Los flavonoides (o bioflavonoides ) (de la palabra latina flavus, que significa amarillo, su color en la naturaleza) son una clase de metabolitos secundarios de plantas y hongos polifenólicos.
Químicamente, los flavonoides tienen la estructura general de un esqueleto de 15 carbonos, que consta de dos anillos de fenilo (A y B) y un anillo heterocíclico (C). Esta estructura de carbono se puede abreviar C6-C-C. Según la nomenclatura IUPAC, se pueden clasificar en:
Flavonoides o bioflavonoides
Isoflavonoides, derivados de laestructura-fenil cromen–ona (3-fenil-,4- benzopirona )
Neoflavonoides, derivados de la estructura 4-fenil- cumarina (4-fenil-,2- benzopirona )
Las tres clases de flavonoides anteriores son todos compuestos que contienen cetonas y, como tales, antoxantinas ( flavonas y flavonoles ). Esta clase fue la primera en llamarse bioflavonoides. Los términos flavonoide y bioflavonoide también se han utilizado más libremente para describir compuestos de polihidroxipolifenoles no cetónicos, que se denominan más específicamente flavonoides.
Los tres ciclos o heterociclos en la cadena principal de flavonoides generalmente se denominan anillo A, B y C. El anillo A generalmente muestra un patrón de sustitución de floroglucinol.
Biosíntesis
Los flavonoides se sintetizan mediante la vía metabólica fenilpropanoide en la que se usa el aminoácido Fenilalanina para producir 4-cumaroil-CoA. Esto se puede combinar con malonil-CoA para producir la columna vertebral verdadera de los flavonoides, un grupo de compuestos llamados chalcones, que contienen dos anillos de fenilo.
El cierre de anillo conjugado de chalcones da como resultado la forma familiar de flavonoides, la estructura de tres anillos de una flavona. La vía metabólica continúa a través de una serie de modificaciones enzimáticas para producir flavanonas → dihidroflavonoles → antocianinas. A lo largo de esta vía, se pueden formar muchos productos, incluidos los flavonoles, los flavan–ols, las proantocianidinas (taninos) y una gran cantidad de otros polifenoles diferentes.
Funciones de los flavonoides en las plantas
Los flavonoides se distribuyen ampliamente en las plantas y cumplen muchas funciones. Los flavonoides son los pigmentos vegetales más importantes para la coloración de flores, produciendo pigmentación amarilla o roja / azul en pétalos diseñados para atraer a los animales polinizadores. En las plantas superiores, los flavonoides están involucrados en la filtración UV, la fijación simbiótica de nitrógeno y la pigmentación floral.
También pueden actuar como mensajeros químicos, reguladores fisiológicos e inhibidores del ciclo celular. Los flavonoides secretados por la raíz de su planta huésped ayudan a Rhizobia en la etapa de infección de su relación simbiótica con legumbres como guisantes, frijoles, trébol y soja. Los rizobios que viven en el suelo pueden detectar los flavonoides y esto desencadena la secreción de factores Nod, que a su vez son reconocidos por la planta huésped y pueden provocar la deformación del vello radicular y varias respuestas celulares, como los flujos de iones y la formación de un nódulo radicular.
Además, algunos flavonoides tienen actividad inhibitoria contra los organismos que causan enfermedades de las plantas, por ejemplo, Fusarium oxysporum.
Subgrupos
Más de 5000 flavonoides naturales se han caracterizado de varias plantas. Se han clasificado de acuerdo con su estructura química, y generalmente se subdividen en los siguientes subgrupos (para más información, consulte ):
- Antocianidinas
- Antoxantinas
- Flavanones
- Flavanonoles
- Flavans
Isoflavonoides
Las isoflavonas usan el esqueleto de 3-fenilcromen- 4-ona (sin sustitución del grupo hidroxilo en el carbono en la posición 2)
Ejemplos : genisteína, daidzeína, gliciteína
- Isoflavanos
- Isoflavandiols
- Isoflavenes
- Coumestans
- Pterocarpans
Fuentes dietéticas
Los flavonoides (específicamente los flavonoides como las catequinas ) son «el grupo más común de compuestos polifenólicos en la Dieta humana y se encuentran en todas partes en las plantas». Los flavonoles, los bioflavonoides originales como la quercetina, también se encuentran en todas partes, pero en cantidades menores.
La distribución generalizada de flavonoides, su variedad y su toxicidad relativamente baja en comparación con otros compuestos vegetales activos (por ejemplo alcaloides ) significa que muchos animales, incluidos los humanos, ingieren cantidades significativas en su dieta. Los alimentos con un alto contenido de flavonoides incluyen el perejil, cebollas, arándanos y otras bayas, té negro, té verde y té oolong, plátanos, todos los cítricos, Ginkgo biloba, vino tinto, espino amarillo, trigo sarraceno, y chocolate negro (con un contenido de cacao del 70% o más).
Se puede obtener más información sobre las fuentes dietéticas de flavonoides en la base de datos de flavonoides del Departamento de Agricultura de los EE. UU.
Perejil
El perejil, tanto fresco como seco, contiene flavonas.
Arándanos
Los arándanos son una fuente dietética de antocianidinas.
Té negro
El té negro es una rica fuente de flavan–ols en la dieta.
Cítricos
Los flavonoides cítricos incluyen hesperidina (un Glucósido de flavanona hesperetina ), quercitrina, rutina (dos Glucósidos de flavonol quercetina ) y la flavona tangeritina.
Vino
Cacao
Los flavonoides existen naturalmente en el cacao, pero debido a que pueden ser amargos, a menudo se eliminan del chocolate, incluso del chocolate negro. Aunque los flavonoides están presentes en el chocolate con leche, la leche puede interferir con su absorción; sin embargo, esta conclusión ha sido cuestionada.
Maní
La piel de maní (roja) contiene un contenido significativo de polifenoles, incluidos los flavonoides.
Unidad: mg / 100g
Ingesta dietética
Los datos de composición de alimentos para flavonoides fueron proporcionados por la base de datos del USDA sobre flavonoides. En la encuesta NHANES de los Estados Unidos, la ingesta media de flavonoides fue de 190 mg / día en adultos, con flavan–ols como el principal contribuyente. En la Unión Europea, según los datos de la EFSA, la ingesta media de flavonoides fue de 140 mg / día, aunque hubo diferencias considerables entre los distintos países.
El principal tipo de flavonoides consumidos en la UE y EE. UU. Fueron los flavan–ols, principalmente del té, mientras que la ingesta de otros flavonoides fue considerablemente menor.
Investigación
Aunque hay una investigación en curso sobre los posibles beneficios para la salud de los flavonoides individuales, ni la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) ni la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) han aprobado ningún reclamo de salud para los flavonoides o aprobado cualquier flavonoide como medicamento farmacéutico.
Además, la FDA advirtió a varias compañías sobre declaraciones de propiedades saludables engañosas.. Un recurso web proporciona propiedades fisicoquímicas y literatura exhaustiva sobre flavonoides.
In vitro
Los flavonoides han demostrado tener una amplia gama de actividades biológicas y farmacológicas en estudios in vitro. Los ejemplos incluyen antialérgico, antiinflamatorio, antioxidante, antimicrobiano ( antibacteriano, antimicótico, y antiviral ), anticancerígenos, y actividades antidiarreicas. También se ha demostrado que los flavonoides inhibentopoisomerasa enzimas y para inducir ADN mutaciones en el linaje mixto leucemia ( MLL gen) en in vitro estudios.
Sin embargo, en la mayoría de los casos anteriores no se realizó un seguimiento in vivo o investigación clínica, por lo que es imposible decir si estas actividades tienen algún efecto beneficioso o perjudicial para la salud humana. Las actividades biológicas y farmacológicas que se han investigado en mayor profundidad se describen a continuación.
Antioxidante
La investigación en el Instituto Linus Pauling y la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria muestra que los flavonoides se absorben poco en el cuerpo humano (menos del 5%), y la mayor parte de lo que se absorbe se metaboliza y excreta rápidamente. Estos hallazgos sugieren que los flavonoides tienen una actividad antioxidante sistémica insignificante, y que el aumento de la capacidad antioxidante de la sangre observada después del consumo de alimentos ricos en flavonoides no es causado directamente por los flavonoides, sino que se debe a la producción de ácido úrico resultante de la despolimerización y excreción de flavonoides.
Inflamación
La inflamación se ha implicado como un posible origen de numerosas enfermedades locales y sistémicas, como el cáncer, trastornos cardiovasculares, diabetes mellitus, y Enfermedad celíaca.
Los estudios preliminares indican que los flavonoides pueden afectar los mecanismos antiinflamatorios a través de su capacidad para inhibir compuestos reactivos de oxígeno o nitrógeno. Los flavonoides también se han propuesto para inhibir la actividad proinflamatoria de las enzimas involucradas en la producción de radicales libres, como la ciclooxigenasa, la lipoxigenasa o la óxido nítrico sintasa inducible, y para modificar las vías de señalización intracelular en las células inmunes, o en las células cerebrales después de un derrame cerebral.
Las investigaciones preliminares han demostrado que las procianidinas, una clase de flavonoides, tienen mecanismos antiinflamatorios que incluyen la modulación de la vía del ácido araquidónico, la inhibición de la transcripción génica, la expresión y la actividad de las enzimas inflamatorias, así como la secreción de mediadores antiinflamatorios.
Cáncer
Los estudios clínicos que investigan la relación entre el consumo de flavonoides y la prevención / desarrollo del cáncer son contradictorios para la mayoría de los tipos de cáncer, probablemente porque la mayoría de los estudios tienen un diseño retrospectivo y utilizan un tamaño de muestra pequeño.
Dos excepciones aparentes son el carcinoma gástrico y los cánceres relacionados con el tabaquismo. La ingesta de flavonoides en la dieta se asocia con un riesgo reducido de carcinoma gástrico en las mujeres y un riesgo reducido de cáncer del tracto aerodigestivo en los fumadores.
Enfermedades cardiovasculares
Entre los trastornos humanos más estudiados de manera general, posiblemente afectados por los flavonoides en la dieta, la investigación preliminar de la enfermedad cardiovascular ha revelado los siguientes mecanismos bajo investigación en pacientes o sujetos normales:
Inhibir la coagulación, la formación de trombos o la agregación plaquetaria
Reducir el riesgo de aterosclerosis
Reducir la presión arterial y el riesgo de hipertensión
Reducir el estrés oxidativo y las vías de señalización relacionadas en las células de los vasos sanguíneos
Modificar mecanismos inflamatorios vasculares
Mejorar la función endotelial y capilar
Modificar los niveles de Lípidos en sangre
Regular el metabolismo de Carbohidratos y glucosa
Modificar mecanismos de envejecimiento
En el registro de ensayos clínicos de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. (Julio de 2016) se encuentran 48 estudios en humanos realizados o en curso para estudiar los efectos dietéticos de los flavonoides vegetales en las enfermedades cardiovasculares.
Sin embargo, los estudios basados en la población no han demostrado un fuerte efecto beneficioso que podría deberse a la ingesta considerablemente menor en la dieta habitual de los investigados.
Antibacteriano
Se ha demostrado que los flavonoides tienen (a) actividad antibacteriana directa, (b) actividad sinérgica con antibióticos y (c) la capacidad de suprimir los factores de virulencia bacteriana en numerosos estudios in vitro y en un número limitado de estudios in vivo. Cabe destacar entre los estudios in vivo el hallazgo de que la quercetina oral protege a los conejillos de indias contra el carcinógeno del grupo 1 Helicobacter pylori.
Investigadores de laLa investigación prospectiva europea sobre el cáncer y la nutrición ha especulado que esta podría ser una de las razones por las cuales la ingesta de flavonoides en la dieta se asocia con un menor riesgo de carcinoma gástrico en las mujeres europeas. Se necesita investigación adicional in vivo y clínica para determinar si los flavonoides podrían usarse como medicamentos farmacéuticos para el tratamiento de la infección bacteriana, o si la ingesta de flavonoides en la dieta ofrece alguna protección contra la infección.
Síntesis, detección, cuantificación y alteraciones semisintéticas
Espectro de color
La síntesis de flavonoides en las plantas es inducida por espectros de color claro en radiaciones de alta y baja Energía. Las radiaciones de baja energía son aceptadas por los fitocromos, mientras que las radiaciones de alta energía son aceptadas por los carotenoides, flavinas, criptocromos además de los fitocromos.
El proceso fotomorfogenético de la biosíntesis de flavonoides mediada por fitocromo se ha observado en amaranto, cebada, maíz, sorgo y nabo. La luz roja promueve la síntesis de flavonoides.
Disponibilidad a través de microorganismos
Varios artículos de investigación recientes han demostrado la producción eficiente de moléculas de flavonoides a partir de microorganismos genéticamente modificados.
Pruebas de detección
Prueba de Shinoda
Se añaden cuatro piezas de limaduras de Magnesio al extracto etanólico seguido de unas gotas de ácido clorhídrico concentrado. Un color rosado o rojo indica la presencia de flavonoides. colores que varían del naranja al rojo indicados flavonas, rojo carmesí flavonoides indicados, carmesí a magenta indica flavononas.
Prueba de hidróxido de sodio
Aproximadamente 5 mg del compuesto se disuelven en agua, se calientan y se filtran. Se agrega hidróxido de sodio acuoso al 10% a 2 ml de esta solución. Esto produce una coloración amarilla. Un cambio de color de amarillo a incoloro al agregar ácido clorhídrico diluido es una indicación de la presencia de flavonoides.
Prueba de p-dimetilaminocinnamaldehído
Se ha desarrollado un ensayo colorimétrico basado en la reacción de los anillos A con el cromógeno p-dimetilaminocinnamaldehído (DMACA) para flavonoides en cerveza que se puede comparar con el procedimiento de vainillina.
Cuantificación
Lamaison y Carnet han diseñado una prueba para la determinación del contenido total de flavonoides de una muestra ( método AlCI 3 ). Después de mezclar adecuadamente la muestra y el reactivo, la mezcla se incuba durante 10 minutos a temperatura ambiente y la absorbancia de la solución se lee a 440 nm.
El contenido de flavonoides se expresa en mg / g de quercetina.
Alteraciones semisintéticas
La Caipa antártica lipasa inmovilizada se puede utilizar para catalizar la acilación regioselectiva de los flavonoides.