Антоцианы: свойства, польза и противопоказания, продукты, применение

Антоцианы – это растительные пигменты, сложные органические вещества, содержащие циклические соединения, а также гликозидные связи. Антоцианины содержатся в плодах, цветках, листьях, стеблях и корнях растений. Они придают им различную окраску: от жёлто-зелёной, до синей, фиолетовой. В пищевой промышленности экстрагированные антоцианы применяются в качестве натурального пищевого красителя, им присвоен код Е163. Кроме того, пигменты используют в фармацевтике в качестве антиоксидантных средств, их вносят в поливитаминные комплексы, БАДы. В косметологии красители защищают кожу от ультрафиолета и преждевременного старения.

Что такое антоцианы, формула, строение

Антоцианы представляют собой гликозиды. Гликозиды – это вещества, которые состоят из двух частей: углеводного остатка (циклические формы: пираноза, фураноза) и неуглеводного компонента, его строение часто определяет физико-химические свойства гликозида. В антоцианинах в качестве агликона находятся производные изофлаваноидов – ароматических биологически активных соединений.

Антоцианы не характеризуются общей формулой, поскольку их строение разнообразно. Как правило, она включает три углеводных кольца, связанных с различными радикалами. В качестве гликона может выступать остаток глюкозы, рамнозы, галактозы. Они связаны с неуглеводной частью через 3 или 5 атом углерода. Гидроксильные группы (-OH) могут быть связаны ацилом (функциональная группировка –RCO).

Агликоны (неуглеводные фрагменты) антоцианов называются антоцианидины. В природе их множество разновидностей, все они отличаются одним или несколькими из 7 радикалов. В зависимости от строения антоцианидина, окраска также бывает разной. На цвет пигмента также влияет форма вещества: флавилиевая соль, пирилеевая соль. На окраску влияет также число и характер дополнительных функциональных групп, кислотность среды, наличие свободных гидроксилов.

В естественной среде антоцианы содержатся в разных частях растений. Больше всего их в плодах и цветках. Они обуславливают яркую окраску цветов многих растений. Комплекс пигментов придаёт специфический цвет яблокам, вишням, сливе и другим культурам. Достоверно неизвестно, какую физиологическую роль играют красители в жизни растений. Учёные досконально изучили процесс биосинтеза антоцианов, известно, что они являются вторичными метаболитами, а их синтез закодирован в ДНК. Существует предположение, что антоцианы являются побочным продуктом синтеза флавоноидов. При интенсивном росте и плодоношении у растений отмечается резкий скачок синтеза антоцианов, поэтому ряд исследователей говорит о следующих функциях пигментов в растительном организме:

1. Они защищают фотосинтетический аппарат, предотвращая его физическое разрушение при интенсивном солнечном освещении. Антоцианы поглощают избыточные фотоны светы, ускоряя восстановление листьев после воздействия слишком яркого света.
2. Предохраняют ткани от агрессивного ультрафиолетового излучения.
3. Дезактивируют свободные радикалы и синглетные (активные) формы кислорода. Пигменты предотвращают окислительный стресс и перекисное окисление.
4. Повышают устойчивость к стрессовым факторам: затенение, слишком высокая или низкая температура, сквозняк, засуха, загрязнение тяжёлыми металлами, токсинами.
5. Привлечение насекомых-опылителей или животных. Это необходимо для размножения, животные, поедающие яркие плоды растений, способствуют распространению семян на большие расстояния.

Химические и физические свойства, виды антоцианов

Антоцианы – это подкласс флавоноидов, они присутствуют в растениях на ряду с другими флаваноидами (ауроны, флавоны, флавонол) и каротиноидами. От степени концентрации тех или иных красителей зависит, какой класс соединений определяет окраску тканей. Как правило, жёлто-оранжевые оттенки дают флавоны, флавонол, ауроны и халконы, а красно-фиолетовую – антоцианы и ауроны.

В нормальных условиях экстрагированные антоцианы имеют вид кристаллического порошка красно-фиолетового цвета. В зависимости от способа обработки также могут быть в жидкой форме, в виде густой пасты. Имеют слабый фруктово-ягодный запах, без характерного вкуса.

Антоцианы хорошо растворимы в воде и других полярных растворителях. Растворы имеют повышенную вязкость. Соединение устойчиво к свету и нагреванию, достаточно стабильно при воздействии различных физико-химических факторов, однако подвержено деградации при длительном повышении температуры в смеси с разбавленными кислотами. Важно, что цвет раствором изменяется в соответствие с изменением водородного показателя среды:

• при водородном показателе, равном 1-2, цвет красный;
• в кислой среде (pH – 3-5) – раствор розовый;
• в нейтральной среде (pH – 6-8) – синяя окраска;
• при повышении водородного показателя до 9-10 – зелёный цвет;
• при pH = 10-11, цвет раствора зелёно-жёлтый;
• водородный показатель выше 12 – жёлтая окраска.

Химические свойства пигментов обусловлены наличием ароматических колец, а также гликозидной связи, соединяющий агликон с гликоном. При обработке с кислотами распадаются на составные части (реакция с 20% соляной кислотой, идущая при нагревании). Реагируют с металлами, образуя комплексные соли, при этом изменяется окраска. Соли железа дают зелёную, синею или коричневую окраску, соли алюминия преимущественно жёлтую, жёлто-зеленую.

Антоцианы вступают в реакции с азотсодержащими веществами, при этом образуются так называемые азокрасители. Взаимодействие идёт только в лабораторных условиях, поскольку создаётся оптимальное сочетание внешних факторов (подогревание, добавление катализатора). Азокрасители антоцианы проявляют гораздо больший спектр окраски, их используют для подкрашивания бумаги, пластмасс, синтетических волокон и красок.

При наличии у антоциана у четвертого атома углерода гидроксильной группы возможно взаимодействие со щелочами. Результатом реакции являются соли синего цвета. Солеобразование наблюдается и при смешивании антоцианов с органическими или минеральными кислотами. Реагирование происходит за счёт активности четырёхвалентного кислорода в составе соединения. При длительном влиянии сильных окислителей антоцианы окисляются, переходя во флавоны и флаванолы.

Выделяют три основные разновидности антоцианов, которые образуются из одного и того же предшественника (дигидрокверцетин):

• цианидин преимущественно определяет красную окраску;
• пеларгонилин – желто-оранжевый цвет;
• дельфинидин – красный пигмент.

Из вышеперечисленных красителей образуются все остальные подвиды антоцианов. Мельчайшие изменения углеродного скелета (цепочки углеродов, которая является основой молекулы) приводит к изменению оттенка цвета. Поэтому у растений можно наблюдать широкую палитру различных тонов и окрасок.

Биологическая роль антоцианов и их функции в организме

Антоцианы не синтезируются в организме человека и животных. Поэтому люди получают пигменты при употреблении растительной пищи. Они выполняют ряд важных функций, поскольку являются биологически активными соединениями.

Антоцианины выступают в качестве коферментов многих реакций. Воздействуя на нейроны, пигменты способны улучшать клеточные контакты между ними, повышать проводимость нервных волокон. С этим связан эффект восстановления поврежденной сетчатки и постепенное возвращение зрения.

Биологическая роль антоцианов обширна, однако главная функция этих веществ – антиоксидантная. За счёт высокой антиоксидантной активности они защищают клетки человека от воздействия сильных окислителей, свободных радикалов, перекисей, агрессивного кислорода.

Растительные пигменты понижают вероятность возникновения злокачественных новообразований. Они блокируют доступ радикалов к наследственному аппарату, не позволяя появляться мутациям, которые превращают здоровую клетку в опухолевую. Профилактический приём лекарственных средств, содержащих антоцианы, приводит к торможению роста уже существующей онкологии.

Антоцианы благоприятно действуют на метаболизм, стабилизируя анаболические и катаболические реакции. При этом замедляется процесс старения клеток, поскольку красители влияют на скорость разложения так называемого «клеточного мусора». «Клеточный мусор» – это ненужные, неактивные соединения или фрагменты соединений, органелл, которые нарушают нормальную работу всех процессов клетки, за счёт чего укорачивается её жизненный цикл, т.е. число возможных делений становится меньше. Антоцианы способствуют удалению ненужного балласта, облегчению функционирования клеток. На макроуровне это означает продление молодости за счёт постоянного самообновления клеточных структур.

Наличие антоцианов делает организм более устойчивым к стрессовым факторам. Они помогают пережить переохлаждение и перегревание, защищают от коротковолнового излучения, прежде всего, ультрафиолета. Избыточное воздействие УФ на ткани приводит к ожогам и даже злокачественным опухолям. Химическая структура антоцианинов позволяет им отражать ультрафиолетовые волны.

Антоциановые красители влияют на активность рецепторов воспаления и боли. Они проявляют противовоспалительные свойства, уменьшают болевые ощущения и ускоряют выздоровления. Пигменты благоприятно воздействуют на стенки кровеносных сосудов, улучшая их эластичность. Хрупкие кровеносные сосуды могут лопнуть при повышении давления, при этом они сами иногда являются причиной гипертонии – суженный просвет сосуда приводит к повышению давления внутри. Повышая растяжимость сосудистой стенки, антоцианы оказывают антигипертензивный эффект.

Влияние на мышцы не ограничивается стенками сосудов. Антоцианы воздействуют также на гладкую мускулатуру желчевыводящих путей, стимулируя отхождение желчи, аналогично они влияют на мочеточники, мочеиспускательный канал.

Полезные свойства антоцианов

Антоцианы оказывают множество положительных эффектов на организм человека. Из-за высокой функциональной активности и наличию нескольких ароматических колец, различных радикальных функциональных групп, кислорода в активной форме и гидроксилов пигменты участвуют во многих биохимических реакциях, оказывая мощное влияние на метаболизм.

Растительные красители класса антоцианов – это адаптогены, укрепляющие здоровье, оказывающее общетонизирующее действие. Известно, что пигменты неблагоприятно действуют на бактерий, они проявляют бактерицидное действие, способствуют скорому выздоровлению при инфекциях разной степени тяжести. Они мобилизуют естественную защиту: активизируют иммунные клетки, в том числе клетки-памяти, которые хранят информации о возбудителе до следующего заболевания.

Поскольку антоцианы – коферменты восстановительных реакций, приём таких средств положительно сказывается на скорости восстановления тканей. Так, при повреждении органов зрения антоциановые красители участвуют в выработке родопсина – основного зрительного пигмента.

Метаболическая активность антоцианов важна для усвоения других жизненно необходимых соединений, таких как витамины и макро- и микроэлементы. Ускорение метаболизма приводит к нормализации сообщения клеток друг с другом, за счёт чего организм восстанавливается.

Полезные свойства антоцианов связаны с рядом благоприятных влияний:

• мочегонное, желчегонное действие;
• противовоспалительный эффект;
• общеукрепляющие воздействия;
• усиление клеточного деление;
• защита ДНК от свободных радикалов и перекисных окислителей;
• отражение ультрафиолетового излучения;
• укрепление сосудистой стенки;
• восстановление сетчатки глаза;
• снижение артериального давления, стабилизация давления внутриглазной жидкости;
• улучшение стрессоустойчивости;
• предотвращение старения;
• усиление синтеза коллагена и образования соединительной ткани.

Антоциановые красители проявляют мягкие успокаивающие, седативные свойства. Это объясняется нормализацией возбуждения и торможения нейронов. Соотношения этих двух процессов нервной системы при различных расстройствах меняется, антоцианы повышают работоспособность, адаптируют человека к стрессовым факторам, помогая избавиться от раздражительности, вспыльчивости, плаксивости.

Вред и противопоказания антоцианов

При умеренном употреблении биодобавок и лекарств на основе антоцианов негативные последствия невозможны. Важно соблюдать допустимые дозировки, а перед применением консультироваться со специалистом. Передозировки пигментами при поедании овощей и фруктов случится не может, поскольку они содержат безопасное количество соединений.

Главное и единственное противопоказание к употреблению антоцианов – индивидуальная непереносимость. Она встречается редко, проявляется в виде аллергии: кашель, сыпь, отёки, чихание. Иногда непереносимость вещества может выражаться в расстройствах желудочно-кишечного тракта: тошнота, боль в животе, диарея либо запоры. Чтобы избежать неприятных побочных эффектов нужно пробовать продукты, лекарства и БАДы осторожно, принимая сначала небольшую дозу. Затем человек должен внимательно оценить самочувствие. При появлении негативной симптоматики следует прекратить приём.

Суточные нормы антоцианов для людей, признаки нехватки

Нельзя пренебрегать употреблением овощей и фруктов, содержащих антоциановые пигменты. Это может привести к развитию недостатка этих соединений, которые проявляются следующими симптомами:

• слабость;
• частые респираторные заболевания;
• повышается тревожность, раздражительность;
• кожа становится сухой, склонной к покраснениям;
• ухудшается состояние волос, ногтей;
• часто повышается давление.

Рекомендуемая суточная доза антоцианов для людей составляет 10-15 мг. При различных заболеваниях, снижения иммунитета доза может быть увеличена до 80 мг в сутки, а максимальная доза составляет 150 мг.

Естественные источники антоцианов

Большое количество антоцианов содержится в тёмно-синих, фиолетовых плодах и ягодах. Также высокую концентрацию пигментов можно встретить в розово-окрашенных, жёлто-зеленых овощах и фруктах.

Применение антоцианов

Антоцианы широко применяются во всех сферах жизни. Благодаря высокой химической активности их используют как биологически активные добавки к пище в медицине, в качестве профилактических лекарственных средств, тонизирующих адаптогенов. В составе косметики антоциановые пигменты обеспечивают защиту от УФ-излучения, подтягивание кожи, предотвращение образования морщин, его вносят как стабилизатор и усилитель цвета в красках для волос. В пищевой промышленности антоциановый краситель Е163 даёт различную окраску при внесении в продукты питания с разной кислотностью среды.

Лечебное применение антоцианов

Антоцианы вносят в состав комплексных тонизирующих средств или выпускают в качестве самостоятельного лекарственного препарата. Это лекарства, направленные на восстановление защитных сил организма, укрепление иммунитета. Антоциановые пигменты назначаются при различных заболеваниях:

• атеросклероз;
• бактериальные и вирусные инфекции;
• артериальная гипертензия;
• холецистит;
• атония желчных протоков;
• ухудшение зрение;
• снижение когнитивных функций;
• гингивит;
• паразитарные инвазии (лямблиоз, аскаридоз);
• ретинопатия;
• аллергия;
• злокачественные опухоли;
• хронические воспалительные заболевания;
• остеопороз.

В качестве профилактического средства антоцианы показаны при повышенной физической и умственной нагрузке, при постоянном перенапряжении зрения, в стрессовых ситуациях. Антоцианины положительно влияют на зрительный аппарат: нормализуют глазное давление, восстанавливают сумеречное зрение, а также устраняют повреждения сетчатки.

Высокой фармацевтической эффективностью обладают растительные пигменты против сердечно-сосудистых заболеваний. Их рекомендуют принимать при повышенном холестерине, антоцианы препятствуют осаждению тяжёлых форм холестерина на стенки сосудов, т.е. предотвращают формирование холестериновых бляшек, которые увеличивают хрупкость сосудистой стенки. Антоциановые красители обеспечивают нормальную свёртываемость крови.

Антоцианы в пищевой промышленности

Антоциановые красители используются как пищевая добавка Е163, относящаяся к красителям. С помощью Е163 подкрашивают сладости, десерты, колбасы, сыры, мороженое, консервированные фрукты и овощи. Антоциановые пигменты полностью безопасны для здоровья, их можно принимать детям, за счёт чего добавку вносят в состав детского питания.

Пищевую добавку Е163 не используют для подкрашивания кисломолочных продуктов. Это связано с тем, что в такой продукции высокое содержание молочных бактерий, которые выделяют слабые органические кислоты, pH среды становится низкой. Антоцианы в кислой среде дают нестабильный красный цвет.

За счёт высокой антиокислительной активности антоциановые пигменты в составе продуктов питания продлевают их срок годности. Бактерицидное действие не позволяет развиваться патогенными микроорганизмам.

Антоцианы в красках для волос и другой косметике

В косметологии растительные пигменты востребованы из-за комплекса полезных свойств, которыми они отличаются. Антоцианы запускают выработку коллагена в дерме, происходит разглаживание, повышение упругости и прочности кожных покровов. В связи с этим антоциановые добавки добавляют в крем, лицевые маски и другие средства по уходу за кожей.

На основе антоцианов выпускают безаммиачные краски для волос. Пигменты способствуют лучшему удержанию краски на чешуйках волос, увеличивают яркость, продлевают срок интенсивности окрашивания. Кроме того, они выполняют еще несколько важных функций:

• обеспечивают естественный блеск;
• защищают волосы от выгорания на солнце;
• укрепляют волосяные луковицы;
• улучшают устойчивость к химическим и механическим повреждениям.

Такие косметические средства не вызывают аллергии и воспаления, они созданы на основе натуральных растительных компонентов, безопасны для здоровья и окружающей среды.

Антоцианы можно найти в составе антивозратной косметики. Они замедляют старение, предотвращают появление морщин, усиливают насыщение кожных покровов влагой, разглаживают и отбеливают их.

Антоцианиновые красители также применяются в косметике. Их вносят для придания яркой окраски в маски, крема, помаду, румяна, зубную пасту.

Заключение

Антоцианы – это органические пигменты-гликозиды, которые синтезируют в большом количестве растения. Вещества накапливаются в листьях, плодах и других частях растительного организма и придают им различную окраску: от синей до жёлтой. Антоцианины хорошо усваиваются организмом человека, они выполняют множество важных функций: участвуют в ряде биохимический реакций, нормализуют зрение, кровяное давление, оказывают мягкое седативное, мочегонное и желчегонное действие. Пищевая добавка Е163 активно используется для подкрашивания пищевых продуктов. В качестве красителя антоцианы применяют и в косметологии. Кроме того, биологически активное вещество благоприятно воздействует на кожу и волосы.

Читайте также:

• Каротиноиды: свойства, виды, роль и польза, применение
• Карнаубский воск: свойства, польза и вред, применение
• Мальтодекстрин: вред и польза, что это, применение
• Декстрин: свойства, польза и вред, применение