Kapsaicyna - Capsaicin
Nazwy | |
---|---|
Wymowa | / K ® s s eɪ ɪ s ɪ n / |
Preferowana nazwa IUPAC
(6 E ) -N -[(4-hydroksy-3-metoksyfenylo)metylo]-8-metylonon-6-enamid |
|
Inne nazwy
( E ) - N - (4-hydroksy-3-metoksybenzylo) -8-methylnon-6-enamid
8-metylo- N -vanillyl- trans -6-nonenamide trans -8-metylo- N -vanillylnon-6-enamidu ( E )-kapsaicyna kapsycyna kapsycyna CPS |
|
Identyfikatory | |
Model 3D ( JSmol )
|
|
2816484 | |
CZEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
Karta informacyjna ECHA | 100.006.337 |
Numer WE | |
KEGG | |
Identyfikator klienta PubChem
|
|
UNII | |
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
Nieruchomości | |
C 18 H 27 N O 3 | |
Masa cząsteczkowa | 305,418 g·mol -1 |
Wygląd zewnętrzny | Krystaliczny biały proszek |
Zapach | Wysoce niestabilny i ostry |
Temperatura topnienia | 62 do 65 ° C (144 do 149 ° F; 335 do 338 K) |
Temperatura wrzenia | 210 do 220 °C (410 do 428°F; 483 do 493 K) 0,01 Torr |
0,0013 g/100 ml | |
Rozpuszczalność | |
Ciśnienie pary | 1,32 × 10 -8 mm Hg przy25 °C |
UV-vis (λ max ) | 280 nm |
Struktura | |
Jednoskośny | |
Farmakologia | |
M02AB01 ( KTO ) N01BX04 ( KTO ) | |
Dane licencyjne | |
Zagrożenia | |
Arkusz danych dotyczących bezpieczeństwa | |
Piktogramy GHS | |
Hasło ostrzegawcze GHS | Zagrożenie |
H301 , H302 , H315 , H318 | |
P264 , P270 , P280 , P301+310 , P301+312 , P302+352 , P305+351+338 , P310 , P321 , P330 , P332+313 , P362 , P405 , P501 | |
NFPA 704 (ognisty diament) | |
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
zweryfikuj ( co to jest ?) | |
Referencje do infoboksu | |
Kapsaicyna | |
---|---|
Ciepło | Nad szczytem |
Skala Scoville | 16 000 000 SHU |
Kapsaicyna ( 8-metylo- N -wanililo-6-nonenamid ) jest aktywnym składnikiem papryczek chili , czyli roślin należących do rodzaju Capsicum . Jest chemicznie drażniący dla ssaków, w tym ludzi, i wywołuje uczucie pieczenia w każdej tkance, z którą się styka. Kapsaicyna i kilka pokrewnych alkaloidów nazywane są kapsaicynoidami i są wytwarzane jako wtórne metabolity przez papryczki chili, prawdopodobnie jako środki odstraszające niektóre ssaki i grzyby. Czysta kapsaicyna jest hydrofobowym , bezbarwnym, bardzo ostrym , krystalicznym lub woskowatym związkiem stałym.
Naturalna funkcja
Kapsaicyna występuje w dużych ilościach w tkance łożyska (w której znajdują się nasiona), błonach wewnętrznych oraz w mniejszym stopniu w innych mięsistych częściach owoców roślin z rodzaju Capsicum . Same nasiona nie wytwarzają kapsaicyny, chociaż najwyższe stężenie kapsaicyny można znaleźć w białym miąższu wewnętrznej ściany, do której przyczepione są nasiona.
Nasiona roślin Capsicum są rozsiewane głównie przez ptaki. U ptaków kanał TRPV1 nie reaguje na kapsaicynę lub pokrewne chemikalia (TRPV1 ptasie vs. ssaki wykazują różnorodność funkcjonalną i selektywną wrażliwość). Jest to korzystne dla rośliny, ponieważ nasiona papryki chili spożywane przez ptaki przechodzą przez przewód pokarmowy i mogą później kiełkować, podczas gdy ssaki mają zęby trzonowe, które niszczą takie nasiona i zapobiegają kiełkowaniu. Tak więc dobór naturalny mógł doprowadzić do zwiększenia produkcji kapsaicyny, ponieważ zmniejsza prawdopodobieństwo zjedzenia rośliny przez zwierzęta, które nie pomagają jej w rozproszeniu. Istnieją również dowody na to, że kapsaicyna mogła ewoluować jako środek przeciwgrzybiczy . Grzybowy patogen Fusarium , o którym wiadomo, że infekuje dzikie papryczki chili, a tym samym zmniejsza żywotność nasion, jest odstraszany przez kapsaicynę, która w ten sposób ogranicza tę formę predyspersyjnej śmiertelności nasion.
Jad pewnego gatunku ptaszników ( Psalmopoeus cambridgei , znany również jako tarantula Trinidad chevron ) aktywuje tę samą ścieżkę bólu, co aktywowana przez kapsaicynę, przykład wspólnej ścieżki w obronie przeciw ssakom zarówno roślin, jak i zwierząt.
Zastosowania
Żywność
Ze względu na pieczenie wywołane przez kapsaicynę w kontakcie z błonami śluzowymi , jest powszechnie stosowana w produktach spożywczych jako dodatek przyprawowy lub „ciepło” (pikantność), zwykle w postaci przypraw takich jak chili w proszku i papryka . W wysokich stężeniach kapsaicyna powoduje również pieczenie innych wrażliwych obszarów, takich jak skóra lub oczy. Stopień ciepła znajdujący się w pożywieniu jest często mierzony w skali Scoville'a . Ponieważ niektórzy ludzie lubią upał, od dawna istnieje zapotrzebowanie na produkty z dodatkiem kapsaicyny, takie jak papryczka chili i ostre sosy, takie jak sos Tabasco i salsa .
Ludzie często doświadczają przyjemnych, a nawet euforycznych skutków przyjmowania kapsaicyny. Folklor wśród opisywanych przez siebie „ chiliheads ” przypisuje to stymulowanemu bólowi uwalnianiu endorfin , mechanizmowi odmiennemu od lokalnego przeciążenia receptorów , które sprawia , że kapsaicyna jest skuteczna jako miejscowy środek przeciwbólowy .
Badania i zastosowanie farmaceutyczne
Kapsaicyna jest stosowana jako środek przeciwbólowy w maściach do stosowania miejscowego i plastrach skórnych w celu złagodzenia bólu, zazwyczaj w stężeniach od 0,025% do 0,1%. Może być stosowany w postaci kremu do tymczasowego łagodzenia niewielkich bólów mięśni i stawów związanych z artretyzmem , bólami pleców, nadwyrężeniami i skręceniami , często w połączeniu z innymi środkami przeciw rubaszczeniu .
Jest on również stosowany do redukcji objawów obwodowej neuropatii , takie jak poopryszczkowe nerwobóle spowodowanego półpaścem . Plaster transdermalny z kapsaicyną ( Qutenza ) do leczenia tego konkretnego wskazania terapeutycznego (ból spowodowany neuralgią popółpaścową) został zatwierdzony w 2009 r. jako środek terapeutyczny zarówno przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA), jak i Unię Europejską. Kolejny wniosek do FDA o zastosowanie Qutenzy jako środka przeciwbólowego w nerwobólach wywołanych wirusem HIV został odrzucony. Jeden przegląd badań klinicznych z 2017 r. o ograniczonej jakości wykazał, że duże dawki kapsaicyny podawanej miejscowo (8%) w porównaniu z grupą kontrolną (0,4% kapsaicyny) zapewniały umiarkowaną lub znaczną ulgę w bólu spowodowanym neuralgią popółpaścową, neuropatią HIV i neuropatią cukrzycową .
Chociaż kremy z kapsaicyną były stosowane w leczeniu łuszczycy w celu zmniejszenia swędzenia, przegląd sześciu badań klinicznych dotyczących miejscowej kapsaicyny w leczeniu świądu wykazał, że nie ma wystarczających dowodów na ich działanie. Kapsaicyna umiarkowanie obniża poziom cholesterolu LDL .
Nie ma wystarczających dowodów klinicznych, aby określić rolę przyjmowanej kapsaicyny w kilku chorobach człowieka, w tym otyłości, cukrzycy , nowotworach i chorobach sercowo - naczyniowych .
Gaz pieprzowy i szkodniki
Kapsaicynoidy są również aktywnym składnikiem środków do zwalczania zamieszek i ochrony osobistej w sprayu pieprzowym . Kiedy spray wejdzie w kontakt ze skórą, zwłaszcza oczami lub błonami śluzowymi , powoduje ból i trudności w oddychaniu u osoby dotkniętej chorobą.
Kapsaicyna jest również stosowana do odstraszania szkodników, w szczególności szkodników ssaków. Celem repelentów kapsaicyny są norniki, jelenie, króliki, wiewiórki, niedźwiedzie , owady i atakujące psy. Zmielone lub zmiażdżone suszone strąki chili mogą być użyte jako nasiona dla ptaków w celu odstraszenia gryzoni, wykorzystując niewrażliwość ptaków na kapsaicynę. Elephant Pepper Rozwój Zaufanie twierdzi, że korzystanie z papryki chili jako uprawy barierą może być trwałe środki dla obszarów wiejskich rolników afrykańskich słoni do powstrzymania się od jedzenia ich uprawy.
Artykuł opublikowany w Journal of Environmental Science and Health Part B w 2006 r. stwierdza, że „Chociaż ekstrakt z ostrej papryczki chili jest powszechnie stosowany jako składnik preparatów odstraszających owady w gospodarstwie domowym i ogrodowym, nie jest jasne, czy kapsaicynoidowe składniki ekstraktu są odpowiedzialny za jego odpychanie”.
Pierwszy produkt pestycydowy wykorzystujący wyłącznie kapsaicynę jako składnik aktywny został zarejestrowany w amerykańskim Departamencie Rolnictwa w 1962 roku.
Sporty jeździeckie
Kapsaicyna jest substancją zakazaną w sportach jeździeckich ze względu na właściwości nadwrażliwe i uśmierzające ból. Na zawodach skoków przez przeszkody Letnich Igrzysk Olimpijskich 2008 cztery konie uzyskały pozytywny wynik testu, co skutkowało dyskwalifikacją.
Toksyczność
Ostre skutki zdrowotne
Kapsaicyna jest silnym środkiem drażniącym, wymagającym odpowiednich okularów ochronnych, respiratorów i odpowiednich procedur postępowania z niebezpiecznymi materiałami. Kapsaicyna działa przy kontakcie ze skórą (czynnik drażniący, uczulający), kontaktem z oczami (czynnik drażniący), spożyciem i wdychaniem (czynnik drażniący płuca, uczulający płuca). LD 50 u myszy wynosi 47,2 mg / kg.
Bolesne narażenia na paprykę zawierającą kapsaicynę należą do najczęstszych narażeń związanych z roślinami przedstawianych w ośrodkach zatruć. Powodują piekący lub kłujący ból skóry, a po spożyciu w dużych ilościach przez dorosłych lub małych ilościach przez dzieci, mogą powodować nudności, wymioty, ból brzucha i piekącą biegunkę. Narażenie oczu powoduje intensywne łzawienie, ból, zapalenie spojówek i kurcz powiek .
Leczenie po ekspozycji
Podstawowym zabiegiem jest usunięcie z ekspozycji. Zanieczyszczoną odzież należy zdjąć i umieścić w hermetycznych workach przed spaleniem, aby zapobiec wtórnemu narażeniu.
W przypadku ekspozycji zewnętrznej najskuteczniejszym sposobem na złagodzenie związanego z tym dyskomfortu jest mycie powierzchni błony śluzowej, które miały kontakt z kapsaicyną ze związkami oleistymi, takimi jak olej roślinny, olej parafinowy , wazelina ( wazelina ), kremy lub glikol polietylenowy ; ponieważ olej i kapsaicyna są węglowodorami hydrofobowymi, kapsaicyna, która nie została jeszcze wchłonięta przez tkanki, zostanie zebrana do roztworu i łatwo usunięta. Kapsaicynę można również zmyć ze skóry za pomocą mydła, szamponu lub innych detergentów . Zwykła woda jest nieskuteczna w usuwaniu kapsaicyny. Kapsaicyna jest rozpuszczalna w alkoholu, który można wykorzystać do czyszczenia skażonych przedmiotów.
Po spożyciu kapsaicyny zimne mleko jest skutecznym sposobem na złagodzenie uczucia pieczenia (ze względu na kazeinę , białko znajdujące się w mleku, które ma działanie detergentowe na kapsaicynę) i roztwór cukru (10%) w temperaturze 20 ° C (68 ° F). ) jest prawie tak samo skuteczny. Uczucie pieczenia powoli zanika w ciągu kilku godzin, jeśli nie zostaną podjęte żadne działania.
Astma wywołana kapsaicyną może być leczona doustnymi lekami przeciwhistaminowymi lub kortykosteroidami .
Odchudzanie i odzyskiwanie
Od 2007 roku nie było dowodów na to, że utrata masy ciała jest bezpośrednio skorelowana z przyjmowaniem kapsaicyny. Nie przeprowadzono dobrze zaprojektowanych badań klinicznych, ponieważ cierpkość kapsaicyny w przepisanych dawkach w trakcie badań uniemożliwiła uczestnikom dostosowanie się do badania. Metaanaliza dalszych badań z 2014 r. wykazała słabe dowody na to, że spożywanie kapsaicyny przed posiłkiem może nieznacznie zmniejszyć ilość spożywanego pokarmu i może prowadzić do preferowania węglowodanów .
Wrzód trawienny
W jednym z przeglądów z 2006 roku stwierdzono, że kapsaicyna może łagodzić objawy wrzodu trawiennego, a nie być jego przyczyną.
Mechanizm akcji
Piekące i bolesne odczucia związane z kapsaicyną wynikają z jej chemicznej interakcji z neuronami czuciowymi . Kapsaicyna, jako członek rodziny waniloidów , wiąże się z receptorem zwanym podtypem 1 receptora waniloidowego (TRPV1). Po raz pierwszy sklonowany w 1997 roku, TRPV1 jest receptorem typu kanału jonowego . TRPV1, który może być również stymulowany ciepłem, protonami i fizycznym ścieraniem, umożliwia przechodzenie kationów przez błonę komórkową po aktywacji. Wynikająca z tego depolaryzacja neuronu stymuluje go do sygnalizowania mózgowi. Wiążąc się z receptorem TRPV1, cząsteczka kapsaicyny wywołuje podobne odczucia do odczuwania nadmiernego ciepła lub uszkodzeń ściernych, co wyjaśnia, dlaczego pikantność kapsaicyny jest opisywana jako uczucie pieczenia.
Wczesne badania wykazały, że kapsaicyna wywołuje prąd o długim początku w porównaniu z innymi chemicznymi agonistami, co sugeruje udział istotnego czynnika ograniczającego szybkość. Następnie kanał jonowy TRPV1 okazał się być członkiem nadrodziny kanałów jonowych TRP i jako taki jest obecnie określany jako TRPV1 . Istnieje wiele różnych kanałów jonowych TRP , które, jak wykazano, są wrażliwe na różne zakresy temperatury i prawdopodobnie są odpowiedzialne za nasz zakres odczuwania temperatury. Tak więc kapsaicyna w rzeczywistości nie powoduje oparzeń chemicznych , ani w ogóle żadnych bezpośrednich uszkodzeń tkanek, gdy źródłem narażenia są papryczki chili. Uważa się, że stan zapalny wynikający z ekspozycji na kapsaicynę jest wynikiem reakcji organizmu na pobudzenie nerwowe. Na przykład uważa się, że mechanizm działania kapsaicyny w wywoływaniu skurczu oskrzeli obejmuje stymulację włókien C, której kulminacją jest uwalnianie neuropeptydów. Zasadniczo organizm rozpala tkanki, jakby uległ oparzeniu lub otarciu, a powstały stan zapalny może spowodować uszkodzenie tkanek w przypadku ekstremalnego narażenia, jak ma to miejsce w przypadku wielu substancji, które powodują reakcję zapalną organizmu.
Kapsaicyna odegrała kluczową rolę w nagrodzie Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny 2021 , ponieważ doprowadziła do odkrycia receptorów temperatury i dotyku.
Historia
Związek został po raz pierwszy wyekstrahowany w nieczystej formie w 1816 roku przez Christiana Friedricha Bucholza (1770-1818). Nazwał ją „kapsicyną”, od rodzaju Capsicum, z którego została wyekstrahowana. John Clough Thresh (1850-1932), który wyizolował kapsaicynę w niemal czystej postaci, nadał jej nazwę „kapsaicyna” w 1876 roku. Karl Micko wyizolował kapsaicynę w czystej postaci w 1898 roku. Skład chemiczny kapsaicyny został po raz pierwszy określony w 1919 roku przez EK Nelsona , który również częściowo wyjaśnił budowę chemiczną kapsaicyny. Kapsaicyna została po raz pierwszy zsyntetyzowana w 1930 roku przez Ernsta Spatha i Stephena F. Darlinga. W 1961 r. podobne substancje wyizolowali z papryczek chili japońscy chemicy S. Kosuge i Y. Inagaki, którzy nazwali je kapsaicynoidami.
W 1873 roku niemiecki farmakolog Rudolf Buchheim (1820-1879), a w 1878 roku węgierski lekarz Endre Hőgyes stwierdził, że „capsicol” (częściowo oczyszczona kapsaicyna) powodował uczucie pieczenia w kontakcie z błonami śluzowymi i zwiększał wydzielanie kwasu żołądkowego .
Kapsaicynoidy
Najczęściej występującymi kapsaicynoidami są kapsaicyna (69%), dihydrokapsaicyna (22%), nordihydrokapsaicyna (7%), homokapsaicyna (1%) i homodihydrokapsaicyna (1%).
Kapsaicyna i dihydrokapsaicyna (oba 16,0 milionów SHU ) są najbardziej ostrymi kapsaicynoidami. Nordihydrokapsaicyna (9,1 miliona SHU), homokapsaicyna i homodihydrokapsaicyna (obie 8,6 miliona SHU) są o połowę mniej gorące.
Istnieje sześć naturalnych kapsaicynoidów (tabela poniżej). Chociaż wanililoamid kwasu n- nonanowego (Nonivamide, VNA, również PAVA) jest wytwarzany syntetycznie do większości zastosowań, występuje naturalnie w gatunkach Capsicum .
Nazwa kapsaicynoidu | Skr. | Typowa względna kwota |
Jednostki grzewcze Scoville |
Struktura chemiczna |
---|---|---|---|---|
Kapsaicyna | C | 69% | 16 000 000 | |
Dihydrokapsaicyna | DHC | 22% | 16 000 000 | |
Nordihydrokapsaicyna | NDHC | 7% | 9 100 000 | |
homokapsaicyna | HC | 1% | 8 600 000 | |
Homodihydrokapsaicyna | HDHC | 1% | 8 600 000 | |
Nieniwamid | PAWA | 9 200 000 |
Biosynteza
Historia
Ogólny szlak biosyntezy kapsaicyny i innych kapsaicynoidów został wyjaśniony w latach 60. przez Bennetta i Kirby'ego oraz Leete'a i Loudena. Badania znakowania promieniotwórczego zidentyfikowały fenyloalaninę i walinę jako prekursory kapsaicyny. Enzymy szlaku fenylopropanoidowego , liaza amonowa fenyloalaniny (PAL), 4-hydroksylaza cynamonowa (C4H), O- metylotransferaza kwasu kawowego (COMT) i ich funkcja w biosyntezie kapsaicynoidów zostały później zidentyfikowane przez Fujiwake i wsp. oraz Sukrasno i Yeoman. Suzuki i in. są odpowiedzialne za identyfikację leucyny jako kolejnego prekursora szlaku rozgałęzionych kwasów tłuszczowych . W 1999 roku odkryto, że ostrość papryczek chili jest związana z wyższymi poziomami transkrypcji kluczowych enzymów szlaku fenylopropanoidowego , liazy amonowej fenyloalaniny, 4-hydroksylazy cynamonowej, O- metylotransferazy kwasu kawowego. Podobne badania wykazały wysoki poziom transkrypcji w łożysku papryczek chili z dużą ostrością genów odpowiedzialnych za szlak rozgałęzionych kwasów tłuszczowych .
Szlak biosyntezy
Rośliny wyłącznie z rodzaju Capsicum wytwarzają kapsaicynoidy, które są alkaloidami . Kapsaicyna Uważa się, można syntetyzować w interlocular przegrody papryki chili i zależy od genu AT3 , która znajduje się w pun1 locus i która koduje przypuszczalne acylotransferazy .
Biosynteza kapsaicynoidów zachodzi w gruczołach owocu papryki, gdzie syntaza kapsaicyny kondensuje wanililoaminę ze szlaku fenylopropanoidowego z ugrupowaniem acylo-CoA wytwarzanym przez szlak rozgałęzionych kwasów tłuszczowych .
Kapsaicyna jest najobficiej występującym kapsaicynoidem z rodzaju Capsicum , ale istnieje co najmniej dziesięć innych odmian kapsaicynoidów. Fenyloalanina dostarcza prekursora szlaku fenylopropanoidowego, podczas gdy leucyna lub walina dostarcza prekursora szlaku rozgałęzionych kwasów tłuszczowych . Aby wyprodukować kapsaicynę, 8-metylo-6-nonenoilo-CoA jest wytwarzany na szlaku rozgałęzionych kwasów tłuszczowych i kondensowany z waniliaminą. Inne kapsaicynoidy są wytwarzane przez kondensację waniliaminy z różnymi produktami acylo-CoA ze szlaku kwasów tłuszczowych o rozgałęzionym łańcuchu , która jest zdolna do wytwarzania różnych ugrupowań acylo-CoA o różnej długości łańcucha i stopniu nienasycenia. We wszystkich reakcjach kondensacji pomiędzy produktami szlaku fenylopropanoidowego i rozgałęzionego łańcucha tłuszczowego pośredniczy syntaza kapsaicyny w celu wytworzenia końcowego produktu kapsacynoidowego.
Zobacz też
- Allicin , aktywny pikantny aromatyzujący środek chemiczny w niegotowanym czosnku i w mniejszym stopniu cebuli (zobacz te artykuły, aby omówić inne substancje chemiczne w nich związane z ostrością i podrażnieniem oczu)
- Izotiocyjanian allilu (również merkaptan allilu ), aktywna pikantna substancja chemiczna w musztardzie , rzodkiewce , chrzanie i wasabi
- Kapsazepina , antagonista kapsaicyny
- Gingerol i shogaol , aktywne pikantne substancje smakowe w imbirze
- Iodoresiniferatoksyna , ultrasilny antagonista kapsaicyny pochodzący z resiniferatoksyny
- Lista eksperymentalnych leków przeciwbólowych
- papryka Naga Viper , Bhut Jolokia Pepper , Carolina Reaper , Trinidad Moruga Scorpion ; jedne z najbardziej bogatych w kapsaicynę owoców na świecie
- Resiniferatoksyna , ultrasilny analog kapsaicyny w roślinach Euphorbia
- Fenyloacetylorinvanil , syntetyczny analog
- SYN -Propanethial- S -tlenek , główny aktywny ostry chemicznego cebuli
- Piperyna , aktywna pikantna substancja smakowa w czarnym pieprzu
- Hydroxy alfa sanshool , substancja chemiczna wywołująca parestezje w pieprzu syczuańskim
- Mentol , aktywny związek chemiczny w mięty i mięty pieprzowej
Bibliografia
Uwagi
Dalsza lektura
- Abdel-Salam, Omar ME [red.]: Kapsaicyna jako cząsteczka terapeutyczna . Springer, 2014. ISBN 978-3-0348-0827-9 (druk); ISBN 978-3-0348-0828-6 (ebook).