Lait 62 (1982) 531-540
DOI: 10.1051/lait:1982617-62033

Etude de la fixation des pesticides organophosphorés sur les constituants protéiques du lait

Victoire RAKOTOVELO, J. C. LHUGUENOT and D. LORIENT

Département de Biochimie Alimentaire (ENSBANA), Campus Universitaire, 21100 Dijon

Abstract - Milk proteins as binding proteins for organophosphorus pesticides
It is well known that organophosphorus pesticides degrad rapidly in acid medium. According to Metcalf (1971), their observed toxicity depends upon two types of molecules : original pesticide and bio-activated molecule. The latter may be obtained only with liver multifonction oxidase (MFO) enzymes and cytochrome P 450. This suggests that a protective mechanism by interaction with proteins and / or lipids allows the pesticides to pass without change through the digestive tract, and oxidation by MFO enzyme only takes place after the pesticide reaches the liver.
The first stage of this study was to verify the binding of three organophosphates pesticides with milk proteins, as milk is a well balanced human food material.
The three organophosphorus pesticides used in this study were: parathion (0,0-diethyl 0-(p-nitrophenyl) phosphorothioate), malathion (0,0-dimenthyl S-[1,2-di (ethoxycarbonyl) ethyl] phosphorodithioate), trithion [0,0-diethyl S-(4-chlorophenyl-thiomethyl) phosphorothiolo-thionate].
The amount of pesticide bound by the milk proteins was found from the difference between the concentrations in the solutions outside the dialysis membrane in similar trials where milk protein was present, or absent, inside the dialysis membrane. This also allowed for any degradation of pesticide occurring during the experimental period.
Pesticide determinations were carried out using capillary column gas-liquid chromatography (electron capture detection with Ni⁶³ as the radioactivity source).
A comparative study of the binding of the three pesticides, at pH 6.6 on protein substrates derived from milk, has shown that they were strongly bound by casein, (0.02 to 0.21 μg / mg protein) and bound less strongly by the other proteins studied (delactosed, demineralized or whole lactoserum). A similar mechanism may be proposed for the binding of pesticides with casein i.e. dependence on the presence of seryl and phosphoseryl groups in the protein molecule as is known to be the case for pesticide binding to the enzyme cholinesterase.
Our results must be compared with those of Freed et al. (1979) who studied the binding of organophosphorus molecules with liver tissue extract

Résumé - Les pesticides organophosphorés sont instables à pH acide. Leur intégrité observée au niveau du foie suppose donc un rôle protecteur des constituants alimentaires tels que les protéines et / ou les lipides, au cours du transit digestif.
La première étape de cette étude consiste à vérifier la fixation de 3 pesticides organophosphorés sur des protéines du lait ; ce dernier, constituant un bon modèle en alimentation humaine. Ces pesticides sont le parathion (0,0-diéthyl 0-(p-nitrophényl) phosphorothioate), le malathion (0,0-diméthyl S-[1,2-di (éthoxycarbonyl) éthyl] phosphoro-dithioate), le trithion [0,0-diéthyl S-(4-chlorophényl-thiométhyl) phosphorothiolothionate] ou carbophénothion.
Les études de fixation des pesticides sur les protéines du lait ont été réalisées par dialyse d'équilibre. La quantité fixée est déterminée par dosage du pesticide résiduel dans la solution de contre-dialyse, en tenant compte de la dégradation de ce pesticide dans les mêmes conditions. Cette détermination est effectuée par chromatographie en phase gazeuse (colonne capillaire et détection par capture d'électrons avec source de Ni⁶³). La quantité minimale mesurable est de l'ordre de 10 pg pour les pesticides organophosphorés étudiés.
Une étude comparative de la fixation des 3 pesticides à pH voisin de 7, sur des susbtrats protéiques dérivés du lait tels que la caséine entière et différents types de lactosérum (entier, délactosé, déminéralisé) a montré que les 3 pesticides se fixent de façon significative sur la caséine (0,02 à 0,21 μg / mg de protéine) et plus faiblement sur les autres substrats. Leur comportement vis-à-vis des protéines pures dépend étroitement du pH, les quantités fixées variant selon les différentes caséines utilisées. Les propriétés fixatrices de la caséine sont sans doute en relation avec la présence de nombreux résidus séryle et phosphoséryle, par analogie au site porté par la cholinestérase.
Ces résultats sont à rapprocher de ceux obtenus par Freed et al. (1979) en ce qui concerne le " protein-binding " du parathion et du malathion sur un extrait d'homogénat de foie

Key words: Protein-binding / Milk proteins / Organophosphates / Malathion / Parathion / Trithion / Carbophenothion

Mots clés : Fixation, pesticides organophosphorés / Protéines du lait / Parathion / Malathion / Trithion / Carbophénothion