Archivi tag: flavonoidi

Biosintesi dei flavonoidi nelle piante

Biosintesi dei flavonoidi: contenuti in breve

Vie di biosintesi dei flavonoidi

Biosintesi dei Flavonoidi
Fig. 1 – Biosintesi dei Polifenoli Flavonoidi

La biosintesi dei flavonoidi, probabilmente la via metabolica meglio caratterizzata tra quelle del metabolismo secondario delle piante, fa parte della via biosintetica dei fenilpropanoidi, che porta alla formazione, oltre che dei flavonoidi, anche di un’ampia gamma di composti fenolici quali gli acidi idrossicinnamici, gli stilbeni, i lignani e le lignine.
La biosintesi dei flavonoidi è legata al metabolismo primario da intermedi di derivazione sia mitocondriale che plastidica. Queste molecole dovranno essere trasportate nel citoplasma per essere utilizzate, in quanto sembra che la maggior parte degli enzimi coinvolti sino ad ora caratterizzati lavorino uniti in complessi localizzati nel citosol della cellula.
I prodotti finali raggiungono i vari distretti intra- od extracellulari, con i flavonoidi coinvolti nella pigmentazione in genere trasportati all’interno dei vacuoli.
La biosintesi di questo ampio gruppo di polifenoli richiede come substrati iniziali una molecola di p-cumaril-CoA e tre di malonil-CoA.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Biosintesi del p-cumaril-CoA

Il p-cumaril-CoA rappresenta il più importante punto di ramificazione della via dei fenilpropanoidi, essendo il precursore di un’ampia varietà di prodotti fenolici, di natura sia flavonoide che non flavonoide.

Biosintesi dei Flavonoidi
Fig. 2 – p-Cumaril-CoA

E’ prodotto a partire dalla fenilalanina attraverso un nucleo di tre reazioni catalizzate da enzimi ad azione citosolica detti enzimi del gruppo I od ad azione precoce, in ordine di azione:

  • fenilalanina ammoniaca liasi (EC 4.3.1.24);
  • cinnamato 4-idrossilasi o acido cinnamico 4-idrossilasi (EC 1.14.13.11);
  • 4-cumarato:CoA ligasi o idrossicinnamico:CoA ligasi (EC 6.2.1.12).

Sembra che questi enzimi si associno a formare un complesso multienzimatico ancorato al reticolo endoplasmatico, ancoraggio probabilmente assicurato dalla cinnamato 4-idrossilasi che inserisce il proprio dominio N-terminale nella membrana del reticolo stesso. Queste strutture, definite “metaboloni”, fanno si che il prodotto di una reazione sia incanalato direttamente verso il sito attivo dell’enzima che catalizza la reazione successiva.
Con l’esclusione della cinnamato 4-idrossilasi, in tutte le specie analizzate gli enzimi che intervengono a valle della fenilalanina ammoniaca liasi sono codificati da piccole famiglie di geni.
Le diverse forme isoenzimatiche mostrano pattern di espressione temporali, tissutali e indotti da elicitori, distinti; sembra infatti che ogni membro di ciascuna famiglia possa essere utilizzato soprattutto per la sintesi di uno specifico composto, agendo in questo modo come punto di controllo del flusso del carbonio verso le vie di biosintesi dei flavonoidi, lignani e lignine.

Nota: la fenilalanina, che da il nome alla via dei fenilpropanoidi, è un prodotto della via dell’acido shikimico, via che converte semplici precursori derivanti dal metabolismo dei carboidrati, fosfoenolpiruvato e eritrosio-4-fosfato, negli aminoacidi aromatici fenilalanina, tirosina e triptofano. Poiché gli animali non posseggono questa via metabolica, presente invece nelle piante e nei microorganismi, non sono in grado di sintetizzare i tre aminoacidi suddetti, che dunque risultano essenziali.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Fenilalanina ammonica liasi

E’ uno degli enzimi meglio studiati e caratterizzati del metabolismo secondario delle piante. Non richiede cofattori e catalizza la reazione che lega il metabolismo primario e quello secondario: la deaminazione della fenilalanina in acido trans-cinnamico, con liberazione dell’azoto in forma di ammoniaca ed inserzione di un doppio legame trans tra il C7 ed il C8 della catena laterale.

Biosintesi dei Flavonoidi
Fig. 3 – Fenilalanina Ammoniaca Liasi

Quindi dirige il flusso di carbonio dalla via dello shikimato a quella delle varie branche del metabolismo fenilpropanoico. L’ammoniaca rilasciata viene probabilmente fissata nella reazione catalizzata dalla glutammina sintetasi.
L’enzima presente nelle  monocotiledoni è anche in grado di agire come tirosina ammoniaca liasi (EC 4.3.1.25), convertendo direttamente la tirosina in acido p-cumarico (saltando quindi la idrossilazione in posizione 4), anche se con efficienza minore rispetto all’attività sulla fenilalanina.
In tutte le specie sono state trovate numerose copie dei geni per la fenilalanina ammoniaca liasi, copie che probabilmente rispondono in maniera differente a stimoli interni ed esterni. La trascrizione del gene e dunque l’attività dell’enzima è infatti sottoposta a regolazione da parte di fattori interni legati allo sviluppo e fattori esterni. Di seguito alcuni esempi che richiedono un aumento dell’attività dell’enzima.

  • La fioritura.
  • La produzione di lignina per il rafforzamento della parete cellulare secondaria delle cellule dello xilema.
  • La produzione di pigmenti per attrarre gli impollinatori.
  • L’attacco di patogeni che richieda la produzione di fitoalessine di natura fenilpropanoica, o l’esposizione a raggi UV.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Cinnamato 4-idrossilasi

Enzima della famiglia del citocromo P450 (EC 1.14.-.-), è una monossigenasi a localizzazione microsomiale, contenente un gruppo eme come cofattore, e dipendente dal NADPH e dall’ossigeno molecolare. Catalizza l’introduzione del gruppo ossidrilico in posizione 4 dell’acido trans-cinnamico (gruppo ossidrilico che si osserva nella maggior parte dei flavonoidi conosciuti) e formazione di acido p-cumarico.

Biosintesi dei Flavonoidi
Fig. 4 – Cinnamato 4-Idrossilasi

Questa reazione che fa parte anche della via di sintesi degli acidi idrossicinnamici.
Aumenti nei livelli di trascrizione del gene e di attività dell’enzima sono stati osservati in correlazione con la sintesi di fitoalessine in risposta ad infezioni  fungine, la lignificazione o lesioni alla pianta.

⇑ Torna all’inizio ⇑

4-Cumarato:CoA ligasi

In presenza di Mg2+ che agisce da cofattore, permette l’attivazione ATP-dipendente del gruppo carbossilico dell’acido p-cumarico e degli altri acidi idrossicinnamici, di per se piuttosto inerti, attraverso la formazione dei corrispondenti CoA-tioestere.

Biosintesi dei Flavonoidi
Fig. 5 – 4-Cumarato:CoA Ligasi

In genere l’acido p-cumarico e l’acido caffeico sono i substrati preferiti, seguiti dall’acido ferulico e dall’acido 5-idrossiferulico, mentre si osserva una bassa attività nei confronti dell’acido trans-cinnamico e nessuna nei confronti dell’acido sinapico. I CoA-tioesteri prodotti sono in grado di entrare in differenti vie metaboliche come:

  • la riduzione ad aldeidi ed alcol (monolignoli);
  • l’addizione di unità di acetato fornite dal malonil-CoA, nel caso della biosintesi dei flavonoidi e degli stilbeni;
  • il trasferimento a molecole accettrici.

Va infine sottolineato che l’attivazione del gruppo carbossilico può essere ottenuta anche attraverso il trasferimento al glucosio dipendente non dall’ATP ma dall’UDP-glucosio.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Biosintesi del malonil-CoA

Il malonil-CoA non deriva dalla via dei fenilpropanoidi, ma si forma nella reazione catalizzata dall’acetil-CoA carbossilasi (EC 6.4.1.2, la forma citosolica, vedi sotto). L’enzima, che ha come cofattori la biotina ed il Mg2+, catalizza la carbossilazione ATP-dipendente dell’acetil-CoA, utilizzando lo ione bicarbonato come donatore di anidride carbonica (CO2).

Biosintesi dei Flavonoidi
Fig. 6 – Acetil-CoA Carbossilasi

Si trova sia nei plastidi, dove interviene nella sintesi degli acidi grassi, che nel citoplasma, ed è quest’ultimo che catalizza la formazione del malonil-CoA che sarà utilizzato nella biosintesi dei flavonoidi e di altri composti. Aumenti dei livelli di trascrizione del gene e dell’attività dell’enzima sono indotti in risposta a stimoli che aumentano la biosintesi di questi polifenoli, come l’esposizione a funghi patogeni o raggi UV.
A sua volta l’acetil-CoA può essere prodotto nei mitocondri, plastidi, perossisomi e nel citosol attraverso differenti vie metaboliche. Quello che è utilizzato nella biosintesi del malonil-CoA e quindi dei flavonoidi è di derivazione citosolica, prodotto nella reazione catalizzata dalla ATP-citrato liasi (EC 2.3.3.8) che converte citrato, ATP e CoA in acetil-CoA, ossalacetato, ADP e fosfato inorganico.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Passaggi iniziali della biosintesi dei flavonoidi

Il primo passo nella biosintesi dei flavonoidi è catalizzato dalla calcone sintasi (EC 2.3.1.74), un enzima ancorato al reticolo endoplasmatico e privo di cofattori noti.
In presenza di una molecola di p-cumaril-CoA e tre di malonil-CoA, catalizza una serie di decarbossilazioni e condensazioni sequenziali, nel corso delle quali si forma un intermedio polichetide che subisce ciclizzazioni ed aromatizzazioni che portano alla formazione dell’anello A, e la risultante struttura dei calconi. Il prodotto delle reazioni suddette è la naringenina calcone (2’,4,4′,6′-tetraidrossicalcone),  un 6’-idrossicalcone ed il primo flavonoide prodotto.

Biosintesi dei Flavonoidi
Fig. 7 – Naringenina Calcone

La reazione, citosolica, è irreversibile grazie al rilascio di tre molecole di CO2 e 4 di CoA.
L’anello B e il ponte centrale a 3 atomi di carbonio della molecole derivano dal p-cumaril-CoA (e quindi dalla fenilalanina), mentre l’anello A dalle tre unità di malonil-CoA.

Biosintesi dei Flavonoidi
Fig. 8 – Scheletro di Base dei Flavonoidi

Altro possibile prodotto della reazione è il 6’-deossicalcone, la cui sintesi sembra coinvolgere un passaggio addizionale di riduzione catalizzata da una polichetide reduttasi (EC. 1.1.1.-).
Le calcone sintasi di alcune specie, ad esempio l’orzo (Hordeum vulgare), possono accettare come substrati anche il caffeoil-CoA, il feruloil-CoA e il cinnamoil-CoA.
E’ l’enzima più abbondante della via dei fenilpropanoidi, probabilmente perché ha una bassa attività catalitica, ed è infatti considerato l’enzima limitante della via di biosintesi dei flavonoidi.
Come per la fenilalanina ammoniaca liasi, anche la sua sintesi è soggetta a controlli multipli dell’espressione genica ad opera di fattori interni ed esterni. In alcune piante, sono state trovate una o due isoforme, mentre in altre fino a 9.
Appartiene al gruppo delle polichetide sintasi, presenti nei batteri, funghi e piante. Sono enzimi in grado di formare catene polichetidiche attraverso la condensazione sequenziale di unità di acetato provenienti da malonil-CoA. Questa classe di enzimi comprende anche la stilbene sintasi (EC 2.3.1.146), che catalizza la formazione di resveratrolo, un polifenolo non flavonoide difensivo delle piante che ha suscitato molto interesse per la salute umana.
Di solito le piante non accumulano calconi, ed infatti dopo la sua formazione la naringenina calcone, nella reazione catalizzata dalla calcone isomerasi (EC 5.5.1.6) viene convertita in (2S)-naringenina, un flavanone.

Biosintesi dei Flavonodi
Fig. 9 – (2S)-Naringenina

L’enzima, il primo della via di biosintesi dei flavonoidi ad essere scoperto, catalizza una isomerizzazione stereospecifica, chiudendo l’anello C. Sono state ritrovate due tipi di calcone isomerasi, indicate come tipo I e II. Il tipo I può utilizzare come substrati solo i 6’-idrossicalconi, come la naringenina calcone, mentre il tipo II, prevalente nelle leguminose, può catalizzare l’isomerizzazione sia dei 6’-idrossi- che dei 6’-deossicalconi.
Da notare che con i 6’-idrossicalconi l’isomerizzazione può avvenire anche non enzimaticamente a formare una miscela racemica, sia in vitro che in vivo; addirittura sembra con un grado tale da permettere una moderata sintesi di antociani. Al contrario in condizioni fisiologiche i 6’-deossicalconi sono stabili, per cui è richiesta la catalisi ad opera della isomerasi di tipo II per convertirli in flavanoni.
L’enzima assicura un aumento della velocità di reazione di 107 volte rispetto alla reazione spontanea, ma con una cinetica decisamente più lenta con i 6’-deossicalconi rispetto ai 6’-idrossicalconi. Infine permette l’ottenimento dei (2S)-flavanoni, che sono quelli biosinteticamente necessari.
Al pari di altri enzimi della biosintesi dei flavonoidi, anche la sua sintesi è soggetta ad uno stretto controllo. E come la fenilalanina ammoniaca liasi e la calcone sintasi, è indotta dagli elicitori.
Nella reazione catalizzata dalla flavanone-3β-idrossilasi (EC 1.14.11.9) i (2S)-flavanoni vanno incontro ad una isomerizzazione stereospecifica che li converte nei rispettivi (2R,3R)-diidroflavonoli. In particolare la naringenina è convertita in diidrocampferolo.

Biosintesi dei Flavonoidi
Fig. 10 – Diidrocampferolo

L’enzima, citosolico, è una non-eme diossigenasi dipendente dal Fe2+ e dal 2-ossiglutarato, e dunque appartenente alla famiglia delle diossigenasi 2-ossiglutarato-dipendenti (il che le distingue delle altre idrossilasi della via di biosintesi dei flavonoidi che sono enzimi citocromo P450).
La naringenina calcone, la (2S)-naringenina ed il suo derivato diidrocampferolo (diidroflavonolo) sono intermedi centrali nella biosintesi dei flavonoidi, essendo punti di ramificazione da cui si diparte la sintesi di distinte sottoclassi di flavonoidi. Ad esempio, direttamente o indirettamente:

Non tutte queste vie di sintesi sono presenti in tutte le piante, o sono attive all’interno di ogni tessuto di una data pianta. Al pari degli enzimi visti in precedenza, anche l’attività di quelli coinvolti in queste vie metaboliche “collaterali” è soggetta ad uno stretto controllo, che risulta in un profilo di metaboliti di natura flavonoide tessuto specifico. L’esempio è il chicco d’uva, dove la buccia, la polpa ed i semi hanno un profilo ben distinto riguardo al contenuto in antociani, catechine, tannini condensati e flavonoli, la cui sintesi ed accumulo è strettamente e temporalmente coordinata nel corso dello sviluppo.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Bibliografia

Andersen Ø.M., Markham K.R. Flavonoids: chemistry, biochemistry, and applications. CRC Press Taylor & Francis Group, 2006

de la Rosa L.A., Alvarez-Parrilla E., Gonzàlez-Aguilar G.A. Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value, and stability. 1th Edition. Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

Heldt H-W. Plant biochemistry – 3th Edition. Elsevier Academic Press, 2005

Vogt T. Phenylpropanoid biosynthesis. Mol Plant 2010;3(1):2-20. doi:http://dx.doi.org/10.1093/mp/ssp106

Wink M. Biochemistry of plant secondary metabolism – 2nd Edition. Annual plant reviews (v. 40), Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

Lignani: definizione, struttura chimica, biosintesi, metabolismo, alimenti

I lignani: contenuti in breve

Che cosa sono i lignani

I lignani sono un sottogruppo di polifenoli non flavonoidi.
Sono ampiamente distribuiti nel regno vegetale, essendo presenti in oltre 55 famiglie di piante, dove svolgono funzioni difensive nei confronti di attacchi da parte di funghi e batteri patogeni, ed agiscono anche come antiossidanti.
Nell’uomo, studi epidemiologici e fisiologici hanno dimostrato che sono in grado di esercitare effetti positivi nella prevenzione di patologie correlate allo stile di vita, quali il diabete di tipo II ed il cancro. Ad esempio, un aumento del loro consumo nella dieta si correla con una riduzione dell’insorgenza di alcuni tipi di tumori estrogeno-dipendenti, come il tumore al seno in donne in postmenopausa.
Inoltre alcuni lignani hanno suscitato anche interesse farmacologico. Esempi o sono:

  • la podofillotossina, ottenuta da piante del genere Podophyllum (famiglia Berberidaceae), una tossina mitotica i cui derivati sono stati utilizzati come chemioterapici;
  • l’arctigenina e la tracheologina, ottenute da piante rampicanti tropicali, che posseggono proprietà antivirali e sono state testate nella ricerca di un farmaco per la cura dell’AIDS.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Struttura chimica dei lignani

La loro struttura chimica di base si compone di due unità di fenilpropano legate attraverso un legame carbonio-carbonio che si stabilisce principalmente tra gli atomi centrali delle rispettive catene laterali (posizione 8 o β), legame anche detto β-β’. Meno frequentemente si osservano legami 3-3’, 8-O-4’, o 8-3’; in questi casi i dimeri sono definiti neolignani.
Dunque la loro struttura chimica può essere indicata come (C6-C3)2 e pertanto, al pari degli acidi idrossicinnamici da cui derivano (vedi sotto), appartengono alla classe dei fenilpropanoidi.

Lignani
Fig. 1 – Unità di Fenilpropano

Sulla base dello scheletro carbonioso, del pattern di ciclizzazione e del modo in cui l’ossigeno è incorporato nello scheletro della molecola, possono essere suddivisi in 8 sottogruppi: furani, furofurani, dibenzilbutani, dibenzilbutirrolattoni, dibenzocicloottadieni, dibenzilbutirrolattoli, ariltetraline e arilnafatleni. In aggiunta esiste una notevole variabilità riguardo i livelli di ossidazione delle catene laterali propiliche e di entrambe gli anelli aromatici.
In natura non sono presenti in forma libera ma legati ad altre molecole, in genere glicosilati.
Tra i più comuni si ritrovano il secoisolariciresinolo, il più abbondante, ma in buone quantità anche lariciresinolo, pinoresinolo, matairesinolo e 7-idrossimatairesinolo.

Nota: i lignani si possono presentare non solo in forma di dimeri ma anche di oligomeri più complessi, come i dilignani ed i sesquilignani.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Sintesi dei lignani

Lignani
Fig. 2 – Biosintesi dei Lignani

Di seguito verrà presa in esame la sintesi di alcuni tra i lignani più comuni.
La via metabolica ha inizio a partire da 3 dei 4 acidi idrossicinnamici alimentari più comuni: l’acido p-cumarico, l’acido sinapico e l’acido ferulico (l’acido caffeico non è un precursore dei questo sottogruppo di polifenoli). Quindi in ultima analisi derivano dalla fenilalanina e dunque dalla via dell’acido shikimico.
Le prime tre reazioni riducono i gruppi carbossilici degli idrossicinnamati a gruppi alcolici, con formazione di alcol detti monolignoli, ossia l’alcol p-cumarilico, l’alcol sinapilico e l’alcol coniferilico, molecole che entrano anche nella biosintesi della lignina.

  • La prima reazione, che porta all’attivazione degli acidi idrossicinnamici, è catalizzata dalla idrossicinnamato:CoA ligasi o 4-cumarato:CoA ligasi (EC 6.2.1.12), con formazione del corrispettivo idrossicinnamato-CoA, e dunque feruloil-CoA, p-cumaril-CoA e sinapil-CoA.
  • Di seguito intervengono le cinnamoil-CoA ossidoreduttasi NADPH-dipendenti o cinnamoil-CoA reduttasi (EC1.2.1.44), che catalizzano la formazione dell’aldeide corrispondente, con liberazione del coenzima A.
  • Nell’ultima delle tre tappe suddette le cinnamil alcol deidrogenasi o monolignolo deidrogenasi NADPH-dipendenti (EC 1.1.1.195) riducono ulteriormente il gruppo aldeidico ad alcol, con formazione di alcol coniferilico, alcol p-cumarilico e alcol sinapilico.

Il passaggio successivo, la dimerizzazione, comporta l’intervento di meccanismi stereoselettivi, o più precisamente enantioselettivi. Infatti la maggior parte dei lignani delle piante esiste in forma di (+)- o (-)-enantiomeri, le cui quantità relative possono variare da specie a specie, ma anche all’interno di organi differenti della stessa pianta, a seconda del tipo di reazioni coinvolte.
La dimerizzazione può essere ottenuta attraverso reazioni catalizzate da laccasi (EC 1.10.3.2). Questi enzimi di per se catalizzano la formazione di radicali che dimerizzando creano una miscela racemica, il che dunque non spiega come si formino le miscele enantiomeriche presenti nelle piante. Il meccanismo più accreditato per spiegare la sintesi stereospecifica chiama in causa l’azione degli enzimi suddetti e di una proteina in grado di dirigere la sintesi verso una o l’altra delle due forme enantiomeriche: la proteina dirigente. Lo schema di reazione potrebbe essere il seguente: l’enzima forma i radicali che sono orientati in modo da ottenere l’accoppiamento stereospecifico desiderato dalla proteina dirigente.

Lignani
Fig. 3 – (-)-Matairesinolo

Ad esempio, la pinoresinolo sintetasi, composta da laccasi e proteina dirigente, catalizza la sintesi stereospecifica del (+)-pinoresinolo a partire da due residui di alcol coniferilico. Di seguito il (+)-pinoresinolo, in due reazione stereospecifiche consecutive catalizzate dalla pinoresinolo/lariciresinolo reduttasi NADPH-dipendente (EC 1.23.1.2), viene dapprima ridotto a (+)-lariciresinolo e poi a (-)-secoisolariciresinolo. Il (-)-secoisolariciresinolo, nella reazione catalizzata dalla secoisolariciresinolo deidrogenasi NAD(P)-dipendente (EC 1.1.1.331 ), è ossidato a (-)-matairesinolo.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Metabolismo intestinale dei lignani

La loro importanza per la salute dell’uomo deriva in larga misura dalla metabolizzazione che subiscono nel colon da parte del microbiota intestinale, che opera deglicosilazioni, para-deidrossilazioni e meta-demetilazioni senza inversione enantiomerica. Le trasformazioni batteriche infatti portano alla formazione di metaboliti dotati di una modesta attività simil-estrogenica, una situazione analoga a quella alcuni isoflavoni, come quelli della soia, di alcuni stilbeni e alcune cumarine. Si parla pertanto di fitoestrogeni. Il prodotto delle reazioni suddette sono i cosiddetti lignani dei mammiferi o enterolignani, come gli agliconi dell’enterodiolo e dell’enterolattone, prodotti rispettivamente a partire dal secoisolariciresinolo e dal matairesinolo.
Osservazioni condotte in  animali alimentati con diete ricche di lignani hanno evidenziato la loro presenza in forma non modificata, in basse concentrazioni, nel siero, dimostrando così che possono essere assorbite anche intatti a livello intestinale. Queste molecole esercitano azioni estrogeno-indipendenti, sia in vivo che in vitro, quali l’inibizione dell’angiogenesi, la riduzione del diabete e la soppressione della crescita tumorale.
Nota: con il termine di “fitoestrogeno” si intende una molecola dotata di attività estrogenica o antiandrogenica, almeno in vitro.

Dopo essere stati assorbiti, entrano nel circolo enteroepatico, e a livello epatico possono subire le reazione di fase II ed essere solforati o glucoronidati, ed infine escreti nelle urine.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Alimenti ricchi di lignani

La fonte più ricca è rappresentata dai semi di lino, che contengono in prevalenza secoisolariciresinolo, ma in buone quantità anche lariciresinolo, pinoresinolo e matairesinolo (in totale oltre 3,7 mg/100 g di prodotto secco). Si ritrovano anche nei semi di sesamo.

Lignani
Fig. 4 – (-)-Secoisolariciresinolo

Un’altra fonte importante è rappresentata dai cereali integrali.
Sono presenti anche in altri alimenti, ma in concentrazioni tra le cento e le mille volte inferiori rispetto a quelle osservate nei semi di lino. Esempi sono:

  • le bevande, dove in genere sono più abbondanti nel vino rosso, seguito in ordine decrescente dal tè nero, latte di soia e caffè;
  • la frutta come albicocche, pere, pesche e fragole;
  • le verdure, come le Brassicaceae, l’aglio, gli asparagi e le carote;
  • lenticchie e fagioli.

La loro presenza nei cereali integrali e, in misura minore, nel vino rosso e nella frutta fa si che, almeno nella popolazione che segua una dieta di tipo mediterraneo, rappresentino la principale fonte di fitoestrogeni.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Bibliografia

Andersen Ø.M., Markham K.R. Flavonoids: chemistry, biochemistry, and applications. CRC Press Taylor & Francis Group, 2006

de la Rosa L.A., Alvarez-Parrilla E., Gonzàlez-Aguilar G.A. Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value, and stability. 1th Edition. Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

Heldt H-W. Plant biochemistry – 3th Edition. Elsevier Academic Press, 2005

Manach C., Scalbert A., Morand C., Rémésy C., and Jime´nez L. Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr 2004;79(5):727-47 [Abstract]

Satake H, Koyama T., Bahabadi S.E., Matsumoto E., Ono E. and Murata J. Essences in metabolic engineering of lignan biosynthesis. Metabolites 2015;5:270-90. doi:10.3390/metabo5020270

Tsao R. Chemistry and biochemistry of dietary polyphenols. Nutrients 2010;2:1231-46. doi:10.3390/nu2121231

van Duynhoven J., Vaughan E.E., Jacobs D.M., Kemperman R.A., van Velzen E.J.J, Gross G., Roger L.C., Possemiers S., Smilde A.K., Doré J., Westerhuis J.A.,and Van de Wiele T. Metabolic fate of polyphenols in the human superorganism. PNAS 2011;108(suppl. 1):4531-8. doi:10.1073/pnas.1000098107

Wink M. Biochemistry of plant secondary metabolism – 2nd Edition. Annual plant reviews (v. 40), Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

Acidi idrossicinnamici: definizione, struttura, biosintesi, alimenti

Acidi idrossicinnamici: contenuti in breve

Che cosa sono gli acidi idrossicinnamici?

Gli acidi idrossicinnamici o idrossicinnamati sono composti fenolici che fanno parte del gruppo dei polifenoli non flavonoidi.
Sono presenti praticamente in tutte le parti della frutta e verdura anche se le concentrazioni maggiori si ritrovano nelle porzioni esterne dei frutti maturi, concentrazioni che si riducono nel corso della maturazione, mentre il contenuto totale aumenta grazie all’aumentare delle dimensioni del frutto.

Il loro consumo con i cibi è stato associato ad un effetto di prevenzione dello sviluppo di malattie croniche come:

  • le malattie cardiovascolari;
  • il cancro;
  • il diabete di tipo 2.

Questi effetti sembra non siano dovuti solamente al loro notevole potere antiossidante (potere che variare in base al pattern metilazione, e soprattutto di idrossilazione dell’anello aromatico), ma anche ad altri meccanismi d’azione come ad es. la riduzione dell’assorbimento intestinale del glucosio o la modulazione della secrezione di alcuni ormoni intestinali.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Struttura chimica degli acidi idrossicinnamici

La struttura chimica di base è composta da un anello benzenico cui è legata una catena di tre atomi di carbonio, struttura che è indicata anche come C6-C3. Pertanto possono essere inseriti nel gruppo dei fenilpropanoidi.

Acidi Idrossicinnamici
Fig. 1 – Struttura di Base degli Idrossicinnamati

Gli idrossicinnamati più comuni sono:

  • l’acido caffeico o acido 3,4-diidrossicinnamico;
  • l’acido ferulico o acido 4-idrossi-3-metossicinnamico;
  • l’acido sinapico o acido 4-idrossi-3,5-dimetossicinnamic
  • l’acido p-cumarico o acido 4-cumarico o acido 4-idrossicinnamico.

In natura si trovano associati ad altre molecole, in genere in forma di derivati glicosilati o di esteri dell’acido chinico, tartarico e shikimico (o acido scichimico). Inoltre sono state identificate diverse centinaia di antociani acilati con gli idrossicinnamati sopracitati (in ordine decrescente con l’acido p-cumarico, oltre 150, acido caffeico, circa 100, acido ferulico, circa 60, e acido sinapico, circa 25).
Raramente sono presenti in forma libera, tranne che nei cibi lavorati che abbiano subito congelamento, fermentazione o sterilizzazione. Ad esempio, una conservazione eccessivamente lunga delle arance rosse  provoca una idrolisi massiva dei derivati idrossicinnamici a dare acidi liberi, e questo a sua volta potrebbe portare alla formazione di composti maleodoranti quali i vinil-fenoli, indicatori di una senescenza troppo avanzata del frutto.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Biosintesi degli acidi idrossicinnamici

La biosintesi degli idrossicinnamati consiste in una serie di reazioni successive a quella catalizzata dalla  fenilalanina ammonio liasi (PAL, acronimo dell’inglese phenylalanine ammonia lyase), reazione che deaminando la fenilalanina a dare acido trans-cinnamico lega l’aminoacido aromatico agli acidi idrossicinnamici e alle loro forme attivate.

Acidi Idrossicinnamici
Fig. 2 – Biosintesi degli Idrossicinnamati

Nel primo passaggio viene introdotto un gruppo ossidrilico in posizione 4 dell’anello aromatico dell’acido trans-cinnamico a dare l’acido p-cumarico (reazione catalizzata dalla acido cinnamico 4-idrossilasi). L’addizione di un secondo gruppo ossidrilico in posizione 3 dell’anello dell’acido p-cumarico porta alla formazione di acido caffeico (reazione catalizzata dalla p-cumarato 3-idrossilasi o fenolasi), mentre la O-metilazione del gruppo ossidrilico in posizione 3 produce acido ferulico (reazione catalizzata dalla catecol-O-metiltranferasi). L’acido ferulico a sua volta è convertito in acido sinapico attraverso due reazione: una idrossilazione in posizione 5 a dare l’acido 5-idrossiferulico (reazione catalizzata dalla ferulato 5-idrossilasi), e la successiva O-metilazione dello stesso ossidrile (reazione catalizzata ancora dalla catecol-O-metiltranferasi).
Gli idrossicinnamati non sono presenti in quantità elevate in quanto sono rapidamente convertiti in esteri del coenzima A (CoA) o in esteri del glucosio, nelle reazioni catalizzate da idrossicinnamato:CoA ligasi o da O-glucosiltransferasi. Questi intermedi attivati rappresentano punti di ramificazione in quanto in grado di partecipare ad un’ampia gamma di reazioni successive, quali la condensazione con il malonil-CoA a dare flavonoidi, o la riduzione NADPH-dipendente a dare lignani (che saranno di seguito utilizzati nella sintesi della lignina).

⇑ Torna all’inizio ⇑

Acidi idrossicinnamici nei cibi

Tra le fonti più ricche si ritrovano kiwi, mirtilli, prugne, ciliegie, mele, pere, cicoria, carciofi, carote, lattuga, melanzane, grano e caffè.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Acido caffeico

In genere, sia in forma libera che legata ad altre molecole, è l’acido idrossicinnamico più abbondante nella verdura e nella maggior parte della frutta, dove rappresenta il 75-100% del totale degli idrossicinnamati.

Acidi Idrossicinnamici
Fig. 3 – Acido Caffeico

Le fonti più ricche sono il caffè, inteso come bevanda, le carote, la lattuga, le patate, anche quelle dolci, ma anche frutti di bosco quali mirtilli, mirtilli rossi e more.
Fonti minori sono rappresentate da uva e prodotti derivati, succo d’arancia, mele, prugne, pesche, e pomodori.
L’acido caffeico e il chinico si legano a formare l’acido clorogenico, presente in molti tipi di frutta ed in concentrazione elevata nel caffè.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Acido ferulico

E’ l’acido idrossicinnamico più abbondante nei cereali, che ne sono anche la fonte alimentare principale.

Acidi Idrossicinnamici
Fig. 4 – Acido Ferulico

Nel grano il contenuto è compreso tra 0,8 e 2 g/kg di peso secco, che rappresenta fino al 90% del totale dei polifenoli. Si ritrova quasi esclusivamente, fino al 98% del totale, nelle parti più esterne del chicco, ossia lo strato aleuronico ed il pericarpo, e quindi il suo contenuto nelle farine dipende dal loro livello di raffinazione, mentre la principale fonte è ovviamente rappresentata dalla crusca. La molecola è presente principalmente nella forma trans, esterificata con arabinoxilani e emicellulose. Infatti solamente il 10% si ritrova in forma libera solubile nella crusca.
Nei cereali sono state ritrovati anche dimeri che formano strutture a ponte tra le catene di emicellulosa.
Nei frutti e nella verdura è molto meno comune dell’acido caffeico. Le principali fonti sono asparagi, melanzane e broccoli, mentre concentrazioni più basse sono state ritrovate nelle more, mirtilli, mirtilli rossi, mele, carote, patate, barbabietole, caffè e succo d’arancia.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Acido sinapico

Le quantità più elevate si ritrovano nella buccia e nei semi degli agrumi (il contenuto del succo d’arancia è decisamente più basso); buoni valori sono presenti anche nel cavolo cinese (o cavolo di Pechino), e in alcune varietà di mirtilli rossi.

Acidi Idrossicinnamici
Fig. 5 – Acido Sinapico

⇑ Torna all’inizio ⇑

Acido p-cumarico

Elevate quantità sono presenti nelle melanzane, le più ricche, nei broccoli ed asparagi; altre fonti sono le ciliegie dolci, le prugne, i mirtilli, anche rossi, la buccia ed i semi degli agrumi, ed il succo d’arancia.

Acidi idrossicinnamici
Fig. 6 – Acido p-Cumarico

⇑ Torna all’inizio ⇑

Bibliografia

Andersen Ø.M., Markham K.R. Flavonoids: chemistry, biochemistry, and applications. CRC Press Taylor & Francis Group, 2006

de la Rosa L.A., Alvarez-Parrilla E., Gonzàlez-Aguilar G.A. Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value, and stability. 1th Edition. Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

Manach C., Scalbert A., Morand C., Rémésy C., and Jime´nez L. Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr 2004;79(5):727-47 [Abstract]

Preedy V.R. Coffee in health and disease prevention. Academic Press, 2014  [Google eBook]

Zhao Z.,  Moghadasian M.H. Bioavailability of hydroxycinnamates: a brief review of in vivo and in vitro studies. Phytochem Rev 2010;9(1):133-145. doi:10.1007/s11101-009-9145-5

Polifenoli dell’uva e del vino: composizione chimica e attività biologiche

Polifenoli dell’uva e del vino: contenuti in breve

Il consumo di uva e prodotti derivati, in primis il vino rosso ma solo durante i pasti, è stato associato a numerosi effetti positivi sulla salute, che non si limitano al solo effetto antiossidante/antiradicalico, ma includono anche un’azione:

  • antiinfiammatoria;
  • cardioprotettiva;
  • anticancerosa;
  • antimicrobica;
  • neuroprotettiva
Polifenoli dell'Uva
Fig. 1 – Uva Rossa

Nell’uva sono presenti numerosi nutrienti quali zuccheri, vitamine, sali minerali, fibre e fitochimici. Tra questi ultimi, i polifenoli si sono dimostrati i composti più importanti nel determinare gli effetti positivi del frutto e dei prodotti derivati.
L’uva è infatti uno dei frutti più ricchi in polifenoli, la cui composizione è fortemente influenzata da diversi fattori quali la varietà o cultivar, le condizioni ambientali in cui avviene la maturazione, eventuali malattie quali infezioni fungine, come anche la lavorazione che subisce.
Al momento le specie di vite principalmente coltivate a livello mondiali sono: l’europea, Vitis vinifera, le nordamericane, Vitis labrusca e Vitis rotundifolia, ed ibridi francesi.
Nota: l’uva in realtà non è un frutto ma un’infruttescenza ossia un raggruppamento di frutti: il grappolo. A sua volta il grappolo è composto dal peduncolo, dal raspo o graspo, dai pedicelli, e dalle bacche o acini o chicchi.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Quali sono i polifenoli dell’uva e del vino?

I polifenoli sono presenti sia in quantità che in varietà decisamente maggiori nell’uva rossa, e quindi nel vino rosso, rispetto a quella bianca. Questo, secondo molti ricercatori, sarebbe alla base dei maggiori benefici sulla salute derivanti al consumo di uva/vino rosso rispetto a quella bianca ed i suoi derivati.
I polifenoli dell’uva e del vino sono una complessa miscela di composti flavonoidi, il gruppo più abbondante, e non flavonoidi.
Tra i flavonoidi si ritrovano:

Tra i polifenoli non flavonoidi:

La maggior parte dei flavonoidi presenti nel vino derivano dallo strato epidermico della buccia, mentre il 60-70% del totale dei polifenoli è presente nel vinacciolo. Da notare che oltre il 70% dei polifenoli dell’uva non sono estratti e rimangono nella vinaccia.
Le complesse interazioni chimiche che si stabiliscono tra questi composti, e tra di loro e gli altri composti di natura differente presenti nell’uva e nel vino, sono probabilmente essenziali nel determinare sia la qualità delle uve e del vino che l’ampio spettro di effetti terapeutici propri di questi alimenti.
Nel vino la miscela di polifenoli svolge importanti funzioni essendo in gradi di influenzare:

  • il gusto amaro;
  • l’astringenza;
  • il colore rosso, di cui sono tra i maggiori responsabili;
  • la sensibilità all’ossidazione, essendo sostanze facilmente ossidabili quando esposte all’aria.

Infine sono un conservante importante per il vino stesso e la base per un lungo invecchiamento.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Polifenoli dell’uva e del vino: antociani o antocianine

Sono flavonoidi ampiamente presenti nella frutta e verdura.
Nell’uva si accumulano in modo principale nella buccia (nei primi strati esterni del tessuto ipodermico), cui conferiscono il colore, avendo tonalità che variano dal rosso al blu. In alcune varietà, dette “teinturier”, si accumulano anche nella polpa dell’acino.
Esiste una stretta correlazione tra la sintesi degli antociani e lo sviluppo dell’acino. Quando l’acino raggiunge l’invaiatura, ossia il momento in cui termina la sua crescita, ha inizio la loro sintesi, che determina anche il cambiamento di colore dell’acino stesso che diventa viola. La sintesi raggiunge il massimo livello alla maturazione completa dell’acino.
Tra i flavonoidi del vino sono uno degli antiossidanti più potenti.
Ogni specie e varietà d’uva ha una composizione unica in antocianine. Inoltre nelle uve di Vitis vinifera, a seguito di una mutazione a carico del gene che codifica per 5-O-glucosiltransferasi, mutazione che determina la sintesi di un enzima inattivo, sono prodotti solo 3-monoglucosidi, mentre nelle uve derivanti da altre specie avviene anche la glicosilazione in posizione 5. Interessante notare che i derivati 3-glucosidici sono colorati più intensamente dei 3,5-diglucosidi.

Polifenoli dell'Uva
Fig. 2 – Malvidina-3-glucoside

Nell’uva e nel vino rosso i più abbondanti sono i 3-monoglucosidi della malvidina, la più abbondante sia nell’uva che nel vino, e della petunidina, delfinidina, peonidina, cianidina.
L’idrossile in posizione 6 del glucosio può a sua volta essere acilato con un gruppo acetilico, caffeico o cumarico, acilazione che ne aumenta ulteriormente la stabilità.
Le antocianidine, ossia le forme non coniugate, non sono presenti ne nell’uva ne nel vino, se non in tracce.
Gli antociani sono scarsamente presenti nelle uve bianche, e dunque nel vino bianco.
La composizione in antociani del vino è fortemente influenzata sia dal tipo di cultivar che dalle tecniche di vinificazione, ritrovandosi nel vino in conseguenza di processi di estrazione dalla buccia dovuti alla macerazione delle uve. Di conseguenza vini derivanti da varietà simili di uve possono avere composizioni in antocianine molto diverse.
Insieme alla proantocianidine, sono i polifenoli più importanti nel determinare alcune importanti proprietà organolettiche del vino rosso, in quanto sono i principali responsabili dell’astringenza, amarezza, stabilità chimica nei confronti dell’ossidazione, come anche del colore del vino giovane.
Riguardo al colore va sottolineato che con il tempo la loro concentrazione si riduce, mentre il colore è dovuto sempre più alla formazione di pigmenti polimerici prodotti della condensazione degli antociani sia tra di loro che  con altre molecole.
Nel corso dell’invecchiamento del vino gli antociani e le proantocianidine possono interagire a dare molecole con struttura complessa che possono parzialmente precipitare.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Polifenoli dell’uva e del vino: flavanoli o catechine

Sono, insieme ai tannini condensati, i flavonoidi più abbondanti, rappresentando fino al 50% del totale dei polifenoli nelle uve bianche e dal 13% al 30% in quelle rosse.
Il loro livello nel vino dipende dal tipo di cultivar.

Polifenoli dell'uva
Fig. 3- Catechina

In genere il flavanolo più abbondante nel vino è la catechina, ma si ritrovano anche epicatechina ed epicatechina-3-gallato.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Polifenoli dell’uva e del vino: proantocianidine o tannini condensati

Polifenoli dell'Uva
Fig. 4 – Procianidina C1

Formate da unità di catechine, sono presenti nella buccia, nel vinacciolo e nel raspo del grappolo d’uva in forma di:

  • dimeri, di cui i più comuni sono le proacianidine B1-B4, ma possono essere presenti anche le procianidine B5-B8;
  • trimeri, e tra questi la procianidina C1 è la più abbondante;
  • tetrameri;
  • polimeri, formati fino da 8 monomeri.

Il loro livello nel vino dipende dalle tecniche di vinificazione e dalla varietà dell’uva e, al pari degli antociani, sono molto più abbondanti nei vini rossi, in particolare in quelli invecchiati, rispetto ai bianchi.
Inoltre, come detto in precedenza, insieme agli antociani, i tannini condensati sono importanti nel determinare alcune proprietà organolettiche del vino.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Polifenoli dell’uva e del vino: flavonoli

Sono presenti in una grande varietà di frutta e verdura, anche se in basse concentrazioni.
Nell’uva sono il terzo gruppo di flavonoidi più abbondanti, dopo proantocianidine e catechine.
Si ritrovano principalmente nell’epidermide esterna della buccia, dove agiscono come agenti protettivi nei confronti della radiazione UV-A e UV-B, ed hanno un ruolo di copigmentazione insieme agli antociani.
La loro sintesi inizia nel germoglio; la concentrazione più elevata è raggiunta poche settimane dopo l’invaiatura, per poi ridursi quando il chicco aumenta di dimensioni. Il loro contenuto totale è molto variabile, con le varietà rosse spesso più ricche rispetto a quelle bianche.
Nell’uva sono presenti come 3-glucosidi. Il loro profilo dipende dal tipo di uva e cultivar:

  • nell’uva bianca si ritrovano i derivati della quercetina, campferolo ed isoramnetina;
  • i derivati della miricetina, laricitrina e siringetina si ritrovano, insieme ai precedenti, solo in quella rossa, a causa della mancata espressione nell’uva bianca del gene che codifica per la flavonoide-3’,5’-idrossilasi.
Polfenoli dell'Uva
Fig. 5 – Quercetina-3-glucoside

In generale i 3-glucosidi ed i 3-glucoronidi della quercetina sono i principali flavonoli nella maggior parte delle uve. Nelle uve moscate invece i più rappresentati sono la quercetina-3-ramnoside e la quercetina aglicone.
A differenza dell’uva, nel vino e nel succo d’uva i flavonoli sono presenti anche come agliconi, in conseguenza dell’idrolisi acida che si verifica durante la lavorazione e la conservazione. Si ritrovano nel vino in quantità variabile, e i principali sono i glicosidi della miricetina e quercetina, che da soli rappresentano il 20-50% del totale dei flavonoli del vino rosso.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Polifenoli dell’uva e del vino: idrossicinnamati

Gli acidi idrossicinnamici sono la principale classe di polifenoli non flavonoidi nell’uva ed i principali polifenoli del vino bianco.
I più importanti sono gli acidi p-cumarico, caffeico, sinapico e ferulico, presenti nel vino in forma di esteri con l’acido tartarico.

Polifenoli dell'Uva
Fig. 6 – Acido Ferulico

Sono molecole dotate di attività antiossidante e in alcune cultivar bianche di Vitis vinifera, assieme ai flavonoli, sono i principali polifenoli responsabili dell’assorbimento della radiazione ultravioletta a livello dell’acino.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Polifenoli dell’uva e del vino: stilbeni

ono fitoalessine che, al contrario dei flavonoidi che sono presenti in tutte le piante superiori, sono prodotti in basse concentrazioni solo da poche specie edibili, tra cui la vite.
Insieme agli altri polifenoli dell’uva e del vino anche gli stilbeni, ed in particolare il resveratrolo, sono stati associati agli effetti benefici sulla salute conseguenti al consumo della bevanda.

Polifenoli dell'Uva
Fig. 7 – trans-Resveratrolo

Il loro contenuto aumenta dall’invaiatura sino alla maturazione del chicco, ed è influenzato dal tipo di cultivar, dal clima, dalle tecniche di vinificazione e dalla pressione fungina.
I principali stilbeni presenti nell’uva e nel vino sono:

  • cis– e trans-resveratrolo (3,5,4’-triidrossistilbene);
  • piceide o resveratrolo-3-glucopiranoside e astringina o  3’-idrossi trans-piceide;
  • piceatannolo;
  • dimeri ed oligomeri del resveratrolo, detti viniferine, di cui le più importanti sono:

α-viniferina, un trimero;
β-viniferina, un tetramero ciclico;
γ-viniferina, un oligomero altamente polimerizzato;
ε-viniferina, un dimero ciclico.

Nell’uva sono state identificati in tracce anche altre forme isomeriche e glicosilate del resveratrolo e del piceatannolo, come il resveratroloside, l’opeafenolo, il resveratrolo di- e triglucoside.
La glicosilazione degli stilbeni è importante per la conservazione, il trasporto, la modulazione dell’attività antifungina e la protezione dalla degradazione ossidativa del vino.
La sintesi di dimeri ed oligomeri del resveratrolo, prodotti sia nell’uva che nel vino, rappresenta un meccanismo di difesa nei confronti di attacchi esogeni, o al contrario è il risultato dell’azione di enzimi extracellulari rilasciati da patogeni nel tentativo di eliminare composti tossici indesiderati.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Polifenoli dell’uva e del vino: idrossibenzoati

I derivati dell’acido idrossibenzoico sono componenti minori dell’uva e del vino.
Nell’uva i principali sono gli acidi gentisico, gallico, p-idrossibenzoico e protocatechico.

Polifenoli dell'Uva
Fig. 8 – Acido Gallico

A differenza degli idrossicinnamati, che nel vino sono presenti come esteri con l’acido tartarico, si ritrovano in forma libera.
Insieme ai flavonoli, proantocianidine, catechine ed idrossicinnamati sono tra i responsabili dell’astringenza del vino.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Bibliografia

Andersen Ø.M., Markham K.R. Flavonoids: chemistry, biochemistry, and applications. CRC Press Taylor & Francis Group, 2006

Basli A, Soulet S., Chaher N., Mérillon J.M., Chibane M., Monti J.P.,1 and Richard T. Wine polyphenols: potential agents in neuroprotection. Oxid Med Cell Longev 2012. doi:10.1155/2012/805762

de la Rosa L.A., Alvarez-Parrilla E., Gonzàlez-Aguilar G.A. Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value, and stability. 1th Edition. Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

Flamini R., Mattivi F.,  De Rosso M., Arapitsas P. and Bavaresco L. Advanced knowledge of three important classes of grape phenolics: anthocyanins, stilbenes and flavonols. Int J Mol Sci 2013;14:19651-19669. doi:10.3390/ijms141019651

Georgiev V., Ananga A. and Tsolova V. Recent advances and uses of grape flavonoids as nutraceuticals. Nutrients 2014;6: 391-415. doi:10.3390/nu6010391

Guilford J.M. and Pezzuto J.M. Wine and health: a review. Am J Enol Vitic 2011;62(4):471-486. doi:10.5344/ajev.2011.11013

He S., Sun C. and Pan Y. Red wine polyphenols for cancer prevention. Int J Mol Sci 2008;9:842-853. doi:10.3390/ijms9050842

Xia E-Q., Deng G-F., Guo Y-J. and Li H-B. Biological activities of polyphenols from grapes. Int J Mol Sci 2010;11-622-646. doi:10.3390/ijms11020622

Waterhouse A.L. Wine phenolics. Ann N Y Acad Sci 2002;957:21-36. doi:10.1111/j.1749-6632.2002.tb02903.x

Polifenoli dell’olio d’oliva: variabilità e composizione chimica

Polifenoli dell’olio d’oliva: contenuti in breve

Polifenoli dell’olio d’oliva: influenze ambientali ed estrattive

Polifenoli dell'Olio d'Oliva
Fig. 1 – Olive

L’olio di oliva, che si ottiene dalla spremitura delle olive o drupe, il frutto della pianta dell’olivo (Olea europaea), è la principale fonte di grassi della Dieta Mediterranea e un’ottima fonte di polifenoli.
I polifenoli, molecole con proprietà antiossidanti, sono presenti nella polpa dell’oliva e, a seguito della spremitura, passano nell’olio.
La concentrazione dei polifenoli dell’olio di oliva è il risultato di una complessa interazione tra vari fattori, sia ambientali che legati al processo di estrazione dell’olio stesso, quali:

  • il luogo di coltivazione;
  • il cultivar (la varietà);
  • il grado di maturazione delle olive al momento del raccolto.
    Il loro livello di solito si riduce con l’eccessiva maturazione delle drupe, anche se ci sono delle eccezioni a queste regole. Ad esempio le olive coltivate nei climi più caldi, a dispetto della loro maturazione più veloce, producono oli più ricchi in polifenoli.
  • il clima;
  • il processo di estrazione. A questo riguardo c’è da sottolineare il fatto che nell’olio d’oliva raffinato il contenuto in polifenoli non è significativo.

Ogni variazione nella concentrazione dei differenti polifenoli dell’olio influenza il gusto, le proprietà nutrizionali e la stabilità dell’olio di oliva stesso. Ad esempio, l’idrossitirosolo e l’oleuropeina (vedi sotto), conferiscono all’olio extravergine di oliva un sapore pungente ed amaro.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Classi di polifenoli dell’olio d’oliva

Tra i polifenoli dell’olio d’oliva sono presenti sia molecole con struttura semplice, come gli acidi fenolici e gli alcool fenolici, che complessa, quali i flavonoidi, i secoiridoidi ed i lignani.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Flavonoidi

I flavonoidi comprendono glicosidi dei flavonoli (rutina o quercetina-3-rutinoside), dei flavoni (luteolina-7-glicoside), e degli antociani (glicosidi della delfinidina).

⇑ Torna all’inizio ⇑

Acidi fenolici ed alcol fenolici

Tra gli acidi fenolici, i primi polifenoli con struttura semplice ad essere osservati nell’olio d’oliva, si ritrovano:

  • gli acidi idrossibenzoici, come l’acido gallico, l’acido protocatecuico, e  l’acido 4-idrossibenzoico (tutti con struttura C6-C1);
  • gli acidi idrossicinnamici, come gli acidi caffeico, vanillico, siringico, p-cumarico e o-cumarico (tutti con struttura C6-C3).

Tra gli alcoli fenolici, i più abbondanti sono l’idrossitirosolo (3,4-diidrossifeniletanolo), e il tirosolo [2-(4-idrossifenil)-etanolo].

⇑ Torna all’inizio ⇑

Idrossitirosolo

L’idrossitirosolo può essere presente sia libero che esterificato con l’acido elenoico a dare oleuropeina ed il suo aglicone, sia come componente della molecola verbascoside. Inoltre si può ritrovare in diverse forme glicosidiche, a seconda del gruppo ossidrile cui si va a legare il glucoside.

Polifenoli dell'Olio di Oliva
Fig. 2 – Idrossitirosolo

E’ uno dei principali composti fenolici presente nelle olive, nell’olio extravergine di oliva e nelle acque di vegetazione.
In natura, la sua concentrazione, come quella del tirosolo, aumenta durante la maturazione del frutto, in parallelo con l’idrolisi di composti con peso molecolare più elevato, mentre il contenuto totale dei composti fenolici e dell’alfa-tocoferolo diminuisce. Può quindi essere considerato come un indicatore del grado di maturazione delle olive.
Nell’olio extravergine di oliva fresco l’idrossitirosolo per la maggior parte si trova impegnato in un legame in forma esterifica, mentre con il passare del tempo, grazie a reazioni di idrolisi, la forma non esterificata diventa quella prevalente.
Infine, la sua concentrazione si correla con la stabilità dell’olio.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Secoiridoidi

Sono i polifenoli dell’olio d’oliva con struttura più complessa, e sono il prodotto del metabolismo secondario dei terpeni.
Sono composti che legano uno zucchero e sono caratterizzati dalla presenza nella loro struttura di acido elenolico (sia nella sua forma glucosidica che agliconica), la molecola comune ai glicosidi secoiroidi della famiglia delle Oleaceae.
A differenza dei tocoferoli, flavonoidi, ed acidi ed alcol fenolici che di ritrovano in molta frutta e verdura appartenente a famiglie botaniche differenti, i secoiridoidi sono presenti soltanto nelle piante della famiglia delle Oleaceae.
I principali secoiridoidi sono l’oleuropeina, la demetiloleuropeina, il ligstroside e la nuzenide.
In particolare, l’oleuropeina e la demetiloleuropeina (come la verbascoside) sono abbondanti nella polpa, ma si ritrovano anche nelle altre parti del frutto. La nuzenide è presente solo nei semi.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Oleuropeina

L’oleuropeina, il secoiridoide più importante ed il principale tra i polifenoli dell’olio d’oliva, è l’estere tra l’idrossitirosolo e l’acido elenoico.

Polifenoli dell'Olio d'Oliva
Fig. 3 – Oleuropeina

E’ presente in quantità molto elevate nelle foglie dell’olivo, come anche in tutte le parti del frutto, buccia, polpa e nocciolo compreso.
Si accumula nell’oliva durante la fase di crescita, sino a raggiungere il 14% del peso netto; quando il frutto diventa più verde, la sua quantità si riduce. Infine, quando la drupa vira verso il marrone scuro, colore dovuto alla presenza di antociani, la riduzione nella concentrazione della oleuropeina diventa più evidente. E’ stato inoltre dimostrato che nelle cultivar verdi il suo contenuto è maggiore rispetto alle cultivar nere.
Nel corso della riduzione dei livelli di oleuropeina e di altri secoiridoidi, è possibile osservare un aumento di composti come i flavonoidi, i verbascosidi, ed i fenoli semplici. La riduzione del suo contenuto è accompagnata anche da un aumento dei suoi prodotti secondari glicosilati, che raggiungono i valori massimi nelle olive nere.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Lignani

Polifenoli dell'Olio d'Oliva
Fig. 4 – Lignani

Un altro gruppo di polifenoli dell’olio d’oliva sono i lignani, in particolare (+)-1-acetossipinoresinolo e (+)-pinoresinolo.
Il (+)-pinoresinolo è un composto comune della frazione lignana di diverse piante come il sesamo (Sesamun indicum) e i semi della specie Forsithia, appartenente alla famiglia delle Oleaceae. E’stato ritrovato anche nel nocciolo delle olive.
Il (+)-1-acetossipinoresinolo e (+)-1-idrossipinoresinolo, ed i loro glicosidi, sono stati ritrovati nella corteccia dell’oliva (Olea europeae).
I lignani non sono presenti nel pericarpo delle drupe, ne nei rametti e foglie che possono accidentalmente essere spremuti insieme alle olive.
Pertanto, come riescano a passare nell’olio divenendone una delle frazioni fenoliche più importanti non è ancora noto.
(+)-1-acetossipinoresinolo e (+)-pinoresinolo non sono presenti negli oli di semi, e sono virtualmente assenti dagli oli di oliva vergini raffinati, mentre nell’olio extravergine di oliva possono raggiungere una concentrazione di 100 mg/kg.
Come per i fenoli semplici ed i secoiridoidi, esiste una notevole variazione nella loro concentrazione tra gli oli di oliva di varia origine, variabilità probabilmente legata alle differenze tra le zone di produzione, clima, varietà di olive e tecniche di produzione dell’olio.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Bibliografia

Cicerale S., Lucas L. and Keast R. Biological activities of phenolic compounds present in virgin olive oil. Int. J. Mol. Sci. 2010;11: 458-479. doi:10.3390/ijms11020458

de la Rosa L.A., Alvarez-Parrilla E., Gonzàlez-Aguilar G.A. Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value, and stability. 1th Edition. Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

Manach C., Scalbert A., Morand C., Rémésy C., and Jime´nez L. Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr 2004;79(5):727-47 [Abstract]

Owen R.W., Mier W., Giacosa A., Hull W.E., Spiegelhalder B. and Bartsch H. Identification of lignans as major components in the phenolic fraction. Clin Chem 2000;46:976-988 [Abstract]

Tripoli E., Giammanco M., Tabacchi G., Di Majo D., Giammanco S. and La Guardia M. The phenolic compounds of olive oil: structure, biological activity and beneficial effects on human health. Nutr Res Rev 2005:18;98-112. doi:10.1079/NRR200495

Tè verde: definizione, lavorazione, proprietà, polifenoli

Che cos’è il tè verde?

Il tè verde è un infuso di foglie lavorate della pianta del tè, Camellia sinensis, membro della famiglia delle Theaceae.
E’ la bevanda più consumata in Asia, Cina e Giappone in particolare; solo negli ultimi anni, grazie ai suoi effetti benefici sulla salute, sta guadagnando l’attenzione delle popolazioni occidentali, dove il tè consumato con maggior frequenza è quello nero.
Attualmente a livello mondiale il tè verde rappresenta il 20% del mercato del tè.

“Non trovo mai una tazza di tè abbastanza grande o un libro abbastanza lungo da soddisfarmi.”
C.S. Lewis

Lavorazione e proprietà del tè verde

Tè verde
Fig. 1 – Camellia sinensis

Come tutti gli altri tipi di tè, viene prodotto a partire dalle foglie fresche di Camellia sinensis.
Le proprietà peculiari della bevanda derivano dal tipo di lavorazione che subiscono le foglie, lavorazione che riduce al minimo i processi ossidativi, sia enzimatici che chimici, a carico delle sostanze in esse contenute, in particolare le catechine.
Dunque, tra i differenti tipi di tè esistenti, il tè verde è quello che durante la lavorazione subisce la minore ossidazione.
Al termine della lavorazione le foglie del tè, avendo subito modificazioni chimiche poco significative, mantengono il loro colore verde. L’infuso sarà di colore giallo oro.
Infine, la lavorazione delle foglie assicura che il sapore del tè verde sarà più delicato e leggero di quello del tè nero.

Le tre fasi principali nella lavorazione del tè verde

Dopo la raccolta, le foglie sono esposte al sole per 2-3 ore e fatte appassire/asciugare. Di seguito, la lavorazione vera e propria procede attraverso tre fasi principali:

  • trattamento termico;
  • arrotolamento;
  • essicazione.

Trattamento termico

Il trattamento termico, breve e delicato, è il passaggio cruciale per la qualità e le proprietà finali della bevanda.
Può essere effettuato sia con il vapore (metodo tradizionale giapponese), che mediante cottura a secco in pentole calde (dei grandi wok, il metodo tradizionale cinese), una sorta di torrefazione.
Il trattamento termico ha lo scopo di:

  • inattivare gli enzimi presenti nei tessuti delle foglie, bloccando quindi i processi di ossidazione enzimatica, in particolare quelli a carico dei polifenoli;
  • eliminare l’odore d’erba, facendo così risaltare quello del tè;
  • far evaporare, nel caso della torrefazione, parte dell’acqua della foglia (l’acqua costituisce circa il 75% del peso della foglia), rendendola più morbida, così da facilitare il passaggio successivo.

Arrotolamento

Al trattamento termico delle foglie segue una fase di arrotolamento che ha lo scopo di:

  • facilitare la fase successiva di essiccamento;
  • distruggere il tessuto fogliare per favorire, in seguito, il rilascio degli aromi della foglia, migliorando così la qualità del prodotto.

Essiccazione

L’ultima fase è quella dell’essiccazione, che comporta anche la formazione di nuovi composti e migliora l’aspetto del prodotto.

I polifenoli del tè verde

tè verde
Fig. 2 – EGCG

Tutti i tipi di tè sono ricchi in polifenoli, molecole presenti anche nella frutta, nella verdura, nell’olio extravergine di oliva e nel vino rosso.
Le foglie fresche di Camellia sinensis sono ricche in polifenoli solubili in acqua, in particolare catechine (o flavanoli) e catechine glicosilate (entrambe appartenenti alla classe dei flavonoidi), molecole cui si ritiene siano dovuti gli effetti benefici che tradizionalmente si attribuiscono alla bevanda.
Le principali catechine presenti sono epigallocatechina-3-gallato (EGCG), epigallocatechina, epicatechina-3-gallato, epicatechina, ma si ritrovano anche catechina, gallocatechina, catechina gallato e gallocatechina gallato, sebbene in quantità minore. Questi polifenoli rappresentano il 30-42% del peso secco della foglia (ma solo il 3-10% del residuo secco nel tè nero).
La caffeina rappresenta circa il 3% (con variazioni dall’1,4 al 4,5%) del peso secco della foglia.

Assorbimento delle catechine del tè verde e limone

Studi condotti in vitro hanno messo in evidenza il grande potere antiossidante delle catechine, maggiore rispetto a quello della vitamina C e della vitamina E. In vitro, la EGCG è generalmente considerata la catechina biologicamente più attiva.
Studi in vivo e diversi studi epidemiologici hanno evidenziato i possibili effetti preventivi delle catechine del tè verde, in particolare della EGCG, nel prevenire lo sviluppo di malattie cardiovascolari, come l’ipertensione e ictus, e alcuni tipi di cancro, come il cancro del polmone (ma non tra i fumatori), e tumori del cavo orale e del tratto digestivo.
Per queste ragioni è essenziale massimizzarne l’assorbimento intestinale.
Le catechine sono molecole stabili in ambiente acido, ma non in ambiente non acido, come quello dell’intestino a valle dello stomaco; al termine della digestione ne rimangono intatte meno del 20% del totale.
Studi condotti con modelli di tubo digerente di ratto e di uomo, modelli che simulano la digestione nello stomaco e nel piccolo intestino, hanno evidenziato che l’aggiunta al tè verde di succo di agrumi o vitamina C aumenta in modo significativo l’assorbimento delle catechine.
Tra i succhi di agrumi testati nell’esperimento, il migliore è risultato il succo di limone, seguito dal succo di arancia, lime e pompelmo. I succhi di agrumi sembrano avere un effetto stabilizzante sulle catechine che va oltre quello che si potrebbe predire sulla base del loro contenuto in vitamina C.

Bibliografia

Clifford M.N., van der Hooft J.J.J., and Crozier A. Human studies on the absorption, distribution, metabolism, and excretion of tea polyphenols. Am J Clin Nutr 2013;98:1619S-1630S [Abstract]

Dwyer J.T. and Peterson J. Tea and flavonoids: where we are, where to go next. Am J Clin Nutr 2013;98:1611S-1618S [Abstract]

Green R.J., Murphy A.S., Schulz B., Watkins B.A. and Ferruzzi M.G. Common tea formulations modulate in vitro digestive recovery of green tea catechins. Mol Nutr Food Res 2007;51(9):1152-1162 [Abstract]

Huang W-Y., Lin Y-R., Ho R-F., Liu H-Y., and Lin Y-S. Effects of water solutions on extracting green tea leaves. ScientificWorldJournal 2013;Article ID 368350 [Abstract]

Sharma V.K., Bhattacharya A., Kumar A. and Sharma H.K. Health benefits of tea consumption. Trop J Pharm Res 2007;6(3):785-792 [Abstract]

Antocianine: alimenti, assorbimento, microbiota del colon

Antocianine: contenuti in breve

Antocianine nei cibi

Antocianine
Fig. 1 – Cileigie

Insieme con le catechine e le proantocianidine, le antocianine o  antociani ed i loro prodotti di ossidazione sono i flavonoidi più abbondanti nella dieta umana. Le antocianine si ritrovano:

  • in certe varietà di cereali pigmentati, come il riso nero o il mais viola;
  • in alcune verdure a foglia e a radice come melanzane, cavoli rossi, cipolle rosse e ravanelli, nei fagioli;
  • ma soprattutto nella frutta rossa.

Anche nel vino rosso sono presenti antociani (200-350 mg/L) che, nel corso dell’invecchiamento del vino stesso, sono trasformate in varie molecole complesse. Il contenuto nei cibi è generalmente proporzionale all’intensità del colore del frutto o verdura: aumenta nel corso della maturazione e raggiunge valori fino a 2-4 g/kg di peso fresco nel ribes nero e mirtilli rossi americani (cranberries). Questi polifenoli si trovano principalmente nella buccia, tranne che in certi tipi di frutta rossa, come ciliegie e frutti di bosco rossi (ad es. le fragole), dove sono presenti sia nella buccia che nella polpa. Gli antociani più comuni nei cibi sono i glicosidi della cianidina.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Antocianine nella frutta

  • I frutti di bosco sono la principale fonte di antocianine, con valori variabili tra 66,8 e 947,5 mg/100 g di peso fresco.
  • Altri frutti, come l’uva rossa, le ciliegie e le prugne hanno contenuti variabili tra 2 e 150 mg/100 g di peso fresco.
  • Infine in frutti come pesche, nettarine ed alcuni tipi di pere e mele sono scarsamente presenti, con un contenuto inferiori a 10 mg/100 g peso fresco.

Il mirtillo rosso americano (cranberry), oltre ad avere un contenuto notevolmente elevato di antociani, è uno dei rari alimenti che contiene glicosidi delle sei antocianidine più comunemente trovate nei cibi: cianidina, peonidina, malvidina, pelargonidina, delfinidina, e petunidina. Gli antociani predominanti sono i 3-O-galattosidi e 3-O-arabinosidi della cianidina e peonidina; sono stati rilevati un totale di 13 antociani, principalmente in forma di 3-O-monoglicosi.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Assorbimento intestinale delle antocianine

Fino a poco tempo fa si riteneva che gli antociani, insieme alle proantocianidine e ai derivati dell’acido gallico delle catechine, fossero i polifenoli meno ben assorbiti dall’intestino, con un tempo di comparsa nel plasma coerente con l’assorbimento sia nello stomaco che nell’intestino tenue. In realtà, alcuni studi hanno rivelato che la loro biodisponibilità è stata sottovalutata dal momento che tutti i loro metaboliti potrebbero non essere ancora stati identificati. A questo riguardo va sottolineato che solo una piccola parte delle antocianine presenti negli alimenti è assorbita come tale o come prodotti di idrolisi in cui lo zucchero è stato rimosso. Quindi, una grande quantità di questi polifenoli ingeriti entra nel colon, dove possono anche subire reazioni di glucuronidazione, solfatazione, metilazione ed ossidazione.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Antocianine e microbiota del colon

Gli studi che esaminano il metabolismo degli antociani da parte del microbiota del colon sono pochi. Entro due ore sembra che tutti siano privati della loro componente zuccherina, liberando quindi antocianidine. Le antocianidine sono molecole chimicamente instabili nel pH neutro del colon che possono essere metabolizzate dalla microflora del colon o semplicemente essere degradate chimicamente con produzione di una serie di nuove molecole non ancora completamente identificate ma che comprendono acidi fenolici come:

  • acido gallico;
  • acido protocatecuico;
  • acido siringico;
  • acido vanillico;
  • floroglucinolo (1,3,5-triidrossibenzene).

Queste molecole, grazie alla loro maggiore stabilità sia chimica che microbica, potrebbero essere le principali responsabili delle attività antiossidanti e degli altri effetti fisiologici osservati in vivo ed attribuiti agli antociani.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Bibliografia

de la Rosa L.A., Alvarez-Parrilla E., Gonzàlez-Aguilar G.A. Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value, and stability. 1th Edition. Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

de Pascual-Teresa S., Moreno D.A. and García-Viguera C. Flavanols and anthocyanins in cardiovascular health: a review of current evidence. Int J Mol Sci 2010;11:1679-1703. doi:10.3390/ijms11041679

Escribano-Bailòn M.T., Santos-Buelga C., Rivas-Gonzalo J.C. Anthocyanins in cereals. J Chromatogr A 2004:1054;129-141. doi:https://doi.org/10.1016/j.chroma.2004.08.152

Han X., Shen T. and Lou H. Dietary polyphenols and their biological significance. Int J Mol Sci 2007;9:950-988. doi:10.3390/i8090950

Manach C., Scalbert A., Morand C., Rémésy C., and Jime´nez L. Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr 2004;79(5):727-47 [Abstract]

Tsao R. Chemistry and biochemistry of dietary polyphenols. Nutrients 2010;2:1231-1246. doi:10.3390/nu2121231

Polifenoli del tè: composti bioattivi dalle foglie del tè

Polifenoli del tè: dalla foglia alla tazza

Polifenoli del Tè
Fig. 1 – Camellia sinensis

Le foglie della pianta del tè, Camellia sinensis, ed il loro infuso, il tè, sono ricche di composti dotati di molte attività biologiche.
Nell’infuso sono state individuate più di 4000 molecole differenti.
Circa un terzo di queste molecole sono polifenoli, i composti più importanti nel determinare il valore nutrizionale della bevanda.

Il tè è una tazza di vita.” Anonimo

La maggior parte dei polifenoli del tè appartengono al gruppo dei flavonoidi, come le catechine del tè verde (ad esempio la EGCG), e le tearubigine e teaflavine del tè nero.
Altri composti bioattivi presenti sono:

  • alcaloidi, come caffeina, teofillina e teobromina;
  • aminoacidi, tra i quali uno dei più importanti è la teanina (r-glutamiletilamide), che è anche un neurotrasmettitore cerebrale ed uno dei più importanti aminoacidi presenti nel tè verde;
  • proteine;
  • carboidrati;
  • clorofilla;
  • acidi organici volatili, ossia molecole che sono vaporizzate facilmente e contribuiscono all’odore della bevanda;
  • fluoro, alluminio ed oligoelementi.

A tali molecole, la cui presenza nell’infuso dipende anche della lavorazione che subiscono le foglie dopo la raccolta, si deve il valore nutrizionale della bevanda, che è in grado di influenzare la salute in molti modi differenti.

Attività biologiche dei polifenoli

I polifenoli, sia in vitro che in vivo, hanno un ampio spettro di attività biologiche che includono:

  • proprietà antiossidanti;
  • riduzione di vari tipi di tumori;
  • inibizione dell’infiammazione;
  • effetti protettivi contro diabete ed iperlipidemia

Quindi sono molecole in grado di offrire protezione nei confronti dello sviluppo di molte malattie.
Data la loro abbondante presenza nel tè, negli ultimi anni è cresciuto l’interesse riguardo ai possibili effetti preventivi della bevanda nei confronti di diverse malattie, in particolare delle malattie cardiovascolari, ad es. nello sviluppo e progressione dell’aterosclerosi.

Meccanismi d’azione dei polifenoli del tè

Al momento sono disponibili poche informazioni su come i polifenoli del tè esercitino i loro effetti a livello cellulare.
Sembra, almeno in vitro, che siano le catechine per il tè verde e le teaflavine e tearubigine per il tè nero, le molecole responsabili degli effetti fisiologici e dei benefici per la salute esercitati dalla bevanda.
E tra gli meccanismi con cui i polifenoli del tè agiscono a livello cellulare sono stati osservati, oltre all’effetto antiossidante, modifiche nell’attività di varie protein chinasi, e di fattori di crescita e di trascrizione, effetti conseguenti al legame a specifici recettori presenti sulla membrana cellulare.
In aggiunta al legame polifenolo-recettore di membrana, sembra che i polifenoli del tè, o almeno la EGCG, possano agire anche entrando direttamente nella cellula, dove si legano a specifici bersagli molecolari.

Bibliografia

Dwyer J.T. and Peterson J. Tea and flavonoids: where we are, where to go next. Am J Clin Nutr 2013;98:1611S-1618S [Abstract]

Grassi D., Desideri G., Di Giosia P., De Feo M., Fellini E., Cheli P., Ferri L., and Ferri C. Tea, flavonoids, and cardiovascular health: endothelial protection. Am J Clin Nutr 2013;98:1660S-1666S [Abstract]

Lambert J.D. Does tea prevent cancer? Evidence from laboratory and human intervention studies. Am J Clin Nutr 2013;98:1667S-1675S [Abstract]

Lenore Arab L., Khan F., and Lam H. Tea consumption and cardiovascular disease risk. Am J Clin Nutr 2013;98:1651S-1659S [Abstract]

Lorenz M. Cellular targets for the beneficial actions of tea polyphenols. Am J Clin Nutr 2013;98:1642S-1650S [Abstract]

Sharma V.K., Bhattacharya A., Kumar A. and Sharma H.K. Health benefits of tea consumption. Trop J Pharm Res 2007;6(3):785-792 [Abstract]

Yuan J-M. Cancer prevention by green tea: evidence from epidemiologic studies. Am J Clin Nutr 2013;98:1676S-1681S [Abstract]

Isoflavoni: definizione, struttura e soia

Isoflavoni: contenuti in breve

Che cosa sono gli isoflavoni?

Gli isoflavoni sono polifenoli privi di colore appartenenti alla classe dei flavonoidi.
A differenza della maggior parte degli altri flavonoidi, hanno una distribuzione tassonomica limitata, trovandosi quasi esclusivamente nelle piante appartenenti alla famiglia delle Leguminose o Fabacee, in particolare nella soia.
Poiché i legumi, la soia in primis, sono una parte importante della dieta in molte culture, questi flavonoidi potrebbero avere un grande impatto sulla salute umana.
Si trovano anche nei fagioli e nelle fave, ma in concentrazioni molto minori rispetto a quelle presenti nella soia e nei prodotti derivati.
Un’altra buona fonte di tali molecole è il trifoglio rosso o trifoglio dei prati (Trifolium pratense), anch’esso appartenente alla famiglia delle Leguminose.
Nella frutta e verdura, al momento, non ne sono stati trovati.

Insieme agli acidi fenolici, quali l’acido caffeico e l’acido gallico, e ai glicosidi della quercetina, sono i polifenoli meglio assorbiti, seguiti dalle catechine (ma non le gallocatechine) e dai flavanoni.

Nelle piante alcuni isoflavoni sono dotati di attività antimicrobica e sono sintetizzati in risposta ad attacchi da parte di batteri o funghi; agiscono quindi come fitoalesine.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Struttura chimica degli isoflavoni

Mentre nella maggior parte dei flavonoidi l’anello B si lega all’anello C in posizione 2, negli isoflavoni l’anello B si lega all’anello C in posizione 3.

Isoflavoni
Fig. 1 – Struttura di Base degli Isoflavoni

Anche se non sono steroidi, sono strutturalmente simili agli estrogeni, in particolare all’estradiolo. Questo conferisce loro proprietà pseudormonali, compresa la capacità di legarsi ai recettori per gli estrogeni, e sono per questo considerati fitoestrogeni o estrogeni vegetali. I benefici spesso ascritti alla soia e ai cibi a base di soia (es. il tofu) si ritiene derivino dalla capacità degli isoflavoni presenti di agire come fitoestrogeni.
Va però sottolineato che il legame ai recettori per gli estrogeni sembra perdere forza con il tempo, per cui la loro efficacia non andrebbe sopravvalutata.
Negli alimenti sono presenti in quattro forme:

  • aglicone;
  • 7-O-glucoside;
  • 6’-O-acetil-7-O-glucoside;
  • 6’-O-malonil-7-O-glucoside.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Isoflavoni della soia: genisteina, daidzeina e gliciteina

Isoflavoni
Fig. 2 – Isoflavoni

La soia ed i derivati della soia, come il latte di soia, il tofu, il tempeh e il miso, sono la principale fonte di isoflavoni nella dieta umana.
Il contenuto in isoflavoni della soia e dei prodotti derivati varia in modo considerevole in funzione della zona geografica e delle condizioni di crescita e lavorazione; ad es. la soia ne contiene tra 580 e 3800 mg/kg di peso fresco mentre il latte di soia tra i 30 e i 175 mg/L. I più abbondanti in questi alimenti sono la genisteina, la daidzeina e la gliciteina, in genere presenti in rapporto di concentrazione 1:1:0,2; altri isoflavoni presenti sono la biocanina A e la formononetina.
I 6’-O-malonil derivati hanno un gusto sgradevole, amaro e astringente, e quindi conferiscono un cattivo sapore ai cibi in cui sono contenuti. Tuttavia, essendo sensibili alla temperatura, sono spesso idrolizzati a glicosidi nel corso dei processi industriali, come la produzione del latte di soia.
I processi di fermentazione che sono necessari nella preparazione di certi cibi come il tempeh ed il miso determinano a loro volta l’idrolisi dei glicosidi ad agliconi, ossia la molecola priva di zucchero.
I glicosidi degli isoflavoni della soia e dei prodotti della soia possono essere deglicosilati anche ad opera delle β-glicosidasi dell’intestino tenue umano.
Gli agliconi sono molto resistenti al calore.
Sebbene molti composti presenti nella dieta siano convertiti dai batteri intestinali in molecole meno attive, in altri casi si verifica la conversione in molecole dotate di maggiore attività biologica. Questo è il caso degli isoflavoni, ma anche dei prenilflavonoidi del luppolo (Humulus lupulus), e dei lignani, anch’essi fitoestrogeni.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Isoflavoni della soia e menopausa

Nelle donne in perimenopausa, anche detta transizione menopausale, e in menopausa vera e propria, i sintomi vasomotori, come le vampate di calore e le sudorazioni notturne, e la perdita di massa ossea sono molto comuni. La terapia sostitutiva ormonale (TOS) si è dimostrata un trattamento molto efficace per queste problematiche.
Il ricorso a terapie alternative a base di fitoestrogeni è aumentato a seguito della pubblicazione dei risultati del “Women’s Health Initiative” (WHI), i quali suggeriscono che la terapia sostitutiva ormonale potrebbero portare più rischi, in particolare un aumento della probabilità di sviluppare di alcune malattie croniche, che benefici.
Tra i fitoestrogeni più utilizzati dalle donne in menopausa ci sono gli isoflavoni della soia, spesso assunti in forma di alimenti fortificati o compresse. Molti studi hanno però messo in evidenza la mancanza di efficacia degli isoflavoni di soia, e del trifoglio rosso, anche in grandi dosi, nella prevenzione dei sintomi vasomotori (vampate di calore e sudorazioni notturne) e della perdita di massa ossea durante la menopausa.

⇑ Torna all’inizio ⇑

Bibliografia

de la Rosa L.A., Alvarez-Parrilla E., Gonzàlez-Aguilar G.A. Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value, and stability. 1th Edition. Wiley J. & Sons, Inc., Publication, 2010

Han X., Shen T. and Lou H. Dietary polyphenols and their biological significance. Int J Mol Sci 2007;9:950-988. doi:10.3390/i8090950

Lethaby A., Marjoribanks J., Kronenberg F., Roberts H., Eden J., Brown J. Phytoestrogens for menopausal vasomotor symptom. Cochrane Database of Systematic Reviews 2013, Issue 12. Art. No.: CD001395. doi:10.1002/14651858.CD001395.pub4

Manach C., Scalbert A., Morand C., Rémésy C., and Jime´nez L. Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr 2004;79(5):727-47 [Abstract]

Tsao R. Chemistry and biochemistry of dietary polyphenols. Nutrients 2010;2:1231-46. doi:10.3390/nu2121231

Benefici del tè verde per la salute

Benefici del tè verde: tra scienza e mito

Benefici del Tè Verde
Fig. 1 – Benefici del Tè Verde

L’assunzione di tè, ed in particolare di tè verde, è da sempre associata, almeno nella cultura orientale, Cina e Giappone in primis, ad effetti benefici sulla salute. Solo di recente la comunità scientifica internazionale ha iniziato a studiare i benefici sulla salute conseguenti alla sua assunzione, riconoscendone il valore preventivo in molte malattie.

Benefici del tè verde nella prevenzione delle neoplasie

Molti studi epidemiologici e di laboratorio hanno dato risultati incoraggianti riguardo al possibile ruolo preventivo del tè, in particolare il tè verde e le sue catechine, un sottogruppo di flavonoidi (i flavonoidi sono i polifenoli più abbondanti nella dieta dell’uomo), nei confronti dello sviluppo di alcune neoplasie quali:

  • i tumori del cavo orale e del tratto digestivo;
  • il tumore del polmone tra coloro che non hanno mai fumato, non tra i fumatori.

I polifenoli del tè, il più attivo dei quali è la epigallocatechina-3-gallato (EGCG), sembrano agire non solo come antiossidanti, ma anche come molecole che, direttamente, possono influenzare l’espressione genica e diverse vie metaboliche.

Benefici del tè verde sulle malattie cardiovascolari

Le malattie cardiovascolari sono la principale causa di morte in tutto il mondo, e in particolare nei paesi a basso e medio reddito, con una stima di 17,3 milioni di decessi nel 2008, valore che aumenterà fino a 23,3 milioni entro il 2030.
Un consumo giornaliero di tè, soprattutto di tè verde, sembra essere associato ad una riduzione del rischio di sviluppare malattie cardiovascolari, in primis ipertensione ed ictus.
Tra i meccanismi proposti sembra essere importante l’accresciuta bioattività del monossido di azoto (NO) endoteliale, un potente vasodilatatore, dovuta all’azione dei polifenoli del tè che ne aumentano la sintesi e/o ne riducono la degradazione mediata dall’anione superossido.

Bere una tazza di tè al giorno farà sicuramente morire di fame il farmacista.” Proverbio cinese

Benefici del tè verde e potere antiossidante

In vitro, i polifenoli del tè si sono dimostrati in grado di neutralizzare i radicali liberi.
Poiché nello sviluppo di molte malattie, quali l’aterosclerosi, il cancro o l’artrite reumatoide, come nel danno conseguente alla riossigenazione di tessuti ischemici, l’azione dei radicali liberi ha un ruolo cruciale, i polifenoli del tè, ed in particolare le catechine del tè verde, possono avere un ruolo preventivo.

Benefici del tè verde sulla perdita di peso e sul mantenimento del peso perso

Il tè verde, ma anche il tè oolong, ossia tè ricchi di catechine e caffeina, hanno un potenziale effetto termogenico. Questo ne ha fatto un possibile strumento per:

  • la perdita del peso, aumentando il dispendio energetico e l’ossidazione dei grassi;
  • il mantenimento del peso perso, assicurando un elevato dispendio energetico durante il mantenimento della perdita di peso.

In realtà è stato dimostrato che il tè verde come anche i suoi estratti:

  • non sono in grado di indurre una perdita di peso significativa in adulti in sovrappeso e obesi;
  • non sono di aiuto nel mantenimento della perdita di peso.

Benefici del tè verde per la salute dentale

Studi in vitro e su animali hanno messo in evidenza che il tè, e nello specifico i suoi polifenoli, sembrano possedere:

  • proprietà antibatteriche nei confronti di patogeni ad azione cariogena, ad es. Streptococcus mutans, come nel caso della EGCG del tè verde;
  • azione inibitoria sulle amilasi sia salivare che batterica (sembra che le tearubigine e teaflavine del tè nero siano più efficaci delle catechine del tè verde);
  • azione inibitoria sulla produzione di acidi nella cavità orale.

Tutte queste caratteristiche rendono il tè verde ed il tè nero bevande con una potenziale attività anticariogena.

Bibliografia