flavonoides
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ahui Sacha Mario Ismael Ylaquita Baldrrago Lady Roco
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Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Ingeniera Industrial E.A.P. Ingeniera Industrial
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INDICE
INDICE ........................................................................................................................................................................... 2 INTRODUCCION ............................................................................................................................................................. 3 CAPITULO I: MARCO TERICO ....................................................................................................................................... 5A. B. C.
FLAVONOIDE ............................................................................................................................................................ 5 DESCUBRIMIENTO .................................................................................................................................................... 7 ESTRUCTURA QUIMICA ............................................................................................................................................ 7
CAPITULO II: EXTRACCIN Y ANLISIS ........................................................................................................................... 9 CAPITULO III: CLASIFICACIN DE LOS FLAVONOIDES ................................................................................................... 10 CAPITULO IV: APLICACIONES DE LOS FLAVONOIDES .................................................................................................... 14A. B.
APLICACIONES EN MEDICINA ................................................................................................................................. 14 APLICACIONES EN LAS PLANTAS ORNAMENTALES Y LOS FRUTOS COMERCIALES ................................................ 16
BIBLIOGRAFA .............................................................................................................................................................. 17
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Flavonoides
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INTRODUCCION
Los flavonoides son un ejemplo de compuestos antioxidantes naturales, que estn ampliamente distribuidos en los alimentos vegetales presentes en la dieta normal humana. La evidencia epidemiolgica sugiere que los flavonoides dietticos podran ejercer efectos protectores en las enfermedades cardiovasculares como la enfermedad cardiaca o el infarto mediante mecanismos antiaterognicos, antioxidantes, antiagregantes, vasodilatadores y antihipertensivos. Una de las mayores fuentes dietticas de flavonoides en la poblacin mundial es el t, que contiene mayoritariamente catequinas, un tipo especial de flavonoides. Los flavonoides son un amplio grupo de compuestos polifenlicos de bajo peso molecular, que tienen en comn el esqueleto 2-fenilcromano (C6-C3-C6). Esta estructura base puede presentar muchas sustituciones y variaciones que dan lugar a los diversos tipos de flavonoides: flavonoles, flavonas, flavanonas, catequinas, antocianos, isoflavonas y chalconas. Se han identificado ms de 4000 flavonoides diferentes, y se estima que pueda haber ms. Las fuentes dietticas principales son las cebollas, vino, manzanas, uvas y el t . El t (obtenido a partir de las hojas de la especie Camellia sinensis) es una de las bebidas ms antiguas, y es la segunda ms consumida por detrs del agua. Aunque existen muchas variedades, es el t verde el que contiene mayor cantidad de derivados polifenlicos gracias a su mtodo de fabricacin: las hojas no son sometidas a un proceso de fermentacin, por lo que contienen mayor cantidad de antioxidantes. De los polifenoles totales del t, el 59,9% lo constituyen las catequinas. Las catequinas (flavanoles) tienen dos ncleos fenlicos (A y B) que estn unidos por tres tomos de carbono que forman parte, junto con un tomo de oxgeno, del anillo C. Los carbonos 2 y 3 del anillo C son asimtricos y segn la posicin espacial de los sustituyentes del C3, las catequinas pueden ser enantimeros (+) o (-). Se han definido ocho catequinas diferentes, siendo las mayoritarias el (-)-galato de epigalocatequina (EGCG) y (+)-galocatequina (GC), que representan el 51,8% de las ocho catequinas (2). La composicin del t puede variar segn la especie, el medio de cultivo, la estacin del ao y edad de la planta. Por ejemplo, en el t verde las catequinas representan un 80-90% de los flavonoides, mientras que en el t negro esta proporcin es de 20-30%. En general, las hojas ms jvenes tienen menos catequinas. La forma de preparar la infusin tambin influye, ya que temperaturas elevadas producen una disminucin de
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Universidad Nacional Mayor de San Marcosla concentracin de catequinas, por lo que es preferible dejar enfriar el agua antes de introducir las hojas del t. Las catequinas del t verde son solubles en agua, por lo que el grado de extraccin de stas depende del tiempo de contacto de las hojas con el agua. En cuanto a la biodisponibilidad de las catequinas, diversos estudios sealan que la leche que en ocasiones es aadida al t, contrarresta los efectos saludables de las catequinas, probablemente porque la casena de la leche quelan las catequizas, sin embargo los resultados son contradictorio
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CAPITULO I: MARCO TERICOa. FLAVONOIDE
Esqueleto de los neoflavonoides.
Flavonoide (del latn flavus, "amarillo") es el trmino genrico con que se identifica a una serie de metabolitos secundarios de las plantas. Son sintetizados a partir de una molcula de fenilalanina y 3 de malonil-CoA, a travs de lo que se conoce como "va biosinttica de los flavonoides", cuyo producto, la estructura base, se cicla gracias a una enzima isomerasa. La estructura base, un esqueleto C6-C3-C6, puede sufrir posteriormente muchas modificaciones y adiciones de grupos funcionales, por lo que los flavonoides son una familia muy diversa de compuestos, aunque todos los productos finales se caracterizan por ser polifenlicos y solubles en agua. Los flavonoides que conservan su esqueleto pueden clasificarse, segn las isomerizaciones y los grupos funcionales que les son adicionados, en 6 clases principales: las chalconas, las flavonas, los flavonoles, los flavandioles, las antocianinas, y los taninos condensados.1 ms una sptima clase, las auronas, tenidas en cuenta por algunos autores por estar presentes en una cantidad considerable de plantas. Tambin el esqueleto puede sufrir modificaciones, convirtindose entonces en el esqueleto de los isoflavonoides o el de los neoflavonoides, que por lo tanto tambin son derivados de los flavonoides. Los flavonoides se biosintetizan en todas las "plantas terrestres" o embriofitas, y tambin en algunas algas Charophyta, y aunque todas las especies comparten la va biosinttica central, poseen una gran variabilidad en la composicin qumica de sus productos finales y en los mecanismos de regulacin de su biosntesis, por
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Universidad Nacional Mayor de San Marcoslo que la composicin y concentracin de flavonoides es muy variable entre especies y en respuesta al ambiente. Los flavonoides son sintetizados en el citoplasma y luego migran hacia su destino final en las vacuolas celulares. Cumplen funciones metablicas importantes en las plantas, algunas funciones son comunes a todas las plantas y otras son especficas de algunos taxones. Como ejemplo de funciones universales, los flavonoides son responsables de la resistencia de las plantas a la fotooxidacin de la luz ultravioleta del Sol, intervienen en el transporte de la hormona auxina, y se cree que funcionan como defensa ante el herbivorismo. Una funcin importante cumplida en muchas plantas es la atraccin de los animales polinizadores, a travs del color o el olor que dan a la planta o a sus flores. Los flavonoides han adquirido notoriedad pblica a raz de su actividad biolgica en el hombre, que los consume con los vegetales. Los flavonoides poseen propiedades muy apreciadas en medicina, como antimicrobianos, anticancergenos, disminucin del riesgo de enfermedades cardacas, entre otros efectos. Tambin son conocidos por los cultivadores de plantas ornamentales, que manipulan el ambiente de las plantas para aumentar la concentracin de flavonoides que dan el color a las hojas y a las flores. Debido a las importantes funciones metablicas que los flavonoides tienen en las plantas y los animales, sus vas biosintticas y mecanismos de regulacin estn siendo cuidadosamente estudiados. La ciencia aplicada aprovech este conocimiento en muchos trabajos de ingeniera metablica, en los que se busc por ejemplo, aumentar la concentracin de flavonoides beneficiosos en las plantas de consumo humano o de uso farmacutico, modificar su concentracin en flores ornamentales para cambiarles el color, e inhibir su produccin en el polen para lograr la esterilidad de los hbridos de inters comercial. En lo que respecta a su produccin, se ha desarrollado con xito un cultivo de bacterias que sintetiza flavonoides de inters humano. Los cientficos dieron usos variados a los flavonoides: los genes de la biosntesis de flavonoides fueron usados como herramienta para analizar los cambios en el ADN, son ejemplos conocidos el descubrimiento de las leyes de Mendel (que pudo rastrear la herencia de los genes de los flavonoides que dan el color a los guisantes), y el descubrimiento de los genes saltarines de Barbara McClintock (que al "saltar" hacia un gen de un flavonoide lo inutilizan y no se expresa el color en el grano de maz). La extraccin e identificacin de flavonoides tambin fue muy usada por los botnicos sistemticos para establecer parentescos entre especies de plantas. An queda mucho por investigar de los flavonoides, de su valor medicinal, y de su impacto en la nutricin y la salud humana y de los animales. Tambin es necesario continuar la investigacin de su estructura, su metabolismo y su biodisponibilidad, por lo que se esperan importantes progresos en este campo
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Universidad Nacional Mayor de San Marcosb. DESCUBRIMIENTO Probablemente la primera vez que la ciencia describi a los flavonoides fue cuando Robert Boyle en 1664 hizo una primera descripcin de los efectos de los pigmentos de las flores en medio cido y en medio bsico.1 El primer flavonoide fue identificado en 1930 por el premio Nobel de Fisiologa y Medicina Szent-Gyrgyi, quien aisl de la cscara de limn una sustancia, la citrina, que prob regular la permeabilidad de los capilares al ser consumida. Los flavonoides se denominaron al principio vitamina P (por permeabilidad) y tambin vitamina C2, porque algunos tenan propiedades similares a la vitamina C. El hecho de que los flavonoides fueran vitaminas no pudo ser confirmado, y ambas denominaciones se abandonaron alrededor de 1950. c. ESTRUCTURA QUIMICA
Flavonoide base y la accin de la enzima isomerasa.
El primer flavonoide sintetizado por la "va biosinttica de los flavonoides" es una chalcona, cuyo esqueleto es un anillo bencnico unido a una cadena propnica que est unida a su vez a otro anillo bencnico. En la mayora de los flavonoides, la cadena de reacciones contina, por lo que la cadena carbonada que une los
Muchas veces la biosntesis contina y los productos finales, tambin flavonoides, quedan unidos a muy diversos grupos qumicos, por ejemplo los flavonoides glucosidados portan molculas de azcares o sus derivados. Tambin pueden encontarse flavonoides parcialmente polimerizados dando lugar a dmeros, trmeros, o complejos multienlazados, como los taninos condensados.
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anillos aromticos se cicla por accin de una enzima isomerasa, creando una flavanona.
Universidad Nacional Mayor de San MarcosTodos los flavonoides poseen las caractersticas de ser polifenlicos y solubles en agua. Poseen un mximo de absorcin de luz a los 280 nm.
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CAPITULO II: EXTRACCIN Y ANLISIS
La extraccin de los flavonoides se realiza con solventes orgnicos de alta polaridad como el etanol.(el acetato de etilo se usa con bastante precaucin ya que por calentamiento puede reaccionar con ciertos compuestos). Posteriormente se realizan extracciones sucesivas con solventes de polaridad creciente como: Hexano / Cloroformo (para flavonoides de baja polaridad). Acetato de etilo (para flavonoides de mediana polaridad). Butanol (para flavonoides de alta polaridad y por lo general los de mayor uso farmacolgico gracias a la presencia de grupos funcionales de tipo hidroxilo y carbonilo) La espectrofotometra es til para analizar la concentracin de flavonoides en una sustancia. Muchas veces esa medida se realiza acoplada a una separacin cromatogrfica como por ejemplo HPLC.
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CAPITULO III: CLASIFICACIN DE LOS FLAVONOIDES
De acuerdo con la nomenclatura de la Unin Internacional de Qumica Pura y Aplicada.4 pueden clasificarse, segn su esqueleto y va metablica, en:
Flavonoides, derivados de la estructura 2-fenilcromen-4-ona (2-fenil-1,4-benzopirona). Isoflavonoides, derivados de la estructura 3-fenilcromen-4-ona (3-fenil-1,4-benzopirona). Neoflavonoides, derivados de la estructura 4-fenilcumarina (4-fenil-1,2-benzopirona).
Estructura qumica de la 2-fenilcromen-4- Estructura qumica de la 3-fenilcromen-4ona (2-fenil-1,4-benzopirona), esqueleto ona (3-fenil-1,4-benzopirona), esqueleto de Estructura qumica de la 4-fenilcumarina de los flavonoides. los isoflavonoides.. (4-fenil-1,2-benzopirona), esqueleto de los Neoflavonoides.
Los isoflavonoides se forman por migracin de un anillo bencnico de la posicin 2 a 3 del anillo central. El
defender a las plantas del ataque de patgenos. Dentro de los flavonoides, se reconocen 6 y quizs 7 clases principales, segn los grupos funcionales que posean: las chalconas, las flavonas, los flavonoles, los flavandioles, las antocianinas, los taninos condensados, y algunos autores consideran tambin a las auronas, que otros integran a las chalconas. Tambin hay otros derivados de los flavonoides que poseen modificaciones tales que no entran dentro de ninguna de estas clases principales.
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grupo integra ms de 230 estructuras, y los dos ms conocidos son la genistena y la daidzeina5 Su funcin es
Universidad Nacional Mayor de San MarcosEl nmero de flavonoides diferentes que es en teora posible es astronmico, si se tiene en cuenta que diez de los carbonos del esqueleto del flavonoide pueden ser sustituidos por una variedad de grupos diferentes, que a su vez pueden ser hidroxilados, metoxilados, metilados, isoprenilados o benzilados. Adems, cada grupo hidroxilo y algunos de los carbonos pueden ser sustituidos por uno o ms azcares diferentes, y a su vez, cada uno de esos azcares puede ser acilado con una variedad de cidos fenlicos o alipticos diferentes. Se han identificado y aislado alrededor de 9.000 flavonoides, pero sin duda an hay muchos ms por descubrir. 1. Las chalconas estn implicadas en la estimulacin de la polinizacin gracias a que inducen el desarrollo de colores en el espectro de lo visible y en el UV que atraen a insectos (mariposas y abejas)
Estructura molecular de la flavona
2. Las flavonas son amarillas y pueden estar en algunas flores, como en la prmula, dndoles un color amarillo a sus ptalos, o en frutos, como en la piel de las uvas, son las responsables del color amarillento de los vinos blancos. Hay tres flavonas importantes: la tricetina, presente en el polen de algunas mirtceas, y tambin en las podocarpceas (Podocarpus spp.); apigenina, presente en muchas plantas como la camomila, (Matricaria recutita) o el espino blanco (Crataegus laevigata), da un color marrn marfileo a las flores si se presenta sola; y luteolina, de color amarillo, que incluso sirve para teir lana y otros tejidos, para lo cual se ha empleado la Retama de los tintoreros (Genista tinctoria). 3. Los flavonoles suelen ser incoloros o amarillos y se encuentran en las hojas y en muchas flores. Los ms importantes son tres: quercetina, es el flavonol amarillo del polen de muchas fagceas (Quercus sp.);7 miricetina, presente en la uva; y kaempferol, est presente en las inflorescencias y las protege de la luz ultravioleta. La fisetina es un flavonol que se extrae de la planta del gnero Amphipterygium.
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Estructura molecular de la miricetina.
Estructura molecular del kaempferol.
Estructura molecular de la fisetina.
4. Hay tres flavandioles caractersticos: leucocianidina, presente en algunas plantas, como en el pltano, o en el murdago criollo (Ligaria cuneifolia); leucopelargonidina, presente como tal en cierta concentracin en la alfalfa de secano (Medicago truncatula); y leucodelfinidina, que es activa en el castao de indias (Aesculus hippocastanum). 5. Las antocianinas, son los pigmentos hidrosolubles presentes en el lquido vacuolar de las clulas responsables de la mayora de las coloraciones rojas, azules y violetas de las flores y hojas.8 6. Los taninos condensados son macromolculas constituidas por unidades de flavonoides llamadas antocianidina. Los taninos estn muy ampliamente distribuidos en las plantas como en el t, donde contribuyen al sabor astringente.9
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Universidad Nacional Mayor de San Marcos7. Las auronas son responsables de la coloracin de algunas plantas. A pesar de que se ha sugerido que estos compuestos estn relacionados estrechamente con las chalconas, hay pocos indicios acerca de sus vas biosintticas10 8. Las flavanonas son precursores de otros flavonoides ms complejos, pero se encuentran como tales en altas concentraciones en los ctricos. Las ms importantes son naringenina, presente en el zumo de naranja, limn o pomelo, dndole un sabor amargo; liquiritigenina, presente en el regaliz; y eriodictiol, se presenta en el guisante actuando como quimioatrayente para interactuar con agrobacterias. 9. Los dihidroflavonoles son los precursores directos de flavandioles y flavonoles, pero tambin tienen cierta actividad como tales en algunas plantas. Hay tres importantes: dihidromiricetina, presente en las partes areas de los brezos (Erica spp.), dihidroquercetina, en las uvas blancas o en la zarzaparrilla (Smilax aristolochiaefolia); y dihidrokaempferol.
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CAPITULO IV: APLICACIONES DE LOS FLAVONOIDES
a. APLICACIONES EN MEDICINA Los flavonoides consumidos por el hombre le protegen del dao de los oxidantes, como los rayos UV (cuya cantidad aumenta en verano); la polucin ambiental (minerales txicos como el plomo y el mercurio); algunas sustancias qumicas presentes en los alimentos (colorantes, conservantes, etc). Como el organismo humano no tiene la capacidad de sintetizar estas sustancias qumicas, las obtiene enteramente de los alimentos que ingiere. No son considerados vitaminas. Al limitar la accin de los radicales libres (que son oxidantes), los flavonoides reducen el riesgo de cncer, mejoran los sntomas alrgicos y de artritis, aumentan la actividad de la vitamina C, , bloquean la progresin de las cataratas y la degeneracin macular, evitan las tufaradas de calor en la menopausia y combaten otros sntomas. En general el sabor es amargo, llegando incluso a provocar sensaciones de astringencia si la concentracin de taninos condensados es muy alta. El sabor puede variar dependiendo de las sustituciones presentadas en el esqueleto llegando incluso a usarse como edulcorantes cientos de veces ms dulces que la glucosa. Sus efectos en los humanos pueden clasificarse en:
Propiedades anticancerosas: muchos han demostrado ser tremendamente eficaces en el tratamiento del cncer. Se sabe que muchos inhiben el crecimiento de las clulas cancerosas. Se ha probado contra el cncer de hgado20
Propiedades cardiotnicas: tienen un efecto tnico sobre el corazn, potenciando el msculo cardaco y mejorando la circulacin. Atribuidas fundamentalmente al flavonoide quercetina aunque aparece en menor intensidad en otros como la genistena y la luteolina. Se ha estudiado que los flavonoides reducen el riesgo de enfermedades cardacas.21 22
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Fragilidad capilar: mejoran la resistencia de los capilares y favorecen el que stos no se rompan, por lo que resultan adecuados para prevenir el sangrado. Los flavonoides con mejores resultados en este campo son la hesperidina, la rutina y la quercetina.
Propiedades antitrombticas: la capacidad de estos componentes para impedir la formacin de trombos en los vasos sanguneos posibilita una mejor circulacin y una prevencin de muchas enfermedades cardiovasculares.
Disminucin del colesterol: poseen la capacidad de disminuir la concentracin de colesterol y de triglicridos.
Proteccin del hgado: algunos flavonoides han demostrado disminuir la probabilidad de enfermedades en el hgado. Fue probado en laboratorio que la silimarina protege y regenera el hgado durante la hepatitis. Junto con la apigenina y la quercetina, son muy tiles para eliminar ciertas dolencias digestivas relacionadas con el hgado, como la sensacin de plenitud o los vmitos.
Proteccin del estmago: ciertos flavonoides, como la quercetina, la rutina y el kaempferol, tienen propiedades antiulcricas al proteger la mucosa gstrica.
Antiinflamatorios y analgsicos: la hesperidina por sus propiedades antiinflamatorias y analgsicas, se ha utilizado para el tratamiento de ciertas enfermedades como la artritis. Los taninos tienen propiedades astringentes, vasoconstrictoras y antiinflamatorias, pudindose utilizar en el tratamiento de las hemorroides.9
Antimicrobianos: isoflavonoides, furanocumarinas y estilbenos han demostrado tener propiedades antibacterianas, antivirales y antifngicas.
Propiedades antioxidantes: En las plantas los flavonoides actan como antioxidantes, especialmente las catequinas del t verde. Durante aos se estudi su efecto en el hombre, y recientemente (5 de marzo del 200723 ) se ha concluido que tienen un efecto mnimo o nulo en el organismo humano como antioxidantes.
Por esas causas son prescriptas las dietas ricas en flavonoides, se encuentran en todas las verduras pero las concentraciones ms importantes se pueden encontrar en el brcoli,22 la soja, el t verde y negro, el vino, y tambin se pueden ingerir en algunos suplementos nutricionales, junto con ciertas vitaminas y minerales. En los frutos, las mayores concentraciones se encuentran en la piel, por lo que es mejor comerlos sin pelar, debidamente lavados previamente.18 Tambin es importante destacar que muchos de estos compuestos se encuentran en proporciones variables en los diferentes tipos de vinos, siendo responsables del efecto preventivo que tiene el consumo moderado de vino sobre las enfermedades cardiovasculares, cncer y otras enfermedades degenerativas. Las mayores concentraciones en el tomate estn presentes en el de tipo9
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Universidad Nacional Mayor de San Marcos"cherry", y en la lechuga, en la del tipo "Lollo Rosso".24 La concentracin de los flavonoides tambin vara mucho entre plantas de la misma especie, por lo que se recomienda el consumo de verduras de buena calidad, y como los flavonoides se estropean con facilidad, es recomendado consumirlas en lo posible crudas, y si se cocinan no se recomienda el uso del microondas ni congelarlas antes de hervirlas, b. APLICACIONES EN LAS PLANTAS ORNAMENTALES Y LOS FRUTOS COMERCIALES Las plantas de mayor valor esttico tienen mayor demanda en el mercado, por lo que se han aplicado los conocimientos en flavonoides para realzar las coloraciones de las plantas. La fenilalanina amonioliasa es activada por situaciones de estrs, como puede ser el fro. A bajas temperaturas muchas plantas, como las orqudeas, pueden presentar coloraciones rojizas (o violetas) en hojas que inicialmente eran verdes. Esto es no es ms que un mecanismo de defensa, pero puede tener aplicaciones comerciales: si se pulveriza con agua un fruto en las horas de mayor temperatura, se favorece la coloracin en las zonas en que no se desarrolla bien el color. Este tratamiento produce, al evaporase el agua, un descenso de temperatura del fruto de hasta 10 C, lo que frenara temporalmente las reacciones de respiracin y favorecera la reaccin de sntesis de cianidina produciendo unos frutos de colores ms vivos, de ms valor comercial.
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BIBLIOGRAFA
PRACTICA VI, ANALISIS DE FLAVONOIDES EN PLANTAS, publicado en Diciembre del 2006, en:
http://old.iupac.org/publications/cd/medicinal_chemistry/Practica-VI-6.pdf OBTENCION DE FLAVONOIDES, a partir del cultivo en suspensin de clulas vegetales, publicado en del 2002, revisado el 05/03/12 en:
septiembre
http://bdigital.eafit.edu.co/ARTICULO/HRU0380000127200206/127-6.pdf
WIKIPEDIA,
artculo
flavonoides
en:
http://bdigital.eafit.edu.co/ARTICULO/HRU0380000127200206/127-6.pdf
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