Chaconin

Chaconin ist eine natürlich vorkommende chemische Verbindung. Es ist eines der beiden Hauptalkaloide der Kartoffel.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Chaconin
Summenformel	C45H73NO14
Kurzbeschreibung	weißer Feststoff
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 20562-03-2 EG-Nummer (Listennummer) 633-788-5 ECHA-InfoCard 100.161.828 PubChem 442971 ChemSpider 391274 Wikidata Q2947331
Eigenschaften
Molare Masse	852,07 g·mol^−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	228–236 °C
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung Achtung H- und P-Sätze H: 302​‐​361d P: 202​‐​264​‐​280​‐​301+312​‐​308+313​‐​405
Toxikologische Daten	500 mg·kg^−1 (LD50, Ratte, oral)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Chemische Struktur

Chaconin ist ein Glycoalkaloid, das sich aus Chacotriose und dem Steroidalkaloid Solanidin als Aglycon zusammensetzt. Das natürlich vorkommende Glycosid der Chacotriose wird auch als α-Chaconin bezeichnet. Die beiden Glycoside bei denen jeweils eine der Rhamnose-Komponenten fehlt, werden als β₁- (ohne Rhamnose in Position 2 der Glucose) bzw. β₂-Chaconin (ohne Rhamnose in Position 4 der Glucose) bezeichnet. Das Glucosid, bei dem beide Rhamnose-Gruppen fehlen, wird als γ-Chaconin bezeichnet.

Vorkommen und Biosynthese

Kartoffeln enthalten Chaconin

Chaconin ist neben Solanin eines der beiden Hauptalkaloide der Kartoffel. Studien mittels ¹³C-Isotopenmarkierungen haben ergeben, dass die Biosynthese über den Mevalonat-Biosyntheseweg verläuft. Die Chacotriose-Komponente wird durch schrittweise Glycosylierung von Solanidin aufgebaut.

Biologische Bedeutung

Chaconin wirkt fungizid gegen verschiedene Pilzarten, aber auch insektizid, z. B. gegen Phthorimaea operculella. Der Chaconingehalt in der Pflanze ist wichtig für die Widerstandsfähigkeit gegen diesen Schädling; in einer Studie hat sich eine klare Korrelation zwischen dem Gehalt und der Sterblichkeit von Puppen auf der Pflanze gezeigt. Zum Teil können Schädlinge der Giftwirkung entgehen, beispielsweise haben Phthorimaea operculella Bakterien (Glutamicibacter halophytocola) im Magen, die Chaconin abbauen können und bestimmte Pilze verfügen ebenfalls über Enzyme, die Chaconin hydrolysieren können. Es ist ein Inhibitor von Acetylcholinesterasen bei Insekten. Das entsprechende Enzym des Kartoffelkäfers Leptinotarsa decemlineata ist hiervon jedoch kaum betroffen.

Toxikologie

In Studien an Ratten hat sich bei intraperitonealer Gabe ein LD₅₀-Wert von 84 mg/kg ergeben. Schon in geringen Mengen wirkte es teratogen und verursachte Fehlgeburten und Missbildungen der Rippen bei Neugeborenen. Die teratogene Wirkung hängt stark von der Zuckerkomponente ab. β₁-Chaconin wirkt schwächer als α-Chaconin. Die β₂- und γ-Formen wirken noch einmal deutlich schwächer. Der Gehalt in Kartoffeln beträgt je nach Sorte und äußeren Einflüssen bis etwa 100 mg/kg. Erhitzen (Kochen, Braten, Backen) hat kaum Einfluss auf den Gehalt. Oft ist der Gehalt bei der Ernte noch eher niedrig und nimmt dann mit der Zeit zu. Chaconin schädigt Zellmembranen und wirkt dabei synergistisch mit Solanin.

Sonstige Eigenschaften

Die fungiziden Eigenschaften sind stark pH-abhängig, im sauren Milieu ist die Wirkung deutlich geringer. Es wirkt allerdings synergistisch mit Solanin: eine Mischung beider Alkaloide hat deutlich stärkere fungizide Eigenschaften als jede einzelne Verbindung und auch der Effekt eines niedrigen pH-Werts ist deutlich weniger ausgeprägt. Chaconin ist außerdem cytotoxisch und auch in diesem Fall hat die Mischung mit Solanin einen synergistischen Effekt. Weitere pharmakologische Studien deuteten außerdem auf entzündungshemmende Eigenschaften sowie auf eine Wirkung gegen Protozoen hin.

Nachweis

Der quantitative Nachweis von Chaconin in pflanzlichem Material gelingt nach Extraktion mit Pyridin, Silylierung und gaschromatographischer Trennung von Chaconin und Solanin.

Einzelnachweise

1. Datenblatt α-Chaconin, ≥95.0% bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 27. Juli 2023 (PDF).
2. James R. Rayburn, John A. Bantle, Mendel Friedman: Role of Carbohydrate Side Chains of Potato Glycoalkaloids in Developmental Toxicity. In: Journal of Agricultural and Food Chemistry. Band 42, Nr. 7, Juli 1994, S. 1511–1515, doi:10.1021/jf00043a022. 
3. Sebastian Baur, Oliver Frank, Hans Hausladen, Ralph Hückelhoven, Thomas Hofmann, Wolfgang Eisenreich, Corinna Dawid: Biosynthesis of α-solanine and α-chaconine in potato leaves (Solanum tuberosum L.) – A 13CO2 study. In: Food Chemistry. Band 365, Dezember 2021, S. 130461, doi:10.1016/j.foodchem.2021.130461. 
4. Kent F. McCue, Paul V. Allen, Louise V.T. Shepherd, Alison Blake, Jonathan Whitworth, M. Malendia Maccree, David R. Rockhold, Derek Stewart, Howard V. Davies, William R. Belknap: The primary in vivo steroidal alkaloid glucosyltransferase from potato☆. In: Phytochemistry. Band 67, Nr. 15, August 2006, S. 1590–1597, doi:10.1016/j.phytochem.2005.09.037. 
5. Alison M. Fewell, James G. Roddick: Interactive antifungal activity of the glycoalkaloids α-solanine and α-chaconine. In: Phytochemistry. Band 33, Nr. 2, Mai 1993, S. 323–328, doi:10.1016/0031-9422(93)85511-O. 
6. Daniela Pacifico, Sergio Musmeci, Josè Sanchez del Pulgar, Chiara Onofri, Bruno Parisi, Raffaele Sasso, Giuseppe Mandolino, Ginevra Lombardi-Boccia: Caffeic Acid and α-Chaconine Influence the Resistance of Potato Tuber to Phthorimaea operculella (Lepidoptera: Gelechiidae). In: American Journal of Potato Research. Band 96, Nr. 4, August 2019, S. 403–413, doi:10.1007/s12230-019-09726-7. 
7. Wenqian Wang, Guanli Xiao, Guangzu Du, Lvshu Chang, Yun Yang, Jvhui Ye, Bin Chen: Glutamicibacter halophytocola ‐mediated host fitness of potato tuber moth on Solanaceae crops. In: Pest Management Science. Band 78, Nr. 9, September 2022, S. 3920–3930, doi:10.1002/ps.6955. 
8. Yuji Oda, Katsuichi Saito, Akiko Ohara-Takada, Motoyuki Mori: Hydrolysis of the potato glycoalkaloid α-chaconine by filamentous fungi. In: Journal of Bioscience and Bioengineering. Band 94, Nr. 4, Oktober 2002, S. 321–325, doi:10.1016/S1389-1723(02)80171-2. 
9. Klaus-M. Weltring, Judith Wessels, Rudolf Geyer: Metabolism of the potato saponins α-chaconine and α-solanine by Gibberella pilicaris. In: Phytochemistry. Band 46, Nr. 6, November 1997, S. 1005–1009, doi:10.1016/S0031-9422(97)00388-9. 
10. Joel M. Wierenga, Robert M. Hollingworth: Inhibition of insect acetylcholinesterase by the potato glycoalkaloid α-chaconine. In: Natural Toxins. Band 1, Nr. 2, 1992, S. 96–99, doi:10.1002/nt.2620010207. 
11. Shakuntala Chaube, Chester A. Swinyard: Teratological and toxicological studies of alkaloidal and phenolic compounds from Solanum Tuberosum L. In: Toxicology and Applied Pharmacology. Band 36, Nr. 2, Mai 1976, S. 227–237, doi:10.1016/0041-008X(76)90002-8. 
12. Rodney J. Bushway, Rathy Ponnampalam: .alpha.-Chaconine and .alpha.-solanine content of potato products and their stability during several modes of cooking. In: Journal of Agricultural and Food Chemistry. Band 29, Nr. 4, Juli 1981, S. 814–817, doi:10.1021/jf00106a033. 
13. Valeria Romanucci, Antonio Pisanti, Giovanni Di Fabio, Sergio Davinelli, Giovanni Scapagnini, Annalisa Guaragna, Armando Zarrelli: Toxin levels in different variety of potatoes: Alarming contents of α-chaconine. In: Phytochemistry Letters. Band 16, Juni 2016, S. 103–107, doi:10.1016/j.phytol.2016.03.013. 
14. James G. Roddick, Anna L. Rijnenberg, Stanley F. Osman: Synergistic interaction between potato glycoalkaloids?-solanine and?-chaconine in relation to destabilization of cell membranes: Ecological implications. In: Journal of Chemical Ecology. Band 14, Nr. 3, März 1988, S. 889–902, doi:10.1007/BF01018781. 
15. Shiro Yamashoji, Takako Matsuda: Synergistic cytotoxicity induced by α-solanine and α-chaconine. In: Food Chemistry. Band 141, Nr. 2, November 2013, S. 669–674, doi:10.1016/j.foodchem.2013.03.104. 
16. Julien A. Delbrouck, Michael Desgagné, Christian Comeau, Kamal Bouarab, François Malouin, Pierre-Luc Boudreault: The Therapeutic Value of Solanum Steroidal (Glyco)Alkaloids: A 10-Year Comprehensive Review. In: Molecules. Band 28, Nr. 13, 23. Juni 2023, S. 4957, doi:10.3390/molecules28134957, PMID 37446619, PMC 10343844 (freier Volltext). 
17. Christian Roosen-Runge, Erich Schneider: Zur Bestimmung der Solanum-Alkaloide Solanin und Chaconin. In: Zeitschrift für Lebensmittel-Untersuchung und -Forschung. Band 164, Nr. 2, Juni 1977, S. 96–97, doi:10.1007/BF01354310.