BIOQUIMICA DE LOS ALIMENTOS
Miguel Calvo
SUBSTANCIAS NOCIVAS

OTRAS SUBSTANCIAS NOCIVAS NATURALES

Alcaloides del grupo de la solanina

Las patatas, tomates y otras plantas de la familia de las solanáceas contienen una serie de glicoalcaloides, de los que los más importantes son la solanina y la chaconina. Los dos comparten el mismo núcleo esteroidal (la aglicona) la solanidina.

Solanidina


En la solanina, el núcleo de solanidina está unido a una galactosa que a su vez se une a una glucosa y a una ramnosa, mientras que en la chaconina la solanidina está unida a una glucosa con dos ramnosas.

Solanina


Los alcaloides del tipo de la solanina producen irritación del tracto gastrointestinal, incluso úlceras y hemorragias. Al ser inhibidores de la colinesterasa pueden afectar también al sistema nervioso central. Dosis muy elevadas podrían llegar incluso a producir la muerte por parálisis respiratoria.

La solanina y chaconina presentes en las patatas pueden ser causa de intoxicaciones en determinadas circunstancias. Se producen cantidades elevadas de estos alcaloides con la germinación, por la exposición a la luz o por daños mecánicos. En general, las condiciones que promueven la formación de alcaloides promueven también la síntesis de clorofila, por lo que se dispone de indicios apreciables con facilidad cuando la patatas pueden representar un riesgo. Algunas variedades de patata, como la Lenape se han retirado del mercado por su alto contenido en solanina, y en la introducción de nuevas variedades se exige que el contenido de solanina sea siempre en ellas menor de 200mg/kg.

Los glicoalcaloides de la solanidina producen en las patatas sabores amargos cuando se encuentran a concentraciones por encima de 140mg/Kg, y sensación de quemadura en la boca y garganta a concentraciones superiores a 200mg/Kg.

Los alcaloides de la patata no se destruyen por el cocinado. Los glicoalcaloides son más tóxicos que las agliconas, lo que reduce el riesgo ya que una gran proporción de los ingeridos se hidrolizan rápidamente por acción de las glicosidasas digestivas. También resulta favoirable el hecho de que se absorben en una proporción pequeña. Los absorbidos se excretan rápidamente en la orina.

La tomatina es un glicoalcaloide presente en los tomates, formado por la tomatidina, que es la aglicona, unida a cuatro moléculas de azúcares. Tiene actividad contra varias bacterias y hongos. En los tomates verdes la concentración es muy superior a la presente en los tomates maduros.


Grayanotoxinas

Las grayanotoxinas son un grupo de substancias tóxicas de tipo diterpénico que se encuentran ocasionalmente en la miel cuando las abejas han recolectado néctar de algunas especies de plantas, no de todas, de la familia de las Ericáceas (rododendros). Las grayanotoxinas se unen a los canales de sodio de las células nerviosas y musculares, evitando su cierre, de tal forma que las mantienen despolarizadas. La intoxicación que producen no suele ser grave (alteración del ritmo cardiaco, bajada de la presión sanguínea, debilidad general y vómitos) y remite en menos de 24 horas.

Grayanotoxina III


La intoxicación por grayanotoxinas se conoce desde antiguo, y fue citada ya por Jenofonte en en año 400 AC. También es probablemente una de las primeras substancias cuyo uso en la “guerra química” se ha documentado antes. En el año 67 AC, a su paso por Trebizón, en la actual Turquía, los soldados romanos recibieron como “obsequio” de la población local miel contaminada por grayatoxinas, procedentes de Rhododendron ponticum, que crece abundantemente en la zona. El ejército de Mitrídates, de quien eran aliados los “donantes”, aprovecho la enfermedad producida por la miel para atacar, con éxito, a varios destacamentos romanos.


Rhododendron ponticum.
Fotografía obtenida del trabajo de Travis, Atkinson y Edwards
Designing a strategy for efficient control of Rhododendron ponticum


Además de Rhododendron ponticum, abundante en la zona oriental del Mediterráneo, y que también se encuentra en algunos puntos del sur de España (la subespecie baeticum), y como planta invasiva en muchos lugares de Europa, producen grayanotoxinas Rhododendron occidentale y Rhododendron macrophyllum, que crecen en Estados Unidos, especialmente en California. Otras especies tóxicas crecen abundantemente en Brasil, Canadá y Japón. Se producen con cierta frecuencia intoxicaciones en Turquía, y en los otros países de forma ocasional por miel importada o procedente de recolectores artesanales. Con la miel “comercial” es prácticamente imposible, dado que aunque incluyera algún lote individual contaminado, la dilución con otros lo haría inocuo.


Saponinas

Las saponinas son glucósidos presentes en algunos vegetales que, como su nombre indica, son capaces de formar espuma, como el jabón, cuando se encuentran en disolución acuosa. Tienen sabor amargo, y son capaces de producir la hemólisis de los eritrocitos in vitro.

Las saponinas son glucósidos, con glucosa, galactosa o pentosas, de las sapogeninas, triterpenos, esteroides o de alcaloides esteroidales, que se encuentran en muchos vegetales y en algunos animales marinos, como las holoturias. Los contenidos varían del 0.1% al 5%. Son probablemente productos de defensa de los vegetales contra sus patógenos, especialmente hongos, y se encuentran sobre todo en las zonas más externas de las plantas

Entre los vegetales más comunes que contienen saponinas se encuentran las espinacas, espárragos, remolacha, leguminosas, especialmente la soja, y los brotes de alfalfa. La saponina más importante presente en la alfalfa es el 3 β-O-triglucósido del ácido medicagénico.

Saponina de la alfalfa


Desde el punto de vista biológico, su efecto puede ser muy diverso. Pueden tener efectos perjudiciales, actuando como antinutrientes, o incluso directamente como tóxicos. Su capacidad tensioactiva hace que alteren las membranas celulares. En el tubo digestivo prácticamente no se absorben, por lo que su efecto se produciría solamente a nivel local, al alterar las membranas, y posiblemente al aumentar su permeabilidad. Algunas saponinas pueden tener efectos beneficiosos, al tener actividad antiviral o antiinflamatoria.

Las saponinas son muy tóxicas para los peces, y en algunos lugares se han utilizado como método de pesca, envenendo a los peces con ellas.

La quinoa Chenopodium quinoa es un vegetal nativo de los Andes, no propiamente un cereal, sino una dicotiledónea, utilizado tradicionalmente como alimento, dada su capacidad para crecer en tierras pobres y a gran altitud y su elevado valor nutritivo, por su gran contenido en almidón y la buena calidad de sus proteínas, mejor que la de casi cualquier otro vegetal. En Bolivia se hizo legalmente obligatorio en 1980 añadir al menos un 55 % de harina de quinoa a muchos derivados de cereales obtenidos industrialmente.

La quinoa contiene alrededor del 1 % de saponinas, situadas en la zona más externa de la semilla, que tienen sabor amargo y efectos antinutritivos. Pueden eliminarse en gran parte por abrasión, aunque recientemente se han desarrollado variedades con contenidos bajos. Las principales saponinas de la quinoa son glicósidos derivados del ácido oleanólico, de la hederagenina y del ácido fitotolacagénico, y producen espumas estables incluso a concentraciones del 0,1%, por lo que se han utilizado en algunos países para elaboración de jabones líquidos o incluso en bebidas.

Hederagenina




También contienen saponinas la soja y el cacahuete. Otras saponinas, como las de la quilaya se utilizan actualmente de forma muy ocasional como emulsionantes para uso alimentario.


Safrol y otros compuestos alquilbencénicos

El safrol se encuentra en el sasafrás, Sassafras albidum, o Sassafras officinale , un arbol de la familia de las Lauráceas, y se extrae con el aceite esencial. Hasta la década de 1960 este aceite esencial se utilizaba como aromatizante en algunas bebidas sin alcohol (zarzaparrilla).


Hojas de Sassafras albidum.
Fotografía por cortesía del Dr. Bruce Hoagland
Oklahoma Biological Survey


También se encuentra safrol en la nuez moscada (alrededor de 2 mg de safrol por gramo) y en otras muchas especias.

Safrol


Junto con el safrol aparecen también cantidades generalmente menores de isosafrol y de otros alquilbencenos. El safrol es hepatotóxico y cancerígeno, por lo que actualmente el uso del aceite de sasafrás en los alimentos está prohibido. En el caso del safrol ha aparecido en los últimos años (aunque el proceso se conoce desde la década de 1950) un nuevo problema, la utilización ilegal de esta substancia para la fabricación de “drogas de diseño”.

El isosafrol es un componente importante del aceite de ylan-ylang, que se ha utilizado también como aromatizante. El estragol es otro alquilbenceno que se encuentra en el estragón, la albahaca y el hinojo, y que en concentraciones elevadas es también un cancerígeno hepático en animales de experimentación.

Estragol


La β-asarona se encuentra en el aceite esencial de cálamo, Acorus calamus, obtenido del rizoma de esta planta, que se utilizaba como aromatizante en algunas bebidas alcohólicas. El aceite de cálamo más empleado con este fin (el europeo, de una variedad diploide) contiene alrededor del 5% de esta substancia, pero el de algunas otras variedades indias puede llegar al 80%. La β-asarona es un potencial cancerígeno, y consecuentemente la utilización del aceite de cálamo como aromatizante se ha prohibido en muchos países. Por el contrario, la raíz en polvo se ha popularizado como ingrediente de “medicinas naturistas”.

β-asarona



Tuyona

La tuyona (o tujona) es un componente fundamental (hasta el 80%) del aceite esencial del ajenjo o absenta, Artemisia absinthium, planta utilizada durante muchos años para aromatizar la bebida alcohólica del mismo nombre. Los aceites esenciales de salvia y de cedro también contienen tuyona.

Tuyona


La tuyona es tóxica, produciendo como efectos agudos náuseas, insomnio y vértigo. Dosis muy elevadas puden producir delirios y daños cerebrales y renales. La constatación (o más bien atribución, probablemente muy exagerada) de los efectos nocivos que la combinación de la tuyona y el alcohol tenían sobre el sistema nervioso de sus consumidores habituales hicieron que la absenta (licor) se prohibiera en muchos países entre 1908 y 1915 (no en España), aunque se siguió fabricando ilegalmente. Posteriormente se ha vuelto a autorizar su fabricación, pero limitando el contenido de tuyona presente. También se encuentra tuyona (en cantidades limitadas legalmente) en otras bebidas alcohólicas amargas.


Dans un café
Obra del pintor francés Degas realizada en 1875, y que fue rebautizada como L’Absynthe en 1893, para una exposición.
Con ese nuevo título se pretendía atribuir la mirada perdida de la mujer retratada al efecto de la absenta, bebida de la que tiene en un vaso ante ella.
El cuadro se encuentra actualmente en el Musee d’Orsay, París



Fitoalexinas

Las fitoalexinas son sustancias sintetizadas por lo vegetales como respuesta a ataques, especielmente frente a los producidos por hongos. Existen muchas moléculas de este tipo, dependiendo del vegetal. Las más importantes por sus efectos potenciales negativos sobre la salud son las furanocumarinas que se encuentran presentes en el apio, perejil y chirivía, el psoraleno y sus derivados.

Un derivado del psoraleno que aparece frecuentemente junto con él es el bergapteno, 5-metoxipsoraleno.Otro derivado importante del psoraleno es el 8-metoxipsoraleno, conocido como xantotoxina. La angelicina, menos estudiada, es una furanocumarina ramificada.

Psoraleno y bergapteno


Estas substancias pueden causar fotosensibilización, y son fotomutágenas y fotocancerígenas, es decir, es necesario además de la substancia, la exposición al sol para que se produzcan esos efectos.

Los problemas de salud, fotosensibilización, causados por estas substancias, son relativamente frecuentes entre las personas que manejan apio habitualmente (cultivadores y comercializadores). Algunos cultivares de apio resistentes a los insectos contienen cantidades anormalmente elevadasde fitoalexinas, lo que los hace más peligrosos.

El boniato o batata, Ipomoea batatas es capaz de producir también fitoalexinas, entre ellas el 4-ipomeanol, que es capaz de producir daños hepáticos renales y pulmonares en animales de experimentación.

4-ipomeanol


Muchos otros vegetales producen también fitoalexinas con estructuras distintas. Entre ellas se puede destacar la glyceollina I, presente en la soja. Otras leguminosas producen también substancias relacionadas con ésta.

Gliciollina-I



Hidrazinas en setas

Además de las setas clasificadas como tóxicas, y que solamente se consumen por accidente, algunas de las consideradas como “comestibles” contienen substancias potencialmente nocivas. Un ejemplo es el caso de la seta Gyromitra esculenta, que contienen giromitrina. La presencia de esta substancia la hace claramente tóxica, incluso potencialmente mortal cuando se consume cruda. Con la cocción desaparece en su mayor parte la toxicidad.


Gyromitra esculenta.
Fotografía por cortesía de Associació Micològica Joaquim Codina


La giromitrina es la N-metil-N-formil-hidrazina.

Giromitrina




El champiñón común, Agaricus bisporus, contiene también una substancia de la familia de las hidrazinas, la agaritina, β-N (γ-L(+) glutamil) 4-hidroximetilfenilhidrazina.

Agaritina


Los champiñones contienen alrededor de 200 μg de esta substancia por gramo de peso fresco. Mas del 90% desaparece en el enlatado. Aunque se ha extudiado extensamente la posivble carcinogenicidad de esta substancia, los resultados obtenidos no son por el momento concluyentes.


Canavanina

La canavanina es un aminoácido semejante a la arginina que se encuentra presente en concentraciones elevadas (hasta el 1,5% en peso) en algunos materiales que ocasionalmente se utilizan como alimento, como los brotes de alfalfa.

Canavanina


La canavanina tienen una estructura semejante a la arginina, y puede competir con ella en su metabolismo o incluso ocupar su lugar en la sínstesis de proteínas. Las proteínas con canavanina en lugar de arginina perderían su capacidad biológica, o incluso podrían producir reacciones autoinmunes, al reconocerse como “extrañas.

La “judía de caballo” o “judía de puerco”, Canavalia ensiformis, utilizada ocasionalmente en la alimentación humana, puede contener hasta el 4% de canavanina en las semillas.


Ptaquilósido

El ptaquilósido es una substancia que se encuentra en el helecho Pteridium aquilinum, cuyos brotes tiernos se consumen como ensalada en algunos lugares del mundo especialmente en Japón, pero que sobre todo representa un problema de salud animal, dado que se trata de un vegetal con gran capacidad invasiva, y puede ser consumido en grandes cantidades con el pasto.


Plantas adultas y brotes tiernos de Pteridium aquilinum
Fotografías por cortesía de Al y Betty Schneider, Southwest Colorado Wildflowers Ferns and Trees


Este helecho contiene tiaminasa, enzima que destruye la tiamina, pero sobre todo su efecto nocivo se debe a la presencia de una substancia peculiar, el ptaquilósido, que puede producir leucopenia (falta de leucocitos) trombicitopenia y otras alteraciones sanguíneas. También es una substancia potencialmente cancerígena, produciendo tumores del aparato digestivo. Los brotes tiernos contienen cantidades particularmente elevadas.

Ptaquilósido


El ptaquilósido se transforma fácilmente en pterosina B, especialmente en las condiciones de procesado (cocción en medio alcalino, con ceniza) habituales en la “cocina” de este helecho.

Pterosina-B


El riesgo potencial del ptaquilósido no solamente se encontraría en el consumo de helechos en ensalada (hábito poco extendido), sino en el paso de esta substancia desde los animales de granja que ingieren el helecho como pasto a la leche, que se ha demostrado que es posible en un cierto porcentaje (afortunadamente, menos del 10% del total ingerido por el animal, generalmente mucho menos). Aunque las vacas tienden a evitarlo, si pueden, las cabras no lo hacen. En los no rumiantes, el efecto directo es potencialmente mayor.


Cicasina

Las plantas del orden de de las cicadales contienen grandes cantidades de almidón en raíces, tronco y semillas, y se utilizan como alimento en muchos puntos del Trópico. Las semillas del género Zamia se utilizan en Méjico, Centroamérica y Colombia, mientras que las del género Cycas se utilizan en Australia y en Asia. Se conocen como “palmera sago” (aunque no sean una palmera realmente ) y como “arbol del pan”.


Cycas revoluta. Planta, grupo de semillas en la planta y semillas individuales, una de ellas sin la cubierta dura. Fotografía por cortesía de John Rawlings, Trees of Stanford


Para consumir estas plantas como alimento es necesario llevar a cabo un proceso de detoxificación, para eliminar varios compuestos nocivos. El sistema depende de las zonas, pero suele basarse en el lavado y fermentación. El producto rico en almidón obtenido, utilizable para fabricar pan, recibe el nombre de “sago”. Si los alimentos obtenidos de las cicadales no se procesan adecuadamente, pueden producir trastornos digestivos y daños hepáticos de forma inmediata. A largo plazo, pueden producir cáncer y también trastornos neurológicos. Las toxinas de las cicadales podrían estar implicadas en una enfermedad neurodegenerativa (la llamada “demencia de Guam”) típica de algunas zonas de la isla de Guam y de otras islas donde estas plantas son una fuente importante de alimento, y en el desarrollo de un tipo de esclerosis lateral amiotrófica, anormalmenet frecuente entre algunas poblaciones de estas zonas.

Las substancias tóxicas de las cicadales efactan también a los animales dométicos que las consumen, pero no a la fauna salvaje de los lugares en los que forman parte del ecosistema original.

Entre las substancias nocivas de las cicadales se encuentra la cicasina.

Cicasina


La cicasina es un tóxico hepático, y es el principal responsable de la toxicidad aguda de las cicadales. Además, la cicasina es también un posible agente cancerígeno a largo plazo.

Los alimentos obtenidos de las cicadales también contienen BMAA (β-metilamino-L-alanina).

BMAA


La BMAA es un aminoácido no proteico, que se encuentra en concentraciones especialmente elevadas en las plantas del género Cycas que crecen en Guam y en Nueva Guinea. Su estructura es semejante al glutamato (y también a la de una de las substancias causantes del latirismo) y es capaz de actuar sobre las neuronas como excitotóxico, al unirse a los receptores de glutamato.


Alcaloides de pirrolizidina

Los alcaloides de pirrolizidina se encuentran en plantas tóxicas del género Senecio, pero también, en menores cantidades, en otras como la consuelda Symphytum officinale utilizada habitualmente en herboristería para infusiones, como especia y como aromatizante. Los más importantes son la sinfitina, internedina y licopsamina.

Sinfitina


Estos alcaloides producen tumores hepáticos en ratas, por lo que en algunos países se ha restringido o prohibido la comercialización de la consuelda.


Consuelda, Symphytum officinale . Ilustración procedente del libro A History of the Vegetable Kingdom, de William Rhind, publicado hacia 1865.


Si los animales de granja consumen en el pasto vegetales que los contengan, los alcaloides de pirrolizidina pueden pasar a la leche. También se pueden encontrar en la miel, si las abejas liban en estas plantas. En algunos países se han producido intoxicaciones por consumo de cereales muy contaminados por semillas de estas plantas.





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