Los glucosinolatos , anteriormente conocido glucósidos de azufre , o "tio glucósidos " son compuestos orgánicos con lo que sobre un átomo de carbono:
Son metabolitos secundarios presentes en 16 familias de plantas del orden Capparales , y en particular de la familia Brassicaceae (crucíferas como la col o el rábano), que actúan como defensa contra plagas . Son responsables del sabor amargo o picante de muchos alimentos comunes como mostaza , rábanos , berros , rábano picante , coliflor , etc.
La columna vertebral de un glucosinolato consta de una glucosa , un grupo sulfato y una genina variable (grupo metilo o cadenas largas lineales o ramificadas que contienen estructuras aromáticas o heterocíclicas ). Al principio del XXI ° siglo, a unos 120 glucosinolatos se han identificado en plantas. En colza ( Brassica napus ), se han encontrado no menos de treinta. Esta gran diversidad está ligada a la de los aminoácidos precursores de estos compuestos. Están involucrados siete aminoácidos ( alanina , leucina , isoleucina , valina , fenilalanina , tirosina y triptófano ) y varios homólogos. Observamos por ejemplo las derivaciones:
Fahey et al proponen una clasificación de los glucosinolatos según la estructura química del grupo R:
Estructura del grupo radical R |
Nombre sistemático del radical R |
Nombre trivial de glucosinolato |
---|---|---|
CADENA DE AZUFRE | ||
CH 3 -S-CH 2 -CH 2 -CH 2 - | 3-metiltiopropilo | Glucoiberverina |
CADENA ALIFÁTICA LINEAL | ||
CH 3 -CH 2 - | Etilo | Glucolepidiina |
ALKENE | ||
CH 2 = CH-CH 2 - | Prop-2-enilo ( alilo ) | Sinigrine |
CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 - | But-3-enilo | Gluconapina |
CH 2 = CH-CH 2 -CH 2 -CH 2 - | Pent-4-enyl | Glucobrasicanapina |
CH 2 = CH-CH (OH) -CH 2 - | (2R) -2-hidroxibut-3-enilo | Progoitrina |
COMPUESTO AROMÁTICO | ||
4-hidroxibencilo | (gluco) sinalbin | |
BENZOATO | ||
2-benzoiloxi-1-metiletilo | Glucobenzosismbriina | |
INDOLE | ||
Indol-3-ilmetilo | Glucobrasicina |
Los glucosinolatos se almacenan en vacuolas con ácido ascórbico donde permanecen inactivos hasta que encuentran una enzima, mirosinasa . Éste se localiza en determinadas células del floema o mesófilo , donde permanece aislado de los glucosinolatos. Cuando se daña el tejido vegetal, se destruye la compartimentación y la enzima entra en contacto con el glucosinolato y desencadena su hidrólisis. En todos los casos, la genina se libera y se reordena de acuerdo con el pH. La explosión de esta "bomba mostaza" libera una gran cantidad de compuestos muy reactivos y de olor fuerte:
La naturaleza de los productos de hidrólisis depende de la naturaleza química de la cadena R, la presencia de reactivos (ascorbatos) e iones ferrosos.
Los glucosinolatos se almacenan en todas las partes de la planta y se liberan durante un ataque fitófago . Cuando el tejido está dañado, los glucosinolatos entran en contacto con la mirosinasa y se hidrolizan en compuestos activos, como los isotiocianatos , también conocidos como "aceite de mostaza". Muchos de estos productos son tóxicos para bacterias, hongos, nematodos e insectos. Para los insectos, los isotiocianatos son tóxicos tanto en fase gaseosa como por contacto o después de la ingestión.
También se ha demostrado que los gusanos cogolleros ( Spodoptera eridania ) hacen menos daño a las plantas de mostaza marrón ricas en glucosinolato y mirosinasa que las que contienen menos. Varios estudios han establecido que los isotiocianatos aromáticos tienen actividad insecticida en larvas y huevos de gorgojos.
Sin embargo, el principio de coevolución ha permitido que algunos insectos se adapten a este sistema de defensa vegetal. Así, la piérida de huevas ( Pieris rapae ) desvía la hidrólisis del glucosinolato (gracias a una proteína PrNSP) en nitrilo que puede ser rechazado en las heces y que es menos tóxico. Plutella xylostella desulfatos glucosinolatos en metabolitos que ya no pueden ser utilizados como sustrato por mirosinasa. El pulgón de la col ( Brevicoryne brassicae ) secuestra las defensas de las plantas al almacenar el compuesto tóxico en su hemolinfa , lo que a su vez lo vuelve tóxico para su depredadora Adalia bipunctata .
En exceso, ciertos glucosinolatos son tóxicos, en particular los de las coles que los sintetizan para defenderse de los herbívoros . Los hombres debían empezar a consumir este producto en forma de chucrut: las bacterias ( Leuconostoc , Lactobacillus spp ) que se desarrollan durante la fermentación , degradan las células vegetales, liberando estas moléculas de azufre, por lo que la toxicidad escapa antes del consumo. Cocinar los alimentos reduce la actividad mirosinasa, disminuyendo la posibilidad de convertir los glucosinolatos en compuestos activos tóxicos. Las formas actuales de repollo se han seleccionado gradualmente para ser menos ricas en glucosinolatos y ahora son comestibles crudas.
Se ha observado que cuando las ovejas, conejos o vacas comían grandes cantidades de repollo o colza, desarrollaban una hipofunción de la glándula tiroides que resultaba en bocio , abortos y muerte fetal. Los productos de degradación de los glucosinolatos contenidos en estas plantas son responsables de un agrandamiento de la tiroides, el hígado y los riñones y una mayor tasa de mortalidad. Los efectos deletéreos son mayores en los no rumiantes que en los rumiantes y en los juveniles que en los adultos. La razón es que los iones de tiocianato y los iones de yoduro comparten una serie de propiedades fisicoquímicas y, por lo tanto, compiten por su captura, oxidación, etc.
La ingestión excesiva de glucosinolatos por parte de las gallinas aumenta su mortalidad y disminuye la producción de huevos, mientras que puede ser fatal para los cerdos. Los rumiantes son comparativamente más tolerantes a la ingestión de glucosinolatos porque su microflora intestinal transforma estos compuestos y sus metabolitos. Sin embargo, las raciones de alimento con alto contenido de glucosinolatos ralentizan el crecimiento de los terneros.
Cuando los ratones preñados absorben tiocianatos en su bebida, los ratones jóvenes han observado una disminución en el peso corporal (10%), en el contenido de yodo (40%) y en los niveles plasmáticos de hormonas tiroideas FT4 y FT3 (18%).
En Norteamérica como en Francia, la calidad de la colza ha mejorado mucho en las últimas décadas, con la selección de colza "doble cero" 00, con muy bajo contenido de glucosinolatos y libre de ácido erúcico . La colza canadiense 00, que en realidad es una lanzadera con bajo contenido de glucosinolatos, ha sido denominada "canola". Hoy en día, las vacas lecheras pueden consumir la harina de colza disponible sin riesgo para su salud.
En dosis altas en la dieta, los glucosinolatos son tóxicos y antinutritivos, pero en dosis bajas, por debajo de los umbrales de toxicidad, sus productos de degradación tienen propiedades antifúngicas, antibacterianas, antioxidantes, antimutagénicas y anticancerígenas, todas ellas beneficiosas.
Numerosos estudios se han centrado en el potencial bioprotector de los productos de hidrólisis de los glucosinolatos, a saber , isotiocianatos , nitrilos y tiocianatos . La enzima responsable de esta degradación, la mirosinasa, está presente en la planta pero también se encuentra en la microflora intestinal.
Varios estudios han demostrado que los residuos de brócoli esparcidos en suelos contaminados por un hongo responsable de la marchitez por verticillium ( Verticillium dahliae ), permitieron dividir la microesclerocia por 5 .
El isotiocianato de alilo (o allylsénévol) tiene una buena actividad antibacteriana que se utiliza con el fin de conservar los alimentos. Los enólogos italianos lo utilizan para crear una atmósfera estéril en las tinas de mosto fermentado, pero este compuesto, que tiene notas picantes de mostaza, no debe estar presente en el vino.
El sulforafano , un isotiocianato común, es capaz de inactivar una bacteria formidable, Helicobacter pylori . De hecho, cuando infecta el estómago a largo plazo, aumenta el riesgo de cáncer gástrico. Se ha demostrado que la administración de 7,5 μmol / ml de sulforafano a ratones portadores de un xenoinjerto gástrico humano es capaz de erradicar H. pylori en 5 días . Yanaka y col. demostró en 2009 que el consumo de brotes de brócoli redujo significativamente la infección por H. pylori en humanos. El equipo les dio a 48 japoneses infectados con la bacteria 70 gramos de brotes de brócoli durante 8 semanas y el brote de alfalfa equivalente como placebo a los controles y encontró una disminución significativa en los biomarcadores de infección en los consumidores de brócoli y no en el grupo de control.
Isotiocianatos | Fórmulas | El glucosinolato precursor | Fuentes de comida |
---|---|---|---|
ISOTIOCIANATOS | |||
Sulforafano |
Glucorafanina R = 4- (metilsulfinil) butilo |
Brócoli , coles de Bruselas, coliflor | |
Isotiocianato de fenetilo |
Gluconasturtiina R = 2-feniletilo |
Berro ( Nasturtium officinale ), raíz de rábano picante ( Armoracia rustica ) | |
Isotiocianato de bencilo |
Glucotropeolina R = bencilo |
Repollo, berros ('' Lepidum sativum ''), capuchina ('' Tropaeolum '') | |
Isotiocianato de alilo |
Sinigrin R = 2-propenilo |
Repollo, raíz de rábano picante ('' Armoracia rustica ''), mostaza, wasabi | |
INDOLE | |||
Indol-3-carbinol | Glucobrasicina | Brócoli, coliflor
|
Varios estudios epidemiológicos de cohortes sugieren que una dieta rica en verduras crucíferas puede proteger contra los riesgos de cáncer de pulmón y cáncer colorrectal. Pero algunos otros estudios del mismo tipo no habiendo encontrado esta asociación, actualmente se cree que el efecto del consumo de crucíferas podría estar influenciado por una capacidad individual diferente, de origen genético, para eliminar más o menos rápidamente los productos de la hidrólisis de glucosinolatos. Con respecto al cáncer de próstata, Higdon et al. (2007) concluyen que "actualmente, los estudios epidemiológicos apoyan débilmente la hipótesis de que una gran ingesta de verduras crucíferas disminuye el riesgo de cáncer de próstata".
Los estudios de cáncer en animales apoyan claramente la hipótesis de que el consumo de crucíferas desempeña un papel protector contra las sustancias cancerígenas. Demuestran que a dosis elevadas, los isotiocianatos y los indoles inducen enzimas de “fase II” que desintoxican los metabolitos electrofílicos capaces de alterar la estructura del ADN.