Los glucosinolatos son compuestos orgánicos que se encuentran en vegetales picantes y de sabor agrio como la mostaza , el repollo y el rábano picante . Son picantes por los aceites de mostaza, que se forman a partir de glucosinolatos cuando se mastican, cortan o dañan la integridad de la planta comestible. Estos compuestos químicos naturales ayudan a las plantas a defenderse contra plagas y enfermedades, e imparten una astringencia característica al sabor de todas las verduras crucíferas [1] . Entre especies varían en estructura química y contenido [2] .
Los glucosinatos se pueden dividir en 3 clases: glucosinolatos alifáticos, glucosinolatos de indol y glucosinolatos aromáticos [3] .
Los glucosinolatos son una clase natural de compuestos orgánicos que contienen azufre y nitrógeno y son derivados de la glucosa y el aminoácido. Son aniones solubles en agua y pertenecen a los glucósidos. Cada glucosinolato contiene un átomo de carbono central que está unido al átomo de azufre del grupo tioglucosa y, a través del átomo de nitrógeno, al grupo sulfato (formando aldoxima sulfatada). Además, el carbono central está ligado al grupo lateral; diferentes glucosinolatos tienen diferentes grupos laterales, y son las variaciones en el grupo lateral las responsables de cambiar la actividad biológica de estos compuestos vegetales. La esencia de la química de los glucosinolatos radica en su capacidad para convertirse en isotiocianato ("aceite de mostaza") tras la hidrólisis del enlace tioglucósido por la enzima mirosinasa [4] .
Se sabe que alrededor de 132 glucosinolatos diferentes se encuentran naturalmente en las plantas. Se sintetizan a partir de ciertos aminoácidos: los llamados glucosinolatos alifáticos, derivados principalmente de la metionina, pero también de la alanina, la leucina, la isoleucina o la valina. (La mayoría de los glucosinolatos en realidad se derivan de los homólogos de cadena extendida de estos aminoácidos, por ejemplo, la glucorafanina se deriva de la dihomometionina, que tiene una longitud de cadena doble). Los glucosinolatos aromáticos incluyen glucosinolatos de indol, como la glucobrasicina derivada del triptófano y otra isofenilalanina, su homólogo de cadena extendida, la homofenilalanina, y la sinalbina derivada de la tirosina [4] .
Las plantas contienen la enzima mirosinasa, que escinde el grupo glucosa del glucosinolato en presencia de agua [5] . La molécula restante luego se convierte rápidamente en isotiocianato, nitrilo o tiocianato; Se trata de sustancias activas que sirven de protección para la planta. Los glucosinolatos también se denominan glucósidos de aceite de mostaza. El producto de reacción estándar es isotiocianato (aceite de mostaza); los otros dos productos se forman principalmente en presencia de proteínas vegetales especializadas que modifican el resultado de la reacción [6] .
En la reacción química ilustrada arriba, las flechas curvas rojas en el lado izquierdo de la figura están simplificadas en comparación con la realidad porque no se muestra el papel de la enzima mirosinasa. Sin embargo, el mecanismo mostrado corresponde básicamente a la reacción catalizada por la enzima.
Por el contrario, se espera que la reacción ilustrada por las flechas curvas rojas en el lado derecho de la figura, que representan la reorganización de los átomos que conducen a la formación de isotiocianato, no sea enzimática. Este tipo de reordenamiento puede denominarse reordenamiento de Lossen o reordenamiento similar a Lossen , ya que el nombre se usó por primera vez para una reacción similar que conducía a un isocianato orgánico (RN=C=O).
Para evitar el daño a la planta misma, la mirosinasa y los glucosinolatos se almacenan en células separadas de la célula o en células de diferentes tejidos y se unen solo o principalmente en condiciones de daño físico (ver mirosinasa ).
Los glucosinolatos se forman como metabolitos secundarios en casi todas las plantas del orden Brassicaceae . El orden de las coles incluye, por ejemplo, la familia de las coles, económicamente importante, así como las alcaparras y las caricáceas . Las plantas del género Dripetes [7] y Putranjiva , que no pertenecen al orden Bushiflora, son las únicas representantes de otras especies que contienen glucosinolatos. Los glucosinolatos se encuentran en varias plantas comestibles, como el repollo (repollo blanco, Beijing, brócoli), las coles de Bruselas, el berro, el rábano picante, las alcaparras y los rábanos, que dan su sabor distintivo a los productos de degradación de estos compuestos. Además, los glucosinolatos se encuentran en las semillas de estas plantas.
El uso de cultivos que contienen glucosinolatos como principal fuente de alimento para los animales puede tener consecuencias negativas si la concentración de glucosinolatos excede el valor permitido para este animal. Se ha demostrado que altas dosis de algunos glucosinolatos tienen efectos tóxicos (principalmente como bocio y agentes antitiroideos) tanto en humanos como en humanos. y en animales [8] . El contenido de glucosinatos en los productos de origen animal es mucho más bajo que en los vegetales, por lo tanto, en humanos, dichos productos no deberían causar ningún efecto negativo en la salud [9] . Sin embargo, el nivel de tolerancia a los glucosinolatos varía incluso dentro del mismo género (por ejemplo, en el ratón espinoso de El Cairo (Acomys cahirinus) y el ratón espinoso dorado (Acomys russatus) [10] .
Gusto y conducta alimentariaJunto con otros glucosinolatos , la sinigrina imparte un sabor amargo a la coliflor cocida y las coles de Bruselas [1] [11] . Los glucosinolatos pueden alterar el comportamiento alimentario de los animales [12] .
InvestigaciónLos isotiocianatos formados a partir de glucosinolatos se estudian en el laboratorio para evaluar la expresión y activación de enzimas que alteran químicamente los xenobióticos , como los carcinógenos [13] . Se han realizado estudios de revisión para determinar si el consumo de vegetales crucíferos afecta el riesgo de cáncer en humanos. Según un análisis de 2017, no hay pruebas clínicas suficientes de que el consumo de isotiocianatos que se encuentran en las verduras crucíferas sea beneficioso para la salud [13] .
Los glucosinolatos y sus derivados tienen efectos tanto repelentes como tóxicos sobre varios insectos. En un intento de aplicar este principio en un contexto de cultivo de campo, se han desarrollado productos a base de glucosinolatos que pueden usarse como antialimentarios , es decir, pesticidas naturales [14] .
Por el contrario, una plaga de crucíferas como la polilla de la col puede reconocer la presencia de glucosinolatos y utilizarlos para encontrar la planta que necesita [15] . Hay ciertos tipos de insectos que se especializan solo en plantas que contienen glucosinolatos, estos incluyen mariposas blancas, repollo, nabo y alba, algunos pulgones , polillas del sur, moscas de sierra verdaderas y pulgas de tierra . Por ejemplo, la mariposa de la col pone sus huevos en plantas que contienen glucosinolatos, y las larvas son capaces de sobrevivir incluso en condiciones de altas concentraciones de estos compuestos, alimentándose de la masa vegetal. Los blancos y los amaneceres tienen el llamado especificador de nitrilo, que reduce la hidrólisis de los glucosinolatos a nitrilo en lugar de isotiocianatos reactivos [16] . Al mismo tiempo, la polilla de la col tiene una proteína completamente diferente en su arsenal: la glucosinolato sulfatasa, que desulfata los glucosinolatos y evita que se descompongan en productos tóxicos bajo la acción de la mirosinasa [17] .
Otras especies de insectos (moscas de sierra especializadas y pulgones) aíslan glucosinolatos [18] . En áfidos especializados, pero no en moscas de sierra, se encontró una enzima animal especial mirosinasa en el tejido muscular , lo que lleva a la degradación de los glucosinolatos aislados durante la destrucción de los tejidos de los áfidos [19] . Esta variedad diversa de soluciones bioquímicas para el mismo compuesto vegetal juega un papel clave en la evolución de la relación entre plantas e insectos [20] .