Capsaicin

Capsaicin ( 8-metyl - N -vanillyl-6-nonenamid ) ( / k æ p ˈ s eɪ s ɪ n / eller / k æ p ˈ s eɪ ə s ɪ n / ) är en aktiv komponent i chilipeppar , som är växter som tillhör släktet Capsicum . Det är ett kemiskt irriterande och neurotoxinför däggdjur, inklusive människor, och ger en känsla av brännande känsla i alla vävnader som den kommer i kontakt med. Capsaicin och flera relaterade alkaloider kallas capsaicinoider och produceras som sekundära metaboliter av chilipeppar, troligen som avskräckande medel mot vissa däggdjur och svampar. [6] Ren capsaicin är en hydrofob , färglös, mycket skarp , [2] kristallin till vaxartad fast förening.

Capsaicin

Namn

Uttal

/ k æ p ˈ s eɪ s ɪ n / eller / k æ p ˈ s eɪ ə s ɪ n /

Föredraget IUPAC-namn

(6E ) -N - [(4-hydroxi-3-metoxifenyl)metyl]-8-metylnon-6-enamid

Andra namn

( E ) -N- (4-hydroxi-3-metoxibensyl)-8-metylnon-6-enamid8-metyl- N -vanillyl- trans -6-nonenamidtrans -8-metyl- N -vanillylnon-6-enamid( E )-CapsaicinCapsicinCapsicinCPS

Identifierare

CAS-nummer

404-86-4

3D-modell ( JSmol )

Interaktiv bild

Beilstein referens

2816484

ChEBI

CHEBI:3374

ChEMBL

ChEMBL294199

ChemSpider

1265957

DrugBank

DB06774

ECHA InfoCard

100.006.337

EG-nummer

206-969-8

IUPHAR/BPS

2486

KEGG

C06866

PubChem CID

1548943

UNII

S07O44R1ZM

CompTox Dashboard ( EPA )

DTXSID9020241

InChI

InChI=1S/C18H27NO3/c1-14(2)8-6-4-5-7-9-18(21)19-13-15-10-11-16(20)17(12-15)22- 3/h6,8,10-12,14,20H,4-5,7,9,13H2,1-3H3,(H,19,21)/b8-6+

Nyckel: YKPUWZUDDOIDPM-SOFGYWHQSA-N

InChI=1/C18H27NO3/c1-14(2)8-6-4-5-7-9-18(21)19-13-15-10-11-16(20)17(12-15)22- 3/h6,8,10-12,14,20H,4-5,7,9,13H2,1-3H3,(H,19,21)/b8-6+

Nyckel: YKPUWZUDDOIDPM-SOFGYWHQBQ

LEDER

O=C(NCc1cc(OC)c(O)cc1)CCCC/C=C/C(C)C

Egenskaper

Kemisk formel

C18H27NO3 _ _ _ _ _ _

Molar massa

305,418  g-mol -1

Utseende

Kristallint vitt pulver [1]

Odör

Mycket flyktig och stickande

Smältpunkt

62 till 65 °C (144 till 149 °F; 335 till 338 K)

Kokpunkt

210 till 220 °C (410 till 428 °F; 483 till 493 K) 0,01  Torr

Vattenlöslighet

0,0013  g/100  ml

Löslighet

Löslig i alkohol, eter , bensen

Något löslig i CS2 , HCl , petroleum

Ångtryck

1,32 × 10 −8  mm Hg vid25 °C [2]

UV-vis (λ max )

280 nm

Strukturera

Kristallstruktur

Monoklinisk

Farmakologi

ATC-kod

M02AB01 ( WHO ) N01BX04 ( WHO )

Licensdata

EU  EMA :  av INN

Rättslig status

USA : endast ℞ [3] [4]

Faror

GHS- märkning :

Piktogram

Signalord

Fara

Faroangivelser

H301 , H302 , H315 , H318

Skyddsangivelser

P264 , P270 , P280 , P301+P310 , P301+P312 , P302+P352 , P305+ P351 +P338 , P310 , P321 , P330 , P332 + P313 , P413 , P413

NFPA 704 (branddiamant)

2

1

0

Säkerhetsdatablad (SDS)

[2]

Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).

verifiera  ( vad är   ?)

Infobox referenser

Capsaicin

Värme

Över toppen(rent Capsaicin är giftigt ) [2]

Scoville skala

16 000 000 [5] SHU

Innehåll

Naturlig funktion

Capsaicin finns i stora mängder i placentavävnaden (som håller fröna), de inre hinnorna och, i mindre utsträckning, de andra köttiga delarna av frukterna hos växter i släktet Capsicum . Fröna själva producerar inget capsaicin, även om den högsta koncentrationen av capsaicin kan hittas i den vita märgen på innerväggen, där fröna är fästa. [7]

Frön från Capsicum -växter sprids till övervägande del av fåglar. Hos fåglar svarar TRPV1 -kanalen inte på capsaicin eller relaterade kemikalier (fågel kontra däggdjur TRPV1 visar funktionell mångfald och selektiv känslighet). Detta är fördelaktigt för växten, eftersom chilipepparfrö som konsumeras av fåglar passerar genom matsmältningskanalen och kan gro senare, medan däggdjur har molar tänder som förstör sådana frön och hindrar dem från att gro. Det naturliga urvalet kan alltså ha lett till att produktionen av capsaicin ökade eftersom det gör att växten är mindre benägen att ätas av djur som inte hjälper den att skingras. [8] Det finns också bevis för att capsaicin kan ha utvecklats som en anti-svampombud. [9] Svamppatogenen Fusarium , som är känd för att infektera vild chili och därigenom minska fröets livsduglighet, avskräcks av capsaicin, vilket därmed begränsar denna form av frödödlighet före spridning.

Det vanillotoxinhaltiga giftet från en viss tarantula art ( Psalmopoeus cambridgei , [10] även känd som Trinidad chevron tarantula ) aktiverar samma smärtväg som aktiveras av capsaicin, ett exempel på en delad väg i både växt- och djuranti- däggdjursförsvar. [10]

Används

Mat

Huvudartikel: Pungency

Curryrätter _

På grund av den brännande känslan som orsakas av capsaicin när det kommer i kontakt med slemhinnor , används det ofta i livsmedelsprodukter för att ge extra kryddighet eller “värme” (pikant), vanligtvis i form av kryddor som chilipulver och paprika . [11] I höga koncentrationer kommer kapsaicin också att orsaka en brännande effekt på andra känsliga områden, såsom hud eller ögon. [12] Graden av värme som finns i ett livsmedel mäts ofta på Scoville-skalan . [11]

Det har länge funnits en efterfrågan på capsaicin-kryddade produkter som chilipeppar och heta såser som tabascosås och mexikansk salsa . [11] Det är vanligt att människor upplever njutningsfulla och till och med euforiska effekter av att få i sig capsaicin. [11] Folklore bland självbeskrivna ” chiliheads ” tillskriver detta till smärtstimulerad frisättning av endorfiner , en annan mekanism än den lokala receptoröverbelastningen som gör capsaicin effektivt som ett topiskt analgetikum . [12]

Forskning och läkemedelsanvändning

Capsaicin används som smärtstillande medel i topiska salvor och hudplåster för att lindra smärta, vanligtvis i koncentrationer mellan 0,025 % och 0,1 %. [13] Det kan appliceras i krämform för tillfällig lindring av mindre värk och smärtor i muskler och leder associerade med artrit , ryggvärk, slitningar och stukningar , ofta i föreningar med andra rubefacienter . [13]

Det används också för att minska symtomen på perifer neuropati , såsom postherpetisk neuralgi orsakad av bältros . [13] Ett capsaicin depotplåster ( Qutenza ) för hantering av denna speciella terapeutiska indikation (smärta på grund av postherpetisk neuralgi) godkändes 2009, som ett terapeutiskt medel av både US Food and Drug Administration (FDA) [14] [ 15] och Europeiska unionen. [16] En efterföljande ansökan till FDA om att Qutenza skulle användas som smärtstillande medel vid HIV- neuralgi avslogs. [17]En genomgång 2017 av kliniska studier med begränsad kvalitet fann att högdos topikalt capsaicin (8 %) jämfört med kontroll (0,4 % capsaicin) gav måttlig till betydande smärtlindring från postherpetisk neuralgi, HIV-neuropati och diabetisk neuropati . [18]

Även om capsaicinkrämer har använts för att behandla psoriasis för att minska klåda, [13] [19] [20] drog en genomgång av sex kliniska prövningar som involverade topisk capsaicin för behandling av klåda slutsatsen att det inte fanns tillräckliga bevis för effekt. [21] Capsaicin sänker LDL-kolesterolnivåerna måttligt. [22]

Det finns otillräckliga kliniska bevis för att fastställa vilken roll intaget capsaicin spelar på flera mänskliga sjukdomar, inklusive fetma, diabetes , cancer och hjärt-kärlsjukdomar . [13]

Pepparspray och skadedjur

Capsaicinoider är också en aktiv ingrediens i upploppskontroll och pepparspraymedel för personligt försvar . [23] [24] [25] När sprayen kommer i kontakt med hud, särskilt ögon eller slemhinnor , ger den smärta och andningssvårigheter hos den drabbade individen. [ läkarintyg behövs ]

Capsaicin används också för att avskräcka skadedjur, särskilt skadedjur från däggdjur. Mål för capsaicinavstötande medel inkluderar sorkar, rådjur, kaniner, ekorrar, björnar , insekter och attackerande hundar. [26] Malda eller krossade torkade chili-skidor kan användas i fågelfrön för att avskräcka gnagare, [27] dra fördel av fåglarnas okänslighet för capsaicin. Elephant Pepper Development Trust hävdar att användning av chilipeppar som en barriärgröda kan vara ett hållbart sätt för afrikanska landsbygdsbönder att avskräcka elefanter från att äta sina grödor. [28]

En artikel publicerad i Journal of Environmental Science and Health Part B 2006 säger att “Även om extrakt av chilipeppar ofta används som en komponent i insektsavstötande formler för hushåll och trädgård, är det inte klart att extraktets kapsaicinoidelement är ansvarig för dess avvisande.” [29]

Den första pesticidprodukten med enbart capsaicin som aktiv ingrediens registrerades hos det amerikanska jordbruksdepartementet 1962. [ 26]

Ridsport

Capsaicin är ett förbjudet ämne inom ridsport på grund av dess översensibiliserande och smärtlindrande egenskaper. [30] Vid hoppningsevenemangen under de olympiska sommarspelen 2008 testades fyra hästar positivt för capsaicin, vilket resulterade i diskvalificering. [30]

Giftighet

Akuta hälsoeffekter

Capsaicin är ett starkt irriterande ämne som kräver ordentliga skyddsglasögon, andningsskydd och korrekta procedurer för hantering av farligt material. Capsaicin verkar vid hudkontakt (irriterande, sensibiliserande), ögonkontakt (irriterande), förtäring och inandning (lungirriterande, lungsensibiliserande). LD50 i möss är 47,2 mg/kg . [31] [32]

Smärtsamma exponeringar för paprika som innehåller capsaicin är bland de vanligaste växtrelaterade exponeringarna som presenteras för giftcentra. [33] De orsakar brännande eller stickande smärta i huden och, om de intas i stora mängder av vuxna eller små mängder av barn, kan de ge illamående, kräkningar, buksmärtor och brännande diarré. Ögonexponering producerar intensiv tårbildning, smärta, konjunktivit och blefarospasm . [34]

Behandling efter exponering

Den primära behandlingen är avlägsnande från exponering. [ citat behövs ] Förorenade kläder bör tas bort och placeras i lufttäta påsar före förbränning för att förhindra sekundär exponering. [ citat behövs ]

För extern exponering är att bada slemhinnorna som har kommit i kontakt med capsaicin med oljiga föreningar som vegetabilisk olja, paraffinolja , vaselin ( vaselin ), krämer eller polyetylenglykol det mest effektiva sättet att dämpa det associerade obehaget; eftersom olja och capsaicin båda är hydrofoba kolväten, kommer kapsaicinet som inte redan har absorberats i vävnader att plockas upp i lösning och lätt tas bort. [ läkarintyg behövs ] Capsaicin kan också tvättas bort från huden med tvål, schampo eller andra rengöringsmedel . [ citat behövs ]Vanligt vatten är ineffektivt för att ta bort capsaicin. [31] Capsaicin är lösligt i alkohol, som kan användas för att rengöra förorenade föremål. [31]

När capsaicin intas är kall mjölk ett effektivt sätt att lindra den brännande känslan (på grund av kasein , ett protein som finns i mjölk, som har en tvättmedelseffekt på capsaicin [35] ), och sockerlösning (10 %) vid 20 °C ( 68 °F) är nästan lika effektivt. [36] Den brännande känslan kommer långsamt att försvinna under flera timmar om inga åtgärder vidtas. [ citat behövs ]

Capsaicin-inducerad astma kan behandlas med orala antihistaminer eller kortikosteroider . [34]

Gå ner i vikt och gå tillbaka

Från och med 2007 fanns det inga bevis som visade att viktminskning är direkt korrelerad med intag av capsaicin. Väl utformad klinisk forskning hade inte utförts eftersom kapsaicins skarphet i föreskrivna doser under forskning hindrade försökspersoner från att följa studien. [37] En metaanalys från 2014 av ytterligare prövningar fann svaga bevis för att intag av capsaicin före en måltid kan minska mängden mat som konsumeras något och kan leda till matpreferenser mot kolhydrater . [38]

Magsår

En granskning från 2006 drog slutsatsen att capsaicin kan lindra symtom på magsår snarare än att vara en orsak till det. [39]

Handlingsmekanism

De brännande och smärtsamma förnimmelserna i samband med capsaicin är resultatet av dess kemiska interaktion med sensoriska neuroner . Capsaicin, som en medlem av vanilloidfamiljen , binder till en receptor som kallas vanilloidreceptorsubtyp 1 (TRPV1). [40] Först klonades 1997, TRPV1 är en receptor av jonkanaltyp . [41] TRPV1, som också kan stimuleras med värme, protoner och fysisk nötning, tillåter katjoner att passera genom cellmembranet när de aktiveras. Den resulterande depolariseringen av neuronen stimulerar den att signalera till hjärnan. [medicinskt citat behövs ]Genom att binda till TRPV1-receptorn producerar capsaicinmolekylen liknande känslor som de av överdriven värme eller nötande skador, vilket förklarar varför kapsaicins kryddighet beskrivs som en brännande känsla. [ läkarintyg behövs ]

Tidig forskning visade att capsaicin framkallar en långvarig ström i jämförelse med andra kemiska agonister, vilket tyder på involveringen av en betydande hastighetsbegränsande faktor. [42] Efter detta har TRPV1-jonkanalen visat sig vara en medlem av superfamiljen av TRP - jonkanaler , och som sådan kallas den nu TRPV1 . Det finns ett antal olika TRP- jonkanaler som har visat sig vara känsliga för olika temperaturintervall och förmodligen är ansvariga för det mänskliga området för temperatursensation. Således ger capsaicin en känsla som liknar en kemisk brännskada, eller faktiskt någon direkt vävnadsskada alls, när chilipeppar är källan till exponering. Inflammationen till följd av exponering för capsaicin tros vara resultatet av kroppens reaktion. Capsaicin är dock ett neurotoxin som kan orsaka degeneration av sensoriska neuroner. [43] Men kapsaicins verkningssätt för att inducera bronkokonstriktion tros involvera stimulering av C-fibrer [44] som kulminerar i frisättningen av neuropeptider. I huvudsak inflammerar kroppen vävnader som om den genomgått en brännskada eller skavsår och den resulterande inflammationen kan orsaka vävnadsskador vid extrem exponering, vilket är fallet för många ämnen som får kroppen att utlösa en inflammatorisk respons. [ läkarintyg behövs ]

Capsaicin var avgörande för 2021 års Nobelpris i fysiologi eller medicin , eftersom det hade lett till upptäckten av receptorer för temperatur och beröring. [45] [46]

Historia

Föreningen extraherades först i oren form 1816 av Christian Friedrich Bucholz (1770–1818). [47] [a] Han kallade det “capsicin”, efter släktet Capsicum från vilket det extraherades. John Clough Thresh (1850–1932), som hade isolerat capsaicin i nästan ren form, [48] [49] gav det namnet “capsaicin” 1876. [ 50] Karl Micko isolerade capsaicin i sin rena form 1898. [51 ] [52] Capsaicins kemiska sammansättning bestämdes första gången 1919 av EK Nelson, som också delvis belyst capsaicins kemiska struktur. [53] Capsaicin syntetiserades första gången 1930 av Ernst Spath och Stephen F. Darling. [54]År 1961 isolerades liknande ämnen från chilipeppar av de japanska kemisterna S. Kosuge och Y. Inagaki, som gav dem namnet capsaicinoider. [55] [56]

1873 konstaterade den tyske farmakologen Rudolf Buchheim [57] (1820–1879) och 1878 den ungerske läkaren Endre Hőgyes [58] att “capsicol” (delvis renat capsaicin [59] ) orsakade den brännande känslan vid kontakt med slemhinnor och ökade utsöndring av magsyra .

Capsaicinoider

Se även: Capsinoider

De vanligast förekommande capsaicinoiderna är capsaicin (69 %), dihydrokapsaicin (22 %), nordihydrokapsaicin (7 %), homokapsaicin (1 %) och homodihydrokapsaicin (1 %). [60]

Capsaicin och dihydrocapsaicin (båda 16,0 miljoner SHU ) är de skarpaste capsaicinoiderna . Nordihydrocapsaicin (9,1 miljoner SHU), homocapsaicin och homodihydrocapsaicin (båda 8,6 miljoner SHU) är ungefär hälften så varma. [5]

Det finns sex naturliga capsaicinoider (tabell nedan). Även om vanillylamid av n-nonansyra (Nonivamide, VNA, även PAVA) produceras syntetiskt för de flesta applikationer, förekommer den naturligt i Capsicum -arter. [61]

Capsaicinoid namn

Abbrev.

Typiskrelativmängd

Scovillevärmeenheter

Kemisk struktur

Capsaicin

C

69 %

16 000 000

Dihydrokapsaicin

DHC

22 %

16 000 000

Nordihydrocapsaicin

NDHC

7 %

9 100 000

Homocapsaicin

HC

1 %

8 600 000

Homodihydrokapsaicin

HDHC

1 %

8 600 000

Nonivamid

PAVA

9 200 000

Biosyntes

Chilipeppar

Vanillamin är en produkt av fenylpropanoidvägen

Valin går in i den grenade fettsyravägen för att producera 8-metyl-6-nonenoyl-CoA

Capsaicinsyntas kondenserar vanillamin och 8-metyl-6-nonenoyl-CoA för att producera capsaicin

Historia

Den allmänna biosyntetiska vägen för capsaicin och andra capsaicinoider klargjordes på 1960-talet av Bennett och Kirby, och Leete och Louden. Radiomärkningsstudier identifierade fenylalanin och valin som prekursorer till capsaicin. [62] [63] Enzymer från fenylpropanoidvägen , fenylalanin ammoniaklyas (PAL), cinnamat 4-hydroxylas (C4H), koffeinsyra O -metyltransferas (COMT) och deras funktion i kapsaicinoid biosyntes identifierades senare av Fujiwake et al., [64] [65] och Sukrasno och Yeoman. [66] Suzuki et al. är ansvariga för att identifiera leucin som en annan prekursor till den grenade fettsyravägen . [67]Det upptäcktes 1999 att chilipeppars skarphet är relaterat till högre transkriptionsnivåer av nyckelenzymer från fenylpropanoidvägen, fenylalanin ammoniaklyas, cinnamat 4-hydroxylas, koffeinsyra O -metyltransferas. Liknande studier visade höga transkriptionsnivåer i moderkakan hos chilipeppar med hög skarphet i gener som ansvarar för grenad fettsyraväg . [68]

Biosyntetisk väg

Växter uteslutande av släktet Capsicum producerar capsaicinoider, som är alkaloider . [69] Capsaicin tros syntetiseras i det interlokulära septumet av chilipeppar och beror på genen AT3 , som finns på pun1 - lokuset , och som kodar för ett förmodat acyltransferas . [70]

Biosyntes av capsaicinoider sker i paprikafruktens körtlar där capsaicinsyntas kondenserar vanillylamin från fenylpropanoidvägen med en acyl-CoA-del som produceras av den grenade fettsyravägen . [71] [72] [73] [74]

Capsaicin är den vanligaste capsaicinoid som finns i släktet Capsicum , men minst tio andra capsaicinoidvarianter finns. [75] Fenylalanin tillhandahåller prekursorn till fenylpropanoidvägen medan leucin eller valin tillhandahåller prekursorn för den grenade fettsyravägen . [71] [72] För att producera capsaicin, produceras 8-metyl-6-nonenoyl-CoA genom den grenade fettsyravägen och kondenseras med vanillamin. Andra capsaicinoider framställs genom kondensation av vanillamin med olika acyl-CoA-produkter från den grenade fettsyravägen, som är kapabel att producera en mängd olika acyl-CoA-delar med olika kedjelängd och grader av omättnad. [76] Alla kondensationsreaktioner mellan produkterna från fenylpropanoiden och den grenade fettsyravägen förmedlas av kapsaicinsyntas för att producera den slutliga kapsacinoidprodukten. [71] [72]