Glucosinolater er organiske forbindelser, der findes i skarpe og syrlige grøntsager som sennep , kål og peberrod . De er skarpe af sennepsolier, som dannes af glucosinolater, når de tygges, hakkes eller på anden måde beskadiges i den spiselige plantes integritet. Disse naturlige kemiske forbindelser hjælper planterne med at forsvare sig mod skadedyr og sygdomme og giver en karakteristisk astringens til smagen af alle korsblomstrede grøntsager [1] . Mellem arter varierer i kemisk struktur og indhold [2] .
Glucosinater kan opdeles i 3 klasser: alifatiske glucosinolater, indol glucosinolater og aromatiske glucosinolater [3] .
Glucosinolater er en naturligt forekommende klasse af organiske forbindelser, der indeholder svovl og nitrogen og er derivater af glucose og aminosyren. De er vandopløselige anioner og tilhører glucosider. Hvert glucosinolat indeholder et centralt carbonatom, der er bundet til svovlatomet i thioglucosegruppen og gennem nitrogenatomet til sulfatgruppen (danner sulfateret aldoxim). Derudover er det centrale kulstof knyttet til sidegruppen; forskellige glucosinolater har forskellige sidegrupper, og det er variationer i sidegruppen, der er ansvarlige for at ændre den biologiske aktivitet af disse planteforbindelser. Essensen af glucosinolaternes kemi ligger i deres evne til at blive til isothiocyanat ("sennepsolie") ved hydrolyse af thioglucosidbindingen med enzymet myrosinase [4] .
Omkring 132 forskellige glucosinolater er kendt for at forekomme naturligt i planter. De er syntetiseret ud fra visse aminosyrer: de såkaldte alifatiske glucosinolater, der hovedsageligt stammer fra methionin, men også alanin, leucin, isoleucin eller valin. (De fleste glucosinolater er faktisk afledt af de kædeforlængede homologer af disse aminosyrer, for eksempel er glucoraphanin afledt af dihomomethionin, som er to gange kædelængde.) Aromatiske glucosinolater omfatter indolglucosinolater såsom glucobrassicin afledt af tryptophan og anden isophenylalanin, dens kædeforlængede homolog homophenylalanin og sinalbin afledt af tyrosin [4] .
Planter indeholder enzymet myrosinase, som spalter glucosegruppen fra glucosinolat i nærværelse af vand [5] . Det resterende molekyle omdannes derefter hurtigt til isothiocyanat, nitril eller thiocyanat; Det er aktive stoffer, der tjener som beskyttelse for planten. Glucosinolater kaldes også sennepsolieglykosider. Standardreaktionsproduktet er isothiocyanat (sennepsolie); de to andre produkter dannes hovedsageligt i nærvær af specialiserede planteproteiner, der ændrer reaktionens resultat [6] .
I den kemiske reaktion illustreret ovenfor er de røde buede pile i venstre side af figuren forenklet i forhold til virkeligheden, fordi myrosinaseenzymets rolle ikke er vist. Imidlertid svarer den viste mekanisme grundlæggende til reaktionen katalyseret af enzymet.
I modsætning hertil forventes reaktionen illustreret af de røde buede pile på højre side af figuren, der viser omlejringen af atomer, der fører til dannelsen af isothiocyanat, at være ikke-enzymatisk. Denne type omlejring kan kaldes en Lossen-omlejring eller en Lossen- lignende omlejring, da navnet først blev brugt til en lignende reaktion, der førte til et organisk isocyanat (RN=C=O).
For at forhindre skade på selve planten opbevares myrosinase og glucosinolater i separate celler i cellen eller i forskellige vævsceller og samles kun eller hovedsagelig under forhold med fysisk skade (se myrosinase ).
Glucosinolater dannes som sekundære metabolitter i næsten alle planter af ordenen Brassicaceae . Kålordenen omfatter for eksempel den økonomisk vigtige Kålfamilie samt Kapers og Caricaceae . Planter af slægten Dripetes [7] og Putranjiva , som ikke tilhører ordenen Bushiflora, er de eneste repræsentanter for andre arter, der indeholder glucosinolater. Glucosinolater findes i forskellige spiselige planter, såsom kål (hvidkål, Beijing, broccoli), rosenkål, brøndkarse, peberrod, kapers og radiser, som giver deres karakteristiske smag til nedbrydningsprodukterne af disse forbindelser. Derudover findes glucosinolater i frøene af disse planter.
Brugen af glucosinolatholdige afgrøder som den vigtigste fødekilde for dyr kan have negative konsekvenser, hvis koncentrationen af glucosinolater overstiger den tilladte værdi for dette dyr. Høje doser af nogle glucosinolater har vist sig at have toksiske virkninger (hovedsageligt som struma og antithyreoideamidler) hos begge mennesker og på dyr [8] . Indholdet af glucosinater i animalske produkter er meget lavere end i grøntsager, derfor bør sådanne produkter hos mennesker ikke have nogen negative sundhedseffekter [9] . Men niveauet af tolerance over for glucosinolater varierer selv inden for den samme slægt (f.eks. i Cairo-togradmus (Acomys cahirinus) og den gyldne piggemus (Acomys russatus) [10] .
Smag og spiseadfærdSammen med andre glucosinolater giver sinigrin en bitter smag til kogt blomkål og rosenkål [1] [11] . Glucosinolater kan ændre dyrenes fodringsadfærd [12] .
ForskningIsothiocyanater dannet af glucosinolater studeres i laboratoriet for at vurdere ekspressionen og aktiveringen af enzymer, der kemisk ændrer xenobiotika , såsom kræftfremkaldende stoffer [13] . Der er gennemført review-undersøgelser for at afgøre, om indtagelse af korsblomstrede grøntsager påvirker risikoen for kræft hos mennesker. Ifølge en 2017-analyse er der utilstrækkelig klinisk evidens for, at indtagelse af isothiocyanater fundet i korsblomstrede grøntsager er gavnligt for sundheden [13] .
Glucosinolater og deres derivater har både afvisende og toksiske virkninger på forskellige insekter. I et forsøg på at anvende dette princip i en markafgrødesammenhæng er der udviklet glucosinolat-baserede produkter, der kan bruges som anti -fodermidler , det vil sige naturlige pesticider [14] .
I modsætning hertil kan sådan en korsblomstret skadedyr som kålmøl genkende tilstedeværelsen af glucosinolater og bruge dem til at finde den plante, de har brug for [15] . Der er visse typer insekter, der kun specialiserer sig i planter, der indeholder glucosinolat, disse omfatter hvide sommerfuglekål, majroer og daggry, nogle bladlus , sydlige scoop-møl, ægte savfluer og jordlopper . For eksempel lægger kålsommerfuglen sine æg på planter, der indeholder glucosinolater, og larverne er i stand til at overleve selv under forhold med høje koncentrationer af disse forbindelser, idet de lever af plantemasse. Whites og dawns har den såkaldte nitril-specificator, som reducerer hydrolysen af glucosinolater til nitril frem for reaktive isothiocyanater [16] . Samtidig har kålmølen et helt andet protein i sit arsenal - glucosinolatsulfatase, som desulfaterer glucosinolater og forhindrer dem i at nedbrydes til giftige produkter under påvirkning af myrosinase [17] .
Andre insektarter (specialiserede savfluer og bladlus) isolerer glucosinolater [18] . Hos specialiserede bladlus, men ikke hos savfluer, blev der fundet et særligt dyreenzym myrosinase i muskelvævet , hvilket førte til nedbrydning af isolerede glucosinolater under ødelæggelsen af bladlusvæv [19] . Dette mangfoldige udvalg af biokemiske løsninger til den samme planteforbindelse spiller en nøglerolle i udviklingen af forholdet mellem planter og insekter [20] .