Флавоноиды

Флавоно́иды — крупнейший класс растительных полифенолов. С химической точки зрения, флавоноиды представляют собой гидроксипроизводные флавона (собственно флавоноиды), 2,3-дигидрофлавона (флаваноны) изофлавона (изофлавоноиды), 4-фенилкумарина (неофлавоноиды). Также флавоны с восстановленной карбонильной группой (флавонолы)^[1]. Зачастую к флавоноидам относят и другие соединения С₆-С₃-С₆ ряда, в которых имеются два бензольных ядра, соединённых друг с другом трёхуглеродным фрагментом — халконы, дигидрохалконы и ауроны^[2].

История

Флавоноиды известны как растительные пигменты более столетия. Однако первая работа, посвящённая возможной биологической роли флавоноидов для человека, была опубликована лауреатом Нобелевской премии по физиологии или медицине Альбертом де Сент-Дьёрди в 1936 году. Он сообщил, что флавоноид, выделенный из венгерского красного перца, вероятно, способствует укреплению ломких стенок кровеносных сосудов. Он предположил, что это соединение относится к витаминам, и предложил для него название «витамин P»^[3]. Название «витамин P» употреблялось для обозначения ряда флавоноидов до 1950-х годов,^[4] в более поздний период было предложено название биофлавоноиды^[5]^[6].

Новая волна интереса к флавоноидам началась в 1990-х годах. Она связана с открытием антиоксидантных свойств флавоноидов и их способности нейтрализовать свободные радикалы^[7].

Классификация

Среди флавоноидов есть как водорастворимые, так и липофильные соединения, окрашенные преимущественно в жёлтый, оранжевый и красный цвета. Некоторые классы флавоноидов — антоцианины и ауроны — являются растительными пигментами, обуславливающими окраску цветов и плодов растений. Известно более 6500 флавоноидов. Общепринятая классификация флавоноидов предусматривает их деление на 10 основных классов, исходя из степени окисленности трехуглеродного фрагмента:

катехины (флаван-3-олы, производные флавана — катехины, лейкоантоцианы)
лейкоантоцианидины (флаван-3,4-диолы)
флаваноны (производные флавона — флаваноны, флаванонолы, флавоны, флавонолы)
дигидрохалконы
халконы
антоцианы и антоцианидины
флавононолы
флавоны и изофлавоны
флавонолы
ауроны

Флавоноиды в природе

Флавоноиды играют важную роль в растительном метаболизме и очень широко распространены в высших растениях. Многие флавоноиды — пигменты, придающие разнообразную окраску растительным тканям. Так, антоцианы определяют красную, синюю, фиолетовую окраску цветов, а флавоны, флавонолы, ауроны, халконы — жёлтую и оранжевую.

Флавоноиды объединены общностью путей биосинтеза в растениях.

Кольцо В (см. рисунок) и примыкающий к нему трёхуглеродный фрагмент (атомы С-2, С-3 и С-4) синтезируются из шикимовой кислоты и фосфоенолпировиноградной кислоты с промежуточным образованием через фенилаланин коричной кислоты.
Кольцо А синтезируется из трёх активированных молекул малоновой кислоты.

Они принимают участие в фотосинтезе, образовании лигнина и суберина, в качестве защитных агентов в патогенезе растений, вовлечены в регуляцию процессов прорастания семян, а также пролиферации и отмирания (путём апоптоза) клеток удлиняющихся растущих частей растений. Их многообразие объясняется тем, что в растениях большинство из них присутствует в виде соединений с сахарами — гликозидов. Сахарные остатки могут быть представлены моносахаридами — глюкозой, галактозой, ксилозой и др., а также различными ди-, три- и тетрасахаридами. К сахарным остаткам нередко присоединены молекулы оксикоричных и оксибензойных кислот.

Катехины и лейкоантоцианы бесцветны. Они являются родоначальниками конденсированных дубильных веществ.

Пищевые источники растительных флавоноидов

Флавоноиды широко распространены в еде и напитках растительного происхождения, их много в цедре цитрусовых, луке, зелёном чае, красных винах, пиве тёмных сортов, облепихе, тунбергии и чёрном шоколаде (70 % какао и выше). Из флавонов и флавонолов чаще всего в пищевых продуктах встречается кверцетин, также распространены кемпферол, мирицетин, апигенин и лютеолин^[7].

Содержание флавоноидов в растениях зависит от многих факторов, включая генетические особенности, условия произрастания, степень зрелости и способ хранения, что затрудняет определение норм пищевого потребления флавоноидов^[7]. Кроме того, среди учёных нет согласия относительно правильного способа измерения концентрации флавоноидов в пищевых продуктах. Согласно двум исследованиям, проведённым в Дании и Нидерландах, дневное потребление флавонов и флавонолов в этих странах составляет около 23—28 миллиграммов.

Из отходов производства вин и соков (виноградные выжимки) получают дешёвые и эффективные биоконцентраты флавоноидов.

Зелёный чай

Полифенолы зелёного чая — мощный антиоксидант, и один из лучших, наряду с витамином C и Е. По мере нарастания степени ферментации чая (жёлтый — красный — чёрный чай) растёт его аромат, но снижается антиоксидантная активность. Зелёный чай богат кверцетином и кемпферолом.

Биодоступность

Ранее господствовало убеждение, что биодоступность флавоноидов из растительной пищи крайне мала: считалось, что в кишечнике всасываются только флавоноиды в свободной форме (без остатка сахара), которые в природе встречаются относительно редко. Однако последующие исследования на примере отдельных флавоноидов показали, что их биодоступность зависит от источника и намного выше, чем предполагали ранее. Так, глюкозиды (из лука) и рутинозид (из чая) кверцетина абсорбируются в кишечнике намного лучше, чем чистый кверцетин (агликон). При сравнении красного вина, чёрного чая, лука и яблок было показано, что лук является наилучшим пищевым источником кверцетина^[7].

Биологическая функция

Естественные функции флавоноидов мало изучены. Предполагалось, что благодаря способности поглощать ультрафиолетовое излучение (330—350 нм) и часть видимого света (520—560 нм) они защищают растительные ткани от избыточной радиации.
Окраска цветочных лепестков помогает насекомым находить нужные растения и тем самым способствовать опылению.
Флавоноиды являются фактором устойчивости растений к поражению некоторыми патогенными грибами.

Животные не способны синтезировать соединения флавоноидной группы, а флавоны, присутствующие в крыльях некоторых бабочек, попадают в их организм с пищей. В настоящее время считается, что флавоноиды (наряду с другими растительными фенолами) являются незаменимыми компонентами пищи человека и других млекопитающих. В организме млекопитающих флавоноиды способны изменять активность многих ферментов обмена веществ^[8].

Применение

Флавоноиды — природные красители, пищевые антиоксиданты, дубильные вещества. Ряд флавоноидов обладает антибактериальным (противомикробным) действием^[9].

В качестве лекарственных средств применяются флавоноиды рутин и кверцетин, называемые P-витаминами. Они обладают способностью, особенно выраженной в сочетании с аскорбиновой кислотой, уменьшают проницаемость и ломкость капилляров, тормозят свёртывание крови и повышают эластичность эритроцитов^[10].

См. также

Примечания

↑ flavonoids (isoflavonoids and neoflavonoids) // IUPAC Gold Book (неопр.). Дата обращения: 7 августа 2013. Архивировано 26 сентября 2013 года.
↑ Флавоноиды // Кнунянц И. Л. и др. Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1990
↑ Rusznyak S. P., Szent-Gyorgyi A. Vitamin P: flavonols as vitamins // Nature. — 1936. — Т. 138. — С. 27.
↑ THE BIOLOGICAL ACTIVITY OF A FLAVONOID (VITAMIN «P») COMPOUND / J Clin Invest. 1951 Apr; 30(4): 395—400. doi: 10.1172/JCI102456
↑ STUDIES ON THE ANALYSIS FOR AND THE PREPARATION OF FLAVONOID GOMPOUNDS Архивная копия от 20 декабря 2016 на Wayback Machine, ORNL-1206, 1952 (англ.): «The term „vitamin P“ has been applied to flavonoids having this property; „bioflavonoid“ has been suggested as being more appropriate»
↑ https://www.sti.nasa.gov/thesvol2.pdf#page=217 Архивная копия от 20 декабря 2016 на Wayback Machine NASA Thesaurus. Volume 2. Rotated Term Display], НАСА, 2012, стр. 212: «Vitamin P — use bioflavonoid»
↑ ¹ ² ³ ⁴ Ross J. A , Kasum C. M. Dietary flavonoids: bioavailability, metabolic effects, and safety // Annu Rev Nutr. — 2002. — Т. 22. — С. 19—34. — PMID 12055336.
↑ Middleton E., Jr., Kandaswami C., Theoharides T.C. The Effects of Plant Flavonoids on Mammalian Cells:Implications for Inflammation, Heart Disease, and Cancer. Pharmacol. Rev. 2000. V.52, No.4. P.673-751 -> abstract: [1] Архивная копия от 8 июня 2008 на Wayback Machine & Full Text: [2] Архивная копия от 25 мая 2008 на Wayback Machine.
↑ Cowan M. M. Plant Products as Antimicrobial Agents Архивная копия от 17 марта 2008 на Wayback Machine. Clin. Microbiol. Rev. 1999. V.12, No.4. P.564-582. (Abstract Архивная копия от 27 июля 2008 на Wayback Machine).
↑ Машковский, М. Д. Лекарственные средства. — 15-е изд. — М. : Новая Волна, 2005. — С. 629—630. — 1200 с. — ISBN 5-7864-0203-7.

Литература

Запрометов М. Н. Основы биохимии фенольных соединений, М., 1974.
Биохимия фенольных соединений / Под ред. Дж. Харборна М.: Мир, 1968.

Harborne J. В., Comparative biochemistry of the flavonoids, L. — N. Y., 1967.
The flavonoids, Eds Harborne J. B., Mabry T. J. and Mabry Н., L., 1975.
Balch, J. F., & Balch, P. A. (2000). Prescription for Nutritional Healing. New York: Avery, Penguin Putnam Inc.
Murray, M. T. (1996). Encyclopedia of Nutritional Supplements. Roseville: Prima Publishing.
Spedding, G., Ratty, A., Middleton, E. Jr. (1989). Inhibition of reverse transcriptases by flavonoids. Antiviral Res 12 (2), 99-110. PMID 2480745

Ссылки

[IUPAC_GB-1] vonoids (isoflavonoids and neoflavonoids) // IUPAC Gold Book (неопр.). Дата обращения: 7 августа 2013. Архивировано 26 сентября 2013 года.

[2] Флавоноиды // Кнунянц И. Л. и др. Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1990

[Rusznyak1936-3] Rusznyak S. P., Szent-Gyorgyi A. Vitamin P: flavonols as vitamins // Nature. — 1936. — Т. 138. — С. 27.

[4] THE BIOLOGICAL ACTIVITY OF A FLAVONOID (VITAMIN «P») COMPOUND / J Clin Invest. 1951 Apr; 30(4): 395—400. doi: 10.1172/JCI102456

[5] STUDIES ON THE ANALYSIS FOR AND THE PREPARATION OF FLAVONOID GOMPOUNDS Архивная копия от 20 декабря 2016 на Wayback Machine, ORNL-1206, 1952 (англ.): «The term „vitamin P“ has been applied to flavonoids having this property; „bioflavonoid“ has been suggested as being more appropriate»

[6] ttps://www.sti.nasa.gov/thesvol2.pdf#page=217 Архивная копия от 20 декабря 2016 на Wayback Machine NASA Thesaurus. Volume 2. Rotated Term Display], НАСА, 2012, стр. 212: «Vitamin P — use bioflavonoid»

[Ross2002-7] ¹ ² ³ ⁴ Ross J. A , Kasum C. M. Dietary flavonoids: bioavailability, metabolic effects, and safety // Annu Rev Nutr. — 2002. — Т. 22. — С. 19—34. — PMID 12055336.

[enzymeactivity-8] Middleton E., Jr., Kandaswami C., Theoharides T.C. The Effects of Plant Flavonoids on Mammalian Cells:Implications for Inflammation, Heart Disease, and Cancer. Pharmacol. Rev. 2000. V.52, No.4. P.673-751 -> abstract: [1] Архивная копия от 8 июня 2008 на Wayback Machine & Full Text: [2] Архивная копия от 25 мая 2008 на Wayback Machine.

[antibacterial-9] Cowan M. M. Plant Products as Antimicrobial Agents Архивная копия от 17 марта 2008 на Wayback Machine. Clin. Microbiol. Rev. 1999. V.12, No.4. P.564-582. (Abstract Архивная копия от 27 июля 2008 на Wayback Machine).

[10] Машковский, М. Д. Лекарственные средства. — 15-е изд. — М. : Новая Волна, 2005. — С. 629—630. — 1200 с. — ISBN 5-7864-0203-7.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]