В 1967 году в США Милфорд Миллс путём скрещивания сорта Delta Gold с перуанским картофелем (т.е. методами традиционной селекции, а не каким-нибудь ГМО) вывел новый сорт B5141-6, получивший имя Ленапе в честь индейского племени. И всем этот новый сорт был хорош: высокий удельный вес (т.е. большое содержание сухого вещества), низкое содержание сахара (вкупе эти два фактора делали выведенный сорт идеальным для производства чипсов) и хорошая устойчивость к повреждению насекомыми и фитофторозу.
Собственно, после того, как был выяснен последний пункт, учёному следовало бы задуматься, но нет. Сорт попал на рынок и быстро распространился по фермерским хозяйствам Северной Америки. И всё было вроде бы хорошо до тех пор, пока один селекционер из Онтарио не решил попробовать, пригоден ли этот сорт в качестве пищи в молодом «возрасте» («молода картошечка!» ага). Вскоре после употребления клубней доблестный экспериментатор почувствовал тошноту. Но как известно, один результат – не статистика, и некоторое время спустя он повторил свой опыт. Получив аналогичные результаты, исследователь решил выяснить, с чем же связаны неприятные симптомы, и отправил клубни на анализ для определения уровня токсичных веществ (соланина и чаконина) в университет Гвельфа доктору Амброузу Зинтаку.
В результате анализа было установлено, что содержание соланина в картофеле этого сорта составляет 16-35 мг на 100 грамм картофеля (а некоторые образцы из США показали «рекордные» 63 мг), в то время как содержание этого вещества в других сортах колеблется в пределах 3-18 мг. Это была победа. Стало совершенно ясно, почему этот сорт показывал такую хорошую сопротивляемость к вредителям и паразитам – они просто не могли его есть. К сожалению, человек тоже… Сорт пришлось отозвать с рынка.
Но что же это за вещество? Является ли хорошо известный и любимый нами картофель ядовитым растением? Сегодня постараемся разобраться. Поехали.
Как известно, картофель относится к семейству паслёновых, куда кроме него входят томаты, баклажаны, сладкий перец, табак, белладонна, белена и дурман. Это семейство настолько прославилось своими токсичными свойствами, что на английском языке обозначается как «nightshades» — «ночные тени». Считается, что такое наименование присвоено в связи с широким использованием алкалоидов, получаемых из растений этого семейства ещё античными римлянами. Исследователи разных стран давно интересовались «композицией» ядов, продуцируемых этими растениями. В разные годы из разных растений были выделены атропин и никотин. А вот в 1820 году из паслёна чёрного (Solanum nigrum) был выделен соланин. Очень скоро было выяснено, что помимо несъедобных представителей славного семейства «ночных теней» во вполне ощутимых количествах он содержится и в картофеле.
Строго говоря, называть соланин алкалоидом не вполне корректно. Молекула соланина представляет собой стероидную часть (собственно алкалоид, содержащий атом азота) и три остатка углеводов (глюкозы, галактозы и рамнозы). Вещества такого строения принято обозначать как гликозиды (Рис. 2). Как и другие алкалоиды, гликозиды вырабатываются растением для защиты от поедания животными и повреждения грибками и бактериями. Соответственно, в зависимости от «вероятности» повреждения изменяется и количество гликозида в разных частях растения. Так, в зелёной ботве количество соланина постепенно увеличивается с 0,085 до 0,114%, но наиболее богаты им цветки и ягоды (до 0,73%). В клубнях количество соланина незначительно, если только они не попали под лучи солнца.
Кому из читателей мама или бабушка не говорили, что позеленевшие клубни картофеля нужно чистить, срезая всю зелень, а потом вымачивать в воде и долго варить, потому что они стали ядовитыми (Рис. 3)?
Справедливости ради стоит отметить, что позеленение клубня связано с накоплением в нём безвредного хлорофилла (ну раз уж оказался на поверхности, почему бы не пофотосинтезировать в своё удовольствие?). Но этим «логика» картофеля не ограничивается – раз оказался на поверхности, значит, вероятность быть съеденным выше, соответственно, кроме хлорофилла, надо синтезировать ещё и соланин. Так что мама (или бабушка) была права – позеленевший картофель действительно содержит ядовитые вещества. Однако это касается не только позеленевших клубней. Повреждённые и проросшие клубни также содержат более высокую концентрацию гликозида по сравнению со «здоровыми» собратьями.
В растении соланин синтезируется путём сложных превращений из самого обычного вещества – ацетил-КоА – основного «транспортного» средства для ацетильной группы в дыхательном цикле – цикле Кребса (Рис. 4). Но чем же обусловлены токсические свойства этого вещества?
Исследования показывают, что соланин обладает сразу двумя токсическими свойствами: цитолитическим – непосредственное токсическое действие на клетку — и нейротоксическим.
Разберёмся для начала с первым. Как мы помним, клеточная мембрана состоит из липидов, за счёт чего, собственно, и реализует свою функцию. Но в состав соланина входит стероидоподобное вещество, которое как ни крути тоже относится к липидам. И вот наш стероидный остаток встраивается в мембрану клетки и начинает вести себя как ПАВ (поверхностно-активное вещество). Встраиваясь в структуру мембраны, он образует устойчивые комплексы с молекулами холестерина. Когда количество гликозидов в мембране достигает определённого уровня, в дело вступают углеводные остатки. За счёт электростатических сил они начинают притягивать образовавшиеся комплексы. Со стороны это выглядит так, будто на мембране клетки образуются множественные вздутия – пузыри (Рис. 5). Иными словами, соланин вспенивает мембрану клетки, что и приводит к её гибели. В результате происходит повреждение эпителия ЖКТ — первого барьера на пути проникновения любых макромолекул из просвета ЖКТ в кровь. После этого через повреждённую стенку кишки соланин начинает попадать в системный кровоток, и начинается самое интересное.
Дело в том, что соланин демонстрирует свойства блокатора ацетилхолинэстеразы – фермента, который разрушает один из основных медиаторов при нервно-мышечной передаче – ацетилхолин, т.е. действует как боевые отравляющие вещества на основе фосфорорганики.
На основании физиологических эффектов соланина отравление им разделено на две формы: желудочно-кишечную и нервную. Первая проявляется в виде симптомов отравления: тошноты, рвоты и диареи — и связана с непосредственным повреждением эпителия ЖКТ. Если количество гликозида невелико, то ею всё и ограничится. Если же количество соланина оказалось большим, то на смену общим симптомам придут неврологические: головная боль, дезориентация, расширение зрачков, повышение температуры, слюнотечение, нарушение зрения, судороги и кома.
Отдельной прелестью соланина является длительный скрытый период. Между попаданием в организм и появлением первых симптомов может пройти несколько суток, за которые человек уже и забудет, где и что он ел.
Специфического антидота при отравлении соланином не существует, и единственное, чем можно помочь пациенту с нервной формой, это введение реактиваторов холинэстеразы. К счастью, такие случаи у людей бывают крайне редко. Человек относительно устойчив к соланину. По косвенным данным, токсическая доза составляет 2-5 мг/кг, а LD50 – 10-15 мг/кг. Для того, чтобы получить такую дозу, необходимо съесть несколько килограммов (!) нечищеного (!!) сырого (!!!) картофеля. Тем не менее, нередки отравления соланином у детей, которые употребляют в пищу ягоды картофеля. Содержание токсина в них в десятки раз выше, чем в клубнях. Кроме того, в 1972 году в свет вышла статья, которая продемонстрировала достоверную связь между количеством картофеля, которое употребляют беременные женщины, и частотой пороков развития нервной трубки (анэнцефалия и расщепление позвоночника) у детей. Однако то, что в этом виноват именно соланин, доказать не удалось.
Как и прочие отравления, отравление соланином проще профилактировать, чем потом лечить. Для этого есть ряд простых правил:
1. Не есть зелёные части растения, в первую очередь ягоды (правило адресовано, главным образом, детям);
2. Не использовать в пищу повреждённые и проросшие клубни;
3. С позеленевших клубней срезать кожуру не меньше, чем на 1 см (да, то за что в детстве ругали, может спасти здоровье).
А вот такой популярный «народный» метод, как длительная варка, напротив, совершенно не эффективен – соланин устойчив к термической обработке. Его деструкция начинается при температуре выше 170°С. Так, варка и глубокое прожаривание при температуре 150°С продемонстрировали снижение концентрации соланина всего на 3,5 и 1,2% соответственно. А вот варка в микроволновой печи снижает концентрацию гликозида аж на 15%. Наилучшие результаты показала жарка при температуре 210°С: количество соланина снизилось на 40%. Однако остаётся другой вопрос: остаётся ли что-нибудь съедобное от клубня после такой интенсивной обработки?
Вот такой вот отравляющий картофель растёт на наших полях и продаётся в магазинах. Берегите себя и не ешьте за обедом зелёных клубней.
Автор: Артемий Липилин
Список использованной литературы:
1. Инкрайт, Фез. Яды и проклятия. Теневая жизнь растений / Фез Инкрайт ; [перевод с английского Л.С. Робатень]. – М.: Издательство АСТ, 2021.
2. Колок А. Современные яды: Дозы, действия, последствия / Алан Колок ; пер. с англ. – М.: Альпина Паблишер, 2017.
3. Наркотики и яды: Психоделики и токсические вещества, ядовитые животные и растения / сост. В.И. Петрова, Т.И. Ревяко. – Минск.: Литература, 1997.
4. Орлов Б.Н. и др. Ядовитые животные и растения СССР: справлочное сособие для студентов ВУЗов по спец. «Биология» / Б.Н. Орлов, Д.Б. Гелашвили, А.К. Ибрагимов. – М.: Высш. шк., 1990.
5. Робертс Дж., Касерио М. Основы органической химии. Том II. Издание 2-е, доп. / Пер. с англ. дхн Ю.Г. Бунделя / Под ред. акад. А.Н. Несмеянова – М.: Мир, 1978.
6. Супотницкий М.В. Биологическая война. Введение в эпидемиологию искусственных эпидемиологических процессов и биологических поражений: монография / Супотницкий М.В. – М.: «Кафедра», «Русская панорама», 2013.
7. Франке З. Химия отравляющих веществ. Т. 1. Перевод с нем. – М.: «Химия», 1973.
8. Чичибабин А.Е. Основные начала органической химии. Изд. 6-е (стереотипное) /Под ред. П.Г. Сергеева. Том II – М.: Государственное издательство научно-технической литературы, 1958.
9. J H Renwick Hypothesis: anencephaly and spina bifida are usually preventable by avoidance of a specific but unidentified substance present in certain potato tubers - Br J Prev Soc Med. 1972 May; 26(2): 67–88.
