Флавоноиды (или биофлавоноиды ; от латинского слова flavus , что означает желтый, их цвет в природе) представляют собой класс полифенольных вторичных метаболитов, встречающихся в растениях и, следовательно, обычно потребляемых в рационе человека. [1]
Химически флавоноиды имеют общую структуру 15-углеродного скелета, который состоит из двух фенильных колец (A и B) и гетероциклического кольца (C, кольцо, содержащее встроенный кислород ). [1] [2] Эту углеродную структуру можно сократить до C6-C3-C6. Согласно номенклатуре ИЮПАК , [3] [4]
их можно классифицировать на:
Три класса флавоноидов, перечисленных выше, все являются кетонсодержащими соединениями и, как таковые, антоксантинами ( флавонами и флавонолами ). [1] Этот класс был первым, который был назван биофлавоноидами. Термины флавоноид и биофлавоноид также более свободно использовались для описания некетонных полигидроксиполифенольных соединений, которые более конкретно называются флаваноидами. Три цикла или гетероцикла в основной цепи флавоноидов обычно называются кольцами A, B и C. [2] Кольцо A обычно показывает схему замещения флороглюцина .
История
В 1930-х годах Альберт Сент-Дьёрди и другие ученые обнаружили, что витамин С сам по себе не так эффективен в профилактике цинги , как сырой желтый экстракт из апельсинов, лимонов или паприки. Они приписали повышенную активность этого экстракта другим веществам в этой смеси, которые они называли «цитрин» (имея в виду цитрусовые) или «витамин P» (имея в виду его влияние на снижение проницаемости капилляров ). Однако позже было показано, что рассматриваемые вещества ( гесперидин , эриодиктиол , гесперидин метилхалкон и неогесперидин ) не соответствуют критериям витамина [5] , поэтому этот термин теперь устарел. [6]
Биосинтез
Флавоноиды — это вторичные метаболиты, синтезируемые в основном растениями. Общая структура флавоноидов представляет собой скелет из пятнадцати атомов углерода, содержащий два бензольных кольца, соединенных трехуглеродной связующей цепью. [1] Поэтому их изображают как соединения C6-C3-C6. В зависимости от химической структуры, степени окисления и ненасыщенности связующей цепи (C3) флавоноиды можно разделить на различные группы, такие как антоцианидины, флавонолы, флаваноны, флаван-3-олы, флаванонолы, флавоны и изофлавоны. [1] Халконы, также называемые халконоидами , хотя и не имеют гетероциклического кольца, также классифицируются как флавоноиды. Кроме того, флавоноиды можно найти в растениях в форме гликозид-связанных и свободных агликонов. Гликозид-связанная форма является наиболее распространенной формой флавона и флавонола, потребляемой в рационе. [1]
Функции флавоноидов в растениях
Флавоноиды широко распространены в растениях, выполняя множество функций. [1] Они являются важнейшими растительными пигментами для окраски цветов, создавая желтую или красно-синюю пигментацию лепестков, предназначенную для привлечения животных -опылителей . У высших растений они участвуют в УФ-фильтрации, симбиотической фиксации азота и пигментации цветков. Они также могут действовать как химические посредники, физиологические регуляторы и ингибиторы клеточного цикла. Флавоноиды, выделяемые корнем растения-хозяина, помогают ризобиям на стадии заражения их симбиотических отношений с бобовыми, такими как горох, фасоль, клевер и соя. Ризобии, живущие в почве, способны ощущать флавоноиды, и это запускает секрецию Nod-факторов , которые, в свою очередь, распознаются растением-хозяином и могут приводить к деформации корневых волосков и нескольким клеточным реакциям, таким как ионные потоки и образование корневого клубенька . Кроме того, некоторые флавоноиды обладают ингибирующей активностью против организмов, вызывающих заболевания растений, например, Fusarium oxysporum . [7]
Подгруппы
Более 5000 природных флавоноидов были охарактеризованы из различных растений. Они были классифицированы в соответствии с их химической структурой и обычно подразделяются на следующие подгруппы (для дальнейшего чтения см. [8] ):
Флавоноиды (в частности, флавоноиды, такие как катехины ) являются «наиболее распространенной группой полифенольных соединений в рационе человека и повсеместно встречаются в растениях». [1] [10] Флавонолы, исходные биофлавоноиды, такие как кверцетин , также встречаются повсеместно, но в меньших количествах. Широкое распространение флавоноидов, их разнообразие и относительно низкая токсичность по сравнению с другими активными растительными соединениями (например, алкалоидами ) означают, что многие животные, включая людей , потребляют значительные количества в своем рационе. [1]
Кожура арахиса (красного) содержит значительное количество полифенолов, включая флавоноиды. [14] [15]
Пищевое потребление
Данные о составе пищевых продуктов для флавоноидов были предоставлены базой данных USDA по флавоноидам. [11] В исследовании NHANES в США среднее потребление флавоноидов составило 190 мг в день у взрослых, причем флаван-3-олы были основным источником. [17] В Европейском союзе , на основе данных EFSA , среднее потребление флавоноидов составило 140 мг/день, хотя между отдельными странами наблюдались значительные различия. [16] 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. [1] [16] [17]
Флавоноиды плохо усваиваются в организме человека (менее 5%), затем быстро метаболизируются в более мелкие фрагменты с неизвестными свойствами и быстро выводятся из организма. [1] [20] [23] [24] Флавоноиды обладают незначительной антиоксидантной активностью в организме, а увеличение антиоксидантной способности крови, наблюдаемое после потребления продуктов, богатых флавоноидами, вызвано не флавоноидами напрямую, а выработкой мочевой кислоты в результате деполимеризации и выведения флавоноидов . [1] Микробный метаболизм вносит основной вклад в общий метаболизм пищевых флавоноидов. [1] [25]
Клинические исследования, изучающие связь между потреблением флавоноидов и профилактикой или развитием рака, противоречивы для большинства типов рака, вероятно, потому, что большинство исследований на людях имеют слабые дизайны, такие как небольшой размер выборки . [1] [30] Существует мало доказательств, указывающих на то, что пищевые флавоноиды влияют на риск развития рака у человека в целом. [1]
Сердечно-сосудистые заболевания
Хотя не было обнаружено никакой значимой связи между потреблением флаван-3-ола и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, клинические испытания показали улучшение эндотелиальной функции и снижение артериального давления (при этом несколько исследований показали противоречивые результаты). [1] Обзоры когортных исследований в 2013 году показали, что исследования имели слишком много ограничений для определения возможной связи между повышенным потреблением флавоноидов и снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний, хотя тенденция к обратной зависимости существовала. [1] [31]
В 2013 году EFSA решила разрешить утверждения о том, что 200 мг/день флаванолов какао «помогают поддерживать эластичность кровеносных сосудов». [32] [33] FDA последовало этому примеру в 2023 году, заявив, что существуют «подтверждающие, но не окончательные» доказательства того, что 200 мг в день флаванолов какао могут снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний. Это больше, чем уровни, обнаруженные в типичных плитках шоколада, которые также могут способствовать увеличению веса, потенциально нанося вред здоровью сердечно-сосудистой системы. [34] [35]
Синтез, обнаружение, количественное определение и полусинтетические изменения
Цветовая гамма
Синтез флавоноидов в растениях индуцируется световыми цветовыми спектрами как при высоких, так и при низких энергиях излучения. Низкоэнергетические излучения принимаются фитохромом , в то время как высокоэнергетические излучения принимаются каротиноидами , флавинами , криптохромами в дополнение к фитохромам. Фотоморфогенный процесс биосинтеза флавоноидов, опосредованного фитохромом, наблюдался у амаранта , ячменя , кукурузы , сорго и репы . Красный свет стимулирует синтез флавоноидов. [36]
Доступность через микроорганизмы
Исследования показали, что флавоноидные молекулы производятся из генетически модифицированных микроорганизмов. [37] [38]
Тесты на обнаружение
тест Шиноды
Четыре части магниевых опилок добавляются к этанольному экстракту, а затем добавляются несколько капель концентрированной соляной кислоты . Розовый или красный цвет указывает на присутствие флавоноида. [39] Цвета, варьирующиеся от оранжевого до красного, указывают на флавоны , от красного до малинового — на флавоноиды, от малинового до пурпурного — на флавононы .
Тест на гидроксид натрия
Около 5 мг соединения растворяют в воде, нагревают и фильтруют. К 2 мл этого раствора добавляют 10% водный раствор гидроксида натрия . Это дает желтую окраску. Изменение цвета с желтого на бесцветный при добавлении разбавленной соляной кислоты является признаком присутствия флавоноидов. [40]
Ламейсон и Карне разработали тест для определения общего содержания флавоноидов в образце (метод AlCl 3 ). После надлежащего смешивания образца и реагента смесь инкубируют в течение десяти минут при температуре окружающей среды, а поглощение раствора считывают при 440 нм. Содержание флавоноидов выражается в мг/г кверцетина . [ 42] [43]
^ ab de Souza Farias SA, da Costa KS, Martins JB (апрель 2021 г.). «Анализ конформационных, структурных, магнитных и электронных свойств, связанных с антиоксидантной активностью: пересмотр флавана, антоцианидина, флаванона, флавонола, изофлавона, флавона и флаван-3-ола». ACS Omega . 6 (13): 8908–8918. doi :10.1021/acsomega.0c06156. PMC 8028018 . PMID 33842761.
^ Макнот AD, Уилкинсон A (1997), Сборник химической терминологии ИЮПАК (2-е изд.), Оксфорд: Blackwell Scientific, doi : 10.1351/goldbook.F02424 , ISBN978-0-9678550-9-7
^ Нич М., Йират Дж., Кошата Б., Дженкинс А., Макнот А., ред. (2009). «Флавоноиды (изофлавоноиды и неофлавоноиды)». Золотая книга . дои : 10.1351/goldbook . ISBN978-0-9678550-9-7. Получено 16 сентября 2012 г. .
↑ Клеметсон AB (10 января 2018 г.). Витамин С: Том I. CRC Press. ISBN978-1-351-08601-1.
^ Галеотти Ф., Бариле Э., Курир П., Дольчи М., Ланцотти В. (2008). «Флавоноиды из гвоздики ( Dianthus caryophyllus ) и их противогрибковая активность». Phytochemistry Letters . 1 (1): 44–48. Bibcode : 2008PChL....1...44G. doi : 10.1016/j.phytol.2007.10.001.
^ Ververidis F, Trantas E, Douglas C, Vollmer G, Kretzschmar G, Panopoulos N (октябрь 2007 г.). «Биотехнология флавоноидов и других натуральных продуктов, полученных из фенилпропаноидов. Часть I: Химическое разнообразие, воздействие на биологию растений и здоровье человека». Biotechnology Journal . 2 (10): 1214–1234. doi :10.1002/biot.200700084. PMID 17935117. S2CID 24986941.
^ Zhao DQ, Han CX, Ge JT, Tao J (15 ноября 2012 г.). "Выделение гена UDP-глюкозы: флавоноид 5- O -глюкозилтрансферазы и анализ экспрессии генов биосинтеза антоцианов в травянистом пионе ( Paeonia lactiflora Pall.)". Электронный журнал биотехнологии . 15 (6). doi :10.2225/vol15-issue6-fulltext-7.
^ Spencer JP (май 2008). «Флавоноиды: модуляторы функций мозга?». The British Journal of Nutrition . 99 (E Suppl 1): ES60–ES77. doi : 10.1017/S0007114508965776 . PMID 18503736.
^ ab "Источники флавоноидов в рационе питания США с использованием обновленной базы данных Министерства сельского хозяйства США по содержанию флавоноидов в отдельных продуктах питания" (PDF) . Служба сельскохозяйственных исследований, Министерство сельского хозяйства США. 2006.
^ Oomah BD, Mazza G (1996). «Флавоноиды и антиоксидантная активность в гречихе». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 44 (7): 1746–1750. doi :10.1021/jf9508357.
^ Levaj B, et al. (2009). "Определение флавоноидов в мякоти и кожуре плодов мандарина (таблица 1)" (PDF) . Agriculturae Conspectus Scientificus . 74 (3): 223. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-08-10 . Получено 2020-07-31 .
^ De Camargo AC, Regitano-d'Arce MA, Gallo CR, Shahidi F (2015). «Изменения микробиологического статуса, фенольного профиля и антиоксидантной активности кожуры арахиса, вызванные гамма-излучением». Журнал функциональных продуктов питания . 12 : 129–143. doi : 10.1016/j.jff.2014.10.034 .
^ Chukwumah Y, Walker LT, Verghese M (ноябрь 2009 г.). «Цвет кожуры арахиса: биомаркер общего содержания полифенолов и антиоксидантных свойств сортов арахиса». International Journal of Molecular Sciences . 10 (11): 4941–4952. doi : 10.3390/ijms10114941 . PMC 2808014. PMID 20087468 .
^ abcd Vogiatzoglou A, Mulligan AA, Lentjes MA, Luben RN, Spencer JP, Schroeter H и др. (2015). «Потребление флавоноидов взрослыми европейцами (от 18 до 64 лет)». PLOS ONE . 10 (5): e0128132. Bibcode :2015PLoSO..1028132V. doi : 10.1371/journal.pone.0128132 . PMC 4444122 . PMID 26010916.
^ ab Chun OK, Chung SJ, Song WO (май 2007 г.). «Оцениваемое потребление флавоноидов в рационе и основные источники пищи у взрослых в США». Журнал питания . 137 (5): 1244–1252. doi : 10.1093/jn/137.5.1244 . PMID 17449588.
^ "FDA approved drug products". Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . Получено 8 ноября 2013 г.
^ "Health Claims Meeting Significant Scientific Agreement". Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . Получено 8 ноября 2013 г.
^ ab EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies (NDA) (2010). "Научное мнение по обоснованию заявлений о пользе для здоровья, связанных с различными продуктами питания/компонентами продуктов питания и защитой клеток от преждевременного старения, антиоксидантной активностью, содержанием антиоксидантов и антиоксидантными свойствами, а также защитой ДНК, белков и липидов от окислительного повреждения в соответствии со статьей 13(1) Регламента (EC) № 1924/20061". EFSA Journal . 8 (2): 1489. doi : 10.2903/j.efsa.2010.1489 .
↑ Hensley S (7 сентября 2010 г.). «FDA Lipton: Tea Can't Do That». NPR . Получено 17 июня 2023 г.
^ «FDA предупредило производителей вишни о вреде заявлений о ее пользе для здоровья». The Produce News . 1 ноября 2005 г. Получено 17 июня 2023 г.
^ Lotito SB, Frei B (декабрь 2006 г.). «Потребление продуктов, богатых флавоноидами, и повышенная антиоксидантная способность плазмы у людей: причина, следствие или эпифеномен?». Free Radical Biology & Medicine . 41 (12): 1727–1746. doi :10.1016/j.freeradbiomed.2006.04.033. PMID 17157175.
^ Уильямс Р. Дж., Спенсер Дж. П., Райс-Эванс К. (апрель 2004 г.). «Флавоноиды: антиоксиданты или сигнальные молекулы?». Free Radical Biology & Medicine . 36 (7): 838–849. doi :10.1016/j.freeradbiomed.2004.01.001. PMID 15019969.
^ Hidalgo M, Oruna-Concha MJ, Kolida S, Walton GE, Kallithraka S, Spencer JP, de Pascual-Teresa S (апрель 2012 г.). «Метаболизм антоцианов микрофлорой кишечника человека и их влияние на рост бактерий в кишечнике». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 60 (15): 3882–3890. doi :10.1021/jf3002153. PMID 22439618.
^ Ravishankar D, Rajora AK, Greco F, Osborn HM (декабрь 2013 г.). «Флавоноиды как перспективные соединения для противораковой терапии». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 45 (12): 2821–2831. doi :10.1016/j.biocel.2013.10.004. PMID 24128857.
^ Manach C, Mazur A, Scalbert A (февраль 2005 г.). «Полифенолы и профилактика сердечно-сосудистых заболеваний». Current Opinion in Lipidology . 16 (1): 77–84. doi :10.1097/00041433-200502000-00013. PMID 15650567. S2CID 794383.
^ Babu PV, Liu D, Gilbert ER (ноябрь 2013 г.). «Последние достижения в понимании антидиабетического действия пищевых флавоноидов». Журнал пищевой биохимии . 24 (11): 1777–1789. doi :10.1016/j.jnutbio.2013.06.003. PMC 3821977. PMID 24029069 .
^ Ferretti G, Bacchetti T, Masciangelo S, Saturni L (апрель 2012 г.). «Целиакия, воспаление и окислительное повреждение: нутригенетический подход». Питательные вещества . 4 (4): 243–257. doi : 10.3390/nu4040243 . PMC 3347005. PMID 22606367 .
^ Романьоло ДФ, Сельмин ОИ (2012). «Флавоноиды и профилактика рака: обзор доказательств». Журнал питания в геронтологии и гериатрии . 31 (3): 206–238. doi :10.1080/21551197.2012.702534. PMID 22888839. S2CID 205960210.
^ Ван X, Оуян YY, Лю J, Чжао G (январь 2014 г.). «Потребление флавоноидов и риск сердечно-сосудистых заболеваний: систематический обзор и метаанализ перспективных когортных исследований». Британский журнал питания . 111 (1): 1–11. doi : 10.1017/S000711451300278X . PMID 23953879.
^ "Научное мнение об обосновании заявления о пользе для здоровья, связанного с флаванолами какао и поддержанием нормальной эндотелий-зависимой вазодилатации в соответствии со статьей 13(5) Регламента (ЕС) № 1924/2006". Журнал EFSA . 10 (7). 27 июня 2012 г. doi :10.2903/j.efsa.2012.2809 . Получено 17 июня 2023 г.
^ "Заявление о пользе флаванола какао для здоровья становится законом ЕС". Confectionary News . 4 сентября 2013 г. Получено 17 июня 2023 г.
^ Кавано C (1 февраля 2023 г.). RE: Ходатайство о квалифицированном заявлении о пользе для здоровья — для флаванолов какао и снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний (Досье № FDA-2019-Q-0806) (Отчет). FDA.
^ Aubrey A (12 февраля 2023 г.). «Полезен ли шоколад для сердца? Наконец-то у FDA есть ответ — своего рода». NPR . Получено 17 июня 2023 г.
^ Trantas E, Panopoulos N, Ververidis F (ноябрь 2009 г.). «Метаболическая инженерия полного пути, ведущего к гетерологичному биосинтезу различных флавоноидов и стильбеноидов в Saccharomyces cerevisiae». Metabolic Engineering . 11 (6): 355–366. doi :10.1016/j.ymben.2009.07.004. PMID 19631278.
^ Ververidis F, Trantas E, Douglas C, Vollmer G, Kretzschmar G, Panopoulos N (октябрь 2007 г.). «Биотехнология флавоноидов и других натуральных продуктов, полученных из фенилпропаноидов. Часть II: Реконструкция мультиферментных путей в растениях и микробах». Biotechnology Journal . 2 (10): 1235–1249. doi :10.1002/biot.200700184. PMID 17935118. S2CID 5805643.
^ Yisa J (2009). «Фитохимический анализ и антимикробная активность Scoparia dulcis и Nymphaea lotus». Australian Journal of Basic and Applied Sciences . 3 (4): 3975–3979. Архивировано из оригинала 17 октября 2013 г.
^ Bello IA, Ndukwe GI, Audu OT, Habila JD (октябрь 2011 г.). "Биоактивный флавоноид из Pavetta crassipes K. Schum". Organic and Medicinal Chemistry Letters . 1 (1): 14. doi : 10.1186/2191-2858-1-14 . PMC 3305906. PMID 22373191.
^ Delcour JA (1985). «Новый колориметрический анализ флаваноидов в пильзнерском пиве». Журнал Института пивоварения . 91 : 37–40. doi : 10.1002/j.2050-0416.1985.tb04303.x .
^ Ламейсон Дж.Л., Книжка А (1991). «Teneurs en principaux flavonoïdes des fleurs de Cratageus monogyna Jacq. et de Cratageus laevigata (Poiret DC) en fonction de la végétation» [Основное содержание флавоноидов в цветках Cratageus monogyna Jacq. и Cratageus laevigata (Poiret DC) в зависимости от растительности]. Plantes Medicinales: Фитотерапия (на французском языке). 25 : 12–16.
^ Хохлова, Катерина; Здорик, Александр; Вишневская, Лилия (январь 2020 г.). «Хроматографическая характеристика флавоноидов и тритерпенов листьев и цветов 15 видов crataegus L.». Natural Product Research . 34 (2): 317–322. doi :10.1080/14786419.2018.1528589. ISSN 1478-6427. PMID 30417671.
^ Passicos E, Santarelli X, Coulon D (июль 2004 г.). «Региоселективное ацилирование флавоноидов, катализируемое иммобилизованной липазой Candida antarctica при пониженном давлении». Biotechnology Letters . 26 (13): 1073–1076. doi :10.1023/B:BILE.0000032967.23282.15. PMID 15218382. S2CID 26716150.
Дальнейшее чтение
Andersen ØM, Markham KR (2006). Флавоноиды: химия, биохимия и применение . Boca Raton, FL: CRC Press, Taylor & Francis. ISBN 978-0-8493-2021-7.
Гротевольд Э. (2006). Наука о флавоноидах . Нью-Йорк: Springer. ISBN 978-0-387-74550-3.
Харборн Дж. Б. (1967). Сравнительная биохимия флавоноидов.
Mabry TJ, Markham KR, Thomas MB (1971). «Систематическая идентификация флавоноидов». Журнал молекулярной структуры . 10 (2): 320. doi :10.1016/0022-2860(71)87109-0.
На Викискладе есть медиафайлы по теме Флавоноиды .
Базы данных
База данных Министерства сельского хозяйства США по содержанию флавоноидов в отдельных продуктах питания, выпуск 3.1 (декабрь 2013 г.); данные по 506 продуктам питания в 5 подклассах флавоноидов представлены в отдельном PDF-файле, обновленном в мае 2014 г.
FlavoDB, Центр биоинформатики, Индия, ноябрь 2019 г.