As antocianinas (do grego anthos "flor" e kuanos "azul escuro") e antocianinas (ou no modelo inglês antocianinas ) são pigmentos naturais das folhas, pétalas e frutos, localizados nos vacúolos das células, água solúvel, variando do laranja- vermelho a roxo-azulado no espectro visível .
Esses compostos existem na forma de heterosídeos formados pela condensação de uma molécula sem carboidrato (chamada aglicona ) e de sacarídeos e, freqüentemente, de grupos acila . A aglicona que os caracteriza é um antocianidol da classe dos flavonóides . Em 2006, foram identificados 539 antocianósidos.
Os antocianósidos estão presentes em várias plantas, como mirtilos , amoras , cerejas , uvas pretas, laranja sanguínea , berinjelas , batatas vitelotte , ameixas , mirtilos (mirtilos canadenses, não deve ser confundido com mirtilos ), roxo , etc. Eles dão sua cor às folhas de outono e frutos vermelhos. Desempenham um papel importante na polinização das flores e na dispersão das sementes, bem como na proteção das plantas contra os ataques ambientais (frio, luz, pragas, etc.).
Seu forte poder de coloração, sua solubilidade em meio aquoso e sua ausência de toxicidade tornam os corantes naturais antocianósidos capazes de substituir os corantes sintéticos usados na indústria alimentícia. Finalmente, sua atividade antioxidante sugere que sua ingestão por meio dos alimentos pode ter um papel benéfico na saúde humana, particularmente na área de riscos cardiovasculares.
Os antocianósidos são os heterósidos das antocianidinas , isto é, os antocianidóis que transportam açúcares. Baseiam-se principalmente em seis antocianidóis : cianidina , delfinidina , pelargonidina , peonidina , petunidina e malvidina , construídos na mesma estrutura de flavílio responsável pela cor do composto. Se a aglicona é o grupo cromóforo do pigmento, também é um núcleo muito reativo aos nucleófilos, o que confere certa instabilidade a essas moléculas. Eles estão, portanto, raramente presentes nesta forma em tecidos vegetais. Por outro lado, basta adicionar um carboidrato na posição C-3 do ciclo central para estabilizá-los.
A parte osídica dos antocianósidos pode ser um monossacarídeo ( glicose , galactose , ramnose ), um dissacarídeo ( rutinose consistindo em uma glicose ligada a uma ramnose, xiloglucose) ou às vezes um triholosídeo. A maioria dos antocianósidos são 3-monosídeos e 3, 5-diosídeos de antocianidóis. Existem também diósidos ligados em 3, 7 e triósidos ligados em 3, 5, 3 '.
Muitos antocianósidos são ainda acilados por:
Esses ácidos esterificam uma hidroxila de açúcar, geralmente em seu C-6 ".
Malvidina 3-glucosídeo | Malvidina 3,5-diglucosídeo | Malvidin 3-coumaroil-6-glucosídeo |
Os antocianósidos com uma única ligação glicosídica na posição C-3 são prontamente hidrolisáveis por catálise ácida e retornam o aglicônio original (antocianidol). Os antocianósidos com duas ligações glicosídicas nas posições 3 e 5 já são mais resistentes à hidrólise ácida. Os diglicosídeos são, portanto, mais estáveis do que os monoglicosídeos. Finalmente, a presença de grupos acila ligados a açúcares fornece proteção adicional para o núcleo de pirílio contra ataques nucleofílicos (em particular de água).
Muitos fatores podem influenciar a degradação dos antocianósidos: acidez, temperatura de armazenamento, estrutura química, luz, etc.
Os antocianósidos cobrem uma ampla gama de cores dependendo da natureza das substituições (OH, CH 3 ) caracterizando o núcleo central da aglicona ( cf. antocianidol que desempenha o papel de cromóforo ), mas essas cores também dependem do pH , no presença de copigmentos (en) , íons metálicos (ferro, alumínio), álcool, etc.
Os antocianósidos são particularmente sensíveis a mudanças no pH, mudando de vermelho em meio ácido (pH baixo) para azul em pH intermediário e tornando-se incolores e depois verdes e amarelo claro em meio básico. Eles podem, portanto, ser usados como indicadores coloridos reais . Um laboratório baseado em suco de repolho roxo e modificação do pH facilita a verificação dessas tonalidades.
Em um meio aquoso, quatro formas coexistem em equilíbrio (fig. 4):
O estudo cinético desses equilíbrios permitiu estabelecer as taxas de reação que regem o equilíbrio entre essas quatro formas. Em um meio fortemente ácido (pH 1), o cátion flavílio 1 predomina amplamente e contribui para a coloração vermelha ou roxa. Quando o pH sobe, várias formas coexistem. Para um pH entre 2 e 4, as bases quinona são predominantes e levam a cor para o azul. Para um pH entre 5 e 6, duas espécies adicionais aparecem: uma pseudobase de carbinol, 4 , incolor, e uma chalcona, 6 , amarelo claro. Finalmente, em pH superior a 7, os antocianósidos são degradados.
Os antocianósidos tendem a criar uns com os outros ou com outros compostos fenólicos, os chamados conjuntos de co-pigmentação, que melhoram seu poder de coloração, seu tom e sua estabilidade. Os copigmentos são geralmente incolores, mas quando misturados com antocianósidos, a interação produz um efeito hipercrômico. Os copigmentos podem ser flavonóides , alcalóides , aminoácidos , ácidos orgânicos, nucleotídeos , polissacarídeos , íons metálicos ou outros antocianósidos.
O efeito mais óbvio da copigmentação ocorre em um meio fracamente ácido (pH 4-6) quando os antocianósidos estão na forma incolor.
Antocianinas em mg por 100 g de alimento de acordo com Clifford 2000, Eder 2000, Timberlake, Henry 1988 | |
Comida | Concentração |
---|---|
Aronia | 200-1000 |
Berinjela | 750 |
Oxicoco | 50-200 |
cereja | 350-450 |
morango | 13-36 |
Framboesa | 10-60 |
Maduro | 82-180 |
Mirtilo | 80-460 |
Blackberry de logan | ~ 77 |
laranja | ~ 200 |
Maçã (pele) | 10-216 |
Uva vermelha | 30-750 |
Ruibarbo | até 200 |
Red vinho | 24-35 |
As antocianinas são pigmentos encontrados apenas no vacúolo das plantas e em fungos , mas não são encontrados em animais. Na verdade, a biossíntese de antocianinas ocorre principalmente, como outros flavonóides, por meio da via metabólica dos fenilpropanóides . Em contraste, nem todas as plantas terrestres contêm antocianinas. Em Caryophyllales , Cacti e Galium , eles são substituídos por betacianinas .
As antocianinas aparecem principalmente em frutas, mas também em folhas e raízes . Eles estão localizados principalmente nas células das camadas externas, como a epiderme . As quantidades são muito grandes: um quilo de amoras contém, por exemplo, 1,15 gramas, os vegetais vermelhos e pretos contêm cerca de 20 mg por 100 gramas. As bolotas de carvalho ou castanha se empanturram de antocianinas na época da germinação, na primavera . Cerca de 2% de todos os hidrocarbonetos fixados pela fotossíntese são transformados em flavonóides e seus derivados, como as antocianinas, o que produz cerca de dez bilhões de toneladas por ano.
Nas uvas, as antocianinas estão concentradas na casca. As antocianinas da videira europeia Vitis vinifera são glicosiladas apenas na posição 3. Dentre elas, a malvidina 3-glicosídeo, um pigmento de cor arroxeada (enquanto por exemplo a cianidina 3-glicosídeo é mais vermelha) é a mais abundante.
As antocianinas estão presentes junto com outros flavonóides e produtos químicos relacionados, como carotenos e betacianinas . Eles são responsáveis pela cor do outono das folhas quando a fotossíntese é interrompida e a clorofila desaparece.
Em plantas jovens ou novos ramos, quando a produção de clorofila ainda não começou e a planta está, portanto, desprotegida contra os raios ultravioleta , a produção de antocianina aumenta. Assim que começa a produção de clorofila, a de antocianinas é reduzida. O nível de antocianinas produzidas depende do tipo de planta, do substrato , da luz e da temperatura. A coloração vermelha também foi encontrada para fornecer camuflagem contra herbívoros que são incapazes de ver os comprimentos de onda vermelhos . Além disso, a síntese de antocianinas freqüentemente coincide com a síntese de compostos fenólicos de sabor desagradável.
As antocianinas, além de seu efeito na fisiologia vegetal, têm múltiplas funções nas relações planta / animal. Eles atraem polinizadores de plantas, comedores de frutas e armadilham vítimas de plantas carnívoras . Muitas hipóteses são propostas quanto às suas funções protetoras quando se acumulam nos tecidos fotossintéticos: repelem certos herbívoros (função aposemática dos frutos indicando que contêm compostos tóxicos ou não são comestíveis, função mimética da folhagem que se passa como folhas mortas ou na senescência ), ou que atrai menos pulgões no outono do que as cores verdes das folhas de verão (esses insetos põem menos ovos nas folhas de outono). Eles têm um papel na inibição da homocromia de certos insetos (reduzindo sua camuflagem) e até mesmo no mimetismo de certas estruturas. Sua biossíntese também pode ser estimulada por estresse abiótico . As reações de antocianinas ocorrem em resposta a estresses de nutrientes, como deficiências de nitrogênio e fósforo, o acúmulo de antocianinas ajudando as plantas a manter a integridade de suas funções celulares, promovendo a mobilização e aquisição de nutrientes. Compostos osmoticamente ativos, sua presença pode melhorar o estado da água das plantas em caso de estresse hídrico ou combater o frio em caso de baixas temperaturas ("onda de frio"). As antocianinas têm papel fotoprotetor : ao absorver o UV, reduzem a fotoinibição e a foto-oxidação , atuando como escudo para o DNA e componentes celulares (como o bronzeamento, que corresponde a um aumento da melanina epidérmica ). Este efeito fotoprotetor é frequente nas folhas juvenis que sintetizam antocianinas juvenis , pigmentos que bloqueiam os nocivos raios ultravioleta nas folhas com cutícula ainda fina, mas também nos caules jovens. As antocianinas têm um efeito de "matar ervas daninhas" que limita a competição pelo desenvolvimento de sementes das plantas que as produzem. Também têm um papel de proteção ao nível do caule (em particular da base tingida de vermelho) ou ao nível dos entrenós , absorvendo o excesso de luz e evitando assim a degradação das moléculas fotolábeis produzidas pela planta e que servem como um composto de defesa antifúngico e antibacteriano .
A absorção dos antocianósidos ocorre principalmente no estômago e no jejuno .
Durante a passagem pelo sistema digestivo do rato, os antocianósidos são ligeiramente degradados e uma fração é então rapidamente absorvida e então eliminada na bile e na urina na forma de glicosídeos intactos ou então nas formas metiladas ou glucuronidadas .
Em humanos, há também um metabolismo da cianidina-3-glicosídeo nas formas metilada e glicuronidada. A urinálise após a ingestão por seres humanos de 200 g de morangos , ricos em pelargonina-3-glicosídeo (Pe-3-gluc), revela, além de Pe-3-gluc, três monoglucuronídeos de pelargonina , um sulfoconjugado de pelargonina e a própria pelargonina. Os metabólitos totais dos antocianósidos de morango excretados na urina representam 1,80% do Pe-3-gluc ingerido. Uma absorção mais baixa foi encontrada para os antocianósidos das framboesas. Menos de 0,1% dos três principais antocianósidos das framboesas são excretados na urina e grandes quantidades passam diretamente do intestino delgado para o grosso sem terem sofrido biotransformações. A microbiota do intestino grosso, então, transforma os antocianósidos em ácido protocatéquico .
Um estudo sobre a absorção de antocianósidos do suco de cranberry por 15 pacientes deu taxas de recuperação urinária muito variáveis entre os indivíduos, variando de 0,078 a 3,2%.
Assim, após o consumo, os antocianósidos existem na corrente sanguínea e na urina, quer na forma intacta, quer na forma metilada, glucuronidada ou sulfoconjugada. O pico de concentração no plasma é alcançado entre 1 e 3 horas após o consumo, uma duração variável dependendo do tipo de composto e da matriz alimentar. Os metabólitos persistem na urina por 24 horas.
Os antocianósidos e suas agliconas, como todos os polifenóis, possuem grupos hidroxila fenólicos, Ar-OH, que podem fornecer radicais livres com H capazes de neutralizá-los.
Não existe um valor absoluto da atividade antioxidante, mas diferentes métodos de análise baseados em diferentes mecanismos. Ao comparar a capacidade in vitro de eliminar os radicais livres de DPPH • (2,2-difenil 1-picrilhidrazil) por antocianidóis e seus 3-glicosídeos, Azevedo et al. (2010) mostraram que a atividade anti-radical livre foi maior para a delfinidina Dp (e seu 3-glucosídeo Dp-3-gluc), em seguida, veio a cianidina Cy e a malvidina Mv (e seus 3-glucosídeos):
O potencial de eliminação de radicais livres parece estar relacionado ao número de grupos hidroxila -OH no anel B, uma vez que a delfinidina tem três, cianidina dois e malvidina apenas um.
Outro método baseado no potencial de redução do ferro (FRAP) deu uma ordem semelhante. A capacidade redutora aumenta com o número de grupos hidroxila no anel B de acordo com a ordem: Mv <Cy, Dp.
Um terceiro método utilizado por Azevedo e seus colaboradores consiste em avaliar a capacidade dos pigmentos de se opor à oxidação dos lipossomas PC da soja induzida por um gerador de radicais livres denominado AAPH. O estudo mostrou que os antocianidóis (Mv, Cy, Dp) e seus 3-glicosídeos eliminaram efetivamente os radicais peroxil gerados na fase aquosa. Não há diferença significativa entre Mv, Cy e Dp na redução da peroxidação dos lipídios, mas seus glicosídeos são um pouco menos eficazes.
A comparação da capacidade antioxidante dos antocianósidos com outros polifenóis presentes no vinho tinto foi realizada por Fauconneau et al. . Eles testaram os compostos por três métodos: a capacidade de prevenir a peroxidação de microssomas (uma membrana rica em ácidos graxos poliinsaturados), LDL e eliminação direta de radicais livres DPPH • . Todos os três métodos deram maior atividade a (+) - catequina e (-) - epicatequina seguida pelos dois antocianósidos testados (malvidin-3-glucosídeo e peonidina-3-glucosídeo) e, finalmente, trans-resveratrol:
t-resveratrol <Mv-3-gluc, Peo-3-gluc <(-) - epicatequina, (+) - catequinaA atividade de eliminação de peroxinitrito dá aproximadamente a mesma atividade antioxidante à malvidina e delfinidina 3-glicosídeos que aos flavonóis ((+) - catequina, epicatequina), mas menos do que aos seus dímeros ou trímero ( taninos condensados ):
A concentração de antocianósidos na corrente sanguínea parece ser um tanto baixa para influenciar efetivamente a extinção de derivados reativos de oxigênio, mas pode ser suficiente para melhorar as funções endoteliais, influenciando o nível de óxido nítrico NO.
O endotélio , a camada interna dos vasos, regula a vasomotoridade, controlando a produção de óxido nítrico NO. Na verdade, a óxido nítrico sintase (eNOS) produzida pelas células endoteliais catalisa a síntese de óxido de nitrogênio NO (ou óxido nítrico) que atua nas células do músculo liso vascular como um vasodilatador . Os potenciais efeitos do NO são diminuição da pressão arterial (anti-hipertensivo), interferência com depósitos de gordura ( ateromas ) nas paredes arteriais (anti-aterogênica) e atividade antitrombótica .
Um estudo com três frutas ricas em pigmentos antocianossídicos, chokeberry , mirtilo e sabugueiro , mostrou que as duas primeiras tinham ação vasoprotetora para as artérias coronárias. Ao medir in vitro o relaxamento das artérias coronárias de porcos submetidos a doses variáveis de extratos de pigmento, observa-se um vasorrelaxamento dose-dependente de extratos de arônia e mirtilos, mas não de sabugueiro. O estudo também mostrou que a ação resultou da produção de NO pelo endotélio.
Para elucidar o mecanismo de ação dos antocianósidos, diversas equipes de pesquisa têm buscado verificar se o aumento na produção de NO não passa por um aumento na expressão da óxido nítrico sintase eNOS. Assim, Xu et al. mostraram que o tratamento de células endoteliais bovinas com cianidina-3-glucosídeo (Cy-3-gluc) por 8 horas aumentou a expressão da proteína eNOS de maneira dose-dependente. Estudos semelhantes sobre polifenóis em vinho tinto mostraram que eles podem aumentar a formação de NO pelo endotélio por meio da fosforilação da eNOS. Portanto, pode ser que o metabolismo da eNOS, em vez da atividade antioxidante geral, seja a principal atividade biológica dos flavonóides.
Estudos epidemiológicos examinaram a ligação entre o consumo de várias classes de flavonóides e doenças cardiovasculares. Um estudo de 16 anos com 34.486 mulheres pós-menopáusicas de Iowa encontrou uma associação inversa entre o consumo de antocianósido e mortalidade total, doença cardíaca coronária (DC) e mortalidade por doença cardiovascular (DCV). Assim, consumir morangos pelo menos uma vez por semana está associado a uma diminuição na mortalidade por doenças cardiovasculares.
Numerosos estudos epidemiológicos demonstraram que a mortalidade por doenças cardiovasculares pode ser reduzida pelo consumo moderado de vinho tinto. Uma meta-análise (de 26 estudos) examinando a relação entre o consumo de vinho e a ocorrência de doenças cardiovasculares sugere um efeito preventivo dependente da dose significativo para o consumo moderado. Sabemos que a composição fenólica dos vinhos tintos é muito variável e que varia muito de acordo com as castas, os anos e as práticas de produção e que dos cerca de quarenta polifenóis notáveis que contêm, a proporção de antocianósidos é importante porque ' existem sete principais, representando cerca de 35% em peso. A comparação dos valores da atividade antioxidante total com a de sua fração antocianossídica mostra uma importante contribuição desses pigmentos para o poder antioxidante, pois pode explicar em torno de 50% desse poder.
O início da compreensão da bioquímica dos antocianidóis remonta a 1913, quando Willstätter e seus colegas mostraram que os pigmentos de uma grande variedade de plantas eram todos derivados de três antocianidóis: pelargonidina, cianidina e delfinidina. Após 1960, a descrição bioquímica das múltiplas etapas da biossíntese poderia estar associada à descrição dos genes que codificam as enzimas envolvidas nas reações.
A descrição dos 6 principais antocianidóis é de primordial importância, uma vez que estão presentes em 90% dos antocianidóis identificados. Eles são todos hidroxilados em 3, 5, 7. É aconselhável distinguir aqueles cujo anel B contém apenas hidroxilas ( pelargonidina com um OH, cianidina com dois OH e delfinidina com três OH) dos três outros cujo anel B é metoxilado. Os glicosídeos destes últimos são obtidos pela derivação dos glicosídeos dos três primeiros.
Assim, a biossíntese compreende um caminho comum, em seguida, três caminhos paralelos que levam à pelargonidina, cianidina e delfinidina.
A antocianina também é freqüentemente usada em pó. Este último, solúvel em água e solúvel em álcool, dá origem a várias aplicações possíveis. Existe uma antocianina em pó corante E163 que vem do bagaço da uva. Este corante em pó é utilizado principalmente em confeitaria, laticínios, bebidas, xaropes ou até mesmo em sorvetes e sorvetes.