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polifenol

"Estructura propuesta de uno de los muchos polifenoles de origen vegetal que comprenden el ácido tánico ". Dichos compuestos se forman mediante esterificación del ácido gálico derivado del fenilpropanoide hasta obtener un núcleo de monosacárido (glucosa).

Los polifenoles ( / ˌ p ɒ l i ˈ f n l , -n ɒ l / ) son una gran familia de fenoles naturales . [1] Son abundantes en plantas y estructuralmente diversos. [1] [2] [3] Los polifenoles incluyen flavonoides , ácido tánico y elagitanino , algunos de los cuales se han utilizado históricamente como tintes y para curtir prendas .

La curcumina , un componente amarillo brillante de la cúrcuma ( Curcuma longa ), es un polifenol bien estudiado.

Etimología

El nombre deriva de la palabra griega antigua πολύς ( polus , que significa "muchos, mucho") y la palabra "fenol" que se refiere a una estructura química formada por la unión de un anillo bencenoide aromático ( fenilo ) a un grupo hidroxilo (-OH). (de ahí el sufijo -ol ). El término "polifenol" se utiliza al menos desde 1894. [4]

Definición

Ácido elágico , un polifenol

El término polifenol no está bien definido, pero en general se acepta que son productos naturales "que tienen una estructura de polifenol (es decir, uno o más grupos hidroxilo en anillos aromáticos )" que incluye cuatro clases principales: "ácidos fenólicos, flavonoides, estilbenos y lignanos". [5]

WBSSH definición

La definición de White-Bate-Smith-Swain-Haslam (WBSSH) [6] caracterizó características estructurales comunes a los fenólicos vegetales utilizados en el curtido (es decir, los taninos). [7]

En términos de propiedades, la WBSSH describe los polifenoles de la siguiente manera:

En cuanto a estructuras, la WBSSH reconoce dos familias estructurales que tienen estas propiedades:

definición de quideau

Elagitanino de frambuesa , un tanino compuesto por 14 unidades de ácido gálico alrededor de un núcleo de tres unidades de glucosa, con dos ácidos gálicos como ésteres simples, y los 12 restantes apareciendo en 6 unidades de tipo ácido elágico. Están presentes enlaces éster, éter y biarilo, ver más abajo.

Según Stéphane Quideau, el término "polifenol" se refiere a compuestos derivados de la vía shikimato / fenilpropanoide y/o policétido , que presentan más de una unidad fenólica y están privados de funciones basadas en nitrógeno. [ cita necesaria ]

El ácido elágico , una molécula en el núcleo de los compuestos fenólicos naturales de diferentes tamaños, no es en sí mismo un polifenol según la definición de WBSSH, pero sí lo es según la definición de Quideau. El elagitanino de frambuesa , [8] por otro lado, con sus 14 restos de ácido gálico (la mayoría en componentes de tipo ácido elágico) y más de 40 grupos hidroxilo fenólicos, cumple con los criterios de ambas definiciones de polifenol. Otros ejemplos de compuestos que se incluyen en las definiciones WBSSH y Quideau incluyen el té negro teaflavina-3-galato que se muestra a continuación y el tanino hidrolizable, el ácido tánico . [ cita necesaria ]

Química

Teaflavina-3-galato , un polifenol de origen vegetal, un éster de ácido gálico y un núcleo de teaflavina . Hay nueve grupos hidroxilo fenólicos y dos enlaces éter fenólicos .

Los polifenoles son especies reactivas a la oxidación , de ahí su descripción como antioxidantes in vitro . [9]

química estructural

Los polifenoles, como la lignina, son moléculas más grandes ( macromoléculas ). Su límite superior de peso molecular es de aproximadamente 800 daltons , lo que permite la posibilidad de difundirse rápidamente a través de las membranas celulares para que puedan alcanzar sitios de acción intracelulares o permanecer como pigmentos una vez que la célula se senesce . Por lo tanto, muchos polifenoles más grandes se biosintetizan in situ desde polifenoles más pequeños hasta taninos no hidrolizables y permanecen sin descubrir en la matriz de la planta. La mayoría de los polifenoles contienen restos fenólicos repetidos de pirocatecol, resorcinol, pirogalol y floroglucinol conectados por ésteres (taninos hidrolizables) o enlaces CC más estables ( taninos condensados ​​no hidrolizables ). Las proantocianidinas son en su mayoría unidades poliméricas de catequina y epicatequina .

La subestructura C-glucósido de los polifenoles se ejemplifica con el conjugado de fenol-sacárido puerarin, un producto natural vegetal de peso molecular medio. La unión del fenol al sacárido se realiza mediante un enlace carbono-carbono. La isoflavona y su sistema de "anillo fusionado" de benzopirano de 10 átomos , también una característica estructural aquí, es común en los polifenoles.

Los polifenoles suelen tener grupos funcionales más allá de los grupos hidroxilo . Los enlaces éter éster son comunes, al igual que los ácidos carboxílicos .

Un ejemplo de un elagitanino pequeño obtenido sintéticamente, tellimagrandina II , derivado biosintéticamente y a veces sintéticamente mediante la unión oxidativa de dos de los restos galoílo de la 1,2,3,4,6-pentagaloil-glucosa.

Química analítica

Las técnicas de análisis son las de la fitoquímica : extracción , aislamiento, elucidación estructural , [10] luego cuantificación . [ cita necesaria ]

Extracción

La extracción de polifenoles [11] se puede realizar utilizando un disolvente como agua, agua caliente , metanol, metanol/ácido fórmico, metanol/agua/acético o ácido fórmico. También se puede realizar extracción líquido-líquido o cromatografía a contracorriente . La extracción en fase sólida también se puede realizar con cartuchos absorbentes C18. Otras técnicas son la extracción ultrasónica, la extracción por reflujo de calor, la extracción asistida por microondas, [12] dióxido de carbono crítico , [13] [14] la extracción líquida a alta presión [15] o el uso de etanol en un extractor de inmersión. [16] Las condiciones de extracción (temperatura, tiempo de extracción, relación entre disolvente y materia prima, tamaño de partícula de la muestra, tipo de disolvente y concentraciones de disolvente) para diferentes materias primas y métodos de extracción deben optimizarse. [17] [18]

Los altos niveles de polifenoles, que se encuentran principalmente en la piel y las semillas de la fruta, pueden reflejar sólo el contenido medido de polifenoles extraíbles (EPP) de una fruta que también puede contener polifenoles no extraíbles. El té negro contiene altas cantidades de polifenoles y representa el 20% de su peso. [19]

La concentración se puede realizar mediante ultrafiltración . [20] La purificación se puede lograr mediante cromatografía preparativa .

Técnicas de análisis

Gráfico de HPLC de fase reversa de separación de compuestos fenólicos. Los fenoles naturales más pequeños formaron picos individuales, mientras que los taninos forman una joroba .

El ácido fosfomolíbdico se utiliza como reactivo para teñir fenólicos en cromatografía de capa fina . Los polifenoles pueden estudiarse mediante espectroscopia , especialmente en el dominio ultravioleta, mediante fraccionamiento o cromatografía en papel . También pueden analizarse mediante caracterización química.

Los análisis de química instrumental incluyen la separación mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), y especialmente mediante cromatografía líquida de fase reversa (RPLC), que se puede acoplar a la espectrometría de masas . [13] Los compuestos purificados pueden identificarse mediante resonancia magnética nuclear . [ cita necesaria ]

Análisis de microscopía

El reactivo DMACA es un tinte histológico específico para los polifenoles utilizados en análisis de microscopía. También se puede utilizar la autofluorescencia de polifenoles, especialmente para la localización de lignina y suberina . Cuando la fluorescencia de las moléculas en sí es insuficiente para la visualización mediante microscopía óptica, tradicionalmente se ha utilizado DPBA (éster 2-aminoetílico del ácido difenilbórico, también conocido como reactivo A de Naturstoff), al menos en la ciencia de las plantas , para mejorar la señal de fluorescencia. [21]

Cuantificación

El contenido de polifenoles in vitro se puede cuantificar mediante valoración volumétrica . Se utiliza un agente oxidante, el permanganato , para oxidar concentraciones conocidas de una solución de tanino estándar, produciendo una curva estándar . El contenido de tanino del desconocido se expresa entonces como equivalentes del tanino hidrolizable o condensado apropiado. [22]

Algunos métodos para cuantificar el contenido total de polifenoles in vitro se basan en mediciones colorimétricas . Algunas pruebas son relativamente específicas de los polifenoles (por ejemplo, el ensayo de Porter). Los fenoles totales (o el efecto antioxidante) se pueden medir mediante la reacción de Folin-Ciocalteu . [13] Los resultados generalmente se expresan como equivalentes de ácido gálico. Los polifenoles rara vez se evalúan mediante tecnologías de anticuerpos . [23]

Otras pruebas miden la capacidad antioxidante de una fracción. Algunos utilizan el catión radical ABTS , que reacciona con la mayoría de los antioxidantes, incluidos los fenólicos, los tioles y la vitamina C. [24] Durante esta reacción, el catión radical ABTS azul se convierte nuevamente a su forma neutra incolora. La reacción puede controlarse espectrofotométricamente. Este ensayo a menudo se denomina ensayo de capacidad antioxidante equivalente de Trolox (TEAC). La reactividad de los distintos antioxidantes probados se compara con la de Trolox , que es un análogo de la vitamina E.

Otros ensayos de capacidad antioxidante que utilizan Trolox como estándar incluyen los ensayos de difenilpicrilhidrazilo (DPPH), capacidad de absorbancia de radicales de oxígeno (ORAC), [25] capacidad reductora férrica del plasma (FRAP) [26] o inhibición de baja concentración humana in vitro catalizada por cobre. -oxidación de lipoproteínas de densidad . [27]

Nuevos métodos, incluido el uso de biosensores , pueden ayudar a controlar el contenido de polifenoles en los alimentos. [28]

Los resultados de cuantificación producidos mediante HPLC acoplado con detector de matriz de diodos generalmente se dan como valores relativos en lugar de absolutos , ya que faltan estándares comercialmente disponibles para todas las moléculas polifenólicas. [ cita necesaria ]

Aplicaciones industriales

Algunos polifenoles se utilizan tradicionalmente como colorantes . Por ejemplo, en el subcontinente indio , la cáscara de granada , rica en taninos y otros polifenoles, o su jugo, se emplean para teñir tejidos no sintéticos. [29]

Los polifenoles, especialmente los taninos, se utilizaban tradicionalmente para curtir cuero y hoy también como precursores en la química verde [30], en particular para producir plásticos o resinas por polimerización con [31] o sin el uso de formaldehído [32] o adhesivos para tableros de partículas. [33] El objetivo general es aprovechar los residuos vegetales de uva, aceituna (llamados orujos ) o cáscaras de nuez pecana que quedan después del procesamiento. [13]

El pirogalol y la pirocatequina se encuentran entre los reveladores fotográficos más antiguos . [34] [35]

Bioquímica

Se cree que los polifenoles desempeñan diversas funciones en la ecología de las plantas. Estas funciones incluyen: [36]

Ocurrencia en la naturaleza

Los polifenoles más abundantes son los taninos condensados , que se encuentran prácticamente en todas las familias de plantas. Los polifenoles más grandes suelen concentrarse en el tejido de las hojas, la epidermis, las capas de la corteza, las flores y los frutos, pero también desempeñan funciones importantes en la descomposición de la hojarasca forestal y en los ciclos de nutrientes en la ecología forestal. Las concentraciones absolutas de fenoles totales en los tejidos vegetales difieren ampliamente según la fuente bibliográfica, el tipo de polifenoles y el ensayo; se encuentran en el rango del 1 al 25% del total de fenoles y polifenoles naturales , calculados con referencia a la masa de hojas verdes secas. [38]

Los altos niveles de polifenoles en algunas maderas pueden explicar su preservación natural contra la putrefacción. [39]

El lino y Myriophyllum spicatum (una planta acuática sumergida) secretan polifenoles que participan en interacciones alelopáticas . [40] [41]

Los polifenoles también se encuentran en los animales. En artrópodos , como insectos, [42] y crustáceos [43], los polifenoles desempeñan un papel en el endurecimiento de la epicutícula ( esclerotización ). El endurecimiento de la cutícula se debe a la presencia de una polifenol oxidasa . [44] En los crustáceos, existe una segunda actividad oxidasa que conduce a la pigmentación de la cutícula . [45] Aparentemente no se produce curtido con polifenoles en la cutícula de los arácnidos . [46]

Biosíntesis y metabolismo.

Los polifenoles incorporan partes más pequeñas y componentes básicos de fenoles naturales más simples , que se originan en la vía de los fenilpropanoides para los ácidos fenólicos o en la vía del ácido shikímico para los galotaninos y análogos. Los flavonoides y los derivados del ácido cafeico se biosintetizan a partir de fenilalanina y malonil-CoA . Los galotaninos complejos se desarrollan mediante la oxidación in vitro de 1,2,3,4,6-pentagaloilglucosa o procesos de dimerización que dan como resultado taninos hidrolizables. Para las antocianidinas, los precursores de la biosíntesis de taninos condensados, la dihidroflavonol reductasa y la leucoantocianidina reductasa (LAR) son enzimas cruciales con la posterior adición de restos de catequina y epicatequina para obtener taninos más grandes y no hidrolizables. [47]

La forma glicosilada se desarrolla a partir de la actividad glucosiltransferasa y aumenta la solubilidad de los polifenoles. [48]

La polifenol oxidasa (PPO) es una enzima que cataliza la oxidación de o-difenoles para producir o-quinonas . Es la rápida polimerización de o-quinonas para producir pigmentos polifenólicos negros, marrones o rojos lo que provoca el pardeamiento de la fruta . En los insectos, la PPO interviene en el endurecimiento de la cutícula. [49]

Presencia en los alimentos

Los polifenoles representan hasta un 0,2-0,3% del peso fresco de muchas frutas. El consumo de porciones habituales de vino, chocolate, legumbres o té también puede contribuir a aproximadamente un gramo de ingesta diaria. [2] [50] Según una revisión de 2005 sobre polifenoles:

Las fuentes alimenticias más importantes son productos que se consumen ampliamente en grandes cantidades, como frutas y verduras, té verde, té negro, vino tinto, café, chocolate, aceitunas y aceite de oliva virgen extra. Las hierbas y especias, los frutos secos y las algas también son potencialmente importantes para el suministro de determinados polifenoles. Algunos polifenoles son específicos de determinados alimentos (flavanonas en los cítricos, isoflavonas en la soja, floridzina en las manzanas); mientras que otros, como la quercetina, se encuentran en todos los productos vegetales como frutas, verduras, cereales, leguminosas, té y vino. [51]

Algunos polifenoles se consideran antinutrientes (compuestos que interfieren con la absorción de nutrientes esenciales ), especialmente hierro y otros iones metálicos, que pueden unirse a enzimas digestivas y otras proteínas, particularmente en rumiantes . [52]

En una comparación de métodos de cocción, los niveles de fenólicos y carotenoides en las verduras se conservaron mejor al cocinarlas al vapor que al freírlas . [53] Los polifenoles en el vino, la cerveza y diversos jugos no alcohólicos se pueden eliminar usando clarificantes , sustancias que generalmente se agregan al finalizar o cerca de la finalización del procesamiento de la elaboración de cerveza. [ cita necesaria ]

Astringencia

Con respecto a los alimentos y bebidas, la causa de la astringencia no se comprende del todo, pero se mide químicamente como la capacidad de una sustancia para precipitar proteínas. [54]

Una revisión publicada en 2005 encontró que la astringencia aumenta y el amargor disminuye con el grado medio de polimerización . Para los polifenoles solubles en agua, se informó que se requieren pesos moleculares entre 500 y 3000 para la precipitación de proteínas. Sin embargo, las moléculas más pequeñas aún podrían tener cualidades astringentes, probablemente debido a la formación de complejos no precipitados con proteínas o al entrecruzamiento de proteínas con fenoles simples que tienen grupos 1,2-dihidroxi o 1,2,3-trihidroxi. [55] Las configuraciones de flavonoides también pueden causar diferencias significativas en las propiedades sensoriales, por ejemplo, la epicatequina es más amarga y astringente que su isómero quiral catequina . Por el contrario, los ácidos hidroxicinámicos no tienen cualidades astringentes, pero sí son amargos. [56]

Investigación

Los polifenoles son un grupo grande y diverso de compuestos, lo que dificulta determinar sus efectos biológicos. [57] No se consideran nutrientes , ya que no se utilizan para el crecimiento, la supervivencia o la reproducción, ni proporcionan energía dietética . Por lo tanto, no tienen niveles de ingesta diaria recomendados , como sí existen de vitaminas , minerales y fibra . [58] [59] [60] En los Estados Unidos, la Administración de Alimentos y Medicamentos emitió una guía para los fabricantes según la cual los polifenoles no pueden mencionarse en las etiquetas de los alimentos como nutrientes antioxidantes a menos que exista evidencia fisiológica para verificar tal calificación y se haya establecido un valor de ingesta dietética de referencia. Se han establecido características que no se han determinado para los polifenoles. [61] [62]

En la Unión Europea , se autorizaron dos declaraciones de propiedades saludables entre 2012 y 2015: 1) los flavanoles en los sólidos del cacao en dosis superiores a 200 mg por día pueden contribuir al mantenimiento de la elasticidad vascular y el flujo sanguíneo normal; [63] [64] 2) los polifenoles del aceite de oliva (5 mg de hidroxitirosol y sus derivados (por ejemplo, complejo de oleuropeína y tirosol ) pueden "contribuir a la protección de los lípidos sanguíneos contra el daño oxidativo", si se consumen diariamente. [65] [66]

A partir de 2022, los ensayos clínicos que evaluaron el efecto de los polifenoles en los biomarcadores de salud son limitados, y los resultados son difíciles de interpretar debido a la amplia variación de los valores de ingesta tanto de los polifenoles individuales como de los polifenoles totales. [67]

Los polifenoles alguna vez fueron considerados antioxidantes , pero este concepto está obsoleto. [68] La mayoría de los polifenoles son metabolizados por la catecol-O-metiltransferasa y, por lo tanto, no tienen la estructura química que permita la actividad antioxidante in vivo; pueden ejercer actividad biológica como moléculas de señalización . [2] [62] [69] Algunos polifenoles se consideran compuestos bioactivos [70] para los cuales se estaba considerando el desarrollo de recomendaciones dietéticas en 2017. [71]

Enfermedades cardiovasculares

En la década de 1930 , los polifenoles (entonces llamados vitamina P ) fueron considerados como un factor de permeabilidad capilar , seguidos de diversos estudios a lo largo del siglo XXI de un posible efecto sobre las enfermedades cardiovasculares. Para la mayoría de los polifenoles, no hay evidencia de un efecto sobre la regulación cardiovascular, aunque hay algunas revisiones que muestran un efecto menor del consumo de polifenoles, como el ácido clorogénico o los flavan-3-oles , sobre la presión arterial. [72] [73] [74]

Cáncer

Una mayor ingesta de isoflavonas de soja puede estar asociada con una reducción del riesgo de cáncer de mama en mujeres posmenopáusicas y de cáncer de próstata en hombres. [2]

Una revisión sistemática de 2019 encontró que la ingesta de soja e isoflavonas de soja se asocia con un menor riesgo de mortalidad por cáncer gástrico, colorrectal, de mama y de pulmón. [75] El estudio encontró que un aumento en el consumo de isoflavonas de 10 mg por día se asoció con una disminución del 7% en el riesgo de todos los cánceres, y un aumento en el consumo de proteína de soya de 5 gramos por día produjo una reducción del 12% en el riesgo de cáncer de mama. riesgo de cáncer. [75]

Función cognitiva

Los polifenoles están bajo investigación preliminar sobre posibles efectos cognitivos en adultos sanos. [76] [77]

Fitoestrógenos

Las isoflavonas , que están relacionadas estructuralmente con el 17β-estradiol , se clasifican como fitoestrógenos . [78] Una evaluación de riesgos realizada por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria no encontró motivo de preocupación cuando las isoflavonas se consumen en una dieta normal. [79]

flebotónico

Los flebotónicos de composición heterogénea, compuestos en parte por extractos de cáscaras de cítricos ( flavonoides , como la hesperidina ) y compuestos sintéticos, se utilizan para tratar la insuficiencia venosa crónica y las hemorroides . [80] Algunos son suplementos dietéticos de venta libre , como Diosmin , [80] mientras que otro, Vasculera ( Diosmiplex ), es un alimento médico recetado destinado a tratar trastornos venosos. [81] Su mecanismo de acción no está definido, [80] y la evidencia clínica del beneficio del uso de flebotónicos para tratar enfermedades venosas es limitada. [80]

Microbioma intestinal

Los polifenoles son ampliamente metabolizados por la microbiota intestinal y se investigan como un factor metabólico potencial en función de la microbiota intestinal. [82] [83]

Toxicidad y efectos adversos.

Los efectos adversos de la ingesta de polifenoles varían desde leves (p. ej., síntomas del tracto gastrointestinal ) [2] hasta graves (p. ej., anemia hemolítica o hepatotoxicidad ). [84] En 1988, se documentó anemia hemolítica después del consumo de polifenoles, lo que provocó la retirada de un fármaco que contenía catequinas . [85]

El metabolismo de los polifenoles puede dar lugar a interacciones entre flavonoides y fármacos, como en las interacciones entre pomelo y fármacos , que implican la inhibición de la enzima hepática , CYP3A4 , probablemente por las furanocumarinas del pomelo , una clase de polifenol. [2] [84] La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria estableció límites superiores para algunos suplementos y aditivos que contienen polifenoles, como el extracto de té verde o la curcumina . [86] [87] Para la mayoría de los polifenoles que se encuentran en la dieta, es poco probable que se produzca un efecto adverso más allá de las interacciones entre nutrientes y medicamentos. [2]

Ver también

Referencias

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