Флавоноид - Flavonoid

Молекулярная структура основной цепи флавона (2-фенил-1,4-бензопирон)
Состав изофлавана
Структура неофлавоноидов

Флавоноиды (или биофлавоноиды ; от латинского слова flavus , что означает желтый, их цвет в природе) представляют собой класс полифенольных вторичных метаболитов, обнаруженных в растениях и, следовательно, обычно потребляемых в рационе людей.

Химически флавоноиды имеют общую структуру 15-углеродного скелета, который состоит из двух фенильных колец (A и B) и гетероциклического кольца (C, кольцо, содержащее внедренный кислород ). Эта углеродная структура может быть обозначена сокращенно C6-C3-C6. Согласно номенклатуре IUPAC , их можно разделить на:

Все три вышеуказанных класса флавоноидов представляют собой кетон- содержащие соединения и, как таковые, антоксантины ( флавоны и флавонолы ). Этот класс впервые был назван биофлавоноидами. Термины флавоноид и биофлавоноид также более широко используются для описания некетоновых полигидроксиполифенольных соединений, которые более конкретно называются флаваноидами. Три цикла или гетероцикла в основной цепи флавоноидов обычно называют кольцом A, B и C. Кольцо A обычно показывает структуру замещения флороглюцина .

История

В 1930-х годах Альберт Сент-Дьёрдьи и другие ученые обнаружили, что один только витамин С не так эффективен в предотвращении цинги, как неочищенный желтый экстракт апельсинов, лимонов или перца. Они приписали повышенную активность этого экстракта другим веществам в этой смеси, которые они назвали «цитрин» (в отношении цитрусовых) или «витамин P» (ссылка на его влияние на снижение проницаемости капилляров ). Однако позднее было показано, что рассматриваемые вещества ( гесперидин , эриодиктиол , гесперидин- метилхалкон и неогесперидин ) не соответствуют критериям витамина, так что этот термин теперь устарел.

Биосинтез

Флавоноиды - вторичные метаболиты, синтезируемые в основном растениями. Общая структура флавоноидов представляет собой 15-углеродный скелет, содержащий 2 бензольных кольца, соединенных 3-углеродной связующей цепью. Поэтому они изображаются как соединения C6-C3-C6. В зависимости от химической структуры, степени окисления и ненасыщенности связывающей цепи (C3) флавоноиды можно разделить на различные группы, такие как антоцианидины, халконы, флавонолы, флаваноны, флаван-3-олы, флаванонолы, флавоны и изофлавоноиды. . Кроме того, флавоноиды можно найти в растениях в форме гликозид-связанного и свободного агликона. Связанная с гликозидами форма является наиболее распространенной формой флавонов и флавонолов, потребляемых с пищей.

Функции флавоноидов в растениях

Флавоноиды широко распространены в растениях, выполняя множество функций. Флавоноиды являются наиболее важными растительными пигментами для окраски цветов, вызывая желтую или красную / синюю пигментацию на лепестках, предназначенную для привлечения животных- опылителей . У высших растений флавоноиды участвуют в УФ-фильтрации, симбиотической фиксации азота и цветочной пигментации. Они также могут действовать как химические посредники, физиологические регуляторы и ингибиторы клеточного цикла. Флавоноиды, выделяемые корнем растения-хозяина, помогают Rhizobia на стадии заражения их симбиотических отношений с бобовыми, такими как горох, фасоль, клевер и соя. Ризобии, живущие в почве, способны ощущать флавоноиды, и это вызывает секрецию факторов Nod , которые, в свою очередь, распознаются растением-хозяином и могут приводить к деформации корневых волосков и некоторым клеточным реакциям, таким как потоки ионов и образование корневого узелка. . Кроме того, некоторые флавоноиды обладают ингибирующей активностью против организмов, вызывающих заболевания растений, например Fusarium oxysporum .

Подгруппы

Было охарактеризовано более 5000 встречающихся в природе флавоноидов из различных растений. Они были классифицированы в соответствии с их химической структурой и обычно подразделяются на следующие подгруппы (для дальнейшего чтения см.):

Антоцианидины

Флавилиевый скелет антоцианидинов

Anthocyanidins являются агликонами из антоцианы ; они используют ионный скелет флавилия (2-фенилхроменилий).

Антоксантины

Антоксантины делятся на две группы:

Группа Скелет Примеры
Описание Функциональные группы Структурная формула
3-гидроксил 2,3-дигидро
Flav one 2-фенилхромен - 4-он Цветной скелет флавона.svg Лютеолин , Apigenin , Tangeritin
Flav на ол
или
3-гидрокси Flav одного
3-гидрокси - 2-фенилхромен - 4-он Флавонол скелет цветной.svg Кверцетин , Кемпферол , мирицетин , Fisetin , галангин , изорамнетин , Pachypodol , Rhamnazin , Pyranoflavonols , Furanoflavonols ,

Флаваноны

Флаваноны

Группа Скелет Примеры
Описание Функциональные группы Структурная формула
3-гидроксил 2,3-дигидро
Flav an one 2,3-дигидро - 2-фенилхромен - 4-он Флаваноновый скелет цветной.svg Гесперетина , нарингенин , Eriodictyol , Homoeriodictyol

Флаванонолы

Флаванонолы

Группа Скелет Примеры
Описание Функциональные группы Структурная формула
3-гидроксил 2,3-дигидро
Flav an on ol
или
3-Hydroxy flav an one
или
2,3-dihydro flav on ol
3-гидрокси - 2,3-дигидро - 2-фенилхромен - 4-он Флаванонол скелет цветной.svg Таксифолин (или дигидрокверцетин ), Dihydrokaempferol

Флаваны

Структура флавана

Включите флаван-3-олы (флаванолы), флаван-4-олы и флаван-3,4-диолы .

Скелет Имя
Флаван-3ол Флаван-3-ол (флаванол)
Флаван-4ол Флаван-4-ол
Флаван-3,4-диол Флаван-3,4-диол (лейкоантоцианидин)

Изофлавоноиды

Диетические источники

Петрушка - источник флавонов
Черника - источник пищевых антоцианидинов.
Различные флавоноиды содержатся в цитрусовых , включая грейпфрут.

Флавоноиды (в частности, флаваноиды, такие как катехины ) являются «наиболее распространенной группой полифенольных соединений в рационе человека и повсеместно обнаруживаются в растениях». Флавонолы, оригинальные биофлавоноиды, такие как кверцетин , также встречаются повсеместно, но в меньших количествах. Широкое распространение флавоноидов, их разнообразие и их относительно низкая токсичность по сравнению с другими активными растительными соединениями (например, алкалоидами ) означают, что многие животные, в том числе люди , потребляют значительные количества с пищей. Продукты с высоким содержанием флавоноидов включают петрушку , лук , чернику и другие ягоды , черный чай , зеленый чай и чай улун , бананы , все цитрусовые , гинкго билоба , красное вино , облепиху , гречку и темный шоколад с содержанием какао. 70% или больше.

Петрушка

Петрушка , как свежая, так и сушеная, содержит флавоны .

Черника

Черника - диетический источник антоцианидинов .

Черный чай

Черный чай - богатый источник диетических флаван-3-олов .

Цитрусовые

Флавоноиды цитрусовых включают гесперидин (гликозид флаванон- гесперетина ), кверцитрин , рутин (два гликозида флавонол- кверцетина ) и флавон- тангеритин . Флавоноиды гораздо меньше сконцентрированы в мякоти, чем в кожуре (например, 165 против 1156 мг / 100 г в мякоти против кожуры мандарина сацума и 164 против 804 мг / 100 г в мякоти против кожуры клементина ).

Вино

Какао

Флавоноиды естественным образом содержатся в какао , но, поскольку они могут быть горькими, их часто удаляют из шоколада , даже из темного шоколада . Хотя флавоноиды присутствуют в молочном шоколаде, молоко может мешать их всасыванию; однако этот вывод был поставлен под сомнение.

Арахис

Кожица арахиса (красная) содержит значительное количество полифенолов, в том числе флавоноидов.

Источник еды Флавоны Флавонолы Флаваноны
красный лук 0 4–100 0
Петрушка свежая 24–634 8-10 0
Тимьян свежий 56 0 0
Лимонный сок, свежий 0 0–2 2 - 175

Единица: мг / 100г

Диетическое потребление

Среднее потребление флавоноидов в мг / сут на страну, круговые диаграммы показывают относительный вклад различных типов флавоноидов.

Данные о составе пищевых продуктов для флавоноидов были предоставлены базой данных по флавоноидам Министерства сельского хозяйства США . По данным исследования NHANES в США , среднее потребление флавоноидов у взрослых составляло 190 мг / сут, причем основной вклад был флаван-3-олами . В Европейском союзе , по данным EFSA , среднее потребление флавоноидов составляло 140 мг / сут, хотя между отдельными странами наблюдались значительные различия. Основным типом флавоноидов, потребляемых в ЕС и США, были флаван-3-олы (80% для взрослых в США), в основном из чая или какао в шоколаде, в то время как потребление других флавоноидов было значительно ниже.

Данные основаны на среднем потреблении флавоноидов во всех странах, включенных в Комплексную европейскую базу данных о потреблении пищевых продуктов EFSA 2011 года.

Исследовать

Ни Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), ни Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) не одобрили никаких заявлений о вреде для здоровья флавоноидов и не одобрили какие-либо флавоноиды в качестве лекарств, отпускаемых по рецепту . FDA США предупредило множество компаний, производящих пищевые добавки, о незаконной рекламе и вводящих в заблуждение заявлениях о вреде для здоровья.

Метаболизм и выведение

Флавоноиды плохо всасываются в организме человека (менее 5%), затем быстро метаболизируются на более мелкие фрагменты с неизвестными свойствами и быстро выводятся из организма. Флавоноиды обладают незначительной антиоксидантной активностью в организме, а увеличение антиоксидантной способности крови, наблюдаемое после употребления богатой флавоноидами пищи, вызвано не непосредственно флавоноидами, а производством мочевой кислоты в результате деполимеризации и экскреции флавоноидов . Микробный метаболизм вносит основной вклад в общий метаболизм пищевых флавоноидов. Влияние обычного приема флавоноидов на микробиом кишечника человека неизвестно.

Воспаление

Воспаление считается возможным источником множества местных и системных заболеваний, таких как рак , сердечно-сосудистые заболевания , сахарный диабет и целиакия . Нет никаких клинических доказательств того, что диетические флавоноиды влияют на какое-либо из этих заболеваний.

Рак

Клинические исследования, изучающие взаимосвязь между потреблением флавоноидов и профилактикой или развитием рака, противоречат большинству типов рака, вероятно, потому, что большинство исследований на людях имеют слабый дизайн, например небольшой размер выборки . Существует мало свидетельств того , что диетические флавоноиды влияют на риск развития рака человека в целом, но наблюдательные исследования и клинические испытания на гормонозависимых раковых заболеваний (рак молочной железы и простаты) показали преимущества.

Недавний обзор показал, что потребление флавоноидов с пищей связано со снижением риска различных типов рака, включая рак желудка, груди, простаты и колоректального рака.

Сердечно-сосудистые заболевания

Хотя не было обнаружено значительной связи между потреблением флаван-3-ола и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, клинические испытания показали улучшение функции эндотелия и снижение артериального давления (при этом несколько исследований показали противоречивые результаты). Обзоры когортных исследований в 2013 году показали, что у этих исследований было слишком много ограничений, чтобы определить возможную связь между повышенным потреблением флавоноидов и снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний, хотя тенденция к обратной зависимости существовала.

В пробирке

Лабораторные исследования изолированных клеток или клеточных культур in vitro показывают, что флавоноиды могут избирательно ингибировать киназы , но результаты in vivo могут отличаться из-за низкой биодоступности .

Синтез, обнаружение, количественная оценка и полусинтетические изменения

Цветовая гамма

Синтез флавоноидов в растениях индуцируется цветными спектрами света как при высоком, так и при низкоэнергетическом излучении. Излучение низкой энергии воспринимается фитохромом , в то время как излучение высокой энергии принимается каротиноидами , флавинами , криптохромами в дополнение к фитохромам. Photomorphogenic процесс фитохром-опосредованные флавоноиды биосинтеза наблюдались в Amaranthus , ячмень , кукурузы , сорго и репе . Красный свет способствует синтезу флавоноидов.

Доступность через микроорганизмы

Несколько недавних исследовательских статей продемонстрировали эффективное производство молекул флавоноидов из генно-инженерных микроорганизмов. а проект SynBio4Flav направлен на обеспечение рентабельной альтернативы существующему производству флавоноидов, разбивая их сложные биосинтетические пути на стандартизованные конкретные части, которые могут быть переданы сконструированным микроорганизмам в рамках Консорциума синтетических микробов для содействия сборке флавоноидов посредством распределенного катализа .

Тесты на обнаружение

Шинода тест

К этанольному экстракту добавляют четыре части магниевых опилок, а затем несколько капель концентрированной соляной кислоты . Розовый или красный цвет указывает на присутствие флавоноидов. Цвета варьируются от оранжевого до красного для обозначения флавонов , от красного до малинового для обозначения флавоноидов, от малинового до пурпурного для обозначения флавононов .

Тест гидроксида натрия

Около 5 мг соединения растворяют в воде, нагревают и фильтруют. К 2 мл этого раствора добавляют 10% водный гидроксид натрия . Это дает желтую окраску. Изменение цвета от желтого до бесцветного при добавлении разбавленной соляной кислоты является признаком присутствия флавоноидов.

p-Диметиламиноциннамальдегидный тест

Колориметрический анализ, основанный на реакции A-колец с п-диметиламиноциннамальдегидом хромогена (DMACA), был разработан для флаваноидов в пиве, который можно сравнить с процедурой с ванилином .

Количественная оценка

Ламейсон и Карнет разработали тест для определения общего содержания флавоноидов в образце ( метод AlCI 3 ). После надлежащего смешивания образца и реагента смесь инкубируют в течение десяти минут при температуре окружающей среды и определяют оптическую плотность раствора при 440 нм. Содержание флавоноидов выражается в мг / г кверцетина.

Полусинтетические переделки

Иммобилизованная липаза Candida antarctica может использоваться для катализирования региоселективного ацилирования флавоноидов.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

Базы данных