Capsaicin - Capsaicin
Navne | |
---|---|
Udtale | / K æ p s eɪ ɪ s ɪ n / |
Foretrukket IUPAC -navn
(6 E ) -N -[(4-Hydroxy-3-methoxyphenyl) methyl] -8-methylnon-6-enamid |
|
Andre navne
( E ) -N- (4-Hydroxy-3-methoxybenzyl) -8-methylnon-6-enamid
8-methyl- N- vanillyl- trans- 6-nonenamid trans -8-methyl- N- vanillylnon-6-enamid ( E ) -Capsaicin Capsicine Capsicin CPS |
|
Identifikatorer | |
3D -model ( JSmol )
|
|
2816484 | |
ChEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
DrugBank | |
ECHA InfoCard | 100.006.337 |
EF -nummer | |
KEGG | |
PubChem CID
|
|
UNII | |
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
Ejendomme | |
C 18 H 27 N O 3 | |
Molar masse | 305.418 g · mol −1 |
Udseende | Krystallinsk hvidt pulver |
Lugt | Meget flygtig og skarp |
Smeltepunkt | 62 til 65 ° C (144 til 149 ° F; 335 til 338 K) |
Kogepunkt | 210 til 220 ° C (410 til 428 ° F; 483 til 493 K) 0,01 Torr |
0,0013 g/100 ml | |
Opløselighed | |
Damptryk | 1,32 × 10 −8 mm Hg kl25 ° C |
UV-vis (λ max ) | 280 nm |
Struktur | |
monoklinisk | |
Farmakologi | |
M02AB01 ( WHO ) N01BX04 ( WHO ) | |
Licensdata | |
Farer | |
Sikkerhedsdatablad | |
GHS -piktogrammer | |
GHS Signalord | Fare |
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 (brand diamant) | |
Medmindre andet er angivet, angives data for materialer i deres standardtilstand (ved 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
kontrollere ( hvad er ?) | |
Infobox -referencer | |
Capsaicin | |
---|---|
Varme | Over toppen |
Scoville skala | 16.000.000 SHU |
Capsaicin ( 8-methyl- N- vanillyl-6-nonenamid ) er en aktiv bestanddel af chilipeber , som er planter, der tilhører slægten Capsicum . Det er en kemisk irritation for pattedyr, herunder mennesker, og producerer en fornemmelse af at brænde i ethvert væv, som det kommer i kontakt med. Capsaicin og flere beslægtede alkaloider kaldes capsaicinoider og produceres som sekundære metabolitter af chilipeber, sandsynligvis som afskrækkende virkning mod visse pattedyr og svampe. Ren capsaicin er en hydrofob , farveløs, meget skarp , krystallinsk til voksagtig fast forbindelse.
Naturlig funktion
Capsaicin findes i store mængder i placentavævet (som holder frøene), de indre membraner og i mindre grad de andre kødfulde dele af plantens frugter i slægten Capsicum . Frøene selv producerer ikke noget capsaicin, selvom den højeste koncentration af capsaicin kan findes i den hvide sten i den indre væg, hvor frøene er fastgjort.
Frøene fra Capsicum -planter spredes overvejende af fugle. Hos fugle reagerer TRPV1 -kanalen ikke på capsaicin eller beslægtede kemikalier (fugle vs. pattedyr TRPV1 viser funktionel mangfoldighed og selektiv følsomhed). Dette er fordelagtigt for planten, da frø af chilipeber, der indtages af fugle, passerer gennem fordøjelseskanalen og kan spire senere, hvorimod pattedyr har molartænder, der ødelægger sådanne frø og forhindrer dem i at spire. Således kan naturlig selektion have ført til stigende capsaicinproduktion, fordi det gør planten mindre tilbøjelig til at blive spist af dyr, der ikke hjælper den med at sprede sig. Der er også tegn på, at capsaicin kan have udviklet sig som et svampedræbende middel. Svampepatogenet Fusarium , som er kendt for at inficere vilde chili og derved reducere levedygtigheden af frø, afskrækkes af capsaicin, som dermed begrænser denne form for predispersal frødødelighed.
Giften fra en bestemt tarantula- art ( Psalmopoeus cambridgei , også kendt som Trinidad chevron tarantula ) aktiverer den samme smertevej som aktiveres af capsaicin, et eksempel på en fælles vej i både plante- og dyrs anti-pattedyrsforsvar.
Anvendelser
Mad
På grund af den brændende fornemmelse forårsaget af capsaicin, når det kommer i kontakt med slimhinder , bruges det almindeligt i fødevarer til at tilsætte ekstra krydderi eller "varme" (piquancy), normalt i form af krydderier som chilipulver og paprika . I høje koncentrationer vil capsaicin også forårsage en brændende effekt på andre følsomme områder, såsom hud eller øjne. Graden af varme, der findes i en fødevare, måles ofte på Scoville -skalaen . Fordi nogle mennesker nyder varmen, har der længe været efterspørgsel efter capsaicin-krydret produkter som chili peber og varme saucer som Tabasco sauce og salsa .
Det er almindeligt, at folk oplever behagelige og endda euforiske virkninger ved at indtage capsaicin. Folklore blandt selvbeskrevne " chiliheads " tilskriver dette smerte-stimuleret frigivelse af endorfiner , en anden mekanisme end den lokale receptoroverbelastning, der gør capsaicin effektivt som et aktuelt smertestillende middel .
Forskning og farmaceutisk brug
Capsaicin bruges som smertestillende middel i topiske salver og dermale pletter for at lindre smerter, typisk i koncentrationer mellem 0,025% og 0,1%. Det kan anvendes i cremeform til midlertidig lindring af mindre smerter i muskler og led i forbindelse med gigt , rygsmerter, belastninger og forstuvninger , ofte i forbindelser med andre rubefacienter .
Det bruges også til at reducere symptomerne på perifer neuropati , såsom postherpetisk neuralgi forårsaget af helvedesild . Et capsaicin depotplaster ( Qutenza ) til behandling af denne særlige terapeutiske indikation (smerter på grund af postherpetisk neuralgi) blev godkendt i 2009 som terapeutisk af både den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration (FDA) og EU. En efterfølgende ansøgning til FDA om Qutenza til at blive brugt som smertestillende middel ved hiv -neuralgi blev afvist. En 2017-gennemgang af kliniske undersøgelser med begrænset kvalitet viste, at topdosis topisk capsaicin (8%) sammenlignet med kontrol (0,4% capsaicin) gav moderat til betydelig smertelindring fra postherpetisk neuralgi, HIV- neuropati og diabetisk neuropati .
Selvom capsaicin cremer er blevet brugt til behandling af psoriasis til reduktion af kløe, konkluderede en gennemgang af seks kliniske forsøg med topisk capsaicin til behandling af kløe , at der ikke var tilstrækkeligt bevis for effekt. Capsaicin reducerer moderat LDL -kolesterolniveauer .
Der er utilstrækkeligt klinisk bevis for at bestemme indtagelsen af capsaicin på flere menneskelige lidelser, herunder fedme, diabetes , kræft og hjerte -kar -sygdomme .
Peberspray og skadedyr
Capsaicinoider er også en aktiv ingrediens i oprørskontrol og peberspraymidler til personlig forsvar . Når sprayen kommer i kontakt med huden, især øjne eller slimhinder, forårsager det smerter og vejrtrækningsbesvær hos det berørte individ.
Capsaicin bruges også til at afskrække skadedyr, især skadedyr fra pattedyr. Mål for capsaicin -afskrækningsmidler omfatter voles, hjorte, kaniner, egern, bjørne , insekter og angrebshunde. Malede eller knuste tørrede chilibælge kan bruges i fuglefrø til at afskrække gnavere, idet de drager fordel af fugles ufølsomhed over for capsaicin. Den Elephant Pepper Development Trust hævder, at bruge chili peber som en barriere afgrøde kan være et bæredygtigt middel til landdistrikterne afrikanske landmænd til at afskrække elefanter fra at spise deres afgrøder.
En artikel offentliggjort i Journal of Environmental Science and Health Part B i 2006 siger, at "Selvom ekstrakt af hot chili peber almindeligvis bruges som en bestanddel af husholdnings- og haveinsektafvisende formler, er det ikke klart, at capsaicinoid-elementerne i ekstraktet er ansvarlig for dets afvisning. "
Det første pesticidprodukt, der udelukkende brugte capsaicin som aktiv ingrediens, blev registreret hos det amerikanske landbrugsministerium i 1962.
Ridesport
Capsaicin er et forbudt stof i hestesport på grund af dets overfølsomheds- og smertelindrende egenskaber. Ved sprangbegivenhederne ved sommer -OL 2008 testede fire heste positivt for stoffet, hvilket resulterede i diskvalifikation.
Toksicitet
Akutte helbredseffekter
Capsaicin er et stærkt irriterende middel, der kræver passende beskyttelsesbriller, åndedrætsværn og korrekte procedurer for håndtering af farligt materiale. Capsaicin får virkning ved hudkontakt (irriterende, sensibiliserende), øjenkontakt (irriterende), indtagelse og indånding (lungeirriterende, lungsensibilisator). LD 50 hos mus er 47,2 mg/kg.
Smertefulde udsættelser for capsaicinholdige peberfrugter er blandt de mest almindelige planterelaterede eksponeringer, der præsenteres for giftcentre. De forårsager brændende eller sviende smerter i huden, og hvis de indtages i store mængder af voksne eller små mængder af børn, kan de forårsage kvalme, opkastning, mavesmerter og brændende diarré. Øjeneksponering giver intens rive, smerte, konjunktivitis og blefarospasme .
Behandling efter eksponering
Den primære behandling er fjernelse fra eksponering. Forurenet tøj skal fjernes og lægges i lufttætte poser før forbrænding for at forhindre sekundær eksponering.
Til ekstern eksponering er badning af slimhindeoverfladerne, der har kontaktet capsaicin med olieagtige forbindelser såsom vegetabilsk olie, paraffinolie , vaselin ( vaselin ), cremer eller polyethylenglycol den mest effektive måde at dæmpe det tilhørende ubehag på; da olie og capsaicin begge er hydrofobe carbonhydrider, vil capsaicin, der ikke allerede er blevet absorberet i væv, blive taget op i opløsning og let fjernet. Capsaicin kan også vaskes af huden ved hjælp af sæbe, shampoo eller andre vaskemidler . Almindeligt vand er ineffektivt ved fjernelse af capsaicin. Capsaicin er opløseligt i alkohol, som kan bruges til at rense forurenede genstande.
Når capsaicin indtages, er kold mælk en effektiv måde at lindre den brændende fornemmelse (på grund af kaseiner , et protein, der findes i mælk, der har en vaskemiddelvirkning på capsaicin) og sukkeropløsning (10%) ved 20 ° C (68 ° F) ) er næsten lige så effektiv. Den brændende fornemmelse vil langsomt forsvinde over flere timer, hvis der ikke foretages handlinger.
Capsaicin-induceret astma kan behandles med orale antihistaminer eller kortikosteroider .
Vægttab og genvinde
Fra 2007 var der ingen tegn på, at vægttab er direkte korreleret med indtagelse af capsaicin. Godt designet klinisk forskning var ikke blevet udført, fordi capsaicins skarphed i foreskrevne doser under forskning forhindrede forsøgspersoner i at følge i undersøgelsen. En metaanalyse fra 2014 af yderligere forsøg fandt svag dokumentation for, at indtagelse af capsaicin før et måltid kan reducere mængden af mad, der indtages lidt, og kan føre til madpræference mod kulhydrater .
Mavesår
En anmeldelse fra 2006 konkluderede, at capsaicin kan lindre symptomer på et mavesår frem for at være en årsag til det.
Handlingsmekanisme
De brændende og smertefulde fornemmelser forbundet med capsaicin skyldes dens kemiske interaktion med sensoriske neuroner . Capsaicin, som medlem af vanilloidfamilien , binder sig til en receptor kaldet vanilloidreceptorsubtype 1 (TRPV1). Først klonet i 1997, TRPV1 er en ionkanaltype receptor. TRPV1, som også kan stimuleres med varme, protoner og fysisk slid, lader kationer passere gennem cellemembranen, når de aktiveres. Den resulterende depolarisering af neuronen stimulerer det til at signalere hjernen. Ved at binde sig til TRPV1 -receptoren producerer capsaicinmolekylet lignende fornemmelser som dem med overdreven varme eller slibende skader, hvilket forklarer, hvorfor capsaicins krydrethed beskrives som en brændende fornemmelse.
Tidlig forskning viste, at capsaicin fremkalder en langvarig strøm i sammenligning med andre kemiske agonister, hvilket tyder på inddragelse af en betydelig satsbegrænsende faktor. Efterfølgende har TRPV1 -ionkanalen vist sig at være et medlem af superfamilien af TRP -ionkanaler , og som sådan betegnes den nu som TRPV1 . Der er en række forskellige TRP -ionkanaler, der har vist sig at være følsomme over for forskellige temperaturområder og sandsynligvis er ansvarlige for vores temperaturfølelsesområde. Således forårsager capsaicin faktisk ikke en kemisk forbrænding eller faktisk nogen direkte vævsskade, når chili peber er kilden til eksponering. Betændelsen som følge af eksponering for capsaicin menes at være resultatet af kroppens reaktion på nervespænding. For eksempel menes det, at virkningen af capsaicin til inducering af bronchokonstriktion involverer stimulering af C -fibre, der kulminerer med frigivelse af neuropeptider. I det væsentlige opbrænder kroppen væv, som om det har undergået en forbrænding eller slid, og den resulterende betændelse kan forårsage vævsskade i tilfælde af ekstrem eksponering, som det er tilfældet for mange stoffer, der får kroppen til at udløse en inflammatorisk reaktion.
Capsaicin var medvirkende til Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 2021 , da det havde ført til opdagelsen af receptorer for temperatur og berøring.
Historie
Forbindelsen blev først ekstraheret i uren form i 1816 af Christian Friedrich Bucholz (1770-1818). Han kaldte det "capsicin", efter slægten Capsicum, hvorfra det blev ekstraheret. John Clough Thresh (1850–1932), der havde isoleret capsaicin i næsten ren form, gav det navnet "capsaicin" i 1876. Karl Micko isolerede capsaicin i sin rene form i 1898. Capsaicins kemiske sammensætning blev først bestemt i 1919 af EK Nelson , som også delvist belyste capsaicins kemiske struktur. Capsaicin blev først syntetiseret i 1930 af Ernst Spath og Stephen F. Darling. I 1961 blev lignende stoffer isoleret fra chili peber af de japanske kemikere S. Kosuge og Y. Inagaki, der kaldte dem capsaicinoider.
I 1873 udtalte den tyske farmakolog Rudolf Buchheim (1820–1879) og i 1878 den ungarske læge Endre Hőgyes, at "capsicol" (delvist renset capsaicin) forårsagede en brændende følelse, når den var i kontakt med slimhinder og øget udskillelse af mavesyre .
Capsaicinoider
De mest almindeligt forekommende capsaicinoider er capsaicin (69%), dihydrocapsaicin (22%), nordihydrocapsaicin (7%), homocapsaicin (1%) og homodihydrocapsaicin (1%).
Capsaicin og dihydrocapsaicin (begge 16,0 millioner SHU ) er de mest skarpe capsaicinoider. Nordihydrocapsaicin (9,1 millioner SHU), homocapsaicin og homodihydrocapsaicin (begge 8,6 millioner SHU) er cirka halvt så varme.
Der er seks naturlige capsaicinoider (tabel herunder). Selvom vanillylamid af n-nonansyre (Nonivamid, VNA, også PAVA) produceres syntetisk til de fleste anvendelser, forekommer det naturligt i Capsicum- arter.
Capsaicinoid navn | Forkortelse. | Typisk relativ mængde |
Scoville varmeenheder |
Kemisk struktur |
---|---|---|---|---|
Capsaicin | C | 69% | 16.000.000 | |
Dihydrocapsaicin | DHC | 22% | 16.000.000 | |
Nordihydrocapsaicin | NDHC | 7% | 9.100.000 | |
Homocapsaicin | HC | 1% | 8.600.000 | |
Homodihydrocapsaicin | HDHC | 1% | 8.600.000 | |
Nonivamid | PAVA | 9.200.000 |
Biosyntese
Historie
Den generelle biosyntetiske vej for capsaicin og andre capsaicinoider blev belyst i 1960'erne af Bennett og Kirby og Leete og Louden. Radiomærkningsundersøgelser identificerede phenylalanin og valin som forstadier til capsaicin. Enzymer af phenylpropanoidvejen , phenylalaninammoniaklyase (PAL), cinnamat 4 -hydroxylase (C4H), koffeinsyre O -methyltransferase (COMT) og deres funktion i capsaicinoid biosyntese blev senere identificeret af Fujiwake et al., Og Sukrasno og Yeoman. Suzuki et al. er ansvarlige for at identificere leucin som en anden forløber for den forgrenede fedtsyrevej . Det blev opdaget i 1999, at chili peppers skarphed er relateret til højere transkriptionsniveauer af centrale enzymer i phenylpropanoidvejen , phenylalaninammoniaklyase, cinnamat 4 -hydroxylase, koffeinsyre O -methyltransferase. Lignende undersøgelser viste høje transkriptionsniveauer i placenta af chilipeber med høj skarphed af gener, der er ansvarlige for forgrenet fedtsyrevej .
Biosyntetisk vej
Planter udelukkende af slægten Capsicum producerer capsaicinoider, som er alkaloider . Capsaicin menes at blive syntetiseret i interlocular septum af chili peppers og afhænger af det gen AT3 , som er bosiddende i pUN1 locus , og som koder for et formodet acyltransferase .
Biosyntese af capsaicinoiderne forekommer i kirtlerne i peberfrugten, hvor capsaicinsyntase kondenserer vanillylamin fra phenylpropanoidvejen med en acyl-CoA-del produceret af den forgrenede fedtsyrevej .
Capsaicin er den mest rigelige capsaicinoid, der findes i slægten Capsicum , men der findes mindst ti andre capsaicinoid -varianter. Phenylalanin forsyner forløberen til phenylpropanoidvejen, mens leucin eller valin udgør forløberen for den forgrenede fedtsyrevej . For at producere capsaicin fremstilles 8-methyl-6-nonenoyl-CoA af den forgrenede fedtsyrevej og kondenseres med vanillamin. Andre capsaicinoider produceres ved kondensering af vanillamin med forskellige acyl-CoA-produkter fra den forgrenede fedtsyrevej , som er i stand til at producere en række acyl-CoA-grupper af forskellig kædelængde og umættelsesgrad. Alle kondensationsreaktioner mellem produkterne fra phenylpropanoid og forgrenet fedtsyrevej medieres af capsaicinsyntase til fremstilling af det endelige capsacinoidprodukt.
Se også
- Allicin , det aktive pikant smagskemikalie i ubehandlet hvidløg og i mindre grad løg (se artiklerne for diskussion af andre kemikalier i dem vedrørende skarphed og øjenirritation)
- Allyl isothiocyanat (også allyl mercaptan ), det aktive pikant kemikalie i sennep , radiser , peberrod og wasabi
- Capsazepin , capsaicin -antagonist
- Gingerol og shogaol , de aktive pikante smagskemikalier i ingefær
- Iodoresiniferatoxin , en ultrapotent capsaicin -antagonist afledt af Resiniferatoxin
- Liste over undersøgelsesmedicin
- Naga Viper peber , Bhut Jolokia Pepper , Carolina Reaper , Trinidad Moruga Scorpion ; nogle af verdens mest capsaicinrige frugter
- Resiniferatoxin , en ultrapotent capsaicin -analog i Euphorbia -planter
- Phenylacetylrinvanil , en syntetisk analog
- syn -Propanethial- S -oxid , det vigtigste aktive pikantkemikalie i løg
- Piperine , det aktive pikant smagskemikalie i sort peber
- Hydroxy alpha sanshool , et paræstesiinducerende kemikalie i Sichuan peber
- Menthol , det aktive stof i mynte og pebermynte
Referencer
Noter
Yderligere læsning
- Abdel-Salam, Omar ME [red.]: Capsaicin som et terapeutisk molekyle . Springer, 2014. ISBN 978-3-0348-0827-9 (tryk); ISBN 978-3-0348-0828-6 (eBook).