Flawonoidy - Flavonoid

Molekularna struktura szkieletu flawonowego (2-fenylo-1,4-benzopiron)
Struktura izoflawanu
Struktura neoflawonoidów

Flawonoidy (lub bioflawonoidy ; od łacińskiego słowa flavus , co oznacza żółty, ich kolor w naturze) to klasa polifenolowych metabolitów wtórnych występujących w roślinach, a zatem powszechnie spożywanych w diecie ludzi.

Pod względem chemicznym flawonoidy mają ogólną strukturę 15-węglowego szkieletu, który składa się z dwóch pierścieni fenylowych (A i B) oraz pierścienia heterocyklicznego (C, pierścień zawierający osadzony tlen ). Ta struktura węgla może być skrócona do C6-C3-C6. Zgodnie z nomenklaturą IUPAC można je podzielić na:

Trzy klasy flawonoidów powyżej są ketonowe związki Niezawierające i jako takie anthoxanthins ( flawony i flawonole ). Ta klasa jako pierwsza została nazwana bioflawonoidami. Terminy flawonoid i bioflawonoid były również luźniej używane do opisania nieketonowych związków polihydroksypolifenolowych, które są bardziej szczegółowo określane jako flawonoidy. Trzy cykle lub heterocykle w szkielecie flawonoidowym są ogólnie nazywane pierścieniami A, B i C. Pierścień A zwykle wykazuje wzór podstawienia floroglucynolu .

Historia

W latach trzydziestych Albert Szent-Györgyi i inni naukowcy odkryli, że sama witamina C nie była tak skuteczna w zapobieganiu szkorbutowi, jak surowy żółty ekstrakt z pomarańczy, cytryn czy papryki. Zwiększoną aktywność tego ekstraktu przypisali innym substancjom w tej mieszaninie, które nazwali „cytryną” (odnosząc się do cytrusów) lub „witaminą P” (odniesienie do jej wpływu na zmniejszenie przepuszczalności naczyń włosowatych ). Wymienione substancje ( hesperydyna , eriodiktiol , chalkon metylowy hesperydyny i neohesperydyna ) okazały się jednak później nie spełniać kryteriów witaminy, tak że termin ten jest obecnie przestarzały.

Biosynteza

Flawonoidy to wtórne metabolity syntetyzowane głównie przez rośliny. Ogólna struktura flawonoidów to 15-węglowy szkielet, zawierający 2 pierścienie benzenowe połączone 3-węglowym łańcuchem łączącym. Dlatego są one przedstawiane jako związki C6-C3-C6. W zależności od struktury chemicznej, stopnia utlenienia i nienasycenia łańcucha łączącego (C3), flawonoidy można podzielić na różne grupy, takie jak antocyjanidyny, chalkony, flawonole, flawanony, flawan-3-ole, flawonole, flawony i izoflawonoidy . Ponadto flawonoidy można znaleźć w roślinach w postaci aglikonów związanych z glikozydami i wolnych. Forma związana z glikozydem jest najczęstszą formą flawonów i flawonoli spożywanych w diecie.

Funkcje flawonoidów w roślinach

Flawonoidy są szeroko rozpowszechnione w roślinach, spełniając wiele funkcji. Flawonoidy są najważniejszymi barwnikami roślinnymi do barwienia kwiatów, wytwarzającymi żółtą lub czerwono-niebieską pigmentację w płatkach zaprojektowanych w celu przyciągania zwierząt zapylających . W roślinach wyższych flawonoidy biorą udział w filtracji UV, symbiotycznym wiązaniu azotu i pigmentacji kwiatowej. Mogą również działać jako przekaźniki chemiczne, regulatory fizjologiczne i inhibitory cyklu komórkowego. Flawonoidy wydzielane przez korzeń rośliny żywicielskiej pomagają Rhizobii na etapie infekcji w ich symbiotycznym związku z roślinami strączkowymi, takimi jak groch, fasola, koniczyna i soja. Rhizobia żyjąca w glebie jest w stanie wyczuć flawonoidy, a to wyzwala wydzielanie czynników Nod , które z kolei są rozpoznawane przez roślinę żywicielską i mogą prowadzić do deformacji włośnika korzeniowego i kilku reakcji komórkowych, takich jak przepływy jonów i tworzenie guzków korzeniowych . Ponadto niektóre flawonoidy działają hamująco na organizmy wywołujące choroby roślin, np. Fusarium oxysporum .

Podgrupy

Scharakteryzowano ponad 5000 naturalnie występujących flawonoidów z różnych roślin. Zostały one sklasyfikowane zgodnie z ich strukturą chemiczną i zwykle są podzielone na następujące podgrupy (dalsze czytanie patrz):

Antocyjanidyny

Szkielet Flavylium antocyjanidyn

Antocyjanidynyaglikony z antocyjanów ; używają szkieletu jonów flawylium (2-fenylochromenylu).

Antoksantyny

Antoksantyny dzielą się na dwie grupy:

Grupa Szkielet Przykłady
Opis Grupy funkcjonalne Formuła strukturalna
3-hydroksyl 2,3-dihydro
Flaw jeden 2-fenylochromen - 4-on Szkielet Flavone w kolorze.svg luteolina , apigenina , tangerytyna
Flav on ol
lub
3-hydroksy flav one
3-hydroksy - 2-fenylochromen - 4-on Szkielet flawonolu w kolorze.svg Kwercetyna , kaempferol , mirycetyna , Fisetin , galangina , izorhamnetyna , Pachypodol , ramnazyna , Pyranoflavonols , Furanoflavonols ,

Flawanony

Flawanony

Grupa Szkielet Przykłady
Opis Grupy funkcjonalne Formuła strukturalna
3-hydroksyl 2,3-dihydro
Flav to jeden 2,3-dihydro - 2-fenylochromen - 4-on Szkielet Flavanone w kolorze.svg Hesperetyna , naringenina , Eriodictyol , Homoeriodictyol

Flawanonole

Flawanonole

Grupa Szkielet Przykłady
Opis Grupy funkcjonalne Formuła strukturalna
3-hydroksyl 2,3-dihydro
Flav na ol
lub
3-hydroksy flav się jedną
lub
2,3-dihydro flav na ol
3-hydroksy - 2,3-dihydro - 2-fenylochromen - 4-on Szkielet flawonolu w kolorze.svg Taksyfolina (lub Dihydrokwercetyna ), Dihydrokaempferol

Flavan

Struktura Flavan

Obejmują flawano-3-ole (flawanole), flawan-4-ole i flawano-3,4-diole .

Szkielet Nazwa
Flavan-3ol Flawan-3-ol (flawanol)
Flavan-4ol Flawan-4-ol
Flawan-3,4-diol Flawan-3,4-diol (leukoantocyjanidyna)

Izoflawonoidy

Źródła dietetyczne

Pietruszka jest źródłem flawonów
Borówki są źródłem dietetycznych antocyjanidyn
W owocach cytrusowych , w tym grejpfrucie, można znaleźć różne flawonoidy

Flawonoidy (w szczególności flawonoidy, takie jak katechiny ) są „najbardziej powszechną grupą związków polifenolowych w diecie człowieka i są wszechobecne w roślinach”. Flawonole, oryginalne bioflawonoidy, takie jak kwercetyna , również występują powszechnie, ale w mniejszych ilościach. Powszechne występowanie flawonoidów, ich różnorodność oraz stosunkowo niska toksyczność w porównaniu z innymi aktywnymi związkami roślinnymi (np. alkaloidami ) powodują, że wiele zwierząt, w tym ludzie , spożywają znaczne ilości w swojej diecie. Pokarmy o wysokiej zawartości flawonoidów to pietruszka , cebula , jagody i inne jagody , czarna herbata , zielona herbata i herbata oolong , banany , wszystkie owoce cytrusowe , miłorząb dwuklapowy , czerwone wino , rokitnik , gryka i gorzka czekolada z zawartością kakao 70% lub więcej.

Pietruszka

Pietruszka , zarówno świeża, jak i suszona, zawiera flawony .

Jagody

Jagody są dietetycznym źródłem antocyjanidyn .

Czarna herbata

Czarna herbata jest bogatym źródłem dietetycznych flawan-3-oli .

Cytrus

Flawonoidy cytrusowe obejmują hesperydynę (glikozyd flawano- hesperetyny ), kwercytrynę , rutynę (dwa glikozydy flawonolu kwercetyna ) i flawono-tangerytynę . Flawonoidy są znacznie mniej skoncentrowane w miazdze niż w skórkach (na przykład 165 vs. 1156 mg/100g w miąższu vs. skórka mandarynki satsuma i 164 vs. 804 mg/100g w miąższu vs. skórka klementyny ).

Wino

Kakao

Flawonoidy występują naturalnie w kakao , ale ponieważ mogą być gorzkie, często usuwa się je z czekolady , nawet ciemnej . Chociaż flawonoidy są obecne w mlecznej czekoladzie, mleko może zakłócać ich wchłanianie; jednak wniosek ten został zakwestionowany.

Arachid

Skórka orzeszków ziemnych (czerwona) zawiera znaczną zawartość polifenoli, w tym flawonoidów.

Źródło jedzenia Flawony Flawonole Flawanony
czerwona cebula 0 4 - 100 0
Pietruszka, świeża 24 - 634 8 - 10 0
Tymianek, świeży 56 0 0
Sok z cytryny, świeży 0 0 - 2 2 - 175

Jednostka: mg/100g

Spożycie w diecie

Średnie spożycie flawonoidów w mg/d na kraj, wykresy kołowe pokazują względny udział różnych rodzajów flawonoidów.

Dane dotyczące składu żywności dla flawonoidów zostały dostarczone przez bazę danych USDA dotyczącą flawonoidów. W badaniu NHANES w Stanach Zjednoczonych średnie spożycie flawonoidów u dorosłych wynosiło 190 mg/d, przy czym głównym czynnikiem były flawan-3-ole . W Unii Europejskiej na podstawie danych EFSA średnie spożycie flawonoidów wynosiło 140 mg/d, choć między poszczególnymi krajami występowały znaczne różnice. Głównym rodzajem flawonoidów spożywanych w UE i USA były flawan-3-ole (80% dla dorosłych w USA), głównie z herbaty lub kakao w czekoladzie, podczas gdy spożycie innych flawonoidów było znacznie niższe.

Dane opierają się na średnim spożyciu flawonoidów we wszystkich krajach uwzględnionych w kompleksowej europejskiej bazie danych spożycia żywności EFSA 2011.

Badania

Ani Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA), ani Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) nie zatwierdziły żadnych oświadczeń zdrowotnych dotyczących flawonoidów ani nie zatwierdziły żadnych flawonoidów jako leków na receptę . Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) ostrzegła wiele firm zajmujących się suplementami diety przed nielegalną reklamą i wprowadzającymi w błąd oświadczeniami zdrowotnymi.

Metabolizm i wydalanie

Flawonoidy są słabo wchłaniane w organizmie człowieka (mniej niż 5%), następnie są szybko metabolizowane na mniejsze fragmenty o nieznanych właściwościach i szybko wydalane. Flawonoidy mają znikomą aktywność antyoksydacyjną w organizmie, a wzrost zdolności antyoksydacyjnych krwi obserwowany po spożyciu pokarmów bogatych we flawonoidy nie jest spowodowany bezpośrednio przez flawonoidy, ale przez produkcję kwasu moczowego w wyniku depolimeryzacji i wydalania flawonoidów . Metabolizm drobnoustrojów jest głównym czynnikiem wpływającym na ogólny metabolizm flawonoidów w diecie. Wpływ nawykowego przyjmowania flawonoidów na mikrobiom jelitowy człowieka jest nieznany.

Zapalenie

Zapalenie może być przyczyną wielu chorób miejscowych i ogólnoustrojowych, takich jak rak , zaburzenia sercowo-naczyniowe , cukrzyca i celiakia . Nie ma dowodów klinicznych, że flawonoidy w diecie wpływają na którąkolwiek z tych chorób.

Nowotwór

Badania kliniczne badające związek między spożywaniem flawonoidów a zapobieganiem lub rozwojem raka są sprzeczne w przypadku większości rodzajów raka, prawdopodobnie dlatego, że większość badań na ludziach ma słabe projekty, takie jak mała wielkość próbki . Niewiele jest dowodów wskazujących na to, że flawonoidy w diecie ogólnie wpływają na ryzyko zachorowania na raka u ludzi, ale badania obserwacyjne i kliniczne dotyczące nowotworów hormonozależnych (piersi i prostaty) wykazały korzyści.

Niedawny przegląd sugerował, że spożycie flawonoidów w diecie wiąże się ze zmniejszonym ryzykiem różnych rodzajów raka, w tym raka żołądka, piersi, prostaty i jelita grubego.

Choroby sercowo-naczyniowe

Chociaż nie znaleziono znaczącego związku między spożyciem flawan-3-olu a śmiertelnością z powodu chorób sercowo-naczyniowych, badania kliniczne wykazały poprawę funkcji śródbłonka i obniżenie ciśnienia krwi (w kilku badaniach wykazano niespójne wyniki). Przeglądy badań kohortowych z 2013 r. wykazały, że badania miały zbyt wiele ograniczeń, aby określić możliwy związek między zwiększonym spożyciem flawonoidów a zmniejszonym ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych, chociaż istniała tendencja do odwrotnej zależności.

In vitro

Badania laboratoryjne na izolowanych komórkach lub kulturach komórkowych in vitro wskazują, że flawonoidy mogą selektywnie hamować kinazy , ale wyniki in vivo mogą się różnić ze względu na niską biodostępność .

Synteza, wykrywanie, oznaczanie ilościowe i zmiany półsyntetyczne

Spektrum kolorów

Synteza flawonoidów w roślinach jest indukowana przez spektrum barw światła zarówno przy promieniowaniu o wysokiej, jak i niskiej energii. Promieniowanie niskoenergetyczne jest akceptowane przez fitochrom , podczas gdy promieniowanie wysokoenergetyczne jest akceptowane przez karotenoidy , flawiny , kryptochromy oprócz fitochromów. Photomorphogenic proces fitochromu pośredniczy flawonoidów biosyntezy zaobserwowano Amaranthus , jęczmienia , kukurydzy , sorgo oraz rzepy . Czerwone światło promuje syntezę flawonoidów.

Dostępność przez mikroorganizmy

Kilka ostatnich artykułów naukowych wykazało wydajną produkcję cząsteczek flawonoidów z genetycznie zmodyfikowanych mikroorganizmów. a projekt SynBio4Flav ma na celu zapewnienie opłacalnej alternatywy dla obecnej produkcji flawonoidów, rozkładając złożone ścieżki biosyntezy na znormalizowane określone części, które można przenieść do zmodyfikowanych mikroorganizmów w ramach konsorcjów syntetycznych mikroorganizmów w celu promowania gromadzenia flawonoidów poprzez katalizę rozproszoną .

Testy na wykrywanie

Test Shinody

Do ekstraktu etanolowego dodaje się cztery kawałki opiłków magnezowych, a następnie kilka kropli stężonego kwasu solnego . Kolor różowy lub czerwony wskazuje na obecność flawonoidów. Kolory od pomarańczowego do czerwonego wskazują na flawony , czerwone do szkarłatnego wskazane flawonoidy, szkarłatne do purpurowego wskazane flawonony .

Test na wodorotlenek sodu

Około 5 mg związku rozpuszcza się w wodzie, ogrzewa i filtruje. Do 2 ml tego roztworu dodaje się 10% wodny roztwór wodorotlenku sodu . Daje to żółte zabarwienie. Zmiana barwy z żółtej na bezbarwną po dodaniu rozcieńczonego kwasu solnego wskazuje na obecność flawonoidów.

Test aldehydu p-dimetyloaminocynamonowego

Test kolorymetryczny oparty na reakcji pierścieni A z chromogenem aldehydem p-dimetyloaminocynamonowym (DMACA) został opracowany dla flawonoidów w piwie, który można porównać z procedurą wanilinową .

Ujęcie ilościowe

Lamaison i Carnet opracowali test do oznaczania całkowitej zawartości flawonoidów w próbce ( metoda AlCI 3 ). Po odpowiednim wymieszaniu próbki i odczynnika, mieszaninę inkubuje się przez dziesięć minut w temperaturze otoczenia i odczytuje się absorbancję roztworu przy 440 nm. Zawartość flawonoidów jest wyrażona w mg/g kwercetyny.

Półsyntetyczne przeróbki

Unieruchomioną lipazę Candida antarctica można stosować do katalizowania regioselektywnej acylacji flawonoidów.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Bazy danych