộc họ cà và được biết đến giống như là cây cà dược. - Chúng phát triển khoảng 60 cm đến 90 cm chiều cao, phụ thuộc vào loài khoai tây, có lá màu xanh đậm, hình trứng hoặc hình mũi mác, mép lá hình răng cưa, những cây sau khi trưởng thành sẽ ra hoa, hoa của chúng có năm cánh, có thể có màu trắng, màu hồng, màu đỏ, hay màu tím với nhụy hoa màu vàng. Thân của những cây có hoa màu trắng thì thông thường cũng có màu trắng, màu của hoa thì hòa hợp với màu của lớp vỏ bên ngoài. Quả khoai tây nhỏ, khi chín có màu đen, bóng loáng và có vị rất đắng. - Nhiều loài khoai tây hoang dại đã được tìm thấy từ Hoa Kỳ cho đến Uruguay và Chile. Khoai tây được giới thiệu đến châu Âu vào năm 1536, sau đó được mang đến các nước thuộc địa và các cảng khắp nơi trên thế giới bởi những thủy thủ châu Âu. - Khoai tây là nguồn thực phẩm mới quan trọng nhất ở châu Âu trong suốt thế kỷ XIX, nó có ba lợi thế lớn hơn những thực phẩm khác là: tỷ lệ hư hỏng của nó thấp hơn, khối lượng lớn của nó giúp giải tỏa cơn đói nhanh chóng, và giá thành cũng rẻ hơn những thực phẩm khác. - Khoai tây được trồng rộng rãi sau năm 1600, nhanh chóng trở thành một nguồn thực phẩm chính ở châu Âu và Đông Á. Trong giai đoạn 1735 - 1796, dân số tăng dẫn đến nhu cầu về sản lượng ngũ cốc phải tăng. Để đáp ứng nhu cầu, khoai tây đã được gieo trồng nhiều nơi và nó đã thích nghi được với các điều kiện tự nhiên của địa phương. - Khoai tây là cây trồng có sản lượng đứng thứ 4 trên thế giới, sau lúa, lúa mì và ngô. Trang 2 Độc tính của solanine trong khoai tây Hiện nay Trung Quốc đang là quốc gia sản xuất khoai tây lớn nhất thế giới, gần một phần ba sản lượng khoai tây thế giới là được thu hoạch tại Trung Quốc và Ấn Độ. Sản lượng khoai tây ở một số quốc gia trên thế giới được thể hiện ở bảng 1.1 Bảng 1.1. Những nước có sản lượng khoai tây lớn trên thế giới Quốc gia Sản lượng (triệu tấn) Trung Quốc 70 Nga 39 Ấn Độ 24 Mỹ 20 Ukraine 19 Đức 10 Phần Lan 9 Belgium 8 Netherlands 7 Pháp 6 2. Thành phần hóa học - Khoai tây chứa các vitamin và khoáng chất được xác định là quan trọng về mặt dinh dưỡng đối với con người như carotenoid và polyphenol. Theo nghiên cứu cho thấy trong 150 g khoai tây (bao gồm vỏ khoai) chứa 27 mg vitamin C (45% tổng giá trị hàng ngày), 620 mg kali (18% giá trị hàng ngày), 0,2 mg vitamin B6 (10% giá trị hàng ngày) và dấu vết của một số lượng lớn thiamin, riboflavin, folate, niacin, magie, phosphorus, sắt và kẽm. - Chất dinh dưỡng khoai tây có thành phần chủ yếu là carbohydrat. Các dạng chủ yếu của carbohydrate này là tinh bột, một phần nhỏ những quan trọng của tinh bột này là khả Trang 3 Độc tính của solanine trong khoai tây năng kháng các enzyme tiêu hóa trong dạ dày và ruột non. Chức năng của các tinh bột này được cho là có tác dụng sinh lý và lợi ích sức khỏe giống như chất xơ: nó giúp bảo vệ chống lại ung thư ruột kết, cải thiện dung nạp glucose và nhạy cảm insulin, làm giảm cholesterol trong huyết tương và nồng độ chất béo trung tính, tăng trạng thái no, và thậm chí có thể làm giảm lưu trữ chất béo. Giá trị dinh dưỡng của khoai tây được thể hiện ở bảng 1.2 Bảng 1.2. Giá trị dinh dưỡng của khoai tây (tính trên 100 g) Thành phần Giá trị Năng lượng 92 kcal Protein 2 g Lipid - Glucid 21 g Chất xơ 1 g Canxi 10 mg Phospho 50 mg Sắt 1,2 mg Caroten 29 µg Vitamin B1 0,1 mg Vitamin B2 0,05 mg Vitamine PP 0,9 mg Vitamine C 10 mg (Trích bảng thành phần dinh dưỡng thực phẩm Việt Nam - Viện Dinh dưỡng – Bộ Y Tế – NXB Y học Hà Nội – 2000) Trang 4 Độc tính của solanine trong khoai tây 3. Độc tố trong khoai tây - Khoai tây có chứa các hợp chất độc hại được biết đến như glycoalkaloids, trong đó phổ biến nhất là Solanine và Chaconine. Solanine được tìm thấy trong các cây họ Solanaceae. Chất độc này ảnh hưởng tới hệ thần kinh gây mất sức và tạo ảo giác. - Thực chất các hợp chất này là được khoai tây sinh ra để chống lại kẻ thù, chúng tập trung phổ biến ở lá, thân cây và đặc biệt là mầm. Sự tiếp xúc với ánh sáng, các tác nhân vật lý và độ tuổi đều có thể làm tăng nồng độ glycoalkaloids chứa bên trong củ, nồng độ cao nhất là ở bên dưới lớp vỏ. - Nấu nướng ở nhiệt độ cao (trên 170 °C hay 340 °F) phá hủy một phần các chất này. Glycoalkaloids có thể gây nhức đầu, tiêu chảy, chuột rút và trong trường hợp nghiêm trọng có thể gây hôn mê và dẫn đến tử vong; tuy nhiên, ngộ độc do khoai tây rất hiếm khi xảy ra. - Việc khoai tây tiếp xúc với ánh sáng có thể làm khoai tây có màu xanh do sự tổng hợp chất diệp lục, vì vậy có thể đưa ra những phán đoán cụ thể về những phần khoai tây có thể gây độc; tuy nhiên, không thể đưa ra những hướng dẫn cụ thể bởi việc khoai tây có màu xanh và sự tích lũy glycoalkaloids có thể xảy ra một cách độc lập của nhau. - Các nhà nông nghiệp cố gắng giữ nồng độ Solanine dưới mức 200 mg/ kg (200 ppm). Tuy nhiên, khi các giống thương mại chuyển sang màu xanh, nồng độ Solanine có thể đạt mức 1000 mg/ kg. II. Solanine 1. Giới thiệu Hình 2.1. Cấu trúc không gian của α - solanine Trang 5 Độc tính của solanine trong khoai tây Công thức phân tử: C45H73NO15 Trọng lượng phân tử: 868.06 Dạng tồn tại: tinh thể Điểm nóng chảy: 271 – 273 0C - Solanine là một glycoalkaloids độc được tìm thấy ở loài thuộc họ cà dược, ví dụ như khoai tây (solanum tuberosum). Nó có ở bất kì thành phần nào của cây, bao gồm lá, quả và thân. Nó rất độc dù chỉ với một hàm lượng nhỏ. Solanine có khả năng kháng sâu và nấm gây hại, nó như một loại vũ khí phòng thủ tự nhiên của cây. - Solanine xuất hiện tự nhiên ở nhiều loài của chi Solanum, bao gồm cả khoai tây (Solanum tuberosum), cà chua (Solanum lycopersicum), cà tím (Solanum melongena), và Bittersweet Nightshade (Solanum dulcamara). - Khi củ khoai tây được tiếp xúc với ánh sáng, nó chuyển sang màu xanh và gia tăng sản xuất glycoalkaloids. Đây là một phòng vệ tự nhiên giúp ngăn ngừa khỏi bị tấn công. Màu xanh là do chất diệp lục tạo thành, và bản thân nó là vô hại. Tuy nhiên, nó là một dấu hiệu cho thấy sự tăng lên của nồng độ solanine. - Trong củ khoai tây, 30 - 80% solanine phát triển trong và gần vỏ. Biểu hiện màu xanh dưới lớp vỏ đặc biệt cho thấy rằng sự tồn tại của solanine trong khoai tây, mặc dù mỗi quá trình có thể xảy ra độc lập với nhau. Vị đắng trong khoai tây như là một dấu hiệu nhận biết độc tính solanine. - Trong lịch sử, solanine đã được sử dụng trong điều trị bệnh động kinh và bệnh hen suyễn, ở liều điều khiển. Tuy nhiên phương pháp này không còn được thực hiện nữa, vì đã xuất hiện những phương pháp chữa trị an toàn và hiệu quả hơn. - Solanine cũng có tính chất như một chất diệt nấm và côn trùng; tuy nhiên, việc phân lập và chế biến hợp chất này khá tốn thời gian cho nên chất này rất hiếm được sử dụng cho mục đích này. - Nó cũng được sử dụng làm chất gây tê khi sinh con, để điều trị khối u viêm và ung thư và trong điều trị bệnh Parkinson. Người dân Nepal sử dụng nó như một thuốc an thần, trong khi người Maroc sử dụng nó để kích thích bộ nhớ; tương tự như vậy, những người buôn bán ma túy bất hợp pháp cũng sử dụng nó để hỗ trợ cần sa. Trang 6 Độc tính của solanine trong khoai tây 2. Cấu trúc hóa học Hình 2.2. Cấu trúc hóa học của α - solanine Solanine là một loại glycoalkaloids đắng và độc. Solanine có cấu tạo gồm hai phần: phần solanindine (cấu trúc alkaloid) và phần carbohydrate. Phần carbohydrate Phần solanidine Hình 2.3. Cấu tạo của α – solanine 3. Đặc điểm - Solanine là độc tố khá bền nhiệt, tuy nhiên cũng bị phá vỡ ở nhiệt độ cao. Chất độc này có thể chịu được nhiệt độ lúc nấu chín nhưng nó hòa tan trong nước luộc khoai. Khi hàm lượng solanine tăng cao trong khoai tây, nó làm cho vỏ khoai tây có màu xanh và khoai tây có vị đắng, nếu hàm lượng tăng cao hơn nữa sẽ làm cho khoai tây có vị cay như ớt. - Phần lớn solanine xuất hiện vỏ hay ngay dưới lớp vỏ của khoai tây. Khoai tây đã gọt vỏ chứa ít hơn từ 30 - 80% solanine so với khoai tây chưa gọt vỏ. Trang 7 Độc tính của solanine trong khoai tây 4. Ngộ độc solanine - Nhờ vị đắng và hình dạng bên ngoài của khoai tây nên các trường hợp ngộ độc khoai tây hiếm khi xảy ra. - Chất độc này gây rối loạn hệ tiêu hóa và thần kinh. Khi ăn nó với hàm lượng đủ lớn nó có thể gây buồn nôn, đau bụng, nôn mửa, tiêu chảy, cùng các triệu chứng giống như nhầm lẫn, chóng mặt, đi lại khó khăn và nói vẩn vơ. Cuối cùng cơ thể sẽ trở nên quá tải đối với chất độc, các cơ quan trở nên yếu dần, cuối cùng dẫn đến ngộ độc nghiêm trọng hoặc là dẫn đến tử vong. - Một nghiên cứu cho thấy rằng, liều 2 - 5 mg/ kg trọng lượng cơ thể có thể gây ra các triệu chứng độc hại, liều 3 - 6 mg/ kg trọng lượng cơ thể có thể gây tử vong ( server.niehs.nih.gov/htdocs/Chem_Background). - Các triệu chứng thường xảy ra 8 - 12 giờ sau khi ăn, nhưng có thể xảy ra nhanh chóng, khoảng 30 phút sau khi ăn thức ăn có hàm lượng solanine cao. - Một số nghiên cứu cho thấy, một mối liên quan giữa việc tiêu thụ khoai tây sau khi bị bệnh tàn lụi (nồng độ của solanine và các glycoalkaloids khác tăng lên) và tỷ lệ mắc khuyết tật xương sống bẩm sinh - Pina bifida (tiếng Latin: "tách xương sống") là một khuyết tật phát triển bẩm sinh do sự lắp rắp thiếu hoàn chỉnh của ống thần kinh phôi thai) ở người. - Tuy nhiên, các nghiên cứu khác cũng cho thấy không có sự tương quan giữa mức tiêu thụ khoai tây và tỷ lệ mắc các khuyết tật bẩm sinh. 5. Cơ chế gây độc - Cơ chế độc hại của Solanin được gây ra bởi sự tương tác của hóa chất với màng ty thể. Các thử nghiệm cho thấy, solanine tiếp xúc và mở các kênh kali của ty thể, tăng khả năng thấm của màng tế bào. Điều này dẫn đến việc Ca2 + được vận chuyển theo thang nồng độ đi vào ty thể của tế bào, và do đó làm tăng nồng độ của Ca 2 + trong tế bào, gây tổn thương tế bào và hiện tượng apoptosis (Apoptosis là quá trình chết tế bào lập trình (PCD) mà có thể xảy ra trong các sinh vật đa bào, khi các DNA của tế bào bị hư hỏng thì một đoạn gen có kí hiệu p53 tiết ra các enzyme để dừng chu trình tế bào và sửa chữa DNA, tuy nhiên khi sai hỏng DNA không sửa chữa được thì p53 sẽ hoạt hóa một số gen gây chết tế bào theo chương trình). Trang 8 Độc tính của solanine trong khoai tây 6. Phương pháp xác định solanine - Phương pháp sắc ký lỏng cao áp (HPLC) là phương pháp hiện đại nhất được sử dụng hiện nay để phân tích solanine, trong đó HPLC - UV là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất, bởi vì nó nhanh chóng, chính xác và có khả năng tái sử dụng cao. Phương pháp này ngày nay còn được gọi là phương pháp sắc ký lỏng hiện đại. Trang 9 Độc tính của solanine trong khoai tây CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN Khoai tây là một giống cây trồng có giá trị thương mại cao ở việt nam lẫn trên thế giới. Vì vậy việc bảo quản khoai tây khá cần thiết trên toàn thế giới. Tuy nhiên, ở những nước đang phát triển thì việc bảo quản khoai tây là một vấn đề khá nan giải, nhất là những nước có khí hậu nhiệt đới ẩm. Việc bảo quản khoai tây không đúng cách như để khoai tây tiếp xúc nhiều với ánh sáng mặt trời, các tổn thương trong quá trình thu hoạch, vận chuyển,… sẽ khiến cho khoai tây hóa xanh hoặc mọc mầm, xuất hiện những vết thương. Bản thân khoai tây hay thậm chí màu xanh của khoai tây hay những vết thương hoàn toàn vô hại. Điều đáng chú ý là những chất độc được khoai tây sản sinh ra trong những điều kiện này. Trong tự nhiên, bất kỳ loại động thực vật nào cũng có cơ chế tự bảo vệ riêng cho mình. Khoai tây cũng vậy. Để bảo vệ củ không bị sâu mọt và quá trình nảy mầm diễn ra suôn sẻ, khoai tây tiết ra Solanine và Chaconine. Đây là những chất độc thuộc nhóm glycoalkaloid. Chất này không nhận thấy được bằng vị giác (vị đắng) khi nồng độ dưới 15 đến 20 mg/ 100 g. Ở nồng độ cao, solanine có vị cay như ớt. Solanine với hàm lượng 0,2 - 0,7 g/ kg trọng lượng cơ thể, có thể gây ngộ độc chết người. Vì vậy, cần quan tâm và có cách bảo quản thích hợp với khoai tây cũng như loại bỏ khoai tây có màu xanh hay khoai tây đã mọc mầm. Đặc biệt, không được luộc khoai tây chung với vỏ. * Một số khuyến cáo khi bảo quản và sử dụng khoai tây: + Không sử dụng khoai tây đã bị bệnh tàn lụi và những củ khoai tây đã mọc mầm . + Không để khoai tây quá lâu dưới ánh sáng mặt trời. + Thiết bị bảo quản cần phải được thiết kế cẩn thận để giữ cho khoai tây còn sống và làm chậm quá trình phân hủy tự nhiên. Đặc biệt, các khu vực bảo quản phải có độ thông gió tốt, nhiệt độ phải duy trì ở 4 oC (nếu tồn trữ dài hạn), hoặc 7 oC – 10 oC (nếu tồn trữ ngắn hạn). Trang 10 Độc tính của solanine trong khoai tây TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. 2. 3. 4. 5. 6. www.wignet.com 7. Scientific name 8. ANON. (1979). Solanine poisoning [editorial]. BR. MED. J., 2: 1458-1459. 9. ANON. (1984). Solanine food poisoning associated with a school lunch program - Alberta. CANADA DISEASES WEEKLY REPORT, HEALTH AND WELFARE CANADA, 10-18: 71. 10. BUSHWAY, R.J. & PONNAMPALAM, R. (1981). alpha-chaconine and alpha - solanine content of potato products and their stability during several modes of cooking. J. AGRIC. FOOD CHEM., 29: 814-817. 11. CLARINGBOLD, W.D.B., FEW, J.D. & RENWICK, J.H. (1982). Kinetics and retention of solanidine in man. XENOBIOTICA, 12: 293-302. 12. DALVI, R.R. & BOWIE, W.C. (1983). Toxicology of solanine: an overview. VET. HUM. TOXICOL., 25: 13-15. 13. DALVI, R.R. (1985). Comparative assessment of the effect of solanine administered orally and intraperitoneally on hepatic dysfunction in male rats. JPN. J. VET. SCI., 47: 657-659. 14. Yalow RS, Berson SA. Immunoassay of endogenous plasma insulin in man. J Clin Invest 1960;39:1157-75. Trang 11 Độc tính của solanine trong khoai tây 15. Werner SC, Acebedo G, Radichevich I (1974). "Rapid radioimmunoassay for both T4 and T3 in the same sample of human serum". J. Clin. Endocrinol. Metab. 38 (3): 493-5. 16. Acebedo G, Hayek A, Klegerman M, Crolla L, Bermes E, Brooks M (1975). "A rapid ultramicro radioimmunoassay for human thyrotropin". Biochem. Biophys. Res. Commun. 65 (2): 449-56. Trang 12