بررسی جامع ساختار و منابع پلی فنلها

مقدمه ای بر پلی فنلها

پلی فنل ها از جمله مهمترین ترکیبات فعال زیستی هستند که در گیاهان وجود داشته و بدلیل جنبه های مختلف کاربردی در مواد غذایی، مواد دارویی و آرایشی با منشاء طبیعی یافت می شود. پلی فنلها روز به روز محبوبیت بیشتری پیدا کرده و تحقیقات متنوعی از جمله جستجوی منابع گیاهی جدید حاوی این ترکیبات، توسعه روش هایی برای جداسازی موثر آنها از مواد گیاهی، و بررسی اثرات درمانی آنها در حال انجام می باشد.

پلی فنل ها ترکیبات آلی هستند که معمولاً در گونه های گیاهی متعددی (در اندام های رویشی و زایشی آنها) وجود دارند و نقش دفاع شیمیایی در برابر حمله انگلی های مختلف، ضد میکروارگانیسم و ... را ایفا می کنند.

ساختار شیمیایی ترکیبات پلی فنلی همیشه حاوی یک یا چند حلقه آروماتیک با حداقل دو گروه هیدروکسیل (OH) می باشد. نام "پلی فنل ها" به وابستگی شیمیایی این اجزا به گروه فنل ها با ساده ترین ساختار مولکولی هیدروکسی بنزن یا فنل اشاره دارد. گروه پلی‌فنل‌ها شامل اسیدهای فنولیک، تانن‌ها، فلاونوئیدها، آنتوسیانین‌ها، مونو و اولیگومریک کاتچین‌های، لیگنان‌ها و نئولیگنان‌ها و ... می‌شود. آنها انواع مختلفی از اثرات بیولوژیکی، از جمله ضد میکروبی، ضد التهابی، ضد اکسیداتیو یا محافظت از نور (ضد اشعه ماوراء بنفش) را نشان می‌دهند.

دستجات مهم پلی فنلها

اسیدهای فنلیک

اسیدهای فنلیک
دسته ای از پلی فنلها بوده که دارای خاصیت اسیدی می باشند و
شامل مشتقاتی از اسیدهای بنزوئیک (مانند گالیک اسید، هیدروکسی بنزوئیک اسید، پروتوکاتشوئیک اسید، وانیلیک اسید یا سیرینجیک اسید) و سینامیک اسیدها (مانند کافئیک اسید، فرولیک اسید، پاراکوماریک اسید، سیناپیک اسید) می باشد. اسیدهای فنلیک گیاهی درگیاهان همچنین بصورت گلیکوزیدی (ترکیب با قند) و استری وجود دارد (تصویر فوق).

آنتوسیانینها

آنتوسیانین ها از دسته پلی فنلها و رنگ های طبیعی هستند که در سلول های گیاهی به شکل گلیکوزیدی پایدار هستند. آنها اثرات ضد التهابی و تقویت مویرگ ها را نشان می دهند. آنتوسیانین ها گردش خون را در کره چشم بهبود می بخشند و دارای خواص آنتی اکسیدانی هستند. آنتوسیانینها جزو ترکیبات رنگی موجود در گیاهان بوده که رنگ آبی تا قرمز براساس pH محیط ایجاد میکنند. آنتوسیانینها بطور گسترده بعنوان رنگ در صنایع مختلف استفاده می شود(تصویر فوق).

منابع گیاهی اصلی غنی از آنتوسیانین ها مورد استفاده در پزشکی و آرایشی عبارتند از: زغال اخته، توت سیاه، گل ختمی، گل پنیرک، انگور سیاه و ... . آنتوسیانین ها به عنوان اجزای وازواکتیو در ژل و کرم های اعمال شده روی پوست زیر چشم برای محدود کردن فرآیندهای اگزوداتیو و تورم بافت استفاده می شوند.

تاننها

تانن ها یک گروه بسیار بزرگ از پلی فنل ها با وزن مولکولی بالا هستند که در تولید محصولات آرایشی و بهداشتی دارای اهمیت فراوان می باشند. تاننها ترکیباتی با وزن مولکولی بالا (500-3000 دالتون) بوده که دارای اثر قابضی می باشند، تانن ها توانایی ایجاد پیوندهای دائمی با پروتئین های پوشش پوست را دارند. تانن ها به دو دسته اصلی تاننهای هیدرولیزشونده (گالوتاننها، الاژی تاننها)، تاننهای غیرهیدرولیز شونده (کاتشین تاننها، تانن های کندانسه) تقسیم می شوند. منابع گیاهی تاننها که در حال حاضر در مواد آرایشی و دارویی استفاده می شود عبارتند از: منابع گیاهی تاننها که در حال حاضر در مواد آرایشی و دارویی استفاده می شود عبارتند از: پوست درخت بلوط (Quercus robur)، ریزوم گیاه پونتیلا (Potentilla tormentilla)، زغال اخته (Vaccinium myrtillus) ، برگ گردو (Juglans regia)، پوست و برگ گیاه هاماملیس ((Hamamelis virginiana. لوازم آرایشی حاوی تاننها دارای خواص قابض، ضد عفونی کننده، ضد التهابی، ضد خونریزی و ضد درد هستند. عصاره های غنی از تانن اغلب اجزای محصولات بهداشتی محبوب می باشند (تصویر فوق).

فلاولیگنانها

فلاونولیگنان ها که بیشتر با نام سیلیمارین شناخته میشوند. سیلیمارین دارای ساختار پلی فنلی بوده و مجموعه ای از فلاولیگنانهای مختلف (سیلی بینین، سیلی کریستین، سیلیدیانین و غیره) می باشد که در میوه خار مریم (Sylibum marianum)یافت می شود، که به عنوان محافظ کبد و آنتی اکسیدان شناخته می شود. سیلیمارین دارای فعالیت های ضد التهابی و ضد ویروسی می باشد. در مطالعات in vivo، سیلیمارین یک اثر محافظتی بر روی پوست موش‌های مبتلا به سرطان پوست ناشی از اشعه UV-B نشان داد. سیلیمارین به صورت موضعی یا خوراکی، قبل یا بعد از قرار گرفتن در معرض UV-B تجویز شده، به طور قابل توجهی از ایجاد آفتاب سوختگی، ادم بافتی و فرآیند آپوپتوز سلولی پوست جلوگیری کرده است. همچنین فعالیت آنزیم های پیش التهابی، یعنی کاتالاز، سیکلواکسیژناز و اورنیتین د کربوکسیلاز را کاهش داد. در فرآورده های آرایشی - بهداشتی، سیلیمارین به عنوان ضد اشعه ماوراء بنفش و یک عامل روشن کننده برای رنگ پوست استفاده میشود (تصویر فوق).

استیلبنها (رسوراترول)

استیلبنها دسته ای از پلی فنلها می باشند که مهمترین عضو آنها رسوراترول می باشد. رسوراترول یک ترکیب پلی فنلی است که عمدتا در انگور قرمز و ریشه علف هفت بند (Polygonum cuspidatum) و همچنین در توت یا نخود فرنگی یافت می شود. شکل فعال رسوراترول (ترانس) تحت تأثیر اشعه UV به غیر فعال (سیس) تبدیل می شود. رسوراترول دارای فعالیت آنتی اکسیدانی، ضد تکثیر، ضد التهابی و فیتواستروژنی است. نشان داده شد که این ترکیب ژن SIRT1 کد کننده پروتئین sirtuin-1 را فعال می کند که در تکثیر سلولی، آپوپتوز و فرآیندهای پیری نقش دارد. رسوراترول همچنین مسئول رشد طبیعی و متابولیسم، ترمیم DNA آسیب دیده، پایداری کروموزومی و پاسخ به عامل استرس در سلول های پوست است. اغلب به عنوان جزئی از کرم های ضد چروک استفاده می شود (تصویر فوق).

لیگنانها و نئولیگنانها

لیگنان ها ترکیباتی پلی فنلی متعلق به مشتقات فنیل پروپان با ساختار مولکولی دایمر هستند. آنها حاوی دو واحد C6-C3 و یک پیوند β'-β در موقعیت 8-8' هستند. اگر پیوند بین دو واحد C6-C3 در کربنهای غیر از 8-8' باشد به آن نئولیگنان گفته می شود. لیگنانها به طور طبیعی به شکل آزاد و بندرت به صورت گلیکوزیدها وجود دارند.

لیگنانها ها در دانه‌های روغنی، غلات، رزین‌های گیاهی و مواد دارویی گیاهی مشتق از برخی جنس‌های مانند کتان و ... وجود دارند. فعالیت بیولوژیکی قابل توجهی برای چند ترکیب لیگنان مانند متایرزینول و هونوکیول ثبت شده است (تصویر فوق).

هونوکیول، یکی از شناخته شده ترین نمایندگان لیگنان ها است که در پوست و گل های گیاه ماگنولیا یافت می شود (.(Magnolia officinalis کرم حاوی هونوکیول، به صورت موضعی روی پوست موش هایی که در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار گرفته اند استفاده شده و منجر به حفاظت از بافت های پوست در برابر سرطان زایی شده است.

در آزمایشات ایمونوآنزیمی و وسترن بلات، هونوکیول نشان داد که از تشکیل عوامل پیش التهابی در پوست، ناشی از UV-B، از جمله: سیکلواکسیژنازها، پروستاگلاندین E2، سیتوکین ها و اینترلوکین ها (IL-1β و IL-6) جلوگیری می کند.

عصاره پوست درخت مگنولیا به عنوان یک ماده تشکیل دهنده لوازم آرایشی ضد پیری مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از کرم حاوی عصاره پوست درخت مگنولیا بر روی پوست اطراف چشم (در مدت 2 ماه)، منجر به افزایش خاصیت ارتجاعی پوست و کاهش چین و چروک های ریز (به اصطلاح "پای کلاغ") شد. این عصاره همچنین میزان سلول های چربی را افزایش داد و سنتز آدیپونکتین (هورمون تنظیم کننده متابولیسم کلاژن در فیبروبلاست های پوست) را تحریک کرد.

فلاونوییدها

فلاونوییدها، گروهی از متابولیت‌های ثانویه مهم از دسته ترکیبات پلی فنلی بوده، به طور گسترده در میوه‌ها، سبزیجات، گیاهان، ساقه‌ها، غلات، آجیل، گل‌ها و دانه‌ها وجود دارند (تصویر فوق). تاکنون بیش از 10000 ترکیب فلاونوییدی جدا و شناسایی شده است. فلاونوییدها اثرات بیوشیمیایی و آنتی اکسیدانی مطلوبی بر بیماری های مختلف مانند بیماری های قلبی عروقی، سرطان و بیماری های عصبی دارند. فلاونوئیدها با طیف وسیعی از اثرات ارتقاء دهنده سلامتی مرتبط هستند و جزء ضروری در انواع کاربردهای غذایی، دارویی، دارویی و آرایشی هستند. اثرات فلاونوییدها عمدتا به خواص ضد التهابی، ضد اکسیداتیو، ضد سرطان زایی، و ضد جهش زا و همچنین توانایی تنظیم عملکرد آنزیم های کلیدی سلولها نسبت داده می شود. دستجات مختلف فلاونوییدها در تصویر زیر آورده شده است.

پلی فنلها متفرقه

نفتوکینونها

نفتوکینون ها ترکیبات پلی فنلی با پراکنندگی زیاد در طبیعت هستند که از توسط باکتری ها و قارچ ها و همچنین گیاهان تولید می شوند. اثرات بیولوژیکی نفتوکینون های طبیعی و مصنوعی متنوع است و شامل خواص ضد میکروبی، ضد قارچی، ضد ویروسی، ضد تک یاخته ای، ترمیم زخم، سیتوتوکسیک، ضد تومور و برخی خواص دیگر است. ژوگلون، لاوسون و پلمباژین از معروفترین این دسته ترکیبات هستند. لاوسون از برگهای گیاه حنا تهیه شده و بعنوان رنگ برای مو، پوست، ناخن و الیاف استفاده شده و رنگ نارانجی ایجاد می کند. ژوگلون در برگ و میوه های گیاه گردو وجود داشته و دارای اثرات ضد قارچ، ضد میکروب، ضد تومور می باشد (تصویر زیر).

از جمله معروفترین نفتوکینونها، ویتامین K می باشد. ویتامین K از دسته ویتامینهای محلول در چربی است که در غذاها یافت می شود و به عنوان مکمل های غذایی به بازار عرضه می شود. بدن انسان برای فعال کردن پروتئین‌های خاصی که برای انعقاد خون یا برای کنترل اتصال کلسیم دراستخوان‌ها و سایر بافت‌ها مورد نیاز هستند، به ویتامین K نیاز دارد. سنتز کامل این پروتیینها که شامل اصلاح نهایی پروتیینهای Glu به پروتئینهای Gla توسط آنزیم گاما گلوتامیل کربوکسیلاز است که از ویتامین K به عنوان کوفاکتور استفاده می کند. ویتامین K نقش مهمی در سیستم انعقادی خون، بهبود بافت استخوانی و دندان، جلوگیری از آتروسکلروز و بهبود عملکرد قلب و عروق، جلوگیری از آلزایمر و پیشگیری از سرطان نقش مهمی ایفا میکند. ویتامین k1 بیشتر در منابع گیاهی و ویتامین K2 در بافتهای جانوری مخصوصا بافت چربی حیوانی یافت می شود.

آنتراکینونها

آنتراکینون ها یک گروه ترکیبات پلی فنلی مهم در گیاهان هستند. آنتراکینونها اساسا یک ترکیب آلی آروماتیک با ساختار بزرگ هستند. آنتراکینون ها در قارچ ها، گلسنگ ها و گیاهان یافت می شوند. از آنتراکینون ها در رژیم های لاغری گیاهی استفاده می شود. ریشه ریواس، برگ سنا، کاسکارا ساگرادا و آلوئه ورا بعنوان ملین استفاده می شود. مطالعات مختلف نشان داده است که آنتراکینون‌های طبیعی دارای طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های زیستی مانند ملین، ضد سرطان، ضد التهاب، ضد میکروبی، ادرارآور، شل‌کننده عروق و فیتواستروژن هستند که کاربرد بالینی آنها را در بسیاری از بیماری‌ها نشان می‌دهد (تصویر زیر).

فنولامیدها

فنولامیدها دسته ای از پلی فنلها را تشکیل می‌دهند که بطور گسترده در گیاهان وجود دارند که در تمام اندام‌های گیاهی مخصوصا در گل‌ها و دانه‌های گرده یافت می‌شوند. فنولامیدها یک خانواده بزرگ و از نظر ساختاری متنوع هستند که از ترکیب اسیدهای فنولیک با آمین های آلیفاتیک یا آروماتیک حاصل می شود. فنولامیدها در ابتدا به عنوان ترکیبات فعال در چندین عصاره گیاهان دارویی شناسایی شدند و در ادامه به طور گسترده به دلیل خواص دارویی و ارتقاء سلامت آنها مورد مطالعه قرار گرفتند. مطالعات نشان میدهد که فنولامیدها دارای خواص آنتی اکسیدانی، ضد التهابی، ضد سرطانی و ضد میکروبی بوده و همچنین اثرات محافظتی در برابر سندرم متابولیک و بیماری‌های نورودژنراتیو دارند(تصویر زیر) .

مهمترین منابع پلی فنلها

یکی از بهترین منابع پلی فنولها گیاه چای ((Camellia sinensis است، به ویژه چای سبز، اما چای سیاه، چای اولانگ و چای سفید نیز بعنوان تامین کننده پلی فنل عالی هستند و دارای خواص آنتی اکسیدانی بسیار خوبی نیز می باشند. پلی فنل های اصلی چای عبارتند از فلاوان-3-اول ها، به ویژه اپی گالوکاتچین-3-گالات EGCG))، اپی گالوکاتچین، اپی کاتچین، اپی کاتچین-3-گالات.

علاوه بر چای، انگور (Vitis vinifera)، یکی از بزرگترین محصولات میوه در جهان، منبع مهمی از پلی فنل ها است. به نظر می رسد فعالیت آنتی اکسیدانی انگور به رنگ آن بستگی دارد. میوه های انگور رنگی دارای ظرفیت آنتی اکسیدانی بالاتری نسبت به میوه های سفید هستند، زیرا محتوای آنتوسیانین ها و فلاونوئیدها با افزایش شدت رنگ انگور افزایش می یابد.

زیتون، کنجد و دیگر دانه‌های روغنی مانند آفتابگردان، و همچنین روغن‌های فشرده سرد مشتق شده از آن‌ها حاوی ترکیبات پلی فنلی مانند فلاونوئیدها و اسید فنولیک هستند. مغز پسته همچنین سرشار از ترکیبات فنلی است. فراوان ترین پلی فنل ها آنتوسیانین ها هستند که عمدتاً در پوست قرار دارند.

چوب هایی مانند بلوط ((Quercus robur، کاج ((Pinus maritime) یا دارچین ((Cinnamomum zeylanicum و همچنین پوست درخت، حاوی مواد فنولی عمدتاً کاتچین، اپی کاتچین، پروسیانیدین ها و اسیدهای فنولیک هستند که دارای ظرفیت آنتی اکسیدانی بالا می باشند. برگ های بلوط نیز سرشار از پلی فنول مانند اسید الاژیک، روتین و هیپروزید می باشند.

میوه های استوایی مانند آناناس، میوه پشن فروت، آسرولا، میوه انار و منگوستین نیز منابع مهمی از ترکیبات فنلی هستند که اغلب در پوست آن متمرکز می شوند، زیرا عملکرد آنها محافظت از میوه ها در برابر UV است. به ویژه، منگوستین به عنوان میوه فوق العاده مورد توجه قرار گرفته است. قرن هاست که در آسیای جنوب شرقی در درمان عفونت های پوستی، میکوزیس، التهاب و سایر بیماری ها استفاده می شود. مقادیر بالای مشتقات گزانتون که عمدتاً در پریکارپ متمرکز شده است، مسئول ظرفیت آنتی اکسیدانی و قدرت شفابخش منگوستین است.

منابع جالب پلی فنل ها ضایعات و محصولات جانبی تولید مواد غذایی هستند، به عنوان مثال تفاله انگور یا سیب و باقیمانده قهوه، پوست، دانه و ساقه انگور و مواد زائد تولید شده در طی فرآوری شراب و آب انگور، سرشار از پلی فنل هستند. آنها حاوی فلاونوئیدها، اسیدهای فنلیک و استیلبنها هستند. به عنوان مثال، در انگور قرمز، کاتچین و اپی کاتچین بیشتر در دانه ها قرار دارند. کوئرستین، روتین و رسوراترول در عصاره های پوست انگور یافت می شوند. پلی فنل های سیب شامل کاتچین ها، هیدروکسی سینامات ها، گلیکوزیدهای فلورتین، گلیکوزیدهای کوئرستین و پروسیانیدین ها عمدتاً در پوست قرار دارند و به صورت ضعیف در آب استخراج می شوند و تفاله سیب را به منبع خوبی از پلی فنل ها تبدیل می کنند. محتوای پلی فنلی بالا در سایر بقایای گیاهی صنعتی، به عنوان مثال، پالپ، دانه ها و پوست آسرولا، پشن فروت و آناناس نیز گزارش شده است. پلی فنل های اصلی شناسایی شده در پوست آناناس عبارتند از: گالیک اسید، کاتچین، اپی کاتچین و اسید فرولیک.

استخراج پلی‌فنل‌ها از محصولات جانبی تولید مواد غذایی می‌تواند برای صنعت آرایشی و بهداشتی، که همواره در جستجوی منابع جدید پایدار و مقرون‌ به‌ صرفه برای مواد کاربردی است، امیدوارکننده باشد.

محصولات آرایشی-بهداشتی حاوی پلی فنلها

شامپو ضد ریزش موهای چرب مینوتا سریتا (حاوی پلی فنل)

محصولات دارویی حاوی پلی فنلها

سی لاکس (حاوی آنتراکینون)، لیورگل (حاوی سلیمارین از دسته فلاولیگنانها)، لیورکر (حاوی سلیمارین از دسته فلاولیگنانها)، سنالین (حاوی آنتراکینون).