CH06 第一節第二節 植物天然毒素 有毒植物研究概論植物毒素成分之化學 性質 第一節 有毒植物研究概論 一般食用或藥用植物, 除了含有我們熟知的六大營養素外, 尚存在多種的天然毒性化合物, 因此當長期食用或過量食用某種植物時, 即會發生食物中毒事件 這些飲食中常會接觸到的植物天然毒素, 有些已知或被懷疑是可能的致突變物質, 有些則是對昆蟲或動物具有毒性而被認為是天然的殺蟲劑, 另外還有一些植物天然毒素的角色尚未釐清 相較於合成的毒性化合物 ( 如 : 多氯聯苯與殺蟲劑 ), 我們的飲食中明顯含較多量的植物天然毒素, 且一旦經消化道進入人體後, 人體也無法區分這兩者, 然而植物天然毒素卻較常被忽視, 尤其是現今社會崇尚 自然就是好的, 更使得食物中的植物天然毒素對健康的威脅遠大過合成化合物 有關植物天然毒素之研究已很多, 有刀豆氨基酸酵素抑制劑 甲狀腺腫素 含氰根之糖苷類 光過敏毒素 麥角生物鹼 菇類毒素 植物鹼 黃樟素 單寧 草酸鹽 硝酸鹽及亞硝酸鹽 蘇鐵素 配醣生物鹼和凝集素等, 本文就其較重要之天然毒素加以描述 1
造成一般天然性食物會出現毒性的作用 可能是因為 與長期食用某一種食物 或者是突然食用了某種含有高濃 度毒性物質的食物所引起 有些植物可供食用或藥用 但在形態上這些食用植物往往 與有毒之植物相類似 難以區別 以致發生誤食或誤藥之 情形 另外 有些中毒的案例是幼兒或小學生誤食有毒觀 幼兒或小學生誤食有毒觀 情形 賞用植物的果實或種子所引起的 然而一般植物與人體接 賞用植物的果實或種子所引起 觸機會相當多 但其所發生之食中毒並不常見 中毒原因: 1.誤認而誤食 2. 好奇 3. 中藥 4. 飢荒 5. 宗教儀式 曼陀羅 2
一 配醣生物鹼 (Glycoalkaloids) 特性與原因食品 配醣生物鹼的構造是由一個醣基一個醣基與一個生物鹼一個生物鹼所組成的, 而植物通常利用此毒性物質來抵抗昆蟲或黴菌之侵害 馬鈴薯馬鈴薯中含有多種配醣生物鹼 (glycoalkaloids), 其中以茄靈鹼 (solanine, 又稱龍葵鹼 ) 最多也最重要, 特別是馬鈴薯長久保存時發芽, 此發芽及變綠色的部分發芽及變綠色的部分即含有多量的茄靈鹼 ; 茄靈鹼除了馬鈴薯以外亦存在於蘋果 茄子 蕃茄及甜菜等 中毒機制與症狀 茄靈鹼為一種乙醯膽鹼酯酶 (cholinesterase) 之非蛋白質抑制劑, 同時亦可能為一種致畸胎物質 (teratogens), 其化學結構式如圖 3-1 所示 ; 其中毒症狀包括腹痛 腹瀉 嘔吐等胃腸障礙以及發燒 目眩 頭痛等神經障礙 茄靈鹼對人之致毒劑量為食用 200 mg 會引起症狀, 而市售的馬鈴薯每 100 g 中含 20 mg 可認為是最大安全限量, 一般不同品種的馬鈴薯之茄靈鹼含量大約為 2-13 mg/100g 大部分之茄靈鹼存在於植物性食品之表皮中, 故一經削皮後之馬鈴薯將可減少大量茄靈鹼的攝取 另外, 茄靈鹼不易被吸收, 可由尿或糞便排出, 且可在胃腸中很快水解成毒性較低的 Solanidine ( 圖 3-1) 圖 3-1 茄靈鹼 (solanine)( 上 ) 與 solanidine( 下 ) 結構式 3
圖 5.9 馬鈴薯鹼和相關化合物的化學結構式 二 含氰配醣體 (Cyanogenic glycosides) 特性與原因食品 含氰配醣體的構造是由一個醣基一個醣基與一個含氰一個含氰醇 (cyanohydrin) 化合物所組成的, 廣泛存在於植物界中, 包括薔薇科如杏 桃 李 枇杷之核仁 ; 大戟科與豆科如樹薯 皇帝豆等 ; 禾本科如高梁 稻 麥等 其受到植物本身的酵素或腸內細菌之 β- 葡萄糖苷酶 (β- glucosidase) 作用分解成氰酸 (HCN) 醣類和羰基化合物, 而 HCN 是對細胞具有強烈呼吸毒性, 是中毒致死的主因 依含氰配糖體化合物之不同可分為二大類共三種成分 : 芳香族氰基配醣體 1. 苦杏仁苷 (Amygdalin): 主要存在於薔薇科如杏仁 櫻桃 桃 李 枇杷的種子核仁中, 尤其未成熟的種子含量高 結構式如圖 3-2, 由扁桃腈 (mandelonitrile) 以及 gentiobiose 雙醣所結合成的配醣體 薔薇科之果實酒 ( 如梅酒 ) 內可能含有少量之氰酸 (HCN), 但至目前為止並無食物中毒的報告 氰醇化合物 4
2.玉米苷(Dhurrin) 廣泛分布 於禾本科植物中 如高梁 小 麥 大麥 玉米 黑麥等 常 有極微量之HCN被檢出 不致 引起中毒 但非洲各地之家畜 經常被毒害 玉米苷之構造與 分解如圖3-3 羥基腈裂解酶 氰醇化合物 圖5.2 氰基配醣體釋放氰化物的作用 5
脂肪族氰基配醣體 亞麻苦苷 (Linamarin) 或皇帝豆素 利馬豆素 : 存在於豆科及大戟科的植物中如皇帝豆及樹薯等等, 毒素結構式為 2- 甲基丙腈葡萄糖 (α- hydroxyisobutyronitrile-β-d- glucose),, 水解後會產生氰酸 (HCN) 丙酮 (Acetone) 葡萄糖 (Glucose),, 如圖 3-4 中毒機制與症狀 含氰配醣體的毒性主要是在植物細胞組織經咀嚼 加工或消化等外力破壞時會釋放出高毒性的氰化物, 因此經加熱煮沸即可破壞部分毒性 氰酸的釋放過程是由存在於腸胃道與植物組織中的 β- 葡萄糖苷酶 (βglucosidases) 與一些相關酵素如羥腈裂解酶 (hydroxynitrile lyase) 所催化, 這些酵素將含氰配醣體分解為氰醇化合物 (cyanohydrin) 和糖類, 而氰醇安定性不佳, 大多會自發性的或經其他酵素作用降解成游離氰酸 酮類與醛類 氰酸會與生體的細胞色素氧化氰酸會與生體的細胞色素氧化酶 (Cytochrome oxidase) 強有力的結合, 而抑制該細胞呼吸酵素的活性, 使體內呼吸停止, 細胞因而缺氧 中毒症狀有呼吸短促 頭痛 噁心 嘔吐 虛脫 昏迷 痙攣等, 最後呼吸困難而死亡 ; 經口攝取致死量為 0.5-3.5 mg/kg 預防方法 有數種方法可以去除食品中氰基化合物, 包括將食物剁碎或磨成粉狀 樹薯 (cassava) 是南美洲人和非洲人的主要碳水化合物攝取來源, 大部份實際的使用方式是在流動的水中剁碎或磨碎, 這種程序可以洗去含氰配醣體和被釋放出的氰酸 還可利用發酵和煮沸的方式來製造樹薯粉 ( 台灣產太白粉即為樹薯粉 ), 除非使用這些古老的製作方法, 否則樹薯產品中會含有非常多的氰化物 2005 年菲律賓中部薄荷島曾發生因食用炸樹薯球導致學童集體食物中毒事件, 共有 28 人喪生, 上百人送醫急救, 原因是樹薯之亞麻苦苷 (Linamarin) 未完全加熱破壞, 釋放出高量之氰酸所導致 6
2005/03/10 菲律賓樹薯球中毒事件 菲律賓中部保和省 ( 薄荷島 ),9 日驚傳一起學童集體食物中毒事件, 一群小學生在學校吃下向小販購買的零食之後集體中毒, 目前已知有 28 人喪生, 上百人送醫急救 想起早上活蹦亂跳的上學, 沒想到幾個鐘頭之後, 已經是天人永隔, 這些就讀菲律賓中部保和省馬比尼鎮的聖荷西小學的學童家長, 忍不住放聲痛哭 9 日上午, 聖荷西小學的校園內, 突然學童一個個出現嘔吐 腹瀉和腹痛的症狀, 被校方緊急送醫, 據菲國衛生官員卡塔姆拉表示, 這是食物中毒, 呈現中等程度的脫水, 然後休克 據研判, 這些孩童都是吃了附近小販做的炸樹薯球炸樹薯球之後, 呈現中毒的症狀 卡塔姆拉表示, 根據陪同學生前來的老師說, 他們是因為吃了樹薯, 我們不知道有人在附近賣樹薯球 樹薯在東南亞是常見的零食, 如果烹調不當或是生食, 人體的消化系統會將它轉化為有毒的氰化物, 即使是兩根樹薯根, 都可能包含致命的毒素 菲律賓當局將派遣傳染病學家, 前往案發地協助調查食物中毒的原因 樹薯 又名 木薯, 原產於南美洲巴西, 為熱帶及亞熱帶地區主要澱粉作物之一 以其塊根製造味精 糕餅 冰淇淋 麵包等, 也是很好的飼料 ; 除了食用價值外, 並可供作紡織漿糊 飼料黏結劑等工業用途 太白粉 三 硫代配醣體 (Glucosinolates) 硫代葡萄醣苷 特性與原因食品 約有七種硫代配醣體廣泛分佈於常食用之十字花科 (Cruciferae) 植物中, 如甘藍 ( 高麗菜 ) 油菜 芥菜 花椰菜等, 而硫代配醣體經硫代葡萄糖苷酶 (Thioglucosidase) 水解可生成許多不同有毒化合物, 其過程如圖 3-5 所示 首先釋出 Glucose 及硫酸氫根 (HSO4 ), 其餘非醣基部分 (aglycon) 通常轉變為硫氰酸 (Thiocyanate) 異硫氰酸 (Isothiocyanate) 或腈 (Nitrile) 與硫 (sulfur) 另外, 異硫氰酸會自發性進行環化作用形成甲狀腺腫素 (Goitrin), 屬於一種含硫之 oxazolidine 會引發甲狀腺腫大 中毒機制與症狀 毒性並非硫代配糖體本身所引起, 而是存於植物細胞液泡內, 因外力作用而釋出之 如前述所得硫代葡萄糖苷酶 (Thioglucosidase) 分解代謝後之產物, 所引起之產物中, 異硫氰酸 (Isothiocyanate) 具有高度起泡性與刺激性會刺激口腔, 是做為山葵 (Wasabi) 之香辛料, 嚴重時會引起胃潰瘍 胃痛 腹瀉 腈 (Nitrile) 會引發肝與胃的病變 硫氰酸 (Thiocyanate) 與甲狀腺腫素 (Goitrin) 具有抗甲狀腺作用, 阻止甲狀腺蓄積無機碘而造成甲狀腺腫大, 但飲食中增加碘便可防止 7
Glucose Isothiocyanate 甲狀腺腫素 8