UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS QUÍMICA ORGÁNICA II FENOLES NATURALES NOMBRE: Michelle Álvarez Ramírez CARRERA: Bioquímica Clínica FECHA DE ENTREGA: 8 de junio del 2011 TANINOS Y FLAVONOIDES OBJETIVOS: Conocer las características y estructuras generales de los taninos y flavonoides. Establecer las fuentes naturales de donde se los puede obtener. Conocer las aplicaciones principales de estos compuestos. TANINOS CARACTERÍSTICAS: Son polifenoles naturales, que son metabolitos secundarios ampliamente distribuidos en varios sectores del reino de las plantas superiores. Se distinguen por las siguientes características generales: Solubilidad en agua Masa molecular entre 500 y 3000 5000 Estructura y carácter polifenólico (12-16 grupos fenólicos y 5-7 anillos aromáticos por cada 1000 unidades de masa molecular relativa) Complejación intermolecular (astringencia) Características estructurales (dos motivos estructurales mayores, proantocianidinas o taninos condensados y taninos hidrolizables, más un tercer grupo minoritario, los florotaninos) Sus propiedades principales están relacionadas con: La capacidad de formar complejos con las proteínas, que les confiere una característica gustativa interesante, asociada al término globalmente conocido como astringencia o gusto tánico. Su poder antirradicalario y su capacidad de consumir oxígeno disuelto, atribuyéndole su propiedad antioxidante, muy utilizada en la industria agroalimentaria y farmacéutica. La clasificación de los taninos se realiza comúnmente en dos grandes grupos: TANINOS CONDENSADOS O PROANTOCIANIDÍNICOS, cuya particularidad es que liberan tras una hidrólisis ácida una antocianidina. El nombre genérico de proantocianidina se usa cuando se desconoce la antocianidina formada. Químicamente se trata de polímeros de flavanoles, formados por unidades de flavan-3oles o catequinas unidos entre sí por enlaces carbono carbono. 1
TANINOS HIDROLIZABLES, en los cuales después de una hidrólisis ácida se libera ácido gálico o ácido elágico. Se denominan galotaninos o elagitaninos respectivamente. Los elagitaninos están estructurados como moléculas lineales de glucosa enlazadas a las funciones carboxilo de los grupos hexahidroxidifénicos del ácido elágico, mientras que los galotaninos están constituidos por núcleos de glucosa en forma cíclica que forman enlaces con la función ácida del ácido gálico. En ambos casos se trata de estructuras de una complejidad relativa. Son hidrolizables por ácidos, bases y enzimas. FUENTES DE OBTENCIÓN: Los taninos tienen un sabor amargo y áspero, así los alimentos ricos en taninos suele tener este sabor El vino tinto es rico en taninos, esta sustancia es la responsable de la mayoría de los efectos beneficiosos del vino tinto. Consumir vino tinto de forma moderada (dos vasitos pequeños al día) es beneficioso para la salud cardiovascular. El té (té negro y té verde), el café tienen también taninos. Las pasas negras. Las Granadas (en el interior de la fruta, su corteza, tabiques internos son fuentes de taninos). Con su corteza se preparan infusiones para tratar la diarrea. Su consumo está indicado en diarreas infecciosas, cólicos intestinales, flatulencia (exceso de gases) y estómago delicado. Los caquis (en su pulpa) El membrillo Las espinacas Las manzanas (cuando se oscurece la pulpa de una manzana pelada, ahí aparecen los taninos). Así tenemos que la manzana verde tomada con su piel tiene buen efecto laxante. Y la pulpa oscurecida de la manzana tiene por el contrario efectos anti diarreicos. 2
ESTRUCTURAS GENERALES: Estructura de Taninos Hidrolizables - Taninos Gálicos: Estructura de Taninos Hidrolizables - Taninos Elágicos: 3
Estructura de Taninos Condensados: EXTRACCIÓN: Por su carácter polar, los taninos se han extraído generalmente con mezclas de alcoholes con agua en diversas proporciones. Sin embargo la mezcla más usada es acetona-agua (70:30) o isopropanol-agua (65:35) utilizando ultrasonido en cuatro extracciones. Después de eliminar el solvente orgánico por destilación a presión reducida, es costumbre hacer repetición es costumbre hacer partición líquido líquido de la 4
fase acuosa en secuencia, éter etílico o diclorometano, acetato de etilo y n- butanol. Las fracciones de acetato de etilo, n-butanol y acuosa se someten primero a cromatografía en columna sobre DIAION HP-20 con gradiente agua-metanol (100:0 a 30:70), luego se hace separación de las fracciones sobre Toyopearl HW-40C y la purificación final sobre MCI Gel CHP-20 y/o ODS. Cada etapa de separación se monitorea por espectrofotometría UV de 280 nm y por HPLC- DAD. Las fracciones con perfiles cromatográficos similares se juntan y se someten a la siguiente etapa. 5
APLICACIONES: Los polifenoles o taninos han acompañado la vida humana desde sus comienzos, como componentes comunes e inevitables en alimentos y bebidas de origen vegetal, a los cuales contribuyen en el sabor y la patalabilidad por su astringencia. El curtido consiste en el establecimiento de enlaces entre las fibras de colágeno de la piel, lo que le confiere resistencia al agua, calor y abrasión. Esta capacidad de acomplejarse con macromoléculas explica la astringencia, al precipitar las glicoproteínas ricas en prolina que contiene la saliva. Los taninos vegetales se usan también en la producción de colorantes y tintes o como tratamiento versátil en medicina tradicional. Otras aplicaciones se dan en la industria del vino, la cerveza, te y cacao. En farmacia solo se cuenta con antidiarreicos, a pesar de las notables actividades como antioxidantes, y otras actividades biológicas, como antitumorales, antivirales e inhibidores de enzimas, agentes hepatoprotectores, vasodilatación dependiente de óxido nítrico. FLAVONOIDES CARACTERÍSTICAS: Los flavonoides son compuestos fenólicos que constituyen pigmentos naturales presentes en los vegetales y que protegen al organismo del daño producido por agentes oxidantes, como los rayos ultravioletas, la polución ambiental, sustancias químicas presentes en los alimentos, etc. El organismo humano no puede producir estas sustancias químicas protectoras, por lo que deben obtenerse mediante la alimentación o en forma de suplementos. Se denominaron en un principio vitamina P (por permeabilidad) y también vitamina C (porque se comprobó que algunos flavonoides tenían propiedades similares a la vitamina C). Sin embargo, el hecho de que los flavonoides fueran vitaminas no pudo ser confirmado, y ambas denominaciones se abandonaron FUENTES DE OBTENCIÓN: Los flavonoides se encuentran en frutas, verduras, semillas y flores, así como en cerveza, vino, té verde, té negro y soja, los cuales son consumidos en la dieta humana de forma habitual y también pueden utilizarse en forma de suplementos nutricionales, junto con ciertas vitaminas y minerales. Los flavonoides se encuentran también en extractos de plantas como arándano, gingko biloba, cardo, mariano. Los flavonoides se ubican principalmente en las hojas y en el exterior de las plantas, apareciendo 6
sólo rastros de ellos en las partes de la planta por encima de la superficie del suelo. El vino tiene un alto contenido en compuestos polifenólicos, aproximadamente se conocen unos 500, la mayoría de los cuales provienen de la uva y del proceso fermentativo. En la uva estas moléculas se localizan en la piel, especialmente en las células epidérmicas, y en las pepitas. Su cantidad y tipo depende principalmente de la variedad de la vid, del clima, del terreno y de las prácticas de cultivo. La cerveza también contiene importantes cantidades de flavonoides entre los que destacan los polihidroxiflavanos (catequina y epicatequina), los antocianógenos (leucocianidina o leucopelargonidina) y los flavonoles (grupo de quercitinas: kaempferol o mirecitina) Se han identificado más de 5.000 flavonoides, entre los que se pueden destacar: Citroflavonoides: quercitina, hesperidina, rutina, naranjilla y limoneno. La quercitina es un flavonoide amarillo-verdoso presente en cebollas, manzanas, brócoles, cerezas, uvas o repollo rojo. La hesperidina se encuentra en los hollejos de las naranjas y limones. La naranjina da el sabor amargo a frutas como la naranja, limón y toronja, y el limoneno se ha aislado del limón y la lima. Flavonoides de la soja o isoflavonoides: están presentes en los alimentos con soja tales como porotos, tofu, tempeh, leche, proteína vegetal texturizada, harina, miso. Los dos más conocidos son la genisteína y la daidzeina. Proantocianidinas se localizan en las semillas de uva, vino tinto y extracto de corteza del pino marino. Antocianidinas: son pigmentos vegetales responsables de los colores rojo y rojo-azulado de las cerezas. Ácido elágico: es un flavonoide que se encuentra en frutas como la uva y en verduras. Catequina: el té verde y negro son buenas fuentes. Kaemferol: aparece en puerros, brócoles, rábano, endibias y remolacha roja. ESTRUCTURAS GENERALES: Los flavonoides son compuestos de bajo peso molecular que comparten un esqueleto común de difenilpiranos (C 6 -C 3 -C 6 ), compuesto por dos anillos de fenilos (A y B) ligados a través de un anillo C de pirano (heterocíclico). 7
Los átomos de carbono en los anillos C y A se numeran del 2 al 8, y los del anillo B desde el 2' al 6'. Estructura química de un flavonoide Esta estructura básica permite una multitud de patrones de sustitución y variaciones en el anillo C y en función de sus características estructurales se pueden clasificar en 13 grupos: 8
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EXTRACCIÓN: 10
Los flavonoides en general se extraen de muestras secas y molidas. La muestra se desengrasa inicialmente con éter de petróleo ó n-hexano, y el marco se extrae con etanol puro o del 70%. Este último es recomendado para garantizar la extracción de los más polares. El extracto obtenido se evapora con calentamiento no superior a los 50 C y se le hacen particiones sucesivas con éter etílico, acetato de etilo y n-butanol. Los flavonoides apolares quedan en la fase etérea, los medianamente polares en la fase acetato de etilo y los más polares en n-butanol. Cada una de estas tres fracciones se puede analizar por cromatografía en capa fina (CCF) y HPLC en fase reversa. Para el análisis por CCF de las agliconas se pueden utilizar mezclas n-hexano/acetato de etilo y cloroformo/acetato de etilo en diferentes proporciones, por ejemplo la mezcla cloroformo/acetato de etilo 60:40 utilizada por Wagner y col. para el análisis de drogas vegetales. Las antocianinas se pueden extraer de tejidos frescos (p. ej. pétalos) por maceración con un solvente ácido como por ejemplo la mezcla metanol-ácido acético-agua (MAW) (11:1:5) ó la mezcla MFW, es decir metanol/ácido fórmico/agua por ejemplo 10:1:9. El extracto obtenido se concentra y se somete a cromatografía en papel unidimensional eluyendo con la mezcla t-buoh: AcOH:H 2 O (3:1:1). En estas condiciones las antocianinas presentan Rf bajo y se pueden separar de otros tipos de flavonoides como los glicósidos de flavonoles los cuales presentan un Rf alto. Una vez eluído del papel el extracto con las antocianinas se puede purificar a través de un cartucho RP-8 eluyendo con AcOH al 7% acuoso y con AcOH al 7% metanólico. También se pueden analizar por cromatografía en capa fina con placas de celulosa y eluyendo con la mezcla HCl conc./ácido fórmico/agua 19.0/39.6/41.4. Las antocianinas se pueden separar a escala analítica por HPLC [(columna RP-18, 25 cm de long., 5 mm); eluente: una mezcla 1:1 de A (H 3 PO 4 al 1.5% acuoso) y B (H 2 O:MeCN:AcOH:H 3 PO 4 107:50:40:3) a un flujo de 0.8 ml/min; detectando a 352 y 530 nm]. A nivel preparativo puede usarse una columna RP-18 de 25 cm de long., los mismos solventes citados arriba pero en una proporción 43:57 respectivamente, a un flujo de 2 ml/min y detectando a 440 nm. A las fracciones obtenidas luego de concentrarlas al vacío, se les puede eliminar el ácido fosfórico pasándolas a través de un cartucho RP-8 lavando con AcOH al 8% acuoso. Luego, las antocianinas se eluyen con AcOH al 8% metanólico, se concentran a sequedad y se liofilizan para obtener los compuestos puros para su caracterización química. APLICACIONES: Los flavonoides no poseen las características de las vitaminas: no son aminas y conforman otro grupo químico, pero por su acción protectora y la imposibilidad del organismo humano de producirlos merecen ser incorporados al grupo de los nutrientes esenciales. Pueden unirse a los polímeros biológicos, tales como enzimas, transportadores de hormonas, y ADN; quelar iones metálicos transitorios, tales como Fe 2+, Cu 2+, Zn 2+, catalizar el transporte de electrones, y depurar radicales libre. Los 11
flavonoides retiran oxígeno reactivo especialmente en forma de aniones superóxidos, radicales hidroxilos, peróxidos lipídicos o hidroperóxidos. De esta manera bloquean la acción de dichas sustancias sobre las células. Desempeñan un papel importante en la biología vegetal; así, responden a la luz y controlan los niveles de las auxinas reguladoras del crecimiento y diferenciación de las plantas. Otras funciones incluyen un papel antifúngico y bactericida, confieren coloración, lo que puede contribuir a los fenómenos de polinización y tienen una importante capacidad para fijar metales como el hierro y el cobre. Recientemente ha crecido mucho el interés y el uso de varias drogas naturales como hepatoprotectores, esto es como protectores del hígado. Una de las más mencionadas y comercializadas es el gingko. La droga la constituyen las hojas de (Gingkoaceae) un arbusto ornamental de origen asiático. Estas contienen flavonoides, biflavonoides, proantocianidinas y otros. Los flavonoides son importantes para la salud de los vasos sanguíneos. Regulan la permeabilidad del capilar, por eso detienen el flujo de proteínas y células de sangre, pero permiten el flujo de oxígeno, dióxido del carbono y otros nutrientes. Muchos flavonoides incrementan la fortaleza de los vasos capilares, previniéndolos de cerrarse fácilmente. Esto es en parte debido a que ciertos flavonoides tienen una acción similar a la de la vitamina C. Esto puede ayudar a proteger los vasos sanguíneos contra las infecciones y las enfermedades. Los flavonoides también puede relajar el músculo liso del sistema cardiovascular, disminuyendo así la presión de la sangre. Esto también mejora la circulación en el propio corazón. Los flavonoides son antioxidantes y también pueden prevenir la oxidación del colesterol LDL, previniendo el aumento de placa arterioesclerótica. BIBLIOGRAFÍA: LINKS DE INTERNET: Buscador utilizado: http://scholar.google.es/ (Google Académico) Preservación de madera con taninos: http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/617/61720207.pdf (2011-06-04) 12
Flavonoides: http://www.recursosdeenologia.com/docs/2002/2002_los_flavonoides_propieda des_y_acciones_antioxidantes.pdf (2011-06-04) Estructuras de flavonoides (Editado en el Software Químico ACD Labs): http://www.latamjpharm.org/trabajos/20/4/lajop_20_4_3_1_p9hxufpev7.pdf (2011-06-04) Etracción de flavonoides: http://farmacia.udea.edu.co/~ff/flavonoides2001.pdf (2011-06-05) Taninos o polifenoles naturales, Universidad Tecnológica de Pereira http://redalyc.uaemex.mx/pdf/849/84903303.pdf (2011-06-05) Extracción de taninos y flavonoides: http://iberoeka.idict.villaclara.cu/userfiles/file/informes/extracccion%20de%20 principos%20activosde%20fuentes%20anaturales.pdf (2011-06-05) Estructuras de taninos: http://ucmfarmaciadatos.netai.net/tercero/farmacognosia/temas%20clase%20b 1/Tema%2015.pdf (2011-06-05) 13