© Borgis - Postępy Fitoterapii 1/2013, s. 48-53
*Anna Parus
Przeciwutleniające i farmakologiczne właściwości kwasów fenolowych
Antioxidant and pharmacological properties of phenolic acids
Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Politechnika Poznańska
Dyrektor Instytutu: prof. dr hab. inż. Adam Voelkel
Summary
Phenolic acids are secondary metabolites extensively spread throughout the plant kingdom. Due to their importance in plants and human health. Phenolic acids function as reducing agents, free radical scavengers, and quenchers of singlet oxygen formation. The medicinal and pharmacological properties of phenolic acids are mainly connected with their antioxidant activity. In addition, phenolic acids components play important roles in the control of cancer and other human diseases.
Wprowadzenie
Wzrost zainteresowania związkami bioaktywnymi jest związany z potencjalnymi możliwościami wykorzystania ich jako środków dodawanych do żywności, chemicznych czy farmaceutycznych. Pod pojęciem substancje bioaktywne rozumiemy wszelkie komponenty, zawierające substancje lecznicze i odżywcze, które zazwyczaj występują w roślinach w małych ilościach (1). Jedną ze znanych substancji bioaktywnych są związki fenolowe, do których należą m.in. flawonoidy, kwasy fenolowe czy też taniny. Flawonoidy to jedna z ważniejszych grup polifenoli, które ze względu na zróżnicowaną strukturę chemiczną, pełnią wiele funkcji w roślinach. Drugą grupą związków fenolowych wyróżniających się bioaktywnymi właściwościami są kwasy fenolowe (2).
Podział i występowanie kwasów fenolowych
Kwasy fenolowe w swojej strukturze zawierają grupę hydroksylową i karboksylową. W świecie roślin rozpowszechnione są hydroksylowe pochodne kwasu benzoesowego (ryc. 1) oraz kwasu cynamonowego (ryc. 2).
Ryc. 1. Struktura kwasów hydroksybenzoesowych.
Ryc. 2. Struktura kwasów hydroksycynamonowych.
Najbardziej rozpowszechnione spośród kwasów hydroksybenzoesowych są kwasy: galusowy, p-hydroksybenzoesowy, protokatechowy, wanilinowy i syryngowy, natomiast spośród kwasów hydroksycynamonowych: kawowy, ferulowy, p-kumarowy i synapowy (3).
W roślinach kwasy fenolowe występują przeważnie w formie związanej w postaci estrów oraz glikozydów, wchodzących w skład lignin i tanin hydrolizujących. Niektóre z kwasów hydroksycynamonowych występują w połączeniach estrowych z kwasami karboksylowymi lub z glukozą. Występują one w połączeniach estrowych z następującymi kwasami (4, 5): malonowym, winowym, α-hydroksy-hydrokawowym, hydroksycynamonowym, tartronowym (HOOC-CHOH-COOH, jako kwas p-kumaroilo-, feruloilo- i kawoilo-tartronowy), szikimowym, galaktarowym, glukarowym (jako kwas kawoiloglukarowy), glukozowym (jako kwas feruloiloglukonowy, którego głównym izomerem jest kwas 2-O-feruloiloglukonowy), 4-metoksyaldarowym (jako kwas 2-O-feruloilo-4-metoksyaldarowy).
W środowisku kwaśnym, po podgrzaniu, związki te mogą ulegać hydrolizie, pod wpływem której dochodzi do zerwania wiązań estrowych i glikozydowych, co w konsekwencji prowadzi do wzrostu liczby wolnych fenolokwasów (6).
Natomiast kwasy hydroksybenzoesowe są przeważnie obecne jako glikozydy. W tkankach roślinnych zdefiniowano również inne połączenia fenolokwasów, np. z flawonoidami, kwasami tłuszczowymi, sterolami oraz polimerami ścian komórkowych. Kwasy fenolowe mogą być również komponentami antocyjanów lub flawonów (6-9).
W tabeli 1 przedstawiono przykładowe występowanie niektórych kwasów fenolowych w roślinach.
Tabela 1. Występowanie kwasów fenolowych w roślinach.
| Grupa kwasów fenolowych | Nazwa kwasu | Występowanie | Piśmiennictwo |
| Kwasy hydroksybenzoesowe | protokatechowy | czarna porzeczka,
czerwone owoce (truskawki, maliny),
jeżyny,
czerwona cebula,
rzodkiewka,
winogrona | (7) |
| p-hydroksybenzoesowy |
| galusowy | herbata,
truskawki,
maliny,
jeżyny,
winogrona,
cebula | (7) |
| Kwasy hydroksycynamonowe | kawowy | jabłka,
gruszki,
śliwki,
liście Ginkgo biloba i Morus alba,
liście tytoniu,
kawa,
ziemniaki,
szpinak,
sałata,
kapusta,
oliwa z oliwek,
wino | (10, 11) |
| ferulowy | nasiona pszenicy, jęczmienia, żyta i owsa | (12, 13) |
| p-kumarowy | jabłka,
czarna porzeczka,
zboża,
otręby zbóż | (12, 13) |
| synapowy | warzywa z rodziny Brassica (brokuły, jarmuż),
soki cytrusowe | (12, 13) |
Wśród roślin szczególnie rozpowszechnione są pochodne kwasu cynamonowego. Występują zarówno w postaci wolnej, jak i depsydów oraz jako glikozydy. W owocach kwasy hydroksycynamonowe występują głównie jako estry glukozy lub kwasu chinowego, natomiast w ziarnach zbóż kwasy ferulowe i p-kumarowy są związane z arabinoksylanami.
Wśród roślin kwiatowych i porostów (kwasy porostowe) występują depsydy, których przykładem jest kwas chlorogenowy (ryc. 3). Kwas chlorogenowy powstaje w wyniku połączenia grupy karboksylowej kwasu kawowego z grupą fenolową kwasu chinowego. Występuje on w dość dużych ilościach w kawie (Coffea robusta), nasionach kakaowca, owocach aronii i czarnej jagody, owocach i liściach morwy oraz w przyprawach ziołowych (7-13).
Ryc. 3. Struktura kwasu chlorogenowego (kwas 5`-kawo-ilochinowy).
Kwasy fenolowe są odpowiedzialne za kwaśny i gorzki smak niektórych produktów spożywczych pochodzenia roślinnego, nadają im także właściwości ściągające. Stwierdzono, że charakterystyczny smak produktów z mąki otrzymanej z zarodków kukurydzy jest wynikiem obecności kwasów: ferulowego oraz o- i p-kumarowego (4, 8).
Właściwości przeciwutleniające kwasów fenolowych
Aktywność przeciwutleniająca związków fenolowych polega na różnorodnych mechanizmach ich działania, między innymi wykazują one charakter (14, 15):
– związków o właściwościach redukujących – mogą oddać elektron lub atom wodoru;
– związków wiążących wolne rodniki – mogą stabilizować lub delokalizować niesparowany elektron;
– czynników chelatujących jony metali enzymów katalizujących reakcje utleniania;
– inhibitorów oksydaz;
– terminatorów przerywających łańcuchowe reakcje rodnikowe;
– stabilizatorów wolnych rodników powstających w reakcjach oksydacyjnych poprzez ich uwodornianie lub kompleksowanie.
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Kris-Etherton PM, Hecker KD, Bonanome A i wsp. Bioactive compounds in food: their role in the prevention of cardiovascular disease and cancer. Am J Med 2002; 113:71S-88S. 2. Harborne JB, Baxter H, Moss GP. Phytochemical dictionary: handbook of bioactive compounds from plant, Second ed. Taylor and Francis, London 1999. 3. Bravo L. Polyphenols: chemistry, dietary, sources, metabolism and nutrional significance. Nutr Rev 1998; 56:317-33. 4. Huang CJ, Zayas JF. Phenolic acids contribution to taste characteristic of corn germ protein flour products. J Food Sci 1991; 56(5):1308-10. 5. Herrmann K. Occurrence and content of hydroxycinnamic acid and hydroxybenzoic acid compounds in foods. Crit Rev Food Sci Nutr 1989; 28:315-47. 6. Jeszka M, Flaczek E, Kobus-Cisowska J i wsp. Związki fenolowe – charakterystyka i znaczenie w technologii żywności. Nauka Przyr Technol 2010; 4(2): 1-13. 7. Wilska-Jaszka J. Polifenole, glukozynolany i inne związki prozdrowotne i antyżywieniowe. [W:] Chemia żywności. T. I. Składniki żywności. Red. ZE Sikorski. WN-T, Warszawa 2007; 206-26. 8. Gawlik-Dziki U. Fenolokwasy jako bioaktywne składniki żywności. Żywn Nauka Technol Jakość 2004; 41(4):29-40. 9. Kączkowski J. Biochemia roślin. T. 1. PWN, Warszawa 1992. 10. Jeszka M, Kobus J, Flaczek E. Określenie potencjału antyoksydacyjnego ekstraktu z liści morwy białej. Bromatol Chem Toksykol 2009; 42(3):885-89a L. 11. Kobus J, Flaczek E, Siger A i wsp. Phenolic compounds and antioxidant activity of extract of Ginkgo leaves. Eur J Lipid Sci Technol 2009; 111:1140-50. 12. Clifford MN. Chlorogenic acids and other cinnamates – nature, occurrence, dietary burden, adsorption and metabolism. J Sci Food Agric 2000; 80:1033-42. 13. King A, Young G. Characteristics and occurrence of phenolic phytochemicals. J Am Diet Assoc 1999; 99(2):213-8. 14. Panczenko-Kresowska B. Wolne rodniki a żywienie. Wiad Ziel 1997; 10:17-18. 15. Rice-Evans CA, Miller NJ, Paganga G. Antioxidant properties of phenolic compounds. Trends Plant Sci 1997; 2(4):152-9. 16. Cuvelier ME, Richard H, Berset C. Antioxidative activity and phenolic composition of pilot-plant and commercial extracts of sage and rosemary. J Am Oil Chem Soc 1996; 73(5):645-52. 17. Shahidi F, Wanasundara JPD. Phenolic antioxidant. Crit Rev Food Sci Nutr 1992; 32:67-103. 18. Rice-Evans CA, Miller NJ, Paganga G. Structure-antioxidant activity relationship of flavonoids and phenolic acids. Free Rad Biol Med 1996; 20(7):933-6. 19. Siquet C, Pavia-Martins F, Lima JFLC i wsp. Antioxidant profile of dihydroxy- and trihydroxyphenolic acids – a structure – acivity relationship study. Free Radic Res 2006; 40(4):433-42. 20. Chen JH, Ho CT. Antioxidant activities of caffeic acid and its related hydroxycinnamic acid compounds. J Agric Food Chem 1997; 45(7):2374-8. 21. Medina I, Gallardo JM, Gonzalez MJ i wsp. Effect of molecular structure of phenolic families as hydroxycinnamic acids and catechins on their antioxidant effectiveness in minced fish muscle. J Agric Food Chem 2007; 55(10):3889-95. 22. Sroka Z, Cisowski W. Hydrogen peroxide scavenging, antioxidant and anti-radical activity of some phenolic acids. Food Chem Toxicol 2003; 41(3):753-8. 23. Marinova EM, Toneva A, Yanishlieva N. Comparison of the antioxidative properties of caffeic and chlorogenic acids. Food Chem 2009; 114:1498-1502. 24. Cliford MN. Chlorogenic acids and other cinnamates – nature, occurance and dietary burden. J Sci Food Agric 1999; 79:362. 25. Olthof MR, Hollman PC, Katan MB. Chlorogenic acid and caffeic acid are absorbed in humans. J Nutr 2001; 131:66. 26. Gugliucci A, Markowicz-Bastos DH. Chlorogenic acid protects paraoxonase 1 activity in high density lipoprotein from inactivation caused by physiological concentrations of hypochlorite. Fitoterapia 2009; 80:138-142. 27. Halliwell B. Antioxidant and human disease: a general introduction. Nutr Rev 1997; 55:L552-4. 28. Lamer-Zarawska E, Oszmiański J. Rola niektórych substancji roślinnych w profilaktyce przeciwnowotworowej. Wiad Ziel 1998; 5:1-4. 29. Slavin J, Marquart L, Jakoby DI. Comsumption of whole-grain food and decreased risk of cancer: proposed mechanisms. Cereal Foods World 2000; 2:54-58. 30. Tada H, Ikeda Y, Omoto T i wsp. Rosmarinic acid and related phenolic in adventitius root cultures of Ociumum basilicum L. Plant Tissue Cult Lett 1996; 13(1):69-71. 31. Fernández MA, García MD, Sáenz MT. Antibacterial activity of the phenolic acids fraction of Scrophularia frutescens and Scrophularia sambucifolia. J Ethnopharmacol 1996; 53:11-4. 32. Abeen SM, Mathew TC, Path C i wsp. Protective of green tea on intestinal ischemia-reperfusion injury. Nutr 2011; 27:598-603. 33. Garden DL, Granger DN. Pathophysiology of ischemia-reperfusion injury. J Patrol 2000; 190:255-66. 34. Rouanet JM, Decorde K, Del Rio D i wsp. Berry juice, teas, antioxidants and the prevention of atherosclerosic in hamster. Food Chem 2010; 118:266-71. 35. Chung IM, Kim EH, Yeo MA i wsp. Antidiabetic effects of three Korean sorghum phenolic extracts in norma and streptozotocin-induced diabetic rats. Food Res Internat 2011; 44:127-32. 36. Krol W, Scheller S, Shani J. Synergistic effect of ethanolic extract of propolis and antibiotics on the growth of Staphylococcus aureus. Arzneim Forsch 1993; 43:607-69. 37. Schnitzler P, Neuner A, Nolkemper S i wsp. Antiviral activity and mode of action of propolis extracts and selected compounds. Phytother Res 2010; 24:20-8. 38. Makarska E, Michalak M. Aktywność przeciwutleniająca kwasów fenolowych jęczmienia jarego. Annales UMCS, Sect E, 2005; 60:263-9. 39. Rosicka-Kaczmarek J. Polifenole jako naturalne antyoksydanty w żywności. Przegl Piek Cukier 2004; 6:12-16. 40. Ghasemzadeh A, Ghasemzadeh N. Flavonoids and phenolic acids: Role and biological activity in plants and human. J Med Plants Res 2011; 31(5):6697-703.
