Flavonoidi - pmf.unsa.ba za organsku...Manipulacije bojom cvijeta kroz genetske modifikacije su...
37
FLAVONOIDI
Transcript of Flavonoidi - pmf.unsa.ba za organsku...Manipulacije bojom cvijeta kroz genetske modifikacije su...
FLAVONOIDI
15 C (C6-C3-C6)
Ovo je najveća klasa polifenola; preko 6000 različitih spojeva
Cijela grupa dobila je ime po osnovnom spoju
flavon; lat. flavus = žut
Najčešće se nalaze u pokožici lišća, kori ploda i laticama cvijeta, ali i u korjenu i sjemenu biljke
Imaju antioksidativna svojstva
Štite biljku od UV zračenja, napada štetočina, kao signalne molekule
Vitis vinifera Prunus avium Allium cepa
15 C (C6-C3-C6)
Odgovorni su za boju lišća, cvijeća, voća i povrća (crvena/plava/ljubičasta)
Manipulacije bojom cvijeta kroz genetske modifikacije su veoma uspješne, posebno kod petunija
Mogu imati ulogu da privlače insekte zbog hrane (npr. izokvercetin u plodu duda) ili da bi se zaštitila biljka od herbivora (npr. proantocijanidin)
Mnoge interakcije između biljka i životinja su uvjetovane flavonoidima
Tu spadaju spojevi koji pokazuju antioksidativne, anti-
inflamatorne, anti-tumorne, anti-bakterijske osobine, povoljno
utiču na kardio-vaskularni sistem.
Kao antioksidansi mogu reagovati kao “hvatači” svih tipova
oksidirajućih radikala ili kao metal helatori.
Danas se preporučuje upotreba hrane sa visokim sadržajem
flavonoida, kao preventiva za različite tumore kod ljudi.
Podjela C15 (C6-C3-C6)
Mogu se podijeliti u tri velike grupe, bazirano na strukturi i to posebno na grupi koju čine 3 C atoma na:
Kalkoni i hidrokalkoni
- linearna veza C3 lanca
Auroni
– formiran petočlani heterociklus
Flavonoidi
– šestočlani heterociklus
Kalkoni i auroni
Kalkoni
Floretin je prisutan u
listovima jabuke, ali ne i u
plodu
Ima ulogu da štiti biljku
Upotrebljava se u kozmetici
Auroni
žuti pigmenti koji daju boju
cvijetu
C6-C3-C6
Šestočlani heterociklus može imati različitu strukturu što određuje
podgrupu u koju će biti klasificirani flavonoidi
Specifična struktura, broj i položaj OH grupa su zaslužni za
antioksidativnu aktivnost ovih spojeva, (posebno ukoliko se OH
grupe nalaze na položajima 5 i 7 na A prstenu, položaju 3 na C, te
3´ i 4´ na B prstenu).
piran pirilijum piron
Podjela flavonoida
O
B
CA
O
O H
O
O
O
O
O H
O
O
O+
O H
O
O
Flavanonol
Antocianidin
Flavanon
Flavan-3-ol
Izoflavon
Flavon
O
O H
O
Flavonol
Heterciklus flavona sadrži keto grupu i ima nezasićenu C=C vezu na
središnjem prstenu
apigenin viteksin luteolin
Flavoni
Flavonol
Heterciklus flavonola sadrži keto grupu, ima nezasićenu C=C vezu u C-prstenu i OH grupu na pložaju 3 C-prstena.
Najrasprostranjenijia grupa flavonoida, a među njima najzastupljeniji su kamferol, kvercetin i miricetin, slobodni ili u obliku O-glikozida.
kampferol kvercetin miricetin
Uzrokuju promjenu boje lišća u jesen; kako se raspada hlorofil velike količine flavonola se prevode u antocijanine.
Kvercetin, ime je dobio po quercetum (hrastova šuma) Quercus;
nalazi se u voću i povrću; citrusima, jabukama, crvenom
grožđu, brokulama, crvenom luku....
Aglikon je velikog broja flavonoidskih glikozida;
Kvercitrin Rutin
(glukozid kvercetina i ramnoze) (glukozid kvercetina i rutinoze)
Izoflavoni
Kod izoflavona položaj B prstena je drugačiji u odnosu na oksigen u
heterociklusu.
Genista tinctorum (žutilovka) genistein
Većina posjeduje alelopaske osobine (odbrana od herbivora i patogena)
Izofalvoni su fitoalkesini – antimikrobni spojevi koji nastaju kao odgovor na
napad bakterija i gljivica.
Posjeduju estrogeno djelovanje i mogu prouzrokovati neplodnost životinja.
Nađeni su u soji i pokazuju nekoliko pozitivnih efekata i to; snižavaju krvni
pritisak i holesterol, smanjuju rizik od osteoporoze i inhibiraju rast tumorskih
ćelija.
Skelet flavanona karakterizira prisustvo keto grupe i zasićena veza
između drugog i trećeg C atoma u centralnom prstenu.
Najzastupljeniji su u agrumima, a najzačajniji predstavnici su
hesperetin naringenin
Često se javljau u obliku glikozida i to kao hesperidin i naringin.
Flavanoni
Flavanonoli
Poznati su i kao dihidroflavonoli i često se javljaju u taninima u
drvetu. Taksifolin
Predstavnik ove grupe je taksifolin, koji je
izoliran iz biljke Silybum marianum, “sikavica”
Od davnina se koristi za liječenje bolesti jetre i detoksikaciju
Flavani
Flavan-3,4-diol
(leukoantocijanidini)
Prisutni su u drvetu i igraju važnu
ulogu u formiranju kondenziranih
tanina
Oksidiraju se i prelaze u
odgovarajuće, obojene
antocijanidine.
Flavan 3-ol
Za razliku od većine flavonoida
javljaju se u prirodi u slobodnom
obilku ili kao polimeri, ne grade
glukozide
Predstavnik ove grupe je katehin
Najkopleksnija podklasa flavonoida; od jednostavnih monomera, do
oligomera i polimera, poznatih i kao kondezirani tanini.
C3 elemenat u strukturi ove podklase je zasićen pa struktura
nije planarna što omogućava stvaranje 4 izomera.
(+)-katehin (-)-katehin
(+)-epikatehin (-) epikatehin
Antocijanidini
Antocijanidin + šećer = antocijanin
Uglavnom se nalaze u obliku glikozida, osim široko rasprostranjenih
obojenih spojeva i to;
Pelargonidin (narandžasta-crvena),
Cijanidin (crvena),
Peonidin (roza-crvena),
Delphinidin (plava-ljubičasta),
Petunidin (plava-purpurna),
Malvidin (ljubičasta).
Ime potiče od grčkih riječi anthos (cvijet) i kyanos (plav)
To su pigmenti pa sve nijanse plave, ružičaste, crvene i ljubičaste
boje cvjetova, plodova i listova zavise od antocijanidina.
Antocijanidini su derivati 2-fenilbenzopirilijum-katjona
(flavilijum-katjona).
Na položaju C3 svi antocijanidini imaju hidroksilnu grupu, a
većina je penta ili heksa supstituirana, dok dehidroantocijanidini
nemaju OH grupu na C3 položaju
• Cijanidin je najuobičajeniji antocijanidin
• Javlja se i u slobodnom obilku i vezan za šećer
• Nalazi se u vakuolama obojenih biljnih tkiva,
kao što su lišće i latice cvijeća
• Boja zavisi od pH sredine, prisutnog metalnog
jona i kombinacije supstituiranih šećera
• Nalazi se u plodovima voća; kupine, maline,
borovnice, grožđe, višnje, crveni luk, šljive....
Stabilnost zavisi od pH vrijednosti. Na nižim pH boja je
intenzivnija
Efekti pH na antocijanine
Boja je najstabilnija i najintenzivnija pri niskim vrijednostima pH
Oko pH 4-5 su gotovo bezbojni
Proces je povratan nakon dodavanja kiseline
Povećanje temperature vodi nestanku boje
maline
brusnice
Manipulacija biosintezom
Sve je veći interes za biosintezu flavonoida
Generiranje novih boja cvijeću,
Stvarnje većih količina flavonida
zbog zaštite od patogena,
UV zračenja,
sadržaja flavonoida u hrani...
Manipulacija biosintezom
R Hopkins & MD Rausher Nature 469, 411-414 (2011)
Phlox drummondii
Biosinteza flavonoida
C6-C3-C6 struktura stvara se kroz dva biosintetska puta;
šikiminski i malonatni.
B prsten i “most” predstavljaju fenilpropanoidu jedinicu i
nastaju sintezom iz p-kumaril Co-A
6 C atoma prstena A nastaje
kondenzacijom tri acetatne
jedinice, kroz malonatni
biosintetski put
• Spajanje ove dvije jedinice podrazumijeva
postepenu kondenzaciju, p-kumaril CoA sa
3 malonil CoA ostatka, od kojih svaki donira2
C atoma u reakciji kataliziranoj kalkon
sinteazom
• Slijedeći korak biosinteze je stereospecifična
konverzija naringenin-kalkona u naringenin uz
pomoć kalkon izomeraze.
•Produkt ove reakcije je naringenin, dok je
mala modifikacija uključena kod stvaranja
izoflavona
• Naringenin je centralni intermedijer u
biosintezi flavonoida, pa sa ovog mjesta slijedi
grananje što rezultira stvaranje različitih klasa
flavonoida.
Metabolički put prolazi seriju
enzimatskih modifikacija, što
rezultira stvaranjem flavanona,
dihidroflavonola i izoflavonoida...
Metode određivanja flavonoida
Slobodni flavonoidi se mogu izolirati iz biljnog materijala spiranjem sa površine lista ili korjena (etilacetat, etil eter, dihlormetan)
Polarniji oblici u obliku glikozida rastvaraju se u polarnijim rastvaračima (metanol ili etanol) i oni se koriste pri Soxhlet ekstrakciji.
Efikasnost ekstrakcije može se poboljšati upotrebom ultrazvučne ekstrakcije i ekstrakcije superkritičnim fluidima SPE, usitnjavanjem biljnog materijala, podešavanjem temperature
Separacione tehnike
Papirna hromatografija; za mikro količine; jedno i
dvodimenzionalna; najčešće uz sistem rastvrača
n-butanol : sirćetna kiselina : voda; u različitim omjerima)
TLC (na različitim stacionarnim fazama; silikagel, poliamid i
celuloza uz upotrebu različitih mobilnih faza)
Kolonska hromatograija na silikagelu, sefadeksu, poliamidu
i celulozi; uz polarnu i nepolarnu mobilnu fazu.
HPLC (na obrnutim i normalnim fazama uz odgovarajuće
mobilne faze i različite detektore)
Određivanje ukupnih flavonoida
Taloženje sa formaldehidom + Folin Ciocalteu
Metoda sa AlCl3
O
OO H
OH
O H
O H
O
Glu
Ram
O
OO
OH
O
Glu
Ram
Al
O A l+
O
AlCl3
2+
Rutin
Metoda sa 2,4-dinitrofenilhidrazinom
Princip ove metode zasniva se na reakciji aldehida i ketona sa 2,4-dinitrofenilhidrazinom.
Flavoni i izoflavoni sa dvostrukom vezom između C2-C3, ne daju pozitivnu reakciju, dok flavanoni npr. naringin, naringenin i hesperetin, formiraju hidrazone čiji je maksimum apsorpcije na 495 nm.
Zbog selektivnosti reakcija flavonoida sa AlCl3 i 2,4-dinitrofenilhidrazinom, bilo bi dobro određivati sadržaj specifičnih grupa flavonoida po obje metode, a njihova suma bi dala realniju vrijednost za sadržaj ukupnih flavonoida.
Metode određivanja antocijanina
pH - diferencijalna metoda,
bazira se na mjerenju
apsorpcije na jednoj valnoj
dužini, obično između 490-550
nm, što je daleko od uobičajene
valne dužine na kojoj se nalazi
maksimum apsorpcije za ostale
fenole, a koji apsorbuju u UV
području. Mjerenje se vrši pri
različitom pH; pri pH 1 su u
obliku obojenih oksonijum soli,
dok pri pH 4.5 su prisutni kao
bezbojni hemiketali
Vanilinski test
Ovaj test specifičan je za proantocijanine, flavan-3-ol i
dihidrokalkone koji imaju jednostruku vezu na pozicijama
C2-C3.
O
OH
O
CH3
+
OOH
O H
O H
O H
O H
O
OH
O H
CH 3
OOH
O H O H
O H
O H
O H
O
OH
CH 3
OOH
O H O H
O H
O H
O H
H+
Flavan-3-olvanilin
prelazni spoj crveno obojeni produkt reakcije
Metode određivanja flavonoida
Metode koje se koriste za karakterizaciju flavonoida su
NMR, MS, UV i IR spektrofotometrija
Važno polje istraživanja flavonoida je identifikacija metabolita flvonoida u tkivu i tjelesnim tečnostima, što rezultira i pronalaskom različitih modifikacija flavonoidnog kostura koji često nisu prisutni u biljnom tkivu.
O
B
CA
O
O H
O
O
O
O
O H
O
O
O+
O H
O
O
Flavanonol
Antocianidin
Flavanon
Flavan-3-ol
Izoflavon
Flavon
O
O H
O
Flavonol
kvercetin
izoflavon
katehin
naringenin
pelargonidin
taksifolin
luteolin
Sljedeće predavanje;
Lignini, lignani i tanini
...
