Полифенолы — класс природных соединений¶
Полифенолы — это обширный класс органических соединений растительного происхождения, содержащих в молекуле два и более фенольных гидроксильных группы, связанных с ароматическими кольцами. Полифенолы участвуют в окрашивании растений, защите от ультрафиолетового излучения и патогенов, а в рационе человека служат источником биологически активных веществ с антиоксидантными свойствами.
¶Химическая природа и строение
Фенольные группы (—OH, присоединённые к бензольному кольцу) определяют основные свойства полифенолов: способность к окислению, образованию водородных связей и хелатированию металлов. По числу фенольных колец и характеру углеродного скелета полифенолы делятся на несколько больших групп.
¶Классификация
| Класс | Число фенольных колец | Примеры |
|---|---|---|
| Флавоноиды | 2–3 | Кверцетин, катехины чая, антоцианы |
| Фенольные кислоты | 1–2 | Хлорогеновая, кофейная, феруловая кислоты |
| Стильбены | 2 | Ресвератрол |
| Лигнаны | 2–3 | Секоизоларицирезинол |
| Танины (дубильные вещества) | много | Галловая кислота, эллаговая кислота |
| Кумены и кумарины | 1–2 | Эскулетин |
Флавоноиды — наиболее изученный и многочисленный класс: к настоящему времени описано более 8000 соединений. Среди них выделяют флавонолы, флавоны, антоцианы, изофлавоны, флаваноны и катехины.
¶Распространённость в природе
Полифенолы синтезируются растениями из фенилаланина по фенилпропаноидному пути. Их содержание в растительных продуктах варьирует в широких пределах:
- Ягоды и фрукты: черника, малина, виноград, яблоки, цитрусовые — до 200–300 мг полифенолов на 100 г свежего продукта.
- Какао и шоколад: 500–800 мг на 100 г тёмного шоколада (в зависимости от доли какао).
- Кофе: 200–400 мг на чашку, преимущественно хлорогеновая кислота.
- Чёрный и зелёный чай: катехины, особенно эпигаллокатехин-3-галлат.
- Орехи, бобовые, злаки: лигнаны и фенольные кислоты.
- Красное вино: ресвератрол и фенольные кислоты из кожицы винограда.
В растениях полифенолы выполняют защитные функции: отпугивают травоядных, подавляют рост патогенных грибов и бактерий, поглощают ультрафиолет.
¶Физические и химические свойства
Большинство полифенолов — твёрдые кристаллические вещества светлого или желтоватого цвета, плохо растворимые в воде, лучше — в этаноле, ацетоне и этилацетате. Антоцианы, напротив, растворимы в воде и меняют окраску в зависимости от pH: в кислой среде — красную, в щелочной — синюю. Это свойство используется в пищевой промышленности в качестве природных красителей.
Полифенолы легко окисляются, превращаясь в хиноны, и при этом способны образовывать комплексы с ионами железа и меди. Именно хелатирование металлов и прямое поглощение свободных радикалов лежат в основе их антиоксидантной активности.
¶Биологические свойства
¶Антиоксидантная активность
Фенольные группы отдают атом водорода свободным радикалам, прерывая цепные реакции перекисного окисления липидов. Наиболее активны в этом отношении флавонолы (кверцетин) и катехины. Однако in vivo эффективность полифенолов как антиоксидантов существенно ниже, чем в пробирке, поскольку значительная часть метаболизируется в кишечнике и печени.
¶Другие эффекты
По данным наблюдательных исследований, регулярное употребление полифенолов ассоциируется со снижением риска сердечно-сосудистых заболеваний, нейродегенеративных болезней и некоторых онкологических заболеваний. Механизмы включают:
- улучшение эндотелиальной функции и повышение выработки оксида азота;
- снижение активности воспалительных цитокинов (ФНО-α, ИЛ-6);
- модуляцию кишечного микробиома: полифенолы служат субстратом для полезных бактерий, а их метаболиты (ураоловая кислота и др.) обладают собственной биологической активностью;
- ингибирование ферментов циклооксигеназы и липоксигеназы.
¶Методы определения
В лабораторной практике полифенолы количественно определяют:
- Методом Фолина — Чокальтеу — общий тест на суммарное содержание полифенолов (в пересчёте на галловую кислоту);
- ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография) — для разделения и идентификации отдельных соединений;
- Спектрофотометрией в ультрафиолетовой области (полосы поглощения 250–380 нм);
- Масс-спектрометрией — для структурного анализа.
¶Применение
Полифенолы используются в пищевой промышленности (антиоксиданты Е300–Е325, природные красители), фармацевтике (БАДы, лекарственные растительные средства), косметике (компоненты anti-age средств) и сельском хозяйстве (экстракты как биостимуляторы роста растений). Наибольший коммерческий интерес представляют экстракты зелёного чая, виноградных косточек, оливы и куркумы.
¶Ограничения и противопоказания
Высокие дозы полифенолов (более 1 г в сутки) могут снижать усвоение железа и взаимодействовать с антикоагулянтами. Концентрированные экстракты зверобоя и куркумы индуцируют ферменты цитохрома P450 и ускоряют метаболизм ряда лекарственных средств.
¶История изучения
Термин «полифенолы» ввёл французский химик Жозеф Лёру в 1831 году для обозначения веществ, выделяемых из дубовой коры. Систематическое изучение началось в XX веке с работ швейцарского ботаника Альберта Сент-Дьёрди, удостоенного Нобелевской премии (1937) за исследования витамина C и фенольных соединений. В 1990-е годы интерес к полифенолам резко возрос в связи с гипотезой «французского парадокса» — низкой заболеваемостью сердечно-сосудистыми болезнями во Франции при высоком потреблении жиров и красного вина.