Функции и свойства антоцианов растительного сырья

реклама
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
УДК 581.9:581.19
ФУНКЦИИ И СВОЙСТВА АНТОЦИАНОВ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
А.М. Макаревич, А.Г. Шутова, Е.В. Спиридович, В.Н. Решетников
ГНУ «Центральный ботанический сад НАН Беларуси», Минск, Республика Беларусь
Введение
Антоцианы принадлежат к большой и широко распространенной группе веществ,
содержащихся в растениях, флавоноидам (или фенольным гликозидам). Антоцианы (от
греч. anthos — цветок и kyanos — синий, лазоревый) являются самой крупной группой
водорастворимых пигментов в царстве растений [1]. Они окрашивают плоды, листья,
лепестки в цвета от розового до черно-фиолетового. Их строение было установлено в
1913-1916 гг. немецким химиком Р. Вильштеттером. Все антоцианы содержат в
гетероциклическом кольце четырехвалентный кислород (оксоний), благодаря чему они
легко могут образовывать соли, например, хлориды. В отличие от хлорофилла являются
непластидными пигментами, сосредоточенными в вакуолях клеток. В тканях растений
встречаются, как правило, в виде гликозидов полигидрокси и полиметокси производных
солей 2-фенилбензопирилиума или флавилиума (рис. 1) [1, 2]. Сахара обычно
присоединены в 3-положение и весьма распространенными типами антоцианов являются
3-глюкозиды и 3-рутинозиды.
R1
3'
R4
2'
R4
7
8
4'
+
1'
O1
6
5
5'
R2
2
A
B
3
4
R3
R4
R1 и R2 - Н, ОН, или ОСН3; R3 - гликозил или Н; R4 – ОН или гликозил
Рисунок 1 - Флавилиум катион
Антоцианы, как и флаванолы, иногда несут оксициннамоильные остатки,
присоединенные к гликозидам. Индивидуальные антоцианы различаются по количеству
гидроксильных групп, природе и количеству присоединенных к молекуле сахаров,
положению гликозилирования, природе и количеству алифатических или ароматических
кислот, присоединенных к сахарам. На сегодняшний день известны 17 встречающихся в
природе антоцианидинов [3], которые приведены в табл.1.
В высших растениях встречаются следующие шесть антоцианидинов:
пеларгонидин (Pg), пеонидин (Pn), цианидин (Cy), мальвидин (Mv), петунидин (Pt),
дельфинидин (Dp). Гликозиды трех неметилированных антоцианидинов (Cy, Dp и Pg)
являются наиболее широкораспространенными в природе: присутствуют в 80%
окрашенных листьев, 69% фруктов, 50% лепестков цветов. На сегодняшний день в
природе было найдено более чем 400 антоцианов [1, 4].
Биосинтез антоцианов
Антоцианы – класс окрашенных флавоноидов, обеспечивающих оранжевый,
красный, фиолетовый и пурпурный цвета. Антоцианы синтезируются из своих агликонов,
антоцианидинов (пеларгонидин, цианидин и дельфинидин) после объединения с
гликозильной, ацильной и метильной группами в различных комбинациях. Получаемое в
результате таких модификаций структурное разнообразие антоцианов позволяет
объяснить многообразие окрасок цветов, плодов и др. Увеличение числа гидроксильных
групп в кольце В антоцианов, возрастание количества ароматических ацильных групп,
1
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
повышение рН в вакуоли клетки, наличие сопигментов (обычно флавонов и флавонолов) и
иногда ионы металлов способствуют изменению окраски частей растения к синему цвету.
Таблица 1 - Антоцианидины, встречающиеся в природе
Место присоединения к молекуле
Наименование
3
5
6
7
3’
4’
Апигенинедин
H
OH
H
OH
H
OH
Аурантинидин
OH
OH
OH
OH
H
OH
Капенсинидин
OH OСН3 H
OH
OСН3
OH
5’
H
H
OСН3
Цианидин
OH
OH
H
OH
OH
OH
H
Дельфинидин
Европинидин
Гирсутинидин
6-гидроксицианидин
Окончание табл. 1
Лутеолинидин
Мальвидин
OH
OH
OH
OH
OH
OСН3
OH
OH
H
H
H
OH
OH
OH
OСН3
OH
OH
OСН3
OСН3
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OH
OСН3
H
H
OH
OH
OH
H
H
OH
OH
OH
OСН3
OH
OH
H
OСН3
5-метилцианидин
OH
ОСН3
H
OH
OH
OH
H
Пеларгонидин
OH
OH
H
OH
H
OH
H
Пеонидин
OH
OH
H
OH
ОСН3
OH
H
Цвет
оранжевый
оранжевый
красно-синий
краснооранжевый
красно-синий
красно-синий
красно-синий
Красный
оранжевый
красно-синий
краснооранжевый
оранжевый
краснооранжевый
красно-синий
красно-синий
красный
красный
OH
OH
H
OH
ОСН3
OH
OH
Петунидин
Пульчелидин
OH ОСН3 H
OH
OH
OH
OH
Розинидин
OH
OH
H ОСН3 ОСН3
OH
H
Трицетинидин
Н
ОН
Н
ОН
ОН
ОН
ОН
6гидроксидельфинид ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
красно-синий
ин
Рициниодин А
ОН
Н
ОН
ОН
Н
ОН
Н
Аррабидин
Н
Н
ОН
ОН
Н
ОН
ОСН3
Караурин
Н
Н
ОН
ОН
Н
ОСН3 ОСН3
3’Н
Н
ОН
ОН
ОН
ОН
ОСН3
гидроксиаррабидин
Биосинтез антоцианов в настоящее время достаточно полно описан в литературе
[5-7]. На рис. 2 представлена схема образования наиболее часто встречающихся
окрашенных антоцианов: антоцианидин (цианидин, пеларгонидин, дельфинидин) 3глюкозидов. Антоцианидин 3-глюкозиды в определенных условиях в дальнейшем могут
быть модифицированы при добавлении гликозильной, ацильной или метильной групп.
Метилирование цианидин глюкозида приводит к получению пеонидин (3’-О-метил
цианидин) глюкозида и таким же образом из дельфинидин глюкозида синтезируются
петунидин (3’-О-метил дельфинидин) и мальвидин (3’,5’-О-диметил дельфинидин)
глюкозиды [5].
Общим предшественником всех антоцианов является 4, 2', 4', 6'-тетрагидроксихалкон (3), образующийся в результате катализируемой ферментом халкон синтазой
конденсации малонил-кофермента А (2) и кумарил-кофермента А (1), который далее под
действием халкон изомеразы превращается в 5, 7, 4'-тригидроксифлаванон (нарингенин,
(4)). При воздействии на (4) флавон синтазы образуются следующие флавоны: апигенин
(5), лутеолин (6), трицетин (7). Флавонон 3-гидроксилаза в свою очередь преобразует (4)
до дигидрокемпферола (8), из которого под действием флавонол синтазы синтезируются
2
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
флавонолы: кемферол (9), кверцетин (10), мирицетин (11). Два цитохром Р450 содержащих фермента флавоноид 3’-гидроксилаза и флавоноид 3’,5’-гидроксилаза
катализируют 3’ и 5’-гидроксилирование дигидрофлавонолов и в итоге определяют
положение гидроксильной группы в кольце В антоциана [7].
KoAS
OH
HO
OH
COOH
3
CH2 COSKoA
OH
OH
2
1
O
3
OH
R1
HO
R1
B
O
OH
OH
HO
HO
O
R2
O
R2
OH
O
4
OH
OH
O
OH
OH
OH
9 - R1, R2 = H;
10 - R1 = OH, R2 = H;
11 - R1, R2 = OH
HO
3'
OH
5 - R1,R2 = H;
6 - R1 = OH, R2 = H;
7 - R1, R2 = OH
OH
5'
O
HO
O
O
O
HO
OH
OH
OH
OH
OH
O
OH
O
OH
8
12
O
15
OH
OH
HO
HO
O
OGlc
OH
13
OH
OH
OH
HO
O
5
OH
3
OH
14
O
OGlc
OGlc
OH
16
Рисунок 2 - Схема биосинтеза антоцианов
Субстрат-специфичная дегидрофлавонол 4-редуктаза часто определяет структуру
антоцианидинов, которые накапливаются в различных растениях, в зависимости от того
какой из дигидрофлавонолов: дигидрокемферол (8), дигидрокверцетин (12) или
дигидромирицетин (15) преимущественно образуется в растении. Антоцианы из
дигидрофлавонолов синтезируются под действием дегидрофлавонол 4-редуктазы,
антоцианидин синтазы и антоцианидин 3-О- гликозилтрансферазы. Но при биосинтезе
цианидин 3-глюкозида (имеющего окраску от красной до пурпурной) (13) и дельфинидин
3-глюкозида (окрашенный в фиолетовый цвет) (16), в отличие от пеларгонидин 3глюкозида (имеющий цвет от оранжевого до красного) (14), на стадии гидроксилирования
кольца В необходимо присутствие флавоноид 3’-гидроксилазы и флавоноид 3’,5’гидроксилазы соответственно.
Функции антоцианов в растении
Защита фотолабильных соединений. Антоцианы клеточных вакуолей
предотвращают повреждение фотолабильных молекул избыточным светом. Подобный
пример описан для Ambrosia chamissonis, растения семейства Сложноцветных,
произрастающего на Калифорнийском побережье [8]. Растение содержит большое
количество тиарубрина A, который ядовит для насекомых, бактерий и грибов. Тиарубрин
3
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
A фотонеустойчив; даже кратковременное облучение видимым или УФ светом делает его
интактным. Клетки, содержащие цианидин 3-O-глюкозид и цианидин-3-O-(6’-Oмалонилглюкозил), защищают ткани A. chamissonis. Антоцианы поглощают избыточные
кванты света, и, таким образом, вносят существенный вклад в повышение защитных
функций растения.
Защита фотосинтетического аппарата. При слишком сильном освещении
листья получают больше солнечного света, чем необходимо для осуществления
фотосинтеза и в этом случае наблюдается характерное снижение эффективности процесса.
В условиях избыточной освещенности происходит выработка радикальных форм
кислорода, которые могут разрушить мембраны тилакоидов, повредить ДНК и
денатурировать белки, связанные с фотосинтетическим электронным транспортом.
Показано, что антоцианы во многих видах растений снижают частоту фотоингибирования,
а так же ускоряют восстановление фотосинтетического аппарата [6, 9]. В Cornus
stolonifera, например, 30-минутное интенсивное облучение белым светом снижало
квантовую эффективность фотосинтеза на 60 % в красных листьях, и почти на 100 % в
листьях зеленого цвета [9]. Когда растения вернули в темное место, красные листья
восстановили свой максимальный потенциал уже через 80 минут, в то время как зеленые
не достигли первоначального уровня даже спустя шесть часов.
Антоцианы защищают листья при фотосинтезе путем абсорбции избыточных
фотонов, которые иначе были бы поглощены хлорофиллом b. Хотя в целом красные
листья поглощают больше света, их фотосинтетические ткани получают меньше квантов,
чем зеленые листья, т.к. энергия, поглощенная вакуолью, не может быть передана
хлоропластам [10]. Следовательно, в окружающей среде с ограниченным освещением
эффективность фотосинтеза красных листьев часто ниже, чем в тех же условиях у зеленых
листьев [10]. Однако при сильной освещенности, антоцианы служат в качестве
оптического фильтра, предохраняющего от высокоэнергетических квантов уже
насыщенную фотосинтетическую электронную транспортную цепь и повышают
поглощение солнечной энергии в пределах видимой области (380–700 нм) в среднем на
8–12 %. Поэтому антоцианы причисляют к нефотохимическим защитным механизмам,
наряду с пигментами ксантофилового цикла. Недавние исследования, включающие
использование в качестве объектов мутантов Arabidopsis thaliana, показали, что, в то
время как ксантофилы играют большую роль в защите растений в течение краткосрочных
световых стрессов, антоцианы более эффективны в долгосрочный период [11].
Данная гипотеза фотозащиты объясняет покраснение листьев многих лиственных
деревьев осенью. При старении листьев, азот, связанный с хлоропластами ресорбируется в
ветви. Антоцианы предохраняют разрушенный хлорофилл от воздействия световых лучей,
таким образом, ограничивая формирование радикалов кислорода, которые могут
подвергнуть опасности процесс ресорбции [9]. В подтверждение данной гипотезы была
показана более эффективная ресорбция азота в родительских формах, чем в лишенных
антоцианов мутантах трех видов деревьев [12].
Защита от ультрафиолетового излучения. Интерес к флавоноидам увеличился в
последние годы благодаря наблюдениям, которые показали эффективность данных
соединений при использовании их в качестве фильтра В лучей ультрафиолетового
излучения (УФ-В). Продемонстрировано, что в тканях растений в ответ на УФ излучение
стимулируется выработка антоцианов[13], имеющих в наличии ацильную группу,
поглощающих в УФ области и снижающих степень повреждения ДНК в клеточных
культурах при UV-B-излучении [14].
Несмотря на эти данные, существует противоположное мнение, о том, что функции
антоцианов листьев не могут заключаться, прежде всего, в защите от УФ. В о тличие о т
бесцветных флавоноидов, антоцианы обычно располагаются во внутренней мезофильной
ткани, а не в эпидерме [15]. Кроме того, неустойчивость к УФ свету часто наблюдается и
при нормальном содержании антоцианов в тканях. Например, у мутанта Arabidopsis с
4
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
повышенной чувствительностью к УФ радиации было обнаружено пониженное
содержание одного из флавоноидов, в то время как количество антоцианов было
нормальным [16]. Точно также реакции мутантов Brassica rapa к дополнительной УФ-B
обработке были по большей части независимы от уровня антоцианов в листьях [17].
Было отмечено, что повреждение ДНК после продолжительной УФ обработки
наблюдалось больше в фиолетово окрашенной части риса, чем в зеленых частях растения
[18]. УФ-излучение разрушает связи в гетероциклических молекулах пиримидиновых
азотистых оснований, которые являются субстратом для фотолиазы. Специфическая
фотолиаза связывается с дефектным участком ДНК и после облучения расщепляет димер
с образованием отдельных нуклеиновых оснований. ДНК-фотолиазы представляют собой
группу ферментов, активируемых светом, с длиной волны 300 - 600 нм. Благодаря
поглощению антоцианами части света в данной области, пигменты предотвращают
фотоактивацию фотолиаз в листьях. Таким образом, их способность абсорбировать
видимый свет лимитирует степень восстановления ДНК.
Дезактивация активных форм кислорода. Антоцианы снижают окислительную
нагрузку на растение, выступая в качестве фильтра света желто-зеленой области спектра,
так как большая часть свободных радикалов образуется в результате возбуждения
хлорофилла. Растворы антоцианов нейтрализуют почти все виды радикальных форм
кислорода и азота в четыре раза эффективнее, чем аскорбат иα -токоферол. Недавние
экспериментальные данные показали, что этот антиокислительный потенциал
действительно используется клетками растений. У Arabidopsis, например, сильное
световое излучение и низкие температуры вызвали более сильное перекисное окисление
липидов в мутантах, не содержащих антоцианы, чем у диких (родительских) форм
растений [11]. Подобным образом под действием γ-излучения только растения
Arabidopsis, содержащие и антоцианы, и аскорбиновую кислоту сохраняли нормальную
способность к росту и цветению [19].
Микроскопические исследования поврежденной кожицы листа показали, что
красно-пигментированные клетки дезактивируют перекись водорода значительно быстрее
зеленых клеток [20]. Однако остается не ясным, являются скавенджерами красные
таутомерные антоцианы, находящиеся в вакуоли клетки, или бесцветные таутомеры,
содержащиеся в цитозоле. Обе формы обладают внушительным антиокислительным
потенциалом [21, 22]. В системе in vitro с бесцветным таутомером цианидин 3-(6малонил)-глюкозида была показана способность данного соединения к дезактивации до 17
% супероксид-радикалов, синтезированных освещенными хлоропластами [23]. Учитывая
их близость в клетке к источникам синтеза супероксиданион радикала, вероятно, что
именно цитозольные антоцианы, а не расположенные в вакуоли, обеспечивают больший
вклад в антиокислительную защиту.
Степень вклада антоцианов в антиоксидантную систему растения, среди других
низкомолекулярных антиоксидантов у разных видов растений отличается. Например, в
красных листьях у молодых растений Elatostema rugosum антоцианы являются
преобладающим фенольным соединением [21]. Напротив, красно- и зеленоокрашенные
листья кроны Quintinia serrata содержат в качестве основного низкомолекулярного
антиоксиданта гидроксикоричные кислоты [22]. Таким образом, во многих случаях
высокий уровень биосинтеза антоцианов бывает желательной, но не является
обязательной предпосылкой для защиты от окислительного стресса.
Повышение устойчивости к стрессу. Стимулирование синтеза антоцианов
листьев связано с влиянием многих различных стрессовых факторов окружающей среды
[6, 24]. Антоцианы, например, связаны с повышением устойчивости к охлаждению и
замораживанию [25], к загрязнению тяжелыми металлами [26], к засухе [27]. Chalker-Scott
приписывает главную роль антоцианам в качестве осморегуляторов клетки растения,
поскольку большая часть субоптимальных условий окружающей среды включают прямой
или косвенный водный стрессы[24]. Другие исследователи предполагают, что
5
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
фотопротекторные [6, 28] или антиокислительные [21] свойства антоцианов являются
главными в ответе растения на стресс.
Важной функцией антоцианов является их способность придавать цвет растениям
или растительным продуктам, в которых они присутствуют [1, 5]. Они играют
определенную роль в привлечении животных для опыления и переноса семян,
следовательно, они имеют большое значение в развитии взаимоотношений растениеживотное. Антоцианы наряду с флавоноидами могут повышать устойчивость растений к
атакам насекомых. Однако окончательная роль антоцианов в растениях до сих пор неясна.
Исходя из всего рассмотренного, можно сделать вывод, что функции антоцианов
состоят, прежде всего, в разнообразной, универсальной и эффективной защите растений в
стрессовых ситуациях.
Распространение в природе и применение
Богаты антоцианами такие растения, как голубика, черника, клюква, ежевика,
чёрная смородина, черноплодная рябина, каркадэ, вишня, баклажаны, малина, чёрный
рис, виноград, мускатный виноград, красная капуста и др. [1, 2, 29]. В табл. 2 приведены
данные о наличии антоцианидинов в различных растениях [29-32].
Таблица 2 – Наличие антоцианов в различных растениях
Растение
Петунид Пеони Циани Дельф Мальв Пеларго
ин
дин
дин
инидин идин
нидин
Vaccinium myrtillus L.
+
+
+
+
+
+
Vaccinium corymbosum L
+
+
+
+
+
Vaccinium uliginosum L.
+
+
+
+
+
+
Ribes nigrum L.
+
+
+
Vaccinium oxycoccos
+
+
Aronia melanocarpa
+
+
Vitis vinifera
+
+
+
+
+
Hibiscus Sabdariffa L.
+
+
Rubus fruticosus
+
Vaccinium vitis-idaea
+
+
+
В табл. 3 приведены структуры основных антоцианидинов и антоцианов экстрактов
ягод Vaccinium corymbosum L, Vaccinium uliginosum L., Vaccinium myrtillus L., их
молекулярная масса М и время удерживания при анализе методом высокоэффективной
жидкостной хроматографии [30, 32].
Антоцианы широко используются в пищевой, медицинской, фармакологической,
косметической промышленностях. Показана безвредность применения антоцианов
различных ягод в диапазоне 150–2000 мг в день, результаты обычно свидетельствуют об
абсорбции 0,005-0,1% антоцианов, максимальная концентрация в плазме наблюдается
через 1,5-2 часа после приема.
Таблица 3 – Характеристика основных антоцианидинов и их гликозидов в плодах сем.
Vaccinium
Структура антоцианов
Молекулярная
масса,
г/моль
Время
удерживания
Структура антоцианов
Молекулярная
масса,
г/моль
Время
удерживания
6
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
OH
OCH3
OH
HO
OH
O
O
HO
H
OH
H
HO
H
OH
O
H
OH
OH
H
H
O
H
OH
OH
OH
HO
OH
H
HO
H
500,8
OH
O
OH
O
O
18,5
14,2
H
H
HO
H
OH
O
OH
O
OH
H
H
H
H
OH
Дельфинидин 3-О-глюкозид
OH
Пеонидин 3-О-глюкозид
OH
OCH3
OH
HO
OH
O
HO
H
H
HO
H
H
O
OH
484,8
OH
O
O
20,8
16,3
H
OCH3
H
HO
H
H
H
O
OH
H
OH
OH
Цианидин 3-О-галактозид
OH
Мальвидин 3-О-галактозид
OH
OCH3
OH
OH
O
O
HO
H
OH
OH
H
H
470,8
H
O
21,5
16,7
H
OH
H
H
O
OH
H
OH
HO
H
HO
H
484,8
OH
O
24,9
19,5
H
H
OH
H
H
OH
Мальвидин 3-О-глюкозид
OH
OCH3
OH
OH
OH
O
H
OH
O
OH
H
Цианидин 3-О-глюкозид
HO
OH
H
HO
H
514,9
OH
O
OH
42,97
35,4
OCH3
H
HO
O
OH
O
O
H
HO
322,7
OH
O
OH
42,1
30,8
OCH3
OH
H
H
Пеонидин 3-О-арабинозид
OH
HO
528,9
H
H
Дельфинидин 3-О-арабинозид
39,97
32,5
OH
O
OH
468,8
H
OH
O
OH
38,3
34,2
528,9
OH
O
OH
HO
37,4
30,2
OH
O
OH
498,9
H
OCH3
OH
H
33,8
26,95
H
Петунидин 3-О-арабинозид
Дельфинидин 3-О-галактозид
484,9
OH
O
OH
OH
HO
H
H
O
OH
500,8
15,2
11,9
O
26,99
21,1
OH
H
O
H
OH
Петунидин 3-О-галактозид
OH
OH
Цианидин
7
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
OH
OCH3
OH
OH
O
HO
H
OH
H
H
O
HO
O
H
OH
H
OH
46,6
40,5
336,7
50,1
44,1
366,8
50,5
44,8
H
OCH3
OH
OH
O
HO
OH
H
HO
H
514,9
OH
O
O
OH
30,7
24,2
OH
OH
O
OH
352,7
H
Мальвидин 3-О-арабинозид
OCH3
H
44,6
37,9
O
OH
Цианидин 3-О-арабинозид
498,9
H
O
H
HO
OCH3
OH
H
H
OH
O
OH
454,8
H
21,3
21,6
H
OH
H
Петунидин
OH
Петунидин 3-О-глюкозид
OH
OCH3
OH
OH
O
HO
OH
338,7
31,4
25,0
O
HO
OH
OH
OH
OH
Дельфинидин
Пеонидин
OCH3
OCH3
OH
HO
OH
O
HO
H
H
HO
H
O
OH
498,9
OH
O
33,0
26,4
OCH3
OH
H
O
H
OH
OH
Пеонидин 3-О-галактозид
OH
Мальвидин
Известно, что при приеме вместе с пищей антоцианы обнаруживаются в плазме
крови и тканях глаза [33]. Уровень антоцианов в плазме достигал максимума через два
часа и обнаруживался в течение 8 часов (у людей). В экспериментах на животных было
показано, что концентрация антоцианов в тканях глаза была выше, чем в плазме [33];
антоцианы были обнаружены в таких тканях глаза, как внутриглазная жидкость, роговица,
склера, сосудистая оболочка глаза и др. В небольших количествах антоцианы были
обнаружены в стекловидном теле и хрусталике. Подобный результат подтверждает
предположение о положительном воздействии антоцианов на ткани глаза. На основании
этих свойств антоцианов разработаны биологически активные добавки антоциан форте,
живая клетка VII, фокус, стрикс, окулист, черника–форте и др.
Было показано, что экстракт антоцианов обладает высокой антиоксидантной
активностью в организме человека [34]. Максимальная антиоксидантная активность
аноцианов обнаруживается при нейтральных рН. Дельфинидин и его антоциан
дельфинидин 3-рутинозид [34]; а также дельфинидин 3-гликозид, дельфинидин 3рутинозид и цианидин 3-гликозид обладают наибольшей антиоксидантной активностью
среди антоцианов и антоцианидинов, встречающихся в растениях [35]. С учетом этих
сведений, были разработаны высококонцентрированный гель из смеси 14 разнообразных
8
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
фруктов и экстрактов растений ехо, продукт компании МонаВи, содержащий соки 19
фруктов и др.
Т.к. антоцианы окрашивают ягоды и листья растений в самые различные оттенки
это их свойство было использовано для получения натуральных красителей пищевых
продуктов. Используются антоцианы (Е163), которые получают из кожицы винограда,
черники, голубики, красной капусты, гибискуса и черной моркови [1, 29].
Фирма Натюрекс производит красители для молочных продуктов (йогурт,
мороженное), напитков, джемов и конфитюров. Разрабатывается методика применения
антоцианов в качестве красителя для мясных продуктов.
Антоцианы, обладают большей эффективностью в качестве антиоксидантов, чем
витамины С и Е. Компания АртЛайф разработала крем-пилинг и крем регенерирующий с
экстрактом каркаде.
Однако, несмотря на перспективность использования антоцианидинов и их
гликозидов в современных биотехнологических процессах, как важных компонентов
пищевых, косметических, фармакологических продуктов, существует ряд проблем
существенно
ограничивающих
более
широкое
распространение
природных
антоциансодержащих добавок и компонентов. Одним из условий эффективного
применения антоцианов в качестве биологически активных компонентов в пищевых и
лечебно-косметических составах является их чистота и сохранение биологической
активности в процессе производства и хранения [36]. Поскольку антоциановые пигменты
являются лабильными соединениями, они легко подвергаются структурным деформациям
и вступают в реакции комплексообразования с ионами К, Mg и Са, изменяя при этом
окраску, при их выделении может происходить окислительная конденсация
(самопроизвольно, ферментативным, микробиологическим путем) с образованием
хинонов и полимеризация. Затруднения вызывает стандартизация растительного
антоциансодержащего сырья и фитопрепатов в связи с присутствием других флавоноидов
похожей структуры. Важным параметром является также экономическая эффективность
производства различных добавок из такого растительного сырья. Поэтому необходим
отбор наиболее перспективных для возделывания в промышленных масштабах,
оздоровленных с использованием биотехнологических методов, устойчивых и
высокоурожайных сортов растений с высоким содержанием антоциановых пигментов. На
решение этих проблем направлены работы коллектива ученых Центрального
ботанического сада НАН Беларуси [37, 38], в последние годы активно занимающихся
внедрением новых биотехнологий переработки голубики высокой, клюквы
крупноплодной [38, 39] и другого перспективного в условиях Беларуси
антоциансодержащего растительного сырья.
Список литературы
1. Mazza, G. Anthocyanins in fruits, vegetables and grains / G. Mazza, E. Miniati. - Boca
Raton: CRC Press Inc; 1993. - 362 p.
2. Brouillard, R. Chemical structure of anthocyanins. / R. Brouillard // Anthocyanins as
food colors / ed. by P. Markakis. - New York: Academic Press, 1982. – Сh. 1. - P. 1-40.
3. Analysis and biological activities of anthocyanins / J.-M. Kong [et al.] // Phytochemistry.
– 2003. - Vol.64, №5. – Р. 923-933.
4. Аnthocyanins and other flavonoids / J.B. Harborne [et al.] // Natural Product Reports. –
2001. – Vol. 18. – Р. 310-333.
5. Pascual-Teresa, S. Anthocyanins: from plant to health / S. de Pascual-Teresa, M. T.
Sanchez-Ballesta // Phytochemistry Reviews. – 2008. – Vol. 7 – P. 281-299.
6. Activation of flavonoid biosynthesis by solar radiation in bilberry ( Vaccinium myrtillus
L.) leaves / L. Jaakola [et al.] // Planta. – 2004. – Vol. 218 – P. 721–728
7. Tanaka, Y. Flower colour and cytochromes P450 / Y. Tanaka // Phytochemistry Reviews.
– 2006. – Vol. 5, № 2/3. – Р. 283–291.
9
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
8. Anthocyanins protect light-sensitive thiarubrine phototoxins / J.E. Page [et al.] // Planta. –
2002. – Vol. 215 N 3. – P. 478–484.
9. Why leaves turn red in autumn? The role of anthocyanins in senescing leaves of red-osier
dogwood / T.S. Feild [et al.] // Plant Physiology. – 2001. – Vol. 127, N 2. – P. 566–574.
10. Profiles of photosynthesis within red and green leaves of Quintinia serrata / K.S. Gould
[et al.] // Plant Physiology. – 2002. – Vol. 116, N 1. – P. 127–133.
11. Harvaux, M. The protective functions of carotenoid and flavonoid pigments against
excess visible radiation at chilling temperature investigated in Arabidopsis npq and tt mutants /
M. Harvaux, K. Kloppstech // Planta. – 2001. – Vol. 213, N 6. – P. 953–966
12. Resorption protection. Anthocyanins facilitate nutrient recovery in autumn by shielding
leaves from potentially damaging light levels / W.A. Hoch [et al.] // Plant Physiology. – 2003. –
Vol. 133, N 3. – P. 1296–1305.
13. The effect of drought and ultraviolet radiation on growth and stress markers in pea and
wheat / V. Alexieva [et al.] // Plant, Cell and Environment. – 2001. – Vol. 24, N 12. – P. 1337–
1344.
14. Stapleton, A.E. Flavonoids can protect maize DNA from the induction of ultraviolet
radiation damage / A.E. Stapleton, V. Walbot // Plant Physiology. – 1994. – Vol. 105, N 3. – P.
881–889.
15. Lee, D.W. Phylogenetic and ontogenetic influences on the distribution of anthocyanins
and betacyanins in leaves of tropical plants / D.W. Lee, T.H. Collins // International Journal of
Plant Sciences. – 2001. – Vol.162, N5. – P. 1141–1153.
16. Lois, R. Severe sensitivity to ultraviolet radiation in an Arabidopsis mutant deficient in
flavonoid accumulation. II. Mechanisms of UV-resistance in Arabidopsis / R. Lois, B.B.
Buchanan// Planta. – 1994. – Vol. 194, N 4. –P. 504–509.
17. Anthocyanin content and UV-B sensitivity in Brassica rapa / R. Klaper [et al.] //
Photochemistry and Photobiology. – 1996. – Vol. 63, N 6. – P. 811–813.
18. Higher amounts of anthocyanins and UV-absorbing compounds effectively lowered CPD
photorepair in purple rice (Oryza sativa L.) / H. Hada [et al.] // Plant, Cell and Environment. –
2003. – Vol. 26, N 10. – P. 1691–1701.
19. Levels of active oxygen species are controlled by ascorbic acid and anthocyanin in
Arabidopsis / T. Nagata [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. – 2003. – Vol. 51,
N 10. – P. 2992–2999.
20. Do anthocyanins function as antioxidants in leaves? Imaging of H2O2 in red and green
leaves after mechanical injury / K.S. Gould [et al.] // Plant, Cell and Environment. – 2002. Vol.
25, N 10. - P. 1261–1269.
21. Antioxidant activities of red versus green leaves in Elatostema rugosum / S.O. Neill [et
al.] // Plant, Cell and Environment. – 2002. – Vol. 25, N 4. – P. 539–547.
22. Antioxidant capacities of green and cyanic leaves in the sun species, Quintinia serrata /
S.O. Neill [et al.] // Functional Plant Biology. – 2002. – Vol. 29, N 12. – P. 1437–1443.
23. Neill, S.O. Anthocyanins in leaves: light attenuators or antioxidants? / S.O. Neill, K.S.
Gould // Functional Plant Biology. – 2003. – Vol. 30, N 8. – P. 865–873
24. Chalker-Scott, L. Do anthocyanins function as osmoregulators in leaf tissues? / L.
Chalker-Scott // Anthocyanins in Leaves / ed. by K.S. Gould, D.W. Lee. - Amsterdam:Academic
Press; 2002. - Vol. 37 in Advances in Botanical Research. – P. 103–127.
25. Solecka, D. Phenylpropanoid deficiency a ffects the course of plant acclimation to cold /
D. Solecka, A. Kacperska // Plant Physiology. – 2003. – Vol. 119, N 2. – P. 253–262.
26. Anthocyanins facilitate tungsten accumulation in Brassica / K.L. Hale [et al.] // Plant
Physiology. – 2002. – Vol. 116, N 3. – P. 351–358.
27. An investigation into the role of light during desiccation of three angiosperm resurrection
plants / J.M. Farrant [et al.] // Plant, Cell and Environment. – 2003. – Vol. 26, N 8. – P. 1275–
1286.
10
Труды БГУ 2010, том 4, выпуск 2
Обзоры
28. Anthocyanins in vegetative tissues: a proposed unified function in photoprotection / W.J.
Steyn [et al.] // New Phytologist. – 2002. – Vol. 155, N 3. – P. 349–361.
29. Фракционный состав антоциановых красителей из растительных экстрактов и
контроль над ними методом ВЭЖХ / О.Б. Рудаков [и др.] // Вестник ВГУ Серия: Химия.
Биологя. Фармация. - 2004. - №1. - С. 85-93.
30. Anthocyanins Vs Anthocyanidins [Electronic resource] / Mirtoselect, Indena S.p.A. USA.
– 2006. - Mode of access: http://www.mirtoselect.info/public/anthocyanins.asp. - Date of access:
09.11.2009.
31. Lee, J. Extraction of anthocyanins and polyphenolics from blueberry processing waste / J.
Lee, R.E. Wrolstad // Journal of food science. – 2004. - Vol. 69, N 7. – C564-C574.
32. New liquid chromatography method with ultraviolet detection for analysis of
anthocyanins and anthocyanidins in Vaccinium myrtillus fruit dry extracts and commercial
preparations / C. Cassinese [et al.] // Journal of AOAC International [Electronic resource]. Technology
Industry
2007.
Mode
of
access:
http://findarticles.com/p/articles/mi_7098/is_4_90/ai_n28490137/?tag=rel.res1. - Date of access:
04.08.2009.
33. Comparative assessment of distribution of black currant anthocyanins in rabbit and rat
ocular tissues / H. Matsumoto [et al.] // Experimental Eye Research. – 2006. – Vol. 83, N 2. –
P.348-356.
34. Antioxidant activity of black currant anthocyanin aglycons and their glycosides measured
by chemiluminescence in a neutral pH region and in human plasma / H. Matsumoto [et al.] //
Journal of the Science of Food and Agriculture. – Vol. 50, N 18. – P. 5034-5037.
35. Kahkonen,M.P. & Heinonen,M. Antioxidant activity of anthocyanins and their aglycons.
Journal of the Science of Food and Agriculture 51 (3), 628-633 (2003).
36. Способ выделения биологически активных антоцианов: пат. РФ № 2302423,
2007заяв. 2005117999/04 / А.В. Птицын, Э.И. Мухтаров, А.П. Каплун, С.Э. Мухтарова;
заявл. 06.10.2005; опубл. 2007.07.10
37. Сравнительная оценка новых гибридных форм ягодных растений сем. Ericaceae,
полученных с участием брусники обыкновенной (Vaccinium vitis-idaea L.), по
биохимическому составу плодов / Рупасова Ж.А. [и др.] // Вестник Фонда
фундаментальных исследований. – 2008. - T.1, N 43 – C. 44-53.
38. Голубика высокорослая. Оценка адаптационного потенциала при интродукции в
условиях Беларуси / Ж.А. Рупасова [и др.]; под общ. ред. В.И. Парфенова. – Минск:
«Белорусская наука», 2007. - 442 с.
39. Некоторые аспекты микроклонального размножения голубики высокой и брусники
обыкновенной / Решетников В.Н. . [и др.] // Плодоводство. – 2007. – Т. 19. – C. 209-216.
11
Скачать