Glukosinolater är organiska föreningar som finns i skarpa och syrliga grönsaker som senap , kål och pepparrot . De är stickande av senapsoljor, som bildas av glukosinolater när de tuggas, hackas eller på annat sätt skadas i den ätbara växtens integritet. Dessa naturliga kemiska föreningar hjälper växter att försvara sig mot skadedjur och sjukdomar och ger en karakteristisk sammandragning till smaken av alla korsblommiga grönsaker [1] . Mellan arter varierar i kemisk struktur och innehåll [2] .
Glukosinater kan delas in i 3 klasser: alifatiska glukosinolater, indolglukosinolater och aromatiska glukosinolater [3] .
Glukosinolater är en naturligt förekommande klass av organiska föreningar som innehåller svavel och kväve och är derivat av glukos och aminosyran. De är vattenlösliga anjoner och tillhör glukosider. Varje glukosinolat innehåller en central kolatom som är bunden till svavelatomen i tioglukosgruppen och genom kväveatomen till sulfatgruppen (bildar sulfaterad aldoxim). Dessutom är det centrala kolet kopplat till sidogruppen; olika glukosinolater har olika sidogrupper, och det är variationer i sidogruppen som är ansvariga för att förändra den biologiska aktiviteten hos dessa växtföreningar. Kärnan i glukosinolaternas kemi ligger i deras förmåga att omvandlas till isotiocyanat ("senapsolja") vid hydrolys av tioglukosidbindningen av enzymet myrosinas [4] .
Omkring 132 olika glukosinolater är kända för att förekomma naturligt i växter. De syntetiseras från vissa aminosyror: de så kallade alifatiska glukosinolaterna, som huvudsakligen härrör från metionin, men även alanin, leucin, isoleucin eller valin. (De flesta glukosinolater är faktiskt härledda från de kedjeförlängda homologerna av dessa aminosyror, till exempel är glukorafanin härlett från dihomometionin, som är tvåfaldig kedjelängd.) Aromatiska glukosinolater inkluderar indolglukosinolater såsom glukobrassicin som härrör från tryptofan och annan isofenylalanin, dess kedjeförlängda homolog homofenylalanin och sinalbin som härrör från tyrosin [4] .
Växter innehåller enzymet myrosinas, som klyver glukosgruppen från glukosinolat i närvaro av vatten [5] . Den återstående molekylen omvandlas sedan snabbt till isotiocyanat, nitril eller tiocyanat; Dessa är aktiva ämnen som fungerar som skydd för växten. Glukosinolater kallas också senapsoljeglykosider. Standardreaktionsprodukten är isotiocyanat (senapsolja); de andra två produkterna bildas huvudsakligen i närvaro av specialiserade växtproteiner som förändrar resultatet av reaktionen [6] .
I den kemiska reaktionen som illustreras ovan är de röda böjda pilarna på vänster sida av figuren förenklade jämfört med verkligheten eftersom myrosinasenzymets roll inte visas. Den visade mekanismen motsvarar emellertid i princip reaktionen som katalyseras av enzymet.
Däremot förväntas reaktionen som illustreras av de röda böjda pilarna på höger sida av figuren, som visar omarrangemanget av atomer som leder till bildandet av isotiocyanat, vara icke-enzymatisk. Denna typ av omarrangemang kan kallas en Lossen-omlagring eller en Lossen- liknande omlagring, eftersom namnet först användes för en liknande reaktion som ledde till ett organiskt isocyanat (RN=C=O).
För att förhindra skador på själva växten lagras myrosinas och glukosinolater i separata celler i cellen eller i olika vävnadsceller och samlas endast eller huvudsakligen under förhållanden med fysisk skada (se myrosinas ).
Glukosinolater bildas som sekundära metaboliter i nästan alla växter av ordningen Brassicaceae . Kålordningen omfattar till exempel den ekonomiskt viktiga kålfamiljen, samt kapris och karikväxter . Växter av släktet Dripetes [7] och Putranjiva , som inte tillhör ordningen Bushiflora, är de enda representanterna för andra arter som innehåller glukosinolater. Glukosinolater finns i olika ätbara växter, såsom kål (vitkål, Peking, broccoli), brysselkål, vattenkrasse, pepparrot, kapris och rädisor, som ger sin distinkta smak åt nedbrytningsprodukterna av dessa föreningar. Dessutom finns glukosinolater i dessa växters frön.
Användningen av glukosinolatinnehållande grödor som den huvudsakliga födokällan för djur kan få negativa konsekvenser om koncentrationen av glukosinolater överstiger det tillåtna värdet för detta djur. Höga doser av vissa glukosinolater har visat sig ha toxiska effekter (främst som struma och antityreoideamedel) hos både människor och på djur [8] . Innehållet av glukosinater i animaliska produkter är mycket lägre än i grönsaker, därför bör sådana produkter hos människor inte orsaka några negativa hälsoeffekter [9] . Men nivån av tolerans mot glukosinolater varierar även inom samma släkte (till exempel i Kairo-taggmusen (Acomys cahirinus) och den gyllene taggmusen (Acomys russatus) [10] .
Smak och ätbeteendeTillsammans med andra glukosinolater ger sinigrin en bitter smak åt kokt blomkål och brysselkål [1] [11] . Glukosinolater kan förändra djurens matbeteende [12] .
ForskningIsotiocyanater som bildas av glukosinolater studeras i laboratoriet för att bedöma uttrycket och aktiveringen av enzymer som kemiskt förändrar främlingsfientliga ämnen, såsom cancerframkallande ämnen [13] . Granskningsstudier har genomförts för att avgöra om konsumtion av korsblommiga grönsaker påverkar risken för cancer hos människor. Enligt en analys från 2017 finns det otillräckliga kliniska bevis för att konsumtion av isotiocyanater som finns i korsblommiga grönsaker är fördelaktigt för hälsan [13] .
Glukosinolater och deras derivat har både avvisande och toxiska effekter på olika insekter. I ett försök att tillämpa denna princip i fältgrödor har glukosinolatbaserade produkter utvecklats som kan användas som anti -fodermedel , det vill säga naturliga bekämpningsmedel [14] .
Däremot kan en sådan korsblommig skadegörare som kålmalen känna igen närvaron av glukosinolater och använda dem för att hitta den växt de behöver [15] . Det finns vissa typer av insekter som enbart specialiserar sig på växter som innehåller glukosinolat, dessa inkluderar vita fjärilar, kål, kålrot och gryning, några bladlöss , södra skovfjärilar, äkta sågflugor och jordloppor . Till exempel lägger kålfjärilen sina ägg på växter som innehåller glukosinolater, och larverna kan överleva även under förhållanden med höga koncentrationer av dessa föreningar och livnär sig på växtmassa. Vita och gryningar har den så kallade nitrilspecifikatorn, som minskar hydrolysen av glukosinolater till nitril snarare än reaktiva isotiocyanater [16] . Samtidigt har kålmalen ett helt annat protein i sin arsenal - glukosinolatsulfatas, som desulfaterar glukosinolater och förhindrar dem från att sönderfalla till giftiga produkter under inverkan av myrosinas [17] .
Andra insektsarter (specialiserade sågflugor och bladlöss) isolerar glukosinolater [18] . Hos specialiserade bladlöss, men inte hos sågflugor, hittades ett speciellt djurenzym myrosinas i muskelvävnaden , vilket ledde till nedbrytningen av isolerade glukosinolater under förstörelsen av bladlössvävnad [19] . Detta mångsidiga sortiment av biokemiska lösningar för samma växtförening spelar en nyckelroll i utvecklingen av förhållandet mellan växter och insekter [20] .