Антоцианы

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Антоцианы определяют цвет осенних листьев, например, у этого клёна Acer palmatum.
Керацианин — рутинозил-3-цианидин, антоциан, содержащийся в костянках вишен (Cerasus).

Антоцианы (от греч. ἄνθος — цветок и κυανός — синий, лазоревый) — природные красящие вещества растений, гликозиды из группы флавоноидов.

  • Антоцианидины, антоцианины — агликоны антоцианов, гидроксипроизводные 2-фенилхромена

Строение и свойства[править]

Антоцианы являются гликозидами, содержащими в качестве агликона-антоцианидина гидрокси- и метоксизамещённые соли флавилия (2-фенилхроменилия), у некоторых антоцианов гидроксильные ацетилированы. Углеводная часть связана с агликоном обычно в положении 3, у некоторых антоцианов — в положениях 3 и 5, при этом в роли углеводного остатка могут выступать как моносахариды глюкоза, рамноза, галактоза, так и ди- и трисахариды.

Будучи пирилиевыми солями, антоцианы легко растворимы в воде и полярных растворителях, малорастворимы в спирте и нерастворимы в неполярных растворителях.

Общая структура антоцианидинов
Антоцианидин R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7
Аурантинидин -H -OH -H -OH -OH -OH -OH
Цианидин -OH -OH -H -OH -OH -H -OH
Дельфинидин -OH -OH -OH -OH -OH -H -OH
Европинидин -OCH3 -OH -OH -OH -OCH3 -H -OH
Лютеолинидин -OH -OH -H -H -OH -H -OH
Пеларгонидин -H -OH -H -OH -OH -H -OH
Мальвидин -OCH3 -OH -OCH3 -OH -OH -H -OH
Пеонидин -OCH3 -OH -H -OH -OH -H -OH
Петунидин -OH -OH -OCH3 -OH -OH -H -OH
Розинидин -OCH3 -OH -H -OH -OH -H -OCH3

Антоцианы построены из остатков сахаров, связанных с агликоном, который является окрашенным соединением — антоцианидином. До 2004 г. описано 17 антоцианидинов.[1]

Строение ряда антоцианидинов[1]
Антоцианидин Общая структурная формула R5 R6 R7 R3' R4' R5'
Апигенидин Флавулоновый катион — структурная основа антоцианидинов −H −OH −H −OH −H −OH −H
Аурантинидин −OH −OH −OH −OH −H −OH −H
Капенсинидин −OH −OMe −H −OH −OMe −OH −OMe
Цианидин −OH −OH −H −OH −OH −OH −H
Дельфинидин −OH −OH −H −OH −OH −OH −OH
Европинидин −OH −OMe −H −OH −OMe −OH −OH
Гирсутидин −OH −OH −H −OMe −OMe −OH −OMe
6-гидроксицианидин −OH −OH −OH −OH −OH −OH −H
Лютеолинидин −H −OH −H −OH −OH −OH −H
Мальвидин −OH −OH −H −OH −OMe −OH −OMe
5-метилцианидин −OH −OMe −H −OH −OH −OH −H
Пеларгонидин −OH −OH −H −OH −H −OH −H
Пеонидин −OH −OH −H −OH −OMe −OH −H
Петунидин −OH −OH −H −OH −OMe −OH −OH
pulchellidyna −OH −OMe −H −OH −OH −OH −OH
Розинидин −OH −OH −H −OMe −OMe −OH −H
Трицетинидин −H −OH −H −OH −OH −OH −OH

Строение антоцианов установлено в 1913 немецким биохимиком Р. Вильштеттером, первый химический синтез осуществлен в 1928 английским химиком Р. Робинсоном.

Антоцианы и антоцианидины обычно выделяются из кислых экстрактов растительных тканей при умеренно невысоких значениях pH, в этом случае агликоновая антоцианиновая часть антоциана либо антоцианин существуют в форме флавилиевой соли, в которой электрон гетероциклического атома кислорода участвует в гетероароматической π-системе бензпирилиевого (хроменилиевого) цикла, который и является хромофором, обуславливающем окраску этих соединений — в группе флавоноидов они являются наиболее глубоко окрашенными соединениями с наибольшим сдвигом максимума поглощения в длинноволновую область.

На окраску антоцианидинов влияет число и природа заместителей: гидроксильные группы, несущие свободные электронные пары обуславливают батохромный сдвиг при увеличении их числа. Так, например, пеларгонидин, цианидин и дельфинидин, несущие в 2-фенильном кольце, соответственно, одну, две и три гидроксильные группы, окрашены в оранжевый, красный и пурпурный цвета. Гликозилирование, метилирование или ацилирование гидроксильных групп антоцианидинов приводит к уменьшению или исчезновению батохромного эффекта.

В силу высокой электрофильности хроменилиевого цикла структура и, соответственно, окраска антоцианов и антоцианидинов обуславливается их чувствительностью к pH: в кислой среде (pH < 3) антоцианы (и антоцианидины) существуют в виде пирилиевых солей, при повышении pH до ~4‒5 происходит присоединение гидроксид-иона с образованием бесцветного псевдооснования, при дальнейшем повышении pH до ~6‒7 происходит отщепление воды с образованием хиноидной формы, которая, в свою очередь, при pH ~7‒8 отщепляет протон с образованием фенолята, и, наконец, при pH выше 8 фенолят хиноидной формы гидролизуется с разрывом хроменового цикла и образованием соответствующего халкона:

Зависимость структуры и цвета антоцианидинов от pH среды: 1. Красная пирилиевая соль; 2. Бесцветное псевдооснование; 3. Синяя хиноидная форма; 4. Пурпурный фенолят хиноидной формы; 5. Жёлтый халкон

Образование комплексов с катионами металлов также влияет на окраску; так, одновалентный катион К+ даёт пурпурные комплексы, двухвалентные Mg2+ и Ca2+ — синие цвета. На цвет также может влиять адсорбция на полисахаридах.

Антоцианины гидролизуются до антоцианидинов в 10 % соляной кислоте, но сами антоцианидины устойчивы в кислой среде (при низких значениях pH), и разлагаются при высоких (в щелочах).

Биосинтез и функции[править]

Полностью биологические функции пока не выяснены. Образованию антоцианов благоприятствуют низкая температура, интенсивное освещение.

Распространение в природе[править]

Малина садовая, Rubus idaeus.
Красный цвет кожицы яблок сорта Fuji
Молодые побеги розы имеют красную окраску. Близкие по структуре соединения обуславливают также окраску цветков шиповника и роз.

Антоцианы очень часто определяют цвет лепестков цветков, плодов и осенних листьев. Они обычно придают фиолетовую, синюю, коричневую, красную, оранжевую окраску. Эта окраска сильно зависит от рН клеточного содержимого, и потому может меняться при созревании плодов, отцветании цветков — то есть в процессах, сопровождающихся закислением клеточного содержимого.

Многие антоцианы достаточно хорошо растворимы, например, при экстракции виноградного сока из кожуры плодов они переходят в красные вина (см. цвет бордо).

К наиболее распространённым антоцианам относятся Цианидин


Aliment Антоцианидины, мг
100 г сырой массы
Арония 200‒1000
aubergine 750
hawthorne 400
orange ~200
boysen ~160
mûre ~115
myrtille 80‒420
canneberge 50‒80
mûroise ~77
framboise 10‒60
cerise 350‒400
groseille 80‒420
raisin rouge 30‒750
vin rouge 24‒35
fève de cacao ~
fraise ~

Цвета осенних листьев[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Цвет осенних листьев
Растения с повышенной концентрацией антоцианов популярны в ландшафтном дизайне — например, эти селектированные пурпурные культивары европейского бука

Многие популярные книги неточно указывают на то, что цвет осенних листьев (включая красный цвет) — просто результат разрушения зелёного хлорофилла, который маскировал уже имевшиеся жёлтые, оранжевые и красные пигменты (каротиноид, ксантофилл и антоциан, соответственно). И если для каротиноидов и ксантофиллов это действительно так, то антоцианы не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнёт снижаться уровень хлорофиллов! Именно тогда растения начинают синтезировать антоцианы, возможно, они выполняют фотозащитную функцию в процессе перемещения азота.

Применение[править]

Антоцианы рассматривают как вторичные метаболиты. Они разрешены в качестве пищевых добавок (E163).

Богаты антоцианами такие растения, как, например, черника, клюква, малина, ежевика, чёрная смородина, вишня, баклажаны, чёрный рис, виноград Конкорд и мускатный виноград, красная капуста. В медицине широко применяются антоцианы черники (в составе экстракта черники).

Исследования лечебных свойств[править]

В последние 30‒50 лет были исследованы многие соединения класса антоцианов, у них обнаружены профилактические и лечебные свойства, используемые в лечении онкологических заболеваний, нервных расстройств, при воспалениях, диабете, бактериальных инфекциях и др. состояниях.

Литература[править]

См. также[править]

Примечания[править]