Fenolna jedinjenja biljaka

Biljke sintetišu veliki broj organskih jedinjenja, klasifikovanih kao primarni i sekundarni metaboliti, ali oštre granice između ove dve grupe u nekim slučajevima nisu jasne. Prema funkcionalnoj definiciji:

– primarni metaboliti su označeni kao jedinjenja koja učestvuju u ishrani i esencijalnim metaboličkim procesima unutar biljke. Primarni metabolizam obuhvata: fotosintezu, glikolizu, ciklus limunske kiseline,sintezu aminokiselina, transaminaciju, sintezu proteina i enzima, sintezu koenzima, sintezu strukturnog materijala, duplikaciju genetskog materijala, reprodukciju ćelija (rast), apsorpciju hranjivih sastojaka. Ovi procesi odvijaju se istim mehanizmima u svim biljakama.

– sekundarni metaboliti  su označeni kao jedinjenja koja nemaju direktnu ulogu u pomenutim procesima, već imaju važan ekološki značaj (uticaj obojenih i mirisnih supstanci na reprodukciju) i zaštitnu ulogu u borbi protiv različitih oblika stresa (usled biotičkih i abiotičkih faktora), (Veberič, 2010). Sekundarni metabolizam obuhvata hemijske procese jedinstvene za datu biljku. Procesi sekundarnog metabolizma se samo donekle mogu generalizovati, odnosno samo se donekle odvijaju istim mehanizmima u različitim biljkama.

Karakteristika metabolizma sekundarnih biomolekula je vrlo visoka složenost biosintetskih puteva. Najznačajniji biosintetski putevi sekundarnih biomolekula obuhvataju:

– put mevalonske kiseline, kojim nastaju izoprenoidi (steroidi i terpenoidi);

– metabolički put šikiminske kiseline, kojim nastaju fenolna jedinjenja i aromatične aminokiseline;

– biosintezu iz acetata (acetogeninski put), kojim nastaju masne kiseline, voskovi, fosfolipidi, eikosanoidi, poliketidi (antrahinoni, aflatoksini, makrolidi), poliketidi mešovitog porekla (flavonoidi);

– divergentni putevi biosinteze azotnih jedinjenja (alkaloida) iz aminokiselina.

Fenolna jedinjenja ili polifenoli su široko rasprostranjeni u biljnom carstvu i predstavljaju veliku grupu strukturno raznovrsnih fenolnih jedinjenja, sekundarnih metabolita biljaka, koji imaju značajnu ulogu u metabolizmu biljaka. Biljna fenolna jedinjenja privlače sve veću pažnju javnosti zahvaljujući svojim efektima u prevenciji različitih bolesti prouzrokovanih oksidativnim stresom, postajući u poslednjoj deceniji jedna od glavnih oblasti zdravstvenih i medicinskih istraživanja (Dai and Mumper., 2010). Mogu biti vrlo jednostavne strukture (fenolne kiseline) ili vrlo složene strukture (kao što su proantocijanidoli). Zajednička karakteristika fenolnih jedinjenja jeste da sadrže aromatičan prsten sa jednom ili više hidroksilnih grupa (Puškaš, 2010). Doprinose organoleptičkim osobinama voća i povrća poput boje, mirisa i ukusa.

Do sada je u biljnom svijetu otkriveno oko 10.000 fenolnih struktura. U svojoj strukturi imaju jednu ili više hidroksilnih grupa vezanih direktno za aromatično jezgro i u prirodi se sreću u slobodnom obliku ili kao glikozidi, a mogu da stvaraju komplekse i sa nekim drugim molekulima. Najčešće su prisutna u biljkama, ali ih ima i u životinjama i mikroorganizmima. Fenolna jedinjenja su prisutna u visokim koncentracijama u epidermisu lista i pokožici ploda (Topalović, 2012).

Fenolna jedinjenja (naročito flavonoidi) imaju značajnu ulogu među prirodnim supstancama korišćenim u terapeutske svrhe. Medicinska i nutritivna vrednost grožđa poznata je hiljadama godina  (Topalović, 2012). Još od prošlog veka je poznato da fenolna jedinjenja nemaju nutritivni značaj, ali usled visokog antioksidativnog potencijala, pomažu u očuvanju ljudskog organizma (Hertog et. al., 1995). Poslednjih nekoliko decenija se intenzivno proučavaju zdravstveni efekti fenolnih jedinjenja. Različita istraživanja su dokazala da fenolna jedinjenja pozitivno deluju na krvne sudove, štite od štetnog sunčevog i radioaktivnog zračenja, deluju antioksidativno, antiinflamatorno, antimikrobno i antikancerogeno (citirano po Radovanović, 2014). S obzirom  da se veliki broj degenerativnih oboljenja (dijabetes, kardiovaskularne bolesti i rak) povezuju s oksidativnim stresom, namirnice bogate prirodnim antioksidansima su poželjne u ljudskoj ishrani kao važan faktor za očuvanje zdravlja (Popović-Đorđević, 2016).

Flavonoidi su najrasprostranjeniji polifenoli u ljudskoj ishrani (Dai and Mumper, 2010).

Poznata su tri različita biosintetska puta nastajanja fenolnih jedinjenja u biljkama:

1. šikimatno-arogenatni put (put šikiminske kiseline); 2. acetatno-malonatni put (poliketidni put) i 3. acetatno-mevalonatni put.

Biosintetički put šikiminske kiseline je najvažniji u sintezi fenolnih jedinjenja u biljkama

Fenolna jedinjenja u biljkama nisu ravnomerno raspoređena na nivou tkiva, ćelijskom i subćelijskom nivou. Nerastvorni fenoli su sastavni deo ćelijskog zida, dok se rastvorni fenoli nalaze unutar ćelijskih vakuola. Na nivou tkiva, površinski slojevi sadrže veći nivo fenola od onih koji se nalaze u njihovim središnjim delovima. Polifenolna jedinjenja se smatraju vodećim jedinjenjima sa antioksidativnim delovanjem. Smatra se da je antioksidativna aktivnost polifenolnih jedinjenja prvenstveno rezultat njihove sposobnosti da budu donori vodonika slobodnim radikalima nakon čega nastaju manje reaktivni fenoksil radikali: Ph-OH + ROO˙→ Ph-O˙ + ROOH (Radojković, 2012).