Antociáni ali antokiáni, tudi antocianinihttp://www.thefreedictionary.com/Anthocyanins, vpogled: 27. 9. 2013., (grško : ánthos - cvet + : kyáneos - črnkastomoder) so vodotopni pigmenti v vakuolah rastlinskih celic, ki so lahko rdeče, vijolične ali modre barve, kar je odvisno od pH vrednosti okoljne raztopine, ter so brez vonja in okusa. Pripadajo razredu molekul, imenovanih flavonoidi, ki jih celice sintetizirajo preko fenilpropanoidne poti. So derivati antocianidinov, pri čemer je na alkoholno skupino vezan določen sladkor. Antocianom sorodni pigmenti so antoksantini, ki dajejo venčnim listom različne odtenke belo do rumene barve.
Nahajajo se v vseh tkivih oz. organih višjih rastlin, med drugim v listih, steblih, koreninah, cvetovih in sadežih. Glavne funkcije antocianov so privabljanje žuželk za namen opraševanja in privabljanje drugih živalskih vrst za raznašanje semen (zoohorija), odbijanje določenih vrst rastlinojedov ter obramba fotosintetskega sistema in na svetlobo občutljivih obrambnih sestavin v celici pred premočno vidno svetlobo, ultravijoličnim valovanjem ter prostimi radikali.
Antociane najpogosteje dodajajo v hrano kot barvila, imajo pa tudi veliki potencial v medicini, predvsem v zvezi z rakastimi obolenji ter srčnožilnimi boleznimi.
Struktura Izhodne oz. prekurzorske spojine antocianov so antocianidini, katerih osnova predstavljata bodisi flavinijev ion bodisi 2-fenilkromenilij. Antociani so sestavljeni iz antocianidov in vezanih sladkornih enot, ki so navadno 3-glikozidi, nekateri pa obstajajo v prosti obliki, tj. nimajo vezanega sladkorja. Tako delimo antociane na antocianidne aglikone, ki nimajo vezanega sladkorja, ter na antocianske glukozide. Leta 2003 je bilo število odkritih antocianov približno 400. Zaradi spremembe kemične strukture in s tem barve pri različnih vrednostih pH so velikokrat uporabljeni kot pH-indikatorji.Bayer, Komplexbildung und Blütenfarbe, 1966. thumb|200px|Cianidin-3-glukozid + Pomembnejši antocianidini in njihove stranske skupine (R) Antocianidini Osnovna struktura R3’ R4’ R5’ R3 R5 R6 R7 Avrantinidin 200px −H −OH −H −OH −OH −OH −OH Cianidin −OH −OH −H −OH −OH −H −OH Delfinidin −OH −OH −OH −OH −OH −H −OH Evropinidin −OCH3 −OH −OH −OH −OCH3 −H −OH Luteolinidin −OH −OH −H −H −OH −H −OH Pelargonidin −H −OH −H −OH −OH −H −OH Malvidin −OCH3 −OH −OCH3 −OH −OH −H −OH Peonidin −OCH3 −OH −H −OH −OH −H −OH Petunidin −OH −OH −OCH3 −OH −OH −H −OH Rozinidin −OCH3 −OH −H −OH −OH −H −OCH3
Kot je razvidno iz tabele, imajo antocianidini na tretjem ogljikovem atomu navadno vezano hidroksilno skupino, na katero se molekule sladkorja preko O-glikozidne vezi vežejo na določeni antocianidin. V vlogi monosaharidov lahko nastopajo glukoza, galaktoza, arabinoza, ramnoza ter ksiloza, lahko pa se omenjeni sladkorji povežejo skupaj v različnih kombinacijah v di- ali trisaharide. Dodatna raznolikost antocianov rastlina doseže še z aciliranjem, tj. z vezavo acilnih skupin (RCO-) na hidroksilne skupine sladkorjev. Vezani sladkorji dajejo molekulam antocianov večjo topnost, kar je pomembno pri prenosu oz. transportu v različne dele rastline, ter večjo stabilnost.
Kemijske lastnosti Antociani absorbirajo svetlobo z valovno dolžino med 270 in 290 nm, kar ustreza ultravijoličnemu valovanju, kot tudi vidno svetlobo med 500 in 600 nm, kar ustreza barvnemu spektru zelene do rumene barve, deloma tudi modre barve. Preostali del vidnega spektra se odbije, kar vidimo kot določeno barvo, v danem primeru kot rdečo, modro ali vijolično. Na absorpcijo vplivata struktura molekule antociana in pH vrednost. Z drugimi besedami, sprememba barve sovpada s kemijskimi reakcijami zaradi spremembe pH. thumb|center|800px|Sprememba pH vrednosti vpliva na molekulsko strukturo, posledično pa na barvo oddane svetlobe. thumb|left|225px|Sprememba barve venčnih listov je značilna za življenjski cikel nekaterih rastlin, kot je navadni pljučnik.
V splošnem velja, da je barva pri kislem pH rdeča, v nevtralnem območju modra in v bazičnem območju vijolična. Pri pH vrednosti pod 3 je molekula antociana prisotna v obliki flavinijevega iona, zaradi česar je oddana barva rdeča. Pri pH vrednosti med 4 in 5 poteče hidroksilacija, kar praktično povzroči razbarvanje. Pri vrednosti med 6 in 7 se odcepi molekula vode, s čimer preide antocian v obliko flavenola, oddana barva pa je modra, pri vrednosti med 7 in 8 pa pride do deprotonacije (odcepa vodikovega protona), oddana barva pa je vijolična. Nad vrednostjo 8 pride do vezave molekule vode, posledično se piranski obroč razklene in antocian preide v obliko halkona, katerega oddana svetloba je rumena. Spremembe barve so značilne za nekatere rastline skozi njihov življenjski cikel: znani primer tega je navadni pljučnik (Pulmonaria officinalis), ki je na začetku sezone cvetenja rožnate barve, proti koncu pa postane modrovijolične barve. thumb|right|225px|Cvetovi nekaterih rastlin, kot so hortenzije, so lahko različno obarvani glede na pH vrednost prsti. Veliko antocianov tvori komplekse s kovinskimi ioni, kar vodi do zmanjšanja absorpcijskega maksimuma, tj. skrajšanja valovne dolžine oddane svetlobe, kar imenujemo hipsokromni premik; modra barva se tako spremeni v vijolično. Pogoste kovine so aluminij (Al), magnezij (Mg) in železo (Fe); vezava z železovim trikloridom povzroči močno vijolično obarvanje. V zvezi s tem je pomembno tudi poudariti, da lahko barva cvetov posredno odraža tudi pH vrednost same prsti v okolici rastline. Nazoren primer tega so hortenzije (še posebej vrsta H. macrophylla), katerih cvetovi so lahko modri, rdeči in rozasti ter svetlo ali temno vijolični, odvisno od pH-ja prsti, saj je pri kislem pH-ju na voljo več aluminijevih ionov, ki jih rastlina vsrka preko korenin, zato bodo cvetovi z antocian-aluminijevimi kompleksi bolj modri, pri nevtralnem in bazičnem pH-ju pa bo stanje obratno. Spremembo barve se lahko tudi umetno doseže z zakopavanjem kosov kovin v prst v bližini rastline ali dodajanja posebnih hranil.Wade, G.L. »Growing Bigleaf Hydrangea« . University of Georgia. Pridobljeno 22.05.2010.
Antociani so nasplošno občutljivi na svetlobo in temperaturo ter so dovzetni za višje pH vrednosti, najbolj stabilni pa so pri pH 3. Pri reakciji s tanini se oborijo iz vodne raztopine, oksidativne snovi pa jih razbarvajo.
Prisotnost v naravi thumb|left|Juvenilni antociani so prisotni v listih mlade vrtnice, po koncu rasti pa le-ti izginejo. Vir hrane Količina antocianov v mg na 100 gribez 190-270aronija 1.480jajčevec 750pomaranča ~200robida 317malina 365divja borovnica 558češnja 350-400rdeče grozdičje 80-420rdeče grozdje 888rdeče vino 24-35vijolična koruza 1.642 Antociani so prisotni le v rastlinah, torej ne v živalih, mikrobih idr., saj je za biosintezo antocianov nujno potrebna fotosinteza v smislu potrebnih izhodiščnih spojin, poleg tega pa omenjeni pigmenti niso prisotni v vodnih rastlinah, saj bi njihova sinteza dodatno zmanjšala izkoristek fotosinteze, ki je v vodi že tako omejena zaradi absorpcije svetlobe v vodnem stolpcu.Clifford, Anthocyanins – nature, occurrence and dietary burden, 2000.
Najpogostejši antociani v naravi so glukozidi cianidina, delfinidina, malvidina, pelargonidina, peonidina in petunidina. V grobem je 2 % vseh ogljikovih hidratov, fiksiranih v fotosintezi (tj. pretvorjenih v sladkorje), pretvorjeno v flavonoide in njihove derivate, kot so antociani. Celokupna masa antocianov, naravno proizvedenih v enem letu, znaša približno milijardo ton. Vse rastline sicer ne vsebujejo antocianov, med njimi so kaktusi, navadna pesa in predstavnice rodu Amaranthus, v katerih namesto antocianov nastopajo betalaini.
Rastline oz. njihovi plodovi, bogati z antociani, so vakciniji, še posebej borovnice in brusnice, rod Rubus, v katerega spadajo črna malina (Rubus occidentalis), robida (Rubus fruticosus) in malinjak, ribez, češnja, jajčevec, črni riž, grozdje (še posebej kultivarja Vitis labrusca in V. rotundifolia), rdeče zelje in vijoličevke. V znatno manjših deležih so prisotni v bananovcu, beluših, grahu, navadnem komarčku, hruški, olivi in krompirju ter so lahko popolnoma odsotni v določenih kultivarjih kosmulje. Odsotni so tudi v vodnih rastlinah, saj je jakost svetlobe, ki jo rastline prejmejo, nezadostna, s tem pa je nezadostna tudi produkcija sladkorjev in njihovih derivatov, flavonoidov, ki se pretvorijo v antociane.
Doslej največjo količino antocianov so odkrili v semenskih ovojih črne soje (Glycine max L. Merr.), in sicer okoli 2.000 mg / 100 g semen ter v aroniji, pa tudi v vrsti palm Euterpe oleracea (okoli 320 mg / 100 g sadežev), pri čemer prevladuje cianidin-3-glukozid.
Zaradi naravnega križanja rastlin, kmetijstva in žlahtnjenje rastlin so se pojavili neobičajni pridelki, ki vsebujejo antociane, kot so krompirji z modrim ali rdečim mesom ter vijolični ali rdeči brokoli, zelje cvetača, korenje in koruza. Paradižnik je bil namenoma vzrejen za visoke količine antocianov preko križanja divjih sort z običajno sorto; z divjih sort se je tako prenesel t. i. gen aft (), zaradi česar je paradižnik večji in privlačnejši na pogled. Z istim namenom so bili slednji tudi genetsko modificirani s transkripcijskimi faktorji iz zajčkov (Antirrhinum).
V anatomskem smislu se antociani nahajajo v vakuolah v celicah, večinoma v cvetovih in sadežih, pa tudi v listih, steblih in koreninah. V omenjenih strukturah oz. organih se nahajajo predvsem v zunanjih slojih celic, kot sta epiderm in obrobne (periferne) mezofilne celice.
Funkcije
Pri cvetovih imajo svetlo rdeče in vijolične barve funkcijo privabljanje žuželk za namen opraševanja (zoofilija). V sadežih imajo podobno vlogo pri privabljanju živali, ki sadeže pojejo, hkrati pa tako raznašajo semena (zoohorija).
Predlagana je bila teorija, da deluje rdeče obarvanje listov po drugi strani odbijajoče na določene živalske vrste. V glavnem so za to možni štirje vzroki, in sicer lahko rdeče obarvanje deluje kot opozorilno sredstvo (t. i. aposematski znak), predstavlja neužiten vir hrane poleg določenih fenolnih spojin, deluje kot vrsta kamuflaže pred nesesalskimi foliovori (tj. rastlinojedi, ki se izključno prehranjujejo samo z listi), saj slednji nimajo vidnih receptorjev za rdečo barvo, ali pa v kombinaciji z velikimi količinami klorofila zaradi črne oz. rjave barve posnemajo mrtvo rastlino oz. rastlino v procesu gnitja. Nazoren primer odbijajočega učinka so kalifornijske listne uši, ki rade kolonizirajo rumeno-oranžne liste pahljačastega javorja, vendar se izogibajo dreves iste vrste z rdečimi listi.
Pri fotosintetskih tkivih, ki so v listih in včasih v steblih, antociani ščitijo celice pred poškodbami zaradi fotoinhibicije ali ultravijolične svetlobe preko absorbiranja svetlobe. Zaščita je pomembna predvsem za mlade rdeče liste, pomladne liste in zimzelene liste, ki postanejo rdeči med zimo. Pred fotoinhibicijo ščitijo tako, da absorbirajo odvečno svetlobo, ki jo prejme fotosintetski aparat, saj presežek svetlobe inducira nastajanje prostih radikalov, ki v prvi vrsti poškodujejo tilakoidne membrane in DNK ter denaturirajo beljakovine, ki so vključene v prenos elektronov, poleg tega pa pospešijo proces obnavljanja celice. Drugi vidik zaščite celic je tudi zaščita fotolabilnih (tj. na svetlobo občutljivih) obrambnih sestavin celic. Primer tega je tiarubrin A pri nebinovki vrste Ambrosia chamissonis, ki predstavlja močno obrambo pred različnimi bakterijami, glivami in žuželkami, vendar ga že majhne jakosti svetlobe deaktivirajo. To učinkovito preprečujejo antociani, ki absorbirajo svetlobo.