Compuestos Fenólicos: Estructura Química, Clasificación, Fuentes & Beneficios para la Salud

Por: Adriana Hernรกndez Lobo B73680

Introducción ❖ Los compuestos fenólicos son un conjunto heterogéneo de moléculas que se encuentran de forma natural en las plantas. Su estructura consiste en uno o varios anillos bencénicos sustituidos por al menos un grupo hidroxilo. Constituyen el principal grupo de metabolitos secundarios presentes en el reino vegetal, siendo esenciales para su crecimiento (Santamaría, 2017). Químicamente, los compuestos fenólicos son un grupo muy diverso que comprende desde moléculas sencillas como los ácidos fenólicos, hasta polímeros complejos como los taninos condensados y la lignina (Martín, 2018). En las plantas, los compuestos fenólicos se sintetizan a través de las vías pentosa fosfato, shikimato y fenilpropanoide (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019).

❖ La fuente de obtención de estos compuestos para el ser humano es a través de la comida de origen vegetal principalmente. Estos compuestos se originan a partir de plantas como frutas, verduras, cereales y café. (…)

Parte de los beneficios generales de los compuestos fenólicos son su poder antioxidante (obstaculizan el cambio oxidativo en las lipoproteínas de baja densidad, y este es el mecanismo básico en las lesiones endoteliales que tienen lugar en la aterosclerosis), en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares, osteoporosis, enfermedades neurogenerativas, cáncer y diabetes mellitus (Munawar et al, 2017).

Clasificación General De Compuestos Fenólicos ❖Existe una clasificación general para los compuestos fenólicos. Estos se pueden clasificar en función del número de grupos fenoles que contienen, del número y tipo de grupo funcional que se une al anillo aromático y de los elementos estructurales que unen unos anillos a otros (Santamaría, 2017). ❖La siguiente clasificación los divide en 5 categorías, las cuales varían en número dependiendo de la

fuente de información. Para efectos de esta revista, la siguiente clasificación está basada en el artículo “Sustainable production of natural phenolics for functional food applications” de Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen (2019) y en la tesis doctoral “Identificación de reductasas de

ácidos hidroxicinámicos y sus derivados en Lactobacillus plantarum WCFS1” de Santamaría (2017).

❖Ácidos fenólicos

❖Estilbenos ❖Quinonas

▪ Ácidos hidroxibenzoicos ▪ Ácidos hidroxicinámicos

▪ Flavonas ▪ Flavonoles

❖Flavonoides

▪ Antocianinas y Antocianidinas ❖Taninos y Lignanos

▪ Isoflavonas

• Los ácidos fenólicos poseen un anillo aromático con al menos un grupo hidroxilo y un ácido carboxílico como grupo funcional. Se pueden dividir en dos grupos principales, los derivados del ácido benzoico y los derivados del ácido cinámico (Santamaría, 2017) dependiendo de la ruta de síntesis que sigan.

• Ácidos hidroxicinámicos: Su estructura consiste en un anillo bencénico asociado a una cadena de tres carbonos (estructura C6-C3).

• Ácidos hidroxibenzoicos: Los derivados del ácido benzoico comparten la estructura C6-C1 del ácido benzoico sobre la que se producen reacciones de hidroxilación y metilación (Santamaría, 2017)

Ácidos hidroxicinámicos: • El ácido cafeico, libre o esterificado, es el ácido fenólico que se encuentra con mayor frecuencia en las frutas, propóleo (propolis de abejas) y granos de café.

• El ácido ferúlico, se encuentra en hojas y semillas en forma libre o asociado a la lignina. Es el compuesto fenólico mayoritario en cereales, describiéndose también en naranjas, tomate y maíz.

• El ácido p-cumárico se encuentra en plantas y hongos en su forma libre o conjugada a monosacáridos y polisacáridos, aminas y alcoholes. Este ácido está presente en frutas (uvas, tomates, etc.), vegetales (judías, patatas, etc.) y en cereales (maíz, trigo, etc.). Es más frecuente encontrar el ácido p-cumárico en su forma conjugada (Santamaría, 2017).

Ácidos hidroxibenzoicos: ácido 4-hidroxibenzoico • Ácido Salicílico: El ingrediente activo de la corteza del sauce es un glucósido la salicina produce glucosa y alcohol salicílico. Éste puede convertirse en manipulación química (Joya Cervera, 2010)

ácido salicílico

ácido 2,3-dihidroxibenzoico

amargo llamado salicina. Por hidrólisis, ácido salicílico, ya sea in vivo o por

• Ácido 4-hidroxibenzoico: Se produce naturalmente como lo hacen sus ésteres en muchas especies animales y vegetales, reportándose en estos últimos en frutas y bayas (Valdez Sepúlveda, González-Morales, & Benavides Mendoza, 2015).

• Ácido 2.3-dihidroxibenzoico y ácido gálico: son compuestos encontrados en la mayoría de las frutas, especialmente en las bayas (arándanos), setas, canela, clavo, productos lácteos fermentados (Girbés y Jiménez, 2013).

Ácidos hidroxicinámicos

Ácidos hidroxibenzoicos

• Actividad antioxidante, debido a los grupos hidroxilo presentes en • Ácido Salicílico: queratoplástico, queratolítico, exfoliante, antiinflamatorio, seborregulador, antiséptico, bacteriostático, el anillo aromático. Esta capacidad se ha demostrado en modelos fungistático, reparador del fotodaño, fotoprotector, anestésico, in vivo e in vitro con la finalidad de prevenir o tratar diferentes analgésico y antipruriginoso (Cuéllar, Sehtman, Donatti, & Allevato, enfermedades relacionadas con el estrés oxidativo como cáncer, 2008) diabetes, alteraciones cardiovasculares y enfermedades inflamatorias. Recientemente, el efecto antimicrobiano ha tomado • Ácido 4-hidroxibenzoico: es usado en su forma de ésteres. Son también llamados parabenos y son un grupo de ésteres alquílicos del un interés en función de su capacidad para inactivar o eliminar ácido p-hidroxibenzoico que se han utilizado ampliamente como bacterias patógenas, inclusive modificar la microflora intestinal con agentes antimicrobianos en los alimentos (conservantes) (Villada el objetivo de mejorar el aprovechamiento de nutrientes, además Moreno, 2010). de reducir la incidencia a enfermedades mediante un óptimo • Ácido dihidroxibenzoico y ácido gálico: Son usados como funcionamiento del sistema inmune (Peña-Torres, y otros, 2019) conservantes en los productos ácidos, ya que actúan en contra de las levaduras y las bacterias (Girbés y Jiménez, 2013).

• La estructura química de esta familia de moléculas, tanto en estados monoméricos como oligoméricos, está constituida por un grupo de difeniletileno que puede encontrase en dos formas isómeras: el trans1,2-difeniletileno y el cis-1,2- difeniletileno, siendo esta última menos estable (Alonso-Villaverde, Gaco, & Boso, 2013).

• El vino es la fuente dietética principal de resveratrol. Este compuesto se produce en las hojas y en la piel de las uvas en respuesta a una infección o a un estrés inducido por herbicidas, fungicidas o luz UV. El contenido en los vinos tintos es aproximadamente 10 veces menor que en los vinos blancos (Fuente Marín, 2014).

• Tiene actividades antioxidantes, antiinflamatorias y antiagregantes, que pueden implementarse en quimioterapias, contra enfermedades cardiovasculares o neurodegenerativas. Además, el Resveratrol y sus derivados pueden inhibir Bacillus subtilis, Bacillus brevis, Micrococcus luteus y varias cepas de Staphylococcus aureus, lo que demuestra sus altas propiedades antimicrobianas y también posee una alta actividad antifúngica contra Trichophyton tonsurans, Trichophyton rubrum, Trichophyton mentagrophytes, Epidermophyton floccosum, y Microsporum gypseum (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019).

• Las quinonas son dicetonas cíclicas a,β-no saturadas de estructura tal que se pueden convertir por reducción en hidroquinonas, fenoles con dos grupos hidroxilo en relación 1,2 ó 1,4. (Ramírez, 2011)

• Las antraquinonas naturales tienen grupos hidroxilos en C-4 y C-5.

Generalmente contienen un grupo metilo, hidroximentilo o carboxilo sobre el carbono 2. Los carbohidratos ligados son principalmente glucosa, ramnosa y rutinosa. Los O-glicósidos tienen los carbohidratos ligados a través de C-6 o C-8. Los C-glicósidos tienen los carbohidratos ligados a través de C-10. Muy raras veces se encuentran antraquinonas con otros elementos como los halógenos. (Martínez Martínez, 2012) • Las antraquinonas son un importante grupo de compuestos secundarios encontrados en bacterias, hongos, líquenes y plantas superiores. Se encuentran en un gran número familias de plantas, que incluye las Rubiaceae, Rhamnavceae, Poligonaceae y Leguminosae (Borroto Blanco, y otros, 2005)

• Es un componente lipídico del sistema de transporte de electrones en microbios.

Tiene una estructura de quinona con cadenas laterales de isoprenoides. Según la longitud de la cadena lateral isoprenoide, la ubiquinona tiene muchas formas diferentes (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019).

• En la naturaleza, E. coli, S. cerevisiae y humanos tienen ubiquinona con cadenas laterales de 8, 6 y 10 unidades, respectivamente. Ya está disponible comercialmente como suplemento alimenticio (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019). Las carnes rojas y las aves son las fuentes más ricas en CoQ10.

(Alonso Osorio, 2018) Ubiquinona o CoQ10

UBIQUINONA

ANTRAQUINONA

• La coenzima Q10 es uno de los mejores antioxidantes, • El extracto de antraquinonas de las raíces ciertas raíces se emplea como antibacterial, antifúngico y antileucémico, analgésico, anticongestivo, debido a su ubicación cercana al sitio de oxidación en hipotenso, como sedante, como insecticidas, antiprotozoo, antimalarial y la membrana. y ha demostrado ser útil en hipoglicaémicas. En la industria farmacéutica las antraquinonas se utilizan tratamientos de enfermedades cardiovasculares en la producción de ̈Pyralvex ̈ para el tratamiento de gingivitis, (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019). estomatitis, úlceras bucal, inflamación de la mucosa y condiciones periodontal. Otro miembro del grupo de las antraquinonas ̈senna ̈ se utiliza en la preparación de laxantes ( ̈Senokot ̈) para el estreñimiento o para la desocupación del intestino antes de un procedimiento de radiología abdominal (Borroto Blanco, y otros, 2005)

โ ข Su esqueleto carbonado contiene 15 carbonos ordenados en dos anillos aromรกticos unidos por un puente de tres carbonos.

Se clasifican en funciรณn del grado de oxidaciรณn del puente de tres carbonos, siendo los principales: antocianinas(pigmentos), flavonas, flavonoles e isoflavonas.

Flavona

Antocianinas Estructura general de los flavonoides

Flavonas • Estructura: poseen un grupo carbonilo en posición 4 del anillo C y carecen del grupo hidroxilo en posición C3. (Martínez-Flores, GonzálezGallego, Culebras, J, & Tuñón, 2002).

• Principales ejemplos: Los principales compuestos bien estudiados son la apigenina, la luteolina y la crisina. (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019) • Fuentes: Perejil, Apio, Arroz, Col rizada (Flavonoides.org, s.f.)

Apigenina

Crisina

Luteolina

Flavonoles • Estructura: Grupo carbonilo en posición 4 y un grupo –OH en posición 3 del anillo C (Escamilla Jiménez, Cuevas Martínez, & Guevara Fonseca, 2009) • Principales ejemplos: Los principales compuestos de flavanol son kaempferol, galangin, quercetina, miricetina, catequina, afzelequina y fisetina. (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019) • Fuentes: en el caso específico de la uva y el vino, merecen mención especial los flavanoles por su abundancia. Estos compuestos están presentes en la piel y en las semillas de la uva, así como en el vino (Fuente Marín, 2014).

Kaempferol

galangin catequina

Antocianinas y Antocianidinas •

• •

Estructura: Químicamente las antocianinas son glucósidos de las antocianidinas, es decir, están constituidas por una molécula de antocianidina, que es la aglicona, a la que se le une un azúcar por medio de un enlace β-glucosídico. (Aguilera Ortiz, Reza Vargas, Chew Madinaveitia, & Meza Velázquez, 2011) Principales ejemplos: Los principales representantes son pelargonidina, cianidina y delfinidina. (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019) Fuentes: La principal fuente de antocianinas son frutas rojas, principalmente bayas y uvas rojas, cereales, principalmente maíz morado, vegetales y vino rojo entre las bebidas (Aguilera Ortiz, Reza Vargas, Chew Madinaveitia, & Meza Velázquez, 2011).

pelargonidina

cianidina

delfinidina

Isoflavonas • Estructura: La estructura consiste en tener el benceno unido a C3 en lugar de la posición C2 (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019). Las isoflavonas tienen una estructura química similar a los estrógenos (Gris Martínez, 2006).

• Principales ejemplos: genisteína y daidzeína (Gris Martínez, 2006).

• Fuentes: se encuentran sobre todo en la soja (Gris Martínez, 2006).

genisteína

daidzeína

Flavonas • La apigenina tiene una alta actividad anticancerígena y anticancerígena, la luteolina posee propiedades antiinflamatorias, mientras que la crisina tiene actividad antienvejecimiento. (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019)

Flavonoles

• Los flavanoles son conocidos principalmente por sus propiedades anticancerígenas. Además, también pueden reducir el riesgo de enfermedad coronaria y prevenir lesiones vasculares inducidas por la edad. (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019)

Antocianinas y Antocianidinas

Isoflavonas

• Se han estudiado en relación con enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas, y actividades anticancerígenas o antiinflamatorias. (Mark, Lyu, Lee, ParraSaldívar, & Chen, 2019)

• Las isoflavonas tienen una estructura química similar a los estrógenos y son capaces de ejercer efectos estrogénicos y antiestrogénicos. Bloquean el efecto estrogénico en algunos tejidos, como los de la mama y el endometrio, y actúan como estrógenos proporcionando un posible efecto cardioprotector y sobre la pérdida de masa ósea (Gris Martínez, 2006). Llevan a cabo muchas actividades biológicas en humanos, incluidas las propiedades anticancerígenas, antiinflamatorias y neurodegenerativas (Mark, Lyu, Lee, Parra-Saldívar, & Chen, 2019).

• Los taninos son compuestos fenólicos poliméricos que se unen a proteínas desnaturalizándolas. (…) Existen dos categorías: taninos condensados y taninos hidrolizables.

• Los taninos condensados son polímeros de unidades de flavonoides unidas por enlaces C-C, los cuales no pueden ser hidrolizados, pero sí oxidados por un ácido fuerte para rendir antocianidinas.

• Los taninos hidrolizables son polímeros heterogéneos que contienen ácidos fenólicos, sobre todo ácido gálico y azúcares simples; son más pequeños que los condensados y se hidrolizan más fácilmente.

Taninos Hidrolizables • Los Taninos Hidrolizables, están compuestos de ésteres de ácido gálico o el ácido elágico unidos a una unidad central de carbohidrato.

• Los Galotaninos son considerados como las formas más simples de los Galotaninos Elagitaninos Taninos Hidrolizables. Son ésteres del ácido gálico y del ácido di gálico unidos entre sí por enlaces ésteres entre el carboxilo de uno de ellos y el - • Las fuentes de los taninos hidrolizables OH del otro y a su vez unidos a hexosas como la glucosa mediante un enlace son alimentos como las bayas (arándano, anomérico beta, pues la forma alfa no es común en la naturaleza. fresa, frambuesa, mora,…) y las semillas • Los Elagitaninos se forman a partir del ácido hexahidoxidifénico, el cual al (almendras, nueces,…) (Olivas-Aguirre, y ser hidrolizado se deshidrata espontáneamente para formar el ácido otros, 2015) elágico.

Taninos condensados • Los Taninos Condensados son el resultado de la polimerización de unidades de flavan-3-ol como la catequina, la epicatequina o la leucocianidina unidos mediante enlace C-C y carentes de un núcleo glucídico. Los tres grupos representativos de Taninos Condensados son las procianidinas (B) y proantocianidinas (C) (Olivas-Aguirre, y otros, 2015).

• Los taninos condensados se han encontrado en cantidades residuales en los componentes sólidos de la uva (e.j: piel, semillas) así como en la pulpa.

La cantidad de proantocianidina, su estructura y grado de polimerización dependerán de su localización en los tejidos de la uva (Fuente Marín, 2014).

Café, vino tinto y te parecen ser los principales contribuidores a la ingesta de taninos condensados (Olivas-Aguirre, y otros, 2015).

C

• Generalmente, son toxinas debido a su capacidad de unirse a proteínas. También actúan como repelentes alimenticios de muchos animales que evitan, en el caso de los mamíferos, plantas o partes de plantas que contienen altas concentraciones de taninos. Esto ocurre en los frutos inmaduros en los que se concentran los taninos en la piel. Sin embargo, los taninos del vino tinto tienen efecto beneficioso en la salud humana al bloquear la formación de endotelina-1, una molécula señal que provoca vasoconstricción. (Ávalos García & Pérez-Urria Carril, 2009). Además poseen una capacidad antioxidante, que depende de la relación entre taninos hidrolizables, condensados y el resto de compuestos fenólicos en el alimento (Olivas-Aguirre, y otros, 2015).

Conclusiones Después de una investigación exhaustiva sobre los compuestos fenólicos se puede concluir lo siguiente: • Como se mencionó desde el principio, esta revisión fue hecha considerando una clasificación general de los compuestos fenólicos. Por supuesto, existen miles de ejemplos más que no fueron mencionados aquí, pero esto no les resta importancia para la salud humana.

• Es posible obtener los beneficios de todos y cada uno de estos, si se consumen los alimentos correctos, frutas y vegetales coloridos en especial. Hay algunos como la ubiquinona, que ya producimos de forma natural, por lo que no sería necesario consumirla de fuentes alimenticias.

• Es sumamente importante tener conocimiento sobre compuestos que poseen los alimentos y que nos pueden ayudar a tener una vida más saludable por lo que se espera que esta revista digital haya cumplido con el propósito de informar de manera general sobre los beneficios a la salud que brindan los compuesto fenólicos.

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Por: Adriana Hernรกndez Lobo B73680