Progresele cercetării în compoziția antioxidantă a extractelor botanice și a mecanismelor lor de acțiune

 

 

Abstract:Daune oxidativela organisme cauzate de radical liber ar putea duce la apariția multor boli, în timp ce multe substanțe naturale au capacitatea de a scăpa de radicali liberi. Plantele sunt cea mai importantă sursă a antioxidanților exogeni ai corpului uman. Acest articol rezumă studiile raportate anterior asupra compoziției antioxidante a extractelor botanice constând în principal din polifenoli, vitamine, alcaloizi, saponine, polizaharide, plante bioactive peptide etc.

Cuvinte cheie:radical liber;Extract botanic;Ingredient antioxidant;mecanism

Antioxidant Herb Cistanche de 100 de ori puternic decât VC în struguri

Serviciul de susținere al WeCistanche
Email: wallence.suen@wecistanche.com
WhatsApp/Tel: +86 15292862950

 

Radicalii liberi se referă la atomi, molecule sau grupuri cu electroni neperecheți în orbitele lor exterioare. Sunt metaboliți intermediari ai multor reacții biochimice în activitățile de viață ale organismelor aerobe. În circumstanțe normale, radicalii liberi din corpul uman sunt într -un echilibru dinamic de generare continuă și îndepărtare. Dacă se produc prea mulți radicali liberi sau se elimină prea puțini, radicalii liberi excesivi vor provoca stres oxidativ la țesuturile celulare, ceea ce duce la deteriorarea oxidativă a organismului și pot duce la apariția multor boli, cum ar fi ateroscleroza, hipertensiune arterială, diabet, tumori, boala Parkinson, boala Alzheimer, etc. Fiind cea mai importantă sursă de substanțe antioxidante exogene în corpul uman, cercetarea antioxidantă și dezvoltarea extractelor de plante a primit o atenție crescândă și a obținut multe rezultate. Acest articol examinează pe scurt componentele antioxidante extrase din plante și posibilele lor mecanisme antioxidante.

 

1 Cercetări privind componentele antioxidante ale extractelor de plante

În prezent, cea mai mare parte a cercetărilor privind antioxidanții vegetali sunt axate pe medicamente din plante chinezești, condimente, legume, fructe, băuturi vegetale și cereale. Componentele active antioxidante ale extractelor de plante includ în principal polifenoli, vitamine, alcaloizi, saponine, polizaharide, polipeptide etc.

 

1.1 Polyfenoli

Antioxidanții de polifenol vegetal pot fi împărțiți în trei categorii majore pe baza structurilor lor chimice: flavonoide, acizi fenolici și taninuri.

 

1.1.1 Flavonoide

Flavonoidele, cunoscute și sub denumirea de compuși flavonoide, sunt cei mai diversi dintre polifenoli și se găsesc în aproape toate țesuturile plantelor. Se referă la o serie de compuși constând din două inele de benzen (inele A și B) conectate de o legătură centrală de carbon. Poate fi împărțit în continuare în sub-familii, cum ar fi flavonoide, flavonoli, flavanoni, dihidroflavonoli, flavan -3- ols (cunoscut și sub numele de catechine), izoflavone, calcone și antitocianidine.
Flavonoidele au activități antioxidante diferite, iar amploarea activității lor antioxidante este strâns legată de structura compusului. Poziția și numărul de grupuri hidroxil fenolice și substituenții acestora (cum ar fi 4- carbonil, hidroxil glicozide, hidroximetilare și Δ2 (3) legături duble) sunt factori importanți în determinarea activității lor antioxidante [3-4]. În general, se crede că grupa hidroxil orto-difenolică de pe inelul B joacă un rol major în activitatea antioxidantă a flavonoidelor; Grupul orto-dihidroxil pe un inel și grupa para-dihidroxil pe celălalt inel produc activitate antioxidantă foarte promițătoare, iar adăugarea de grupe hidroxil la pozițiile 5, 7 și 8 pe inelul A poate crește capacitatea antioxidantă la grade variate [5].
Mulți compuși flavonoide prezintă proprietăți antioxidante semnificative, exemple reprezentative includ acaciaatină, quercetină, naringenină, cypermetrină, polifenoli de ceai, izoflavone de soia, trihidroxicalcone, cyanidină etc.

 

1.1.2 Substanțe de acid fenolic

Acidul fenolic se referă la o clasă de compuși cu mai multe grupări hidroxil fenolice pe același inel de benzen. Substanțele de acid fenolic cu proprietăți antioxidante găsite la plantele naturale pot fi împărțite în trei categorii: prima categorie este acidul hidroxibenzoic și derivații săi, cum ar fi acidul protocatechuic, acidul galic, acidul siringic, etc. A doua categorie este acidul ellagic și derivații săi, cum ar fi 3- acid hidroxifenilacetic; A treia categorie este acidul hidroxicinamic (acid hidroxifenilacrilic) și derivații săi, cum ar fi acidul clorogenic, acidul ferulic, acidul caffeic, acidul rosmarinic, acidul cummaric, acidul sinapinic etc.
Capacitatea antioxidantă a substanțelor de acid fenolic respectă aceleași reguli în structura chimică ca și flavonoidele, adică cele cu grupări hidroxil fenolice adiacente pe inelul benzenului sunt mult mai puternici decât cei fără ei. De exemplu, acidul galic și diversele sale derivate cu o structură pirogallol sunt mai puternice decât cele cu doar două grupe hidroxil. Capacitatea antioxidantă a substanțelor care conțin catecol, cum ar fi acidul clorogenic, acidul cafeic și acidul rosmarinic este mult mai puternică decât cea a acidului ferulic și acidului sinapic, care au o singură grupă hidroxil [1].

Antioxidant Herb Cistanche de 100 de ori puternic decât VC în struguri

1.1.3 Tannini

Tannins, also known as tannins, are widely distributed in plants and usually refer to plant polyphenols with a relative molecular mass of 500 to 3000. According to their different molecular structures and difficulty in hydrolysis, they can be divided into three categories: hydrolyzed tannins (such as gallic tannins and ellagitannins), condensed tannins (such as proanthocyanidins and oligomeric proantocianidine) și tanine complexe formate din legături de carbon între taninele condensate și glucoză în taninele hidrolizate (cum ar fi taninurile Camellia și taninurile de guava). Există trei factori care afectează activitatea antioxidantă a taninilor [6-7]: modul de legare al unităților; Indiferent dacă grupa hidroxil este gratuită; tipul și numărul de hexahidroxydibenzoyl (HHDP), Galloyl (Gall) și Dehydrohexahydroxydibenzoyl (DHHDP). Atunci când unitățile de legare a taninului (cum ar fi catechinele) sunt legate de legături de ester hidrolizabil sau legături glicozidice, capacitatea antioxidantă a moleculei este îmbunătățită, în timp ce atunci când sunt legate de legăturile de carbon pentru a forma o formă condensată, capacitatea antioxidantă a moleculei este foarte redusă; Când grupa hidroxil fenolică este liberă, este favorabilă creșterii activității; Activitatea grupurilor HHDP, Gall și DHHDP este de ordinul HHDP> Gall> DHHDP. În unitatea de legare, cu cât sunt mai multe aceste trei grupuri, cu atât activitatea este mai mare.

 

1.2 Vitamine

Vitaminele nu sunt doar nutrienți alimentari indispensabili, ci și cele mai importante substanțe antioxidante pentru corpul uman. Vitaminele antioxidante la plante sunt în principal VE, VC și carotenoizi, dar pot deveni, de asemenea, pro-oxidanți în anumite circumstanțe [8].

 

1.2.1 ve

VE este un termen general pentru diverși tocoferoli, printre care -tocoferol are cea mai mare activitate biologică. Luând -tocoferol ca referință, activitățile fiziologice ale -tocoferolului, -tocoferolului și δ -tocoferolului sunt 40%, 8% și, respectiv, 20%, iar activitățile celorlalți sunt extrem de slabe [9]. În cele mai multe cazuri, efectul antioxidant al VE este de a reacționa cu radicalii liberi de oxigen lipidic sau radicalii liberi lipidici peroxilici, să le asigurăm ioni de hidrogen și să întrerupă reacția în lanț de peroxidare lipidică. Este cel mai important antioxidant în lanț solubil în grăsimi [10].

 

 

1.2.2 VC

VC, cunoscut și sub denumirea de acid ascorbic, este un compus acid polihidroxi care conține -kinetolactona cu 6 atomi de carbon. Are o grupă hidroxil de tip enol care poate disocia ioni de hidrogen și este cel mai important antioxidant solubil solubil în apă. Poate scăpa radicalii reactivi cu oxigen prin furnizarea de electroni pas cu pas; De asemenea, poate proteja VE și poate promova regenerarea ve [1].

 

1.2.3 carotenoizi

Există mai mult de 600 de tipuri de carotenoizi, toate având o structură izoprenoidă cu 11 legături duble. -Carotenul este un reprezentant tipic. Studiile au descoperit că licopenul, astaxantina, luteina și zeaxantina au, de asemenea, proprietăți antioxidante semnificative.
-Carotenul este precursorul VA. Este compus din patru legături duble de izopren conectate la capăt la sfârșit. Există un inenonei la ambele capete ale moleculei. Există în principal all-trans, 9- cis, iar l 3- Există 4 forme: cis și l 5- cis. Are proprietăți antioxidante foarte bune și poate inhiba generarea de specii reactive de oxigen prin furnizarea de electroni.
Pentru a scăpa radicalii liberi [11].
Licopenul este un carotenoid aciclic cu o structură liniară, liniară All-Trans, care conține 11 legături duble conjugate și 2 legături duble neconjugate. Poate accepta excitația diferiților electroni pentru a genera oxigen în stare de sol sau licopen cu oxigen triplet. Un triplu licopen de oxigen poate stinge mii de radicali singuri de oxigen, iar capacitatea sa antioxidantă este de 100 de ori mai mare decât a VE și VC. 1, 000 ori mai puternic și este cel mai puternic antioxidant al naturii care întârzie îmbătrânirea [12].
Astaxantina este un carotenoid oxidat special. Nu numai că are o legătură dublă conjugată lungă în moleculă ca și alte carotenoizi, dar are și o grupare hidroxil la pozițiile 3 și 4 ale celor două inele violete ale sale. și grupuri de cetone nesaturate. Această grupă hidroxil adiacentă și grupă cetone poate constitui -hidroxyketone. Aceste noduri
Structura are un efect electronic relativ activ, care poate furniza electroni radicalilor liberi sau atrage electroni neperecheți de radicali liberi și poate captura cu ușurință radicalii liberi. Prin urmare, aStaxantina are proprietăți antioxidante mai puternice decât carotenoizii obișnuiți [13].
Există 8 izomeri de luteină, care se găsesc în principal în legumele verzi închise, cum ar fi varza și spanacul, și flori precum gălbenele și gălbenele. Zeaxantina se găsește în principal în alimente precum fructe de pădure Goji, porumb, spanac și persimoni asiatici. Lutein și Zeaxantina există întotdeauna împreună, iar funcțiile lor sunt foarte similare.
În ceea ce privește antioxidantul, acesta poate reduce daunele stresului oxidativ ochilor, adică are capacitatea de a rezista oxidării induse de lumina în macula retinei și poate preveni îmbătrânirea cauzată de degradarea punctului vizual [1 4]. În plus, poate preveni oxidarea proteinelor și lipidelor în lentilă, reducând astfel apariția cataractei senile [15].

Antioxidant Herb Cistanche de 100 de ori puternic decât VC în struguri

1.2.2 VC

VC, cunoscut și sub denumirea de acid ascorbic, este un compus acid polihidroxi care conține -kinetolactona cu 6 atomi de carbon. Are o grupă hidroxil de tip enol care poate disocia ioni de hidrogen și este cel mai important antioxidant solubil solubil în apă. Poate scăpa radicalii reactivi cu oxigen prin furnizarea de electroni pas cu pas; De asemenea, poate proteja VE și poate promova regenerarea ve [1].

 

1.2.3 carotenoizi

Există mai mult de 600 de tipuri de carotenoizi, toate având o structură izoprenoidă cu 11 legături duble. -Carotenul este un reprezentant tipic. Studiile au descoperit că licopenul, astaxantina, luteina și zeaxantina au, de asemenea, proprietăți antioxidante semnificative.
-Carotenul este precursorul VA. Este compus din patru legături duble de izopren conectate la capăt la sfârșit. Există un inenonei la ambele capete ale moleculei. Există în principal all-trans, 9- cis, iar l 3- Există 4 forme: cis și l 5- cis. Are proprietăți antioxidante foarte bune și poate inhiba generarea de specii reactive de oxigen prin furnizarea de electroni.
Pentru a scăpa radicalii liberi [11].
Licopenul este un carotenoid aciclic cu o structură liniară, liniară All-Trans, care conține 11 legături duble conjugate și 2 legături duble neconjugate. Poate accepta excitația diferiților electroni pentru a genera oxigen în stare de sol sau licopen cu oxigen triplet. Un triplu licopen de oxigen poate stinge mii de radicali singuri de oxigen, iar capacitatea sa antioxidantă este de 100 de ori mai mare decât a VE și VC. 1, 000 ori mai puternic și este cel mai puternic antioxidant al naturii care întârzie îmbătrânirea [12].
Astaxantina este un carotenoid oxidat special. Nu numai că are o legătură dublă conjugată lungă în moleculă ca și alte carotenoizi, dar are și o grupare hidroxil la pozițiile 3 și 4 ale celor două inele violete ale sale. și grupuri de cetone nesaturate. Această grupă hidroxil adiacentă și grupă cetone poate constitui -hidroxyketone. Aceste noduri
Structura are un efect electronic relativ activ, care poate furniza electroni radicalilor liberi sau atrage electroni neperecheți de radicali liberi și poate captura cu ușurință radicalii liberi. Prin urmare, aStaxantina are proprietăți antioxidante mai puternice decât carotenoizii obișnuiți [13].
Există 8 izomeri de luteină, care se găsesc în principal în legumele verzi închise, cum ar fi varza și spanacul, și flori precum gălbenele și gălbenele. Zeaxantina se găsește în principal în alimente precum fructe de pădure Goji, porumb, spanac și persimoni asiatici. Lutein și Zeaxantina există întotdeauna împreună, iar funcțiile lor sunt foarte similare.
În ceea ce privește antioxidantul, acesta poate reduce daunele stresului oxidativ ochilor, adică are capacitatea de a rezista oxidării induse de lumina în macula retinei și poate preveni îmbătrânirea cauzată de degradarea punctului vizual [1 4]. În plus, poate preveni oxidarea proteinelor și lipidelor în lentilă, reducând astfel apariția cataractei senile [15].

 

2 Cercetări privind mecanismul antioxidant al extractelor de plante
Proprietățile și mecanismele antioxidante ale diferitelor extracte de plante naturale nu sunt aceleași. Mecanismele antioxidante raportate în cercetările actuale includ în principal următoarele aspecte:

 

2.1 SCAVENGING DIRECT sau inhibarea radicalilor liberi
Extractele de plante pot acționa ca donatori de protoni de hidrogen sau de electroni, pot stinge direct sau inhibă radicalii liberi, pot încheia reacția în lanț a radicalilor liberi și pot exercita funcții antioxidante.

 

2.1.1 Furnizarea de protoni
Majoritatea ingredientelor antioxidante sunt epilare cu radicali fără oxigen, cum ar fi polifenoli, steroli, VE, etc. Unul dintre motive este că pot elibera protoni de hidrogen mici și de înaltă afinitate pentru a capta radicali liberi extrem de activi, cu energie potențială ridicată și le pot transforma în compuși inactivi sau relativ stabili. În același timp, ei înșiși sunt transformați în substanțe care sunt mai stabile decât radicalii liberi generați de reacția în lanț de oxidare, întrerupând astfel sau întârzind reacția în lanț [29].

2.1.2 Furnizarea de electroni

Un alt motiv pentru care extractele de plante exercită efecte antioxidante este faptul că donează direct electroni prin transferul de electroni către radicalii liberi de epurare, cum ar fi polifenolii, polizaharidele vegetale, vitamine, etc. -Caroten are proprietăți antioxidante excelente și pot inhiba generarea de specii de oxigen reactiv, oferind electroni pentru a atinge scopul radicalilor de radicali sau radicalii reactivi. VC, pe de altă parte, se transformă în acid semi-dehidroascorbic și acid dehidroascorbic, oferind treptat electroni pentru a atinge scopul de a scăpa radicalii liberi reactivi de oxigen [30].

 

2.2 Acționând asupra enzimelor legate de radicalii liberi

Enzimele legate de radicalii liberi sunt împărțite în două categorii: oxidase și enzime antioxidante. Efectul antioxidant al extractelor de plante se reflectă în inhibarea activității oxidaselor conexe și îmbunătățirea activității enzimelor antioxidante.

 

2.2.1 Inhibarea activității oxidaselor

Multe oxidaze din organism, cum ar fi xantina oxidazei (XOD), enzime P -450, mieloperoxidază (MPO), lipoxigenază și ciclooxigenază, sunt legate de generarea de radicali liberi și pot induce un număr mare de radicali liberi. În plus, activitatea oxidului nitric inductibil (INOS) crește în timpul ischemiei-reperfuzie, producând o cantitate mare de NO și provocând leziuni oxidative. Studiile au arătat că multe extracte vegetale au efecte inhibitoare asupra oxidaselor menționate mai sus, inhibând generarea de radicali liberi de la sursă. Quercetina și curcumina în flavonoide pot inhiba activitatea iNOS în timpul leziunii de ischemie-reperfuzie, jucând astfel un rol antioxidant [31]. Saponinele Gynostemma Pentaphyllum pot reduce activitățile XOD și MPO anormal crescute, pot îmbunătăți stresul oxidativ la rinichii șobolanilor diabetici și pot întârzia progresia leziunilor renale [32].

 

2.2.2 Îmbunătățiți activitatea enzimelor antioxidante

 

Corpul are enzime antioxidante care protejează, îndepărtează și repara deteriorarea excesivă a radicalilor liberi, cum ar fi superoxid dismutaza (SOD), glutation peroxidază (GSH-PX), catalază (CAT) și peroxidază.

SOD este principalul scârțâit al anionilor superoxid din organism, catalizând descompunerea lor în H2O2, dar H2O2 are, de asemenea, daune oxidative, iar CAT o transformă în O2 și H2O. În același timp, H2O2 poate genera, de asemenea, H2O prin cataliza GSH-PX și reacția cu glutation redus (GSH) și, în același timp, generează glutation oxidat.
Multe studii au arătat că ingredientele antioxidante extrase cu plante nu numai că pot proteja enzimele antioxidante ale organismului, ci și să îmbunătățească activitatea enzimelor antioxidante din organism. De exemplu, quercetina în flavonoide poate reduce deteriorarea oxidativă a celulelor pancreatice și, în același timp, restabilirea activității SOD, GSH-PX și CAT la animale cu daune induse de celule renale induse de Fe 2+- [33]. Saponinele au un efect redus asupra radicalilor liberi de oxigen, dar majoritatea pot crește activitatea enzimelor antioxidante, cum ar fi SOD și CAT în corp, sporind astfel funcția sistemului antioxidant al corpului [34].
În plus, unele substanțe naturale pot induce expresia enzimelor antioxidante, cum ar fi SOD în organism, la nivelul genei și de transcripție, exercitarea efectelor lor antioxidante [35].

2.3 ioni metalici de tranziție de chelare și pasivare

Ionii metalici de tranziție (cum ar fi Fe 2+, Cu 2+, etc.) sunt esențiali în procesul de generare de radicali liberi de oxigen. De exemplu, Fe 2+ poate media peroxidarea lipidelor și este, de asemenea, un catalizator pentru generarea de radicali liberi, cum ar fi · OH. Flavonoidele din extractele de plante au o structură moleculară de 4- keto și 5- hidroxil, iar grupele hidroxilice vicinale la pozițiile 3 ′ și 4 ′ ale inelului B conțin perechi singure de electroni [1], astfel încât să poată vorbi ioni de metal. Alte ingrediente antioxidante care pot cheli și pasiv ioni metalici pro-oxidanți prin coordonarea electronilor includ taninuri, polizaharide, peptide active [3 6], acid fitic, acid citric etc.

 

2.4 Complementaritate și sinergie între componentele antioxidante

Componentele antioxidante din extractele de plante se completează și se coordonează reciproc. Aceștia exercită în comun efecte antioxidante in vivo prin transfer de electroni și/sau protoni, acționând asupra oxidazelor și enzimelor antioxidante, chelie și pasivând ioni de metal de tranziție și afectând expresia genică. Studiile au descoperit că diferite concentrații de polifenoli de ceai și ginseng american au efecte sinergice evidente, iar efectul sinergic crește odată cu creșterea concentrației [37]. VE și VC au un efect sinergic semnificativ asupra capacității de reducere a peptidelor antioxidante de năut, iar efectul sinergic al VC cu peptide antioxidante de năut este mai puternic decât cel al VE. Toate efectele sinergice cresc odată cu creșterea cantității de adăugare și a timpului de acțiune [38].

 

3 Concluzie

O parte considerabilă a cercetărilor actuale privind ingredientele antioxidante naturale din țara mea este încă pe extracte nepurificate sau parțial purificate. În cercetare, încercăm să separăm și să colectăm o serie de compuși monomer, să studiem relația dintre structura lor chimică și activitatea și stabilitatea antioxidantă, mecanismul antioxidant, sinergia multi-componentă etc. De asemenea, poate oferi o bază teoretică pentru cercetările sistematice viitoare asupra activității antioxidante a plantelor, descoperirea compușilor de plumb și modificarea structurală și sinteza substanțelor naturale.
În plus, datele arată că majoritatea cercetărilor antioxidante actuale utilizează experimente in vitro și există puține date experimentale generale sau in vivo, ceea ce face dificilă reflectarea sistematică și precisă a imaginii complete a efectului antioxidant al ingredientelor naturale. Pe baza experimentelor generale, completate de experimente in vitro și integrarea cunoștințelor multidisciplinare, cum ar fi enzimologia, imunologia și farmacologia, pentru a stabili un model experimental animal cuprinzător, obiectiv, eficient și rapid, pentru a evalua în mod cuprinzător activitatea antioxidantă a substanțelor, este o problemă cheie care trebuie abordată în cercetările viitoare. Odată cu promulgarea și punerea în aplicare a „Legii privind siguranța alimentelor”, aplicarea antioxidanților de extract de plante sigure în aditivii alimentari va avea, de asemenea, o perspectivă mai largă.

 

Referințe:
[1] Ling Guanting. Alimente și sănătate antioxidantă [M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2004: 22.
[2] PU Xianglan. Cercetări privind antioxidanții naturali comuni [M]. Beijing: Minzu University of China Press,
2008: 2.
[3] Feng Tao, Zhuang Haining. Progresul cercetării asupra relației dintre caracteristicile structurale și activitatea antioxidantă a flavonoidelor [J].
Cereale și uleiuri, 2008 (10): 8-11.
[4] Burda S, Oleszek W. Activități antioxidante și antiradică ale
Flavonoide [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2001, 49 (6):
2774-2779． [5] Zhang Guizhi, Geng SHA, Yang Haiyan și colab. Progresul cercetării asupra componentelor antioxidante ale plantelor [J]. Știința alimentară, 2007, 28 (12): 551-553.
[6] Yang Zhiyun, Liu Zheng. Progresul cercetării asupra componentelor antioxidante și a metodelor de evaluare în medicamentele naturale [J]. Medicină chineză, 2005, 18 (3): 492-494.
[7] Gu Haifeng, Li Chunmei, Xu Yujuan și colab. Caracteristici structurale și
Activitatea antioxidantă a taninului din Pulpa Persimmon [J]. Cercetarea alimentară
International, 2008, 41 (2): 208-217.
[8] Ge Yinghua, Zhong Xiaoming. Progresul cercetării asupra mecanismului antioxidant și aplicarea vitaminei C și a vitaminei E [J]. Jilin Medicine, 2007, 28 (5): 707-708.
[9] Wang Jingyan, Zhu Shenggeng, Xu Changfa și colab. Biochimie [M]. Beijing: Gaofeng Education Press, 2002: 423. [10] Li Shuguo, Zhao Wenhua, Chen Hui. Progresul cercetării asupra antioxidanților și siguranța uleiurilor și grăsimilor comestibile [J]. Cereale și uleiuri, 2006 (5): 34-37. [11] Dong Jie. O scurtă discuție despre carotenoizi [J]. Pharmaceutical Chemicals, 2007 (10): 16-25. [12] Mao Like, Gao Yanxiang. O revizuire a cercetării privind stabilitatea licopenului [J]. China Food Aditivs, 2008
(2): 57-61.