По́ліфено́ли — клас хімічних сполук, що характеризуються присутністю більш ніж однієї фенольної групи на молекулу. Це різноманітна група природних сполук, які у великій кількості містяться в рослинах.
Поліфеноли загалом підрозділяються на флавоноїди та нефлавоноїди — фенольні кислоти, таніни, лігнани, стильбеноїди та інші. (див. нижче)
Поліфеноли відомі своїми антиоксидантними властивостями і зазвичай містяться у фруктах, овочах, чаї та деяких горіхах. Вони відповідальні за наявність яскравих кольорів, різноманітних смаків і захисних механізмів у рослин. У харчуванні людини поліфеноли пов’язані з потенційною користю для здоров’я, включаючи антиоксидантну, протизапальну, імуномодулюючу та потенційно протиракову дію, що призводить до їх дослідження для сприяння загальному здоров’ю та благополуччю.
Етимологія Назва походить від давньогрецького слова πολύς (polus, що означає "багато") і слова фенол, яке відноситься до хімічної структури, утвореної шляхом приєднання ароматичного бензоїдного (фенільного) кільця до гідроксильної (-ОН) групи, як це міститься в спиртах (звідси суфікс -ол). Термін "поліфенол" використовується з 1894 року.
Хімічна структура Поліфеноли часто є макромолекулами. Їх верхня межа молекулярної маси становить близько 800 дальтон, що забезпечує можливість швидкого дифундування через клітинні мембрани, щоб вони могли досягати внутрішньоклітинних ділянок дії або залишатися у вигляді пігментів після старіння клітини. Таким чином, багато макрополіфенолів біосинтезуються на місці з менших поліфенолів до негідролізованих танінів і залишаються невиявленими. Більшість поліфенолів містять повторювані фенольні фрагменти пірокатехіну, резорцину, пірогалолу та флороглюцинолу, з’єднані складноефірними зв’язками (гідролізовані таніни) або більш стабільними зв’язками C-C (негідролізовані конденсовані таніни). Проантоціанідини є переважно полімерними одиницями катехіну та епікатехіну.
Прикладом C-глюкозидної підструктури поліфенолів є фенол-сахаридний кон’югат пуерарин, середньомолекулярний рослинний природний продукт. Приєднання фенолу до сахариду відбувається через вуглець-вуглецевий зв’язк. Ізофлавони та їхня 10-атомна конденсована бензопіранова система є важливою структурною особливістю, характерною для флавоноїдів — одного з найширших класів поліфенолів.
Структура поліфенолів не обмежується лише фенольними гідроксилами. Для них також є типовими карбоксильні групи (у складі фенолкарбонових кислот), простоефірні та складноефірні (естерові) зв’язки.
Класифікація Дієтичні фенольні речовини або поліфеноли складають одну з найбільш численних і широко поширених груп природних продуктів у царстві рослин. В даний час відомо більше 8000 фенольних структур, серед яких ідентифіковано понад 4000 флавоноїдів. Різноманітність і широке поширення поліфенолів у рослинах призвели до різних способів класифікації цих природних сполук. Поліфеноли класифікували за джерелом походження, біологічною функцією та хімічною структурою. Крім того, більшість поліфенолів у рослинах існують у вигляді глікозидів з різними цукровими одиницями та ацильованими цукрами в різних положеннях поліфенольної структури.
Поліфеноли можна класифікувати на 2 основні групи:
Флавоноїди антоціани флавони флавоноли флаванони флавонони
Нефлаваноїди Фенольні кислоти Таніни
Лігнани Дубильні речовини Антоціаніди Антрахінони Кумарини
Флавоноїди Флавоноїди мають загальну структурну основу С6–С3–С6, у якій дві одиниці С6 (кільце А та кільце В) мають фенольну природу (рис. 2). Через схему гідроксилювання та варіації кільця C, флавоноїди можна далі розділити на різні підгрупи, такі як антоціани (ціанідин, ціанін, пеларгонідин), (катехін, епікатехін, епігалокатехін), флавони (лютеолін, апігенін, хризин), ізофлавони (геністеїн, геністин, дайдзенін, дайдзин, біоханін А, формононетин), флавонони (прунін), флавоноли (кверцетин, кемпферол, галангін, фізетин, мірицетин, госипетин), флавононол (таксіфолін), і флаванони (гесперетин, нарингенін, еріодиктіол, ізосакуранетин). У той час як переважна більшість флавоноїдів мають кільце B, приєднане до положення C2 кільця C, деякі флавоноїди, такі як ізофлавони та неофлавоноїди, у яких кільце B з’єднане відповідно в положеннях C3 і C4 кільця C, також містяться в рослинах.
Халкони, які не мають гетероциклічного кільця С, все ще класифікуються як члени сімейства флавоноїдів. Ці основні структури флавоноїдів є агліконами; однак у рослинах більшість цих сполук існують у вигляді глікозидів. Біологічна активність цих сполук, включаючи антиоксидантну активність, залежить як від структурної різниці, так і від моделей глікозилювання.
Нефлаваноїди Нефлавоноїдні поліфеноли можна додатково класифікувати на фенольні кислоти (корична кислота, п-кумарова кислота, кавова кислота, ферулова кислота, синапінова кислота, гентизинова кислота, ванілова кислота, галова кислота, сирингова кислота, протокатехінова кислота), дубильні речовини (проціанідини, катехін, афзелехін, галлокатехін, елагова кислота, галат галової кислоти, галлотанін, елагітанін, гексагідроксидифенова кислота), лігнани (нірантин, сезамін, силімарин, рубріфлоралігнан А, біциклол, філігенін, клемастанін В, ізатиндолігнанозид А, дифілін, хінокінін , ятеїн, секоізолариціресінол тощо), антоціанідини (ціанідин, дельфінідин, пеларгонідин, пеонідин, петунідин та мальвідін тощо), антрахінони (фізіон, хризофанол, алое-емодін, рейн тощо), кумарини (остол, антогенол, аморесінол, феллоденол тощо) і (резвератрол, піцеатаннол, рапонтигенін, ізорапонтигенін, пінозилвін, птеростильбен тощо).
Фенольні кислоти Фенольні кислоти є нефлавоноїдними поліфенольними сполуками, які можна далі розділити на два основних типи, бензойну кислоту та похідні коричної кислоти на основі C1–C6 та C3–C6 структур. У той час як фрукти та овочі містять багато вільних фенольних кислот, у зерні та насінні, особливо у висівках або лушпинні, фенольні кислоти часто знаходяться у зв’язаній формі. Ці фенольні кислоти можуть бути звільнені або гідролізовані лише під час кислотного чи лужного гідролізу або за допомогою ферментів.
Стильбени Стильбени структурно характеризуються наявністю 1,2-дифенілетиленового ядра і можуть бути розділені на дві категорії: мономерні та олігомерні стильбени. Олігомерні стильбени з їх різноманіттям скелетів, складністю конфігурації та різноманітною олігомеризацією утворюються шляхом з’єднання гомогенних або гетерогенних мономерних стильбенів і можуть бути класифіковані на кілька груп.
Велика кількість доказів вказує на те, що стильбени беруть участь як у конститутивних, так і в індуцибельних захисних механізмах рослин, однак докладні функції цих сполук не були повністю з’ясовані.
Лігнани Термін вперше був запропонований Хеуортом у 1936 р. Він дав таке визначення терміна: лігнани — група оптично активних речовин, які мають β,γ-дибензилбутановий скелет і які можна зобразити у формі двох фенілпропанових залишків, зв’язаних β,β′-атомами вуглецю бічних н-пропільних ланцюгів.
Класифікація лігнанів базується на будові вуглецевого скелета.
Похідні β,γ-дибензилбутану (або діарилбутановий тип). До цієї групи належать Л., які містяться у смолі, що отримується з деревини гваякового дерева (Guajacum officinale L.) — гваяретова та дигідрогваяретова кислоти, а також у плодах кубеби (Piper cubeba L.) — кубебін. Гваяретова кислота має антиоксидантні та антимікробні властивості, у зв’язку з чим тривалий час використовувалася як добавка до харчових жирів, що запобігала їх згіркненню. Але потім з’ясувалося, що сполука досить токсична і проявляє мутагенну дію. Тому зараз у харчовій промисловості її не використовують. Похідні 1-фенілтетрагідронафталіну. Похідні 1-фенілтетрагідронафталін-2,3-лактону, виявлені у смолі та під-земних органах подофілу щитковидного (Podophyllum peltatum L.) — подофілотоксин, ά, β-пельтатини, які використовуються як цитостатики. Похідні β,γ-дибензилбутиролактону — арктіїн з Arctium, який має протимікробну активність; дибензилбутиролактони, які містяться у Bursera schlechtendalii і виявляють цитостатичну активність. Похідні 3,4-дибензилтетрагідрофурану. Похідні 2,5-дифенілтетрагідрофурану. Похідні 2-феніл-4-бензилтетрагідрофурану — ларицирезинол із смоли Larix decidua: Ларицирезинол. Похідні 2,6-дифенілтетрагідрофурофурану (3,7-діоксабіцикло[3.3.0] октановий або сезаміновий тип) містяться в кореневищах і коренях елеутерококу колючого (Eleutherococcus senticosus (Rupr. et Maxim.) Maxim. — сирингорезинол і його глікозиди: елеутерозид Є (має тонізувальну активність), ліріодендрин (проявляє цитотоксичну і протипухлинну властивості); насінні кунжуту (Sesamum indicum L.) — сезамін, який проявляє антигеморагічну дію; пінорезинол у різних видів сосен: сезамін, пінорезинол, сирингорезинол, схізандрин, дезоксисхізандрин. Похідні дибензоциклооктадієну (діарилоктановий або стегановий тип), містяться у плодах і насінні лимонника китайського (Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.), напр. схізандрин, дезоксисхізандрин, які зумовлюють адаптогенну та гепатопротекторну активність цієї ЛРС. Із Steganotaemia araliaceae виділено стеганацин, який проявляє колхіциноподібну дію і розглядається як перспективний антилейкемічний препарат. Похідні діарилциклобутану.
Неолігнани — сполуки, в яких фенілпропанові фрагменти зв’язуються між собою інакше, ніж β-β′-зв’язком пропанових ланцюжків. У цій групі природних сполук відомо багато типів хімічних структур, більшість з яких отримали свої особисті назви. Деякі неолігнани викликають інтерес як сполуки, що мають гіпотензивну, антиалергічну, протизапальну дію. У медицині застосовуються флаволігнани з насіння розторопші плямистої (Silybum marianum (L.) Gaertn.) — силібін, силідіанін, силікристин, які проявляють гепатопротекторну активність і є компонентами деяких гепатопротекторних препаратів.
Ксантолігнани — сполуки містяться у Hypericum perforatum (корені), Hypericum elegans (трава).
Кумаринолігнани — наявні в родині бобових — Fabaceae.
Біосинтез та метаболізм Як і всі фенольні сполуки, фенольні кислоти, такі як галова кислота та корична кислота, вважаються метаболітами шикіматного шляху. Біосинтез складних поліфенолів, таких як флавоноїди, пов’язаний з первинним метаболізмом через пластидні та мітохондріальні проміжні продукти, кожен з яких вимагає експорту в цитоплазму, де вони включені в окремі частини молекули. Вважається, що ароматичне кільце В і хроманове кільце походять від амінокислоти фенілаланіну, яка сама є продуктом шикіматного шляху, тоді як кільце А походить від трьох одиниць малоніл-КоА. Ці три одиниці малоніл-КоА додаються через послідовні реакції конденсації декарбоксилювання, що ініціює біосинтез флавоноїдів.
Складні галлотаніни утворюються шляхом окислення in vitro 1,2,3,4,6-пентагалоїлглюкози або процесів димеризації, що призводить до гідролізованих танінів. Для антоціанідинів, попередників біосинтезу конденсованого таніну, дигідрофлавонолредуктаза та лейкоантоціанідинредуктаза (LAR) є вирішальними ферментами з подальшим додаванням частин катехіну та епікатехіну для більших танінів, які не піддаються гідролізу.
Поширення в природі Поліфеноли, різноманітний клас органічних сполук, повсюдно поширені в природі, їх можна знайти в різних харчових продуктах рослинного походження і деяких організмах. Вони поширені в ботанічному царстві, переважаючи серед фруктів, овочів, злаків, бобових, горіхів, насіння, листях чаю, зерен кави та какао.
Рослинні джерела
Фрукти та овочі: поліфеноли сприяють яскравим кольорам фруктів та овочів, таких як ягоди (наприклад, полуниця, чорниця), вишня, виноград, цитрусові, яблука та різна листова зелень. Ці сполуки відіграють багато ролей у рослинах, діючи як пігменти, антиоксиданти та захисні механізми від екологічних стресів. Трави та спеції: Кулінарні трави, такі як чебрець, орегано, розмарин, і спеції, такі як гвоздика, кориця та куркума, є багатими джерелами поліфенолів. Їх концентрація часто корелює з інтенсивністю смаку та аромату. Чай, наприклад, містить катехіни.