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Teinte anthocyanine, c'est comme une couleur en russe?

Les anthocyanes déterminent très souvent la couleur des pétales de fleurs, des fruits et des feuilles d'automne. Ils donnent généralement une couleur violette, bleue, brune, rouge et orange. Cette couleur dépend souvent du pH du contenu cellulaire et peut donc changer avec la maturation des fruits, la floraison des fleurs - processus accompagnés d'une acidification du contenu cellulaire.

De nombreuses anthocyanes sont assez bien solubles, par exemple, lorsque le jus de raisin est extrait de la peau du fruit, elles se transforment en vins rouges (voir la couleur du bordeaux).

Abat-jour anthocyanine - bleu, azur

Les pigments anthocyaniques peuvent changer de couleur en fonction de l'acidité de l'environnement.

À de faibles valeurs de pH (1 à 3), les anthocyanes ont une riche couleur rouge, qui vire au bleu puis au violet à mesure que le pH augmente.

Complément alimentaire E163: colorant pour la santé

Il est difficile de croire qu'il y a des avantages pour la santé parmi les colorants avec le code effrayant «E».

Mais c'est vraiment le cas. Le complément alimentaire avec le numéro international 163 a non seulement un effet bénéfique sur le corps, mais est également capable de protéger une personne contre un certain nombre de maladies..

La raison réside dans la composition unique du colorant E 163.

Nom de la substance

L'additif porte les noms suivants:

  • E 163 (code dans le système de codification international);
  • E-163 (dans les documents de la surveillance sanitaire et épidémiologique de la Fédération de Russie);
  • Les anthocyanes;
  • colorant enoc;
  • Anthocyanes: extrait de peau de raisin;
  • Extrait de peau de raisin: extrait de cassis.

Type de substance

L'additif alimentaire E 163 appartient au groupe des colorants naturels-anthocyanes. Les pigments rouges, violets et bleus sont dissous dans la sève cellulaire des plantes.

Ce sont les anthocyanes qui déterminent la couleur des fleurs ou des fruits des plantes..

Dye E 163 est un extrait de marc de plante. Il est obtenu à partir de matières premières riches en anthocyanes:

  • myrtilles;
  • raisins de variétés rouges et noires;
  • cassis;
  • chou rouge;
  • sureau noir;
  • Cerise;
  • la mûre;
  • framboise.

De l'eau acidifiée (sulfatée), de l'éthanol, du méthanol ou du dioxyde de carbone sont utilisés comme agent d'extraction..

Propriétés

IndiceValeurs standard
Couleurviolette rouge
Compositionextrait de marc
Apparenceextrait liquide, poudre, pâte
Odeurodeur spécifique légère avec des notes fruitées et de baies
Solubilitébien soluble dans l'eau
Part des colorants100%
Viscositésubstance légèrement visqueuse sous forme liquide
Autresinsensible à la lumière, haute stabilité thermique

Emballage

L'additif alimentaire E 163 est conditionné dans un récipient en plastique, hermétiquement fermé avec un couvercle. Des joints d'étanchéité supplémentaires protègent le produit de la pénétration d'humidité.

L'extrait de colorant liquide enoc est versé dans un récipient en verre opaque.

L'emballage doit indiquer le nom du colorant conformément aux exigences internationales, aux conditions de stockage et à la durée de conservation.

Application

Fruits, fromages, confiseries, glaces - il s'agit d'une liste incomplète des produits dans la production desquels le colorant enoc est impliqué.

L'additif alimentaire n'est pas utilisé pour rendre les produits laitiers fermentés rouges..

Lorsqu'il est combiné avec un environnement acide, E163 acquiert une couleur bleue. Cela est dû à la capacité des anthocyanes à changer de couleur en fonction du niveau de pH..

Les sociétés pharmaceutiques ont utilisé le colorant dans la production de médicaments, de vitamines et de compléments alimentaires. Dans la fabrication d'écrans solaires, la propriété des anthocyanes a été utilisée pour résister aux effets nocifs du rayonnement ultraviolet..

L'industrie cosmétique utilise l'additif alimentaire E 163 comme l'un des constituants des cosmétiques anti-âge. Les anthocyanes tonifient la peau, sont des collagènes naturels.

La capacité des anthocyanes à absorber la lumière a été utilisée par les fabricants de cellules solaires. L'additif est utilisé pour colorer la source organique d'électricité.

Le colorant alimentaire E 163 est approuvé dans tous les pays.

Bénéfice et préjudice

Le préjudice peut être dû à une intolérance individuelle.

Les nutritionnistes conseillent de consommer quotidiennement des anthocyanes à raison de 2,5 mg pour 1 kg de poids corporel. La substance est complètement absorbée par le corps.

Les bienfaits de l'E163 sont directement liés aux propriétés naturelles des anthocyanes pour avoir un effet bénéfique sur tout le corps. L'utilisation du colorant eno aide:

  • réduire le risque de néoplasmes malins;
  • réduire l'inflammation;
  • augmenter la fonction protectrice du corps;
  • réduire le risque de développer un glaucome;
  • augmenter l'élasticité des vaisseaux sanguins;
  • normaliser la pression artérielle.

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Fabricants

Le marché russe des colorants alimentaires naturels est fermement détenu par quatre entreprises:

  • EcoColor "(Moscou),
  • Ligne bio,
  • Ressource écologique,
  • GIORD (tous de Saint-Pétersbourg).

Le leader mondial est le holding danois Chr. Hansen. Des centres scientifiques du Danemark, d'Allemagne, de France et des États-Unis travaillent pour l'entreprise. Des laboratoires de production sont ouverts dans 20 pays. La devise de l'entreprise est «Améliorer l'alimentation - renforcer la santé».

La société française Naturex et l'américain FutureCeuticals se font concurrence.

Il n'est pas difficile d'obtenir un colorant eno à la maison.

Anthocyanes

Les anthocyanes sont un groupe de pigments solubles dans l'eau qui colorent les fruits et légumes de couleurs vives (violet, rouge, jaune, bleu).

Les colorants naturels sont concentrés dans les organes générateurs des plantes (pollen, fleurs), des parties végétatives (feuilles, racines, pousses), des fruits, des graines. Leur quantité dans le produit dépend de l'énergie de la photosynthèse et des caractéristiques du climat..

Pour rester en bonne santé, un adulte doit prendre 15 milligrammes de ces substances par jour et pendant une période de maladie - 30 milligrammes.

Le besoin de pigments naturels augmente avec:

  • prédisposition génétique aux néoplasmes malins;
  • vivre dans des régions avec un long été;
  • contact régulier avec des rayonnements ionisants ou des courants à haute fréquence.

Cependant, en raison de la forte activité biologique des pigments, il est conseillé d'augmenter la posologie quotidienne de la substance uniquement sous la surveillance d'un médecin..

  • informations générales
  • Quels aliments contiennent des anthocyanes?
  • Fonctionnalités bénéfiques
  • Usage médicinal
  • Préparations d'anthocyanine
  • Conclusion

Les anthocyanes ne s'accumulent pas dans le corps, elles sont rapidement excrétées, vous devez donc surveiller la quantité et la régularité de leur consommation. En termes d'effets biologiques, ils sont similaires à la vitamine P: ils ont un effet décongestionnant, bactéricide, renforcent les parois des capillaires, rétablissent l'écoulement du liquide intraoculaire, améliorent la structure du tissu conjonctif (fibres et cellules).

informations générales

Les premières expériences sur l'étude des anthocyanes ont été menées par le biochimiste anglais Robert Boyle en 1664. Le scientifique a découvert que sous l'influence d'un alcali, la couleur bleue des pétales de bleuet devenait verte et, sous l'influence de l'acide, la fleur devenait rouge. Une étude plus approfondie des propriétés des pigments (la capacité à changer de teinte), a conduit à une "percée" dans le domaine de la biochimie, car elle a aidé les scientifiques du XVIIe siècle à identifier les réactifs chimiques.

Une contribution inestimable à l'étude des composés anthocyaniques a été apportée par le professeur Richard Willstatter, qui pour la première fois a isolé des pigments sous forme pure à partir de plantes. À ce jour, les biochimistes ont extrait plus de 70 colorants naturels, dont les principaux précurseurs sont les aglycones suivants: cyanidine, pélargonidine, delphinidine, malvidine, peonidine, pétunidine. Fait intéressant, les glycosides du premier type colorent les plantes dans une couleur violet-rouge, le second dans un ton rouge-orange, le troisième dans une teinte bleue ou bleue..

La composition quantitative des anthocyanes dans le produit dépend des conditions de croissance et des caractéristiques variétales de la plante (valeurs de pH dans les vacuoles où le pigment s'accumule). Dans le même temps, le même pigment, en raison d'une modification de l'acidité du liquide cellulaire, peut acquérir une teinte différente. Lorsque les colorants s'accumulent dans un environnement alcalin, la plante "prend" une couleur jaune - verte, dans un neutre - violet, dans un acide - rouge.

Quels aliments contiennent des anthocyanes?

Les colorants naturels se trouvent dans les plantes et les protègent des radiations nocives, accélèrent le processus de photosynthèse, convertissant la lumière en énergie.

Les leaders dans le nombre de ces glycosides sont les baies de couleur violet foncé et bordeaux: myrtilles, mûres, myrtilles, myrtilles, irga, sureau, canneberges, cassis, cerises, framboises, raisins (variétés sombres). Les aubergines, les betteraves, les tomates, le chou rouge, les poivrons rouges, la laitue (à feuilles rouges) sont riches en anthocyanes. De plus, les glycosides se retrouvent en petites quantités dans les plantes «légères»: pommes de terre, pois, poires, bananes, pommes.

Fait intéressant, les basses températures et l'éclairage intense contribuent à l'accumulation de «colorant» naturel dans les fruits. Ce n'est donc pas un hasard si les concentrations maximales d'anthocyanines sont contenues dans les plantes des prés nordiques et alpines..

Fonctionnalités bénéfiques

Les anthocyanes ont un large spectre d'activité biologique.

Dans le corps humain, les composés présentent les propriétés suivantes:

  • antioxydant;
  • antispasmodique;
  • adaptogène;
  • anti-inflammatoire;
  • stimulant;
  • les diurétiques;
  • bactéricide;
  • Anti allergène;
  • stimulant;
  • cholérétique;
  • laxatif;
  • hémostatique;
  • sédatifs;
  • antiviral;
  • semblable à l'oestrogène;
  • décongestionnants.

Étant donné que les anthocyanes ne sont pas synthétisées dans l'organisme, il est important de consommer au moins 15 milligrammes du composé par jour pour prévenir les troubles fonctionnels. Pour cela, la ration alimentaire est enrichie de nourriture «colorée».

Fonctions exercées par les anthocyanes:

  • activer le métabolisme au niveau cellulaire;
  • réduire la perméabilité capillaire;
  • augmenter l'élasticité des vaisseaux sanguins (en inhibant l'activité de la hyaluronidase);
  • renforcer la rétine;
  • normaliser la pression intraoculaire;
  • potentialiser la synthèse du collagène;
  • stabiliser les phospholipides des membranes cellulaires;
  • empêcher l'adhésion des plaques de cholestérol aux parois des vaisseaux sanguins;
  • améliorer la vision nocturne (en régénérant la rhodopsine);
  • protéger le muscle cardiaque de l'ischémie (empêcher la production de protéines qui activent l'apoptose des cardiomyocytes);
  • abaisser la pression artérielle (détendre les vaisseaux sanguins);
  • prévenir le développement de cataractes (en supprimant l'activité de l'aldose-réductase dans le cristallin);
  • améliorer l'état des tissus conjonctifs;
  • supprimer la croissance des néoplasmes malins (stimuler l'apoptose des cellules cancéreuses);
  • augmenter la défense antioxydante du corps;
  • éviter d'endommager la structure de l'ADN;
  • réduire l'impact négatif des émissions radio et des substances cancérigènes sur le corps;
  • favoriser un rétablissement rapide des maladies respiratoires.

Usage médicinal

Indications pour l'utilisation de pigments naturels en quantités accrues (jusqu'à 500 milligrammes par jour):

  • insuffisance coronarienne;
  • l'athérosclérose;
  • processus inflammatoires chroniques;
  • prévention des pathologies cardiovasculaires;
  • la trichomonase;
  • la giardiase;
  • herpès;
  • détérioration de la vision;
  • inflammation des gencives;
  • grippe, amygdalite;
  • alopécie areata;
  • vitiligo;
  • Néoplasmes malins;
  • la rétinopathie diabétique;
  • prévention de l'ostéoporose;
  • gonflement;
  • réactions allergiques;
  • glaucome;
  • névroses;
  • obésité;
  • maladies degeneratives;
  • hypertension;
  • pathologie des vaisseaux sanguins;
  • réduction de la fatigue oculaire;
  • cécité nocturne;
  • diabète (pour améliorer la circulation sanguine).

Fait intéressant, les proanthocyanures oligomères (procyanidines) sont 50 fois plus puissants que la vitamine E en propriétés antioxydantes et 20 fois supérieurs à l'acide ascorbique.

Préparations d'anthocyanine

Le manque de glycosides dans le corps humain provoque l'épuisement nerveux, la dépression, la fatigue et une diminution de l'immunité. Pour maintenir la santé et améliorer le bien-être, les nutritionnistes recommandent d'inclure les anthocyanes dans l'alimentation quotidienne. Les composés protègent les organes internes des effets néfastes de l'environnement, réduisent le stress psychologique et ont un effet positif sur le corps dans son ensemble. N'ayez pas peur d'avoir une surdose de glycosides, dans la pratique médicale, il n'y a aucun signe d'un excès du composé.

La variété des propriétés utiles des anthocyanes détermine leur utilisation dans les préparations pharmacologiques et les complexes biologiquement actifs (compléments alimentaires).

Jetons un coup d'œil à certains d'entre eux:

  1. "Anthocyan forte" (V - MIN +, Russie). La préparation contient des glycosides de myrtilles et de cassis, des proanthocyanures de pépins de raisin rouges, du zinc, des vitamines C, B2 et PP.
  2. Concentré de myrtille (DHC, Japon). Les principaux composants du supplément: extrait de myrtille, calendula (lutéine), caroténoïdes, thiamine (B1), riboflavine (B2), pyridoxine (B6), cyanocobalamine (B12).
  3. UtraFix (Santegra, États-Unis). Supplément contenant des anthocyanes de fleurs d'hibiscus.
  4. Zen Thonic (CaliVita, États-Unis). Le complexe antioxydant comprend: des concentrés de mangoustan, raisins rouges, airelles rouges, fraises, framboises, cerises, pommes, canneberges, poires.
  5. Glazorol (Art - vie, Russie). Il s'agit d'une préparation à base d'anthocyanes d'aronia et de calendula, de caroténoïdes, d'acides aminés et de vitamines C, B3, B5, B2, B9, B12.
  6. Xantho PLUS (CaliVita, États-Unis). Les principaux composants de l'additif alimentaire sont le mangoustan (fruit tropical), les extraits de thé vert, les pépins de raisin, les fruits de grenade, les myrtilles, les myrtilles.
  7. "Living Cell VII" (Santé sibérienne, Russie). Le complexe se compose de deux médicaments: Antoftam et Karovizin (pour la prise du matin et du soir). Le premier contient des anthocyanes et des spirulines de myrtille, et le second contient des caroténoïdes organiques, de la zéaxanthine, de la lutéine, des pigments d'églantier.

Les préparations contenant des anthocyanes sont contre-indiquées chez les personnes présentant une hypersensibilité à ces composants. De plus, ils sont utilisés avec prudence pendant la grossesse et l'allaitement, uniquement sous la surveillance du médecin traitant..

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Conclusion

Les anthocyanes sont un groupe de pigments naturels qui colorent les fruits et légumes de couleurs vives.

Les composés ont un effet bénéfique sur le corps humain, car ils présentent des propriétés antioxydantes, bactéricides, anti-inflammatoires, adaptogènes et antispasmodiques. Sources naturelles de pigments: myrtilles, baies de sureau, cassis, mûres, myrtilles, aronia.

Les colorants naturels sont utilisés dans la thérapie complexe du diabète sucré, des infections saisonnières (grippe, ARVI), de l'oncologie, des troubles dégénératifs, des pathologies ophtalmiques (dystrophie rétinienne, myopie, rétinopathie diabétique, cataractes, glaucome). De plus, les anthocyanes sont utilisées dans l'industrie alimentaire (dans la fabrication de confiseries, yaourts, boissons), en cosmétologie (sous forme de collagène) et dans l'industrie électrique (pour la teinture des panneaux solaires).

Anthocyanes

Les anthocyanes sont des substances pigmentaires du groupe des glycosides. Ils se trouvent dans les plantes, provoquant des couleurs rouges, violettes et bleues des fruits et des feuilles..

Teneur en anthocyanes dans les aliments

Les anthocyanes peuvent être trouvées en petites quantités dans divers aliments (pois, poires, pommes de terre), mais la plupart d'entre elles se trouvent dans la peau des baies et des fruits de couleur violet foncé. Les mûres sont le chef de file dans la teneur en ce pigment parmi toutes les baies. Mais les plantes à baies telles que les myrtilles, l'irga, le sureau, les canneberges et les myrtilles contiennent également beaucoup d'anthocyanes..

La teneur en anthocyanes est plus élevée dans les cerises acides et noires que dans les cerises douces et rouges. Il existe de nombreuses anthocyanes dans les peaux des raisins et dans le vin rouge obtenu à partir de celui-ci. Le vin blanc est élaboré à partir de raisins sans peau, il est donc moins riche en ces pigments. La teneur en anthocyanes détermine la couleur du vin de raisin.

La recherche a montré que les bananes, bien qu'elles ne soient pas de couleur violet foncé, sont également une riche source d'anthocyanes..

Propriétés physiques et chimiques des anthocyanes

La couleur différente des anthocyanes dépend de l'ion avec lequel le complexe du colorant organique est formé. Ainsi, une couleur violet-rouge est obtenue si le complexe contient un ion potassium, la couleur bleue est donnée par le magnésium et le calcium.

Les propriétés des anthocyanes pour montrer leur couleur dépendent également de l'acidité de l'environnement: plus elle est basse, plus elle s'avère rouge. Pour distinguer les types d'anthocyanes dans un laboratoire, utilisez la chromatographie sur papier ou la spectroscopie IR.

La quantité d'anthocyanes dans un produit particulier dépend des caractéristiques du climat et de l'énergie de la photosynthèse de la plante. Par exemple, dans le raisin, le taux de formation de ces substances est influencé par la durée et l'intensité de l'illumination de son feuillage. Différents cépages contiennent un ensemble différent d'anthocyanes, qui est dû au champ et à la variété végétale.

La température élevée affecte la couleur du vin de raisin rouge, l'intensifiant. De plus, le traitement thermique contribue à la conservation à long terme des anthocyanes du vin.

Propriétés utiles des anthocyanes

Les anthocyanines ne peuvent pas se former dans le corps humain, elles doivent donc être ingérées avec de la nourriture. Une personne en bonne santé a besoin d'au moins 200 mg de ces substances par jour, et en cas de maladie, d'au moins 300 mg. Ils ne peuvent pas s'accumuler dans le corps, ils en sont donc rapidement éliminés..

Les anthocyanes ont un effet bactéricide - elles peuvent détruire divers types de bactéries nocives. Pour la première fois, cet effet a été utilisé dans la fabrication du vin de raisin rouge, qui ne s'est pas détérioré pendant le stockage à long terme. Maintenant, les anthocyanes sont utilisées dans la lutte complexe contre le rhume, elles aident le système immunitaire à faire face à l'infection.

En termes d'effets biologiques, les anthocyanes sont similaires à la vitamine P. Par exemple, on connaît la propriété des anthocyanes de renforcer les parois des capillaires et d'avoir un effet décongestionnant..

Les propriétés bénéfiques des anthocyanes sont utilisées en médecine dans la production de divers compléments biologiques, notamment pour une utilisation en ophtalmologie. Les scientifiques ont découvert que les anthocyanes s'accumulent bien dans les tissus rétiniens. Ils renforcent ses vaisseaux sanguins, réduisent la fragilité capillaire, comme c'est le cas, par exemple, dans la rétinopathie diabétique.

Les anthocyanes améliorent la structure des fibres et des cellules du tissu conjonctif, rétablissent l'écoulement du liquide intraoculaire et la pression dans le globe oculaire, qui est utilisé dans le traitement du glaucome.

Les anthocyanes sont de puissants antioxydants - elles lient les radicaux libres d'oxygène et préviennent les dommages aux membranes cellulaires. Cela a également un effet positif sur la santé de l'organe de la vision. Les personnes qui consomment régulièrement des aliments riches en anthocyanes ont une bonne vue. De plus, leurs yeux tolèrent un stress élevé et supportent facilement la fatigue..

Anthocyanes

Dans le monde végétal qui nous entoure, les pigments appelés anthocyanes sont répandus. Ils sont dissous dans la sève cellulaire des plantes. Les anthocyanes sont faciles à extraire des plantes bleues, roses ou rouges.

Par exemple, les feuilles de chou rouge, toutes sortes de baies et certaines herbes contiennent des cristaux d'anthocyanine. Dans ce cas, la couleur des cristaux dépend de l'environnement dans lequel ils se trouvent.

Par exemple, un environnement acide donne aux anthocyanes une couleur rouge foncé. L'alcali colore les cristaux d'anthocyanes en bleu. Eh bien, dans un environnement neutre, ils ont une couleur violette..

Maintenant, étant venu à l'épicerie, il ne vous sera pas difficile de déterminer l'équilibre acido-basique des légumes et des légumes verts achetés!

Aliments riches en anthocyanes:

Caractéristiques générales des anthocyanes

Les anthocyanes sont des pigments végétaux appartenant au groupe des glycosides. Leurs cristaux ne sont pas associés à des protoplastes (comme dans la chlorophylle), mais sont capables de se déplacer librement dans le liquide intracellulaire.

Les anthocyanes déterminent souvent la couleur des pétales de fleurs, des fruits et des feuilles d'automne. Leur couleur varie en fonction du pH du contenu cellulaire et peut changer pendant la maturation du fruit ou à la suite de la chute des feuilles d'automne.

Dans l'industrie, les anthocyanes sont principalement extraites du chou rouge ou des peaux de raisin. De cette manière, des colorants rouges et violets sont obtenus, qui sont ensuite ajoutés à des boissons, des glaces, des yaourts, des bonbons et d'autres produits de confiserie..

Sur les étiquettes, la présence de pigments végétaux est généralement indiquée par E-163. La présence de ces composants dans les produits alimentaires finis et les vitamines n'est pas seulement non nocive, mais également bénéfique pour le corps, cela est indiqué dans le livre de référence complet des compléments alimentaires.

Besoin quotidien d'anthocyanes

Les nutritionnistes recommandent d'utiliser des anthocyanes à raison de 10 à 15 mg par jour.

Dans ce cas, vous ne devez pas aller aux extrêmes. Manger une petite quantité de légumes et de fruits contenant des anthocyanes peut entraîner une diminution des défenses de l'organisme contre les cellules cancéreuses, une consommation excessive peut entraîner des réactions allergiques du corps.

Le besoin d'anthocyanes augmente:

  • dans une région avec beaucoup de jours ensoleillés;
  • en cas de prédisposition génétique aux maladies oncologiques;
  • lors de travaux associés aux courants à haute fréquence, ainsi qu'aux rayonnements ionisants;
  • les personnes qui utilisent activement les services mobiles.

Le besoin d'anthocyanes diminue:

  • avec une intolérance individuelle aux produits contenant des anthocyanes;
  • avec diverses réactions allergiques qui surviennent après la consommation de tels produits.

Digestibilité des anthocyanes

Les anthocyanes sont très solubles dans l'eau, on pense qu'elles sont absorbées par notre corps à cent pour cent!

Propriétés utiles des anthocyanes et leur effet sur le corps

Les anthocyanes sont de puissants antioxydants qui protègent notre corps des radicaux libres. Ils ont une capacité unique à résister aux rayons ultraviolets et à réduire le risque de cancer.

Grâce aux anthocyanes, les processus de vieillissement sont ralentis et certaines maladies neurologiques sont traitées. Les anthocyanes sont utilisées pour prévenir et en association dans le traitement des infections bactériennes. Les pigments végétaux peuvent également aider à prévenir le diabète ou à réduire ses effets.

Interaction avec les éléments essentiels

Les anthocyanes interagissent bien avec l'eau et tous les composés capables de dissoudre les glycosides (substances végétales constituées d'un composant glucidique et non glucidique).

Signes d'un manque d'anthocyanes dans le corps:

  • la dépression;
  • prostration;
  • épuisement nerveux;
  • diminution de l'immunité.

Signes d'un excès d'anthocyanes dans le corps

Aucun tel n'a été trouvé pour le moment!

Facteurs affectant la teneur en anthocyanes dans le corps

Un facteur important régulant la présence d'anthocyanes dans notre corps est la consommation régulière d'aliments riches en ces composés..

Les anthocyanes pour la beauté et la santé

Pour que notre peau soit veloutée et soyeuse, les nutritionnistes conseillent de diversifier l'alimentation avec des aliments végétaux contenant des anthocyanes. En même temps, tous les organes seront protégés des effets néfastes de l'environnement extérieur, et nous serons plus calmes et plus heureux.!

Anthocyanes: secrets de couleur

O. Yu. Shoeva,
candidat aux sciences biologiques
"Chimie et vie" n ° 1, 2013

Il y a plusieurs siècles, l'une des histoires les plus intéressantes et les plus belles de la science biologique a commencé - l'histoire de l'étude de la couleur chez les plantes. Les pigments végétaux, les anthocyanes ont joué un rôle important dans la découverte des lois de Mendel, des éléments génétiques mobiles, des interférences ARN - toutes ces découvertes ont été faites par l'observation de la coloration des plantes. À ce jour, la nature biochimique des anthocyanes, leur biosynthèse et sa régulation ont été étudiées de manière suffisamment détaillée. Les données obtenues permettent de créer des variétés inhabituellement colorées de plantes ornementales et de cultures. La rose bleue n'est plus un conte de fées.

Que sont les anthocyanes? Un peu de chimie

Récemment, dans les médias russes et étrangers, des rapports fréquents ont fait état de fruits merveilleux, de légumes merveilleux et de fleurs merveilleuses avec une couleur inhabituelle, qui ne se produisent pas dans ces espèces végétales, ou qui sont trouvées, mais qui sont très rares. Une fureur parmi le public russe a récemment fait les manchettes à propos d'une nouvelle variété de pomme de terre "Miracle" avec une couleur violette de la pulpe, créée par des sélectionneurs de l'Institut de recherche agricole de l'Oural (Fig. 1). Parmi les légumes à la couleur violette inhabituelle pour nous, on peut également citer le chou, les poivrons, les carottes, le chou-fleur. A noter que toutes les variétés de légumes, fruits et céréales violets admis à la culture à des fins commerciales ont été créées au cours de travaux de sélection, ce ne sont pas des variétés génétiquement modifiées.

Un autre exemple est la rose bleue, le rêve de plus d'une génération d'éleveurs et de jardiniers. Jusqu'en 2004, les boutons de rose bleus ne pouvaient être obtenus qu'à l'aide de colorants chimiques, par exemple l'indigo, qui étaient injectés dans les racines d'une rose blanche (voir Chemistry and Life, 1989, n ° 6). En 2004, pour la première fois au monde, une vraie rose bleue a été obtenue par des méthodes de génie génétique (Fig.2).

Ces manipulations de couleurs audacieuses et d'autres, que la presse qualifie de «miracles», sont devenues possibles grâce à une étude approfondie de la nature de la pigmentation anthocyanique et de la composante génétique de la biosynthèse des composés anthocyaniques..

Aujourd'hui, les pigments végétaux tels que les flavonoïdes, les caroténoïdes et les bétalaïnes sont bien étudiés. Tout le monde connaît les caroténoïdes des carottes et les bétalaïnes comprennent, par exemple, les pigments de betterave. Le groupe des composés flavonoïdes contribue le plus à la variété des couleurs des plantes. Ce groupe comprend les aurones jaunes, les chalcones et les flavonols, ainsi que les personnages principaux de cet article - les anthocyanes, qui colorent les plantes en rose, rouge, orange, écarlate, violet, bleu, bleu foncé. À propos, les anthocyanes sont non seulement belles, mais aussi très utiles pour l'homme: comme il s'est avéré lors de leur étude, ce sont des molécules biologiquement actives.

Ainsi, les anthocyanes sont des pigments végétaux qui peuvent être présents dans les plantes à la fois dans les organes génératifs (fleurs, pollen) et végétatifs (tiges, feuilles, racines), ainsi que dans les fruits et les graines. Ils sont contenus dans la cellule en permanence ou apparaissent à un certain stade du développement de la plante ou sous l'influence d'un stress. Cette dernière circonstance a conduit les scientifiques à l'idée que les anthocyanes sont nécessaires non seulement pour attirer les insectes pollinisateurs et les distributeurs de graines de couleur vive, mais aussi pour lutter contre divers types de stress..

Les premières expériences sur l'étude des composés anthocyaniques et de leur nature chimique ont été menées par le célèbre chimiste anglais Robert Boyle. En 1664, il découvrit pour la première fois que sous l'action des acides, la couleur bleue des pétales de bleuet vire au rouge, tandis que sous l'action de l'alcali les pétales virent au vert. En 1913–1915, le biochimiste allemand Richard Willstatter et son collègue suisse Arthur Stoll ont publié une série d'ouvrages sur les anthocyanes. Ils ont isolé des pigments individuels des fleurs de diverses plantes et décrit leur structure chimique. Il s'est avéré que les anthocyanes dans les cellules sont principalement sous forme de glycosides. Leurs aglycones (molécules précurseurs basiques), appelées anthocyanidines, sont principalement associées aux sucres glucose, galactose, rhamnose. Richard Willstatter a reçu le prix Nobel de chimie pour ses recherches sur la matière colorante du monde végétal, en particulier la chlorophylle..

Plus de 500 composés anthocyaniques individuels sont connus et leur nombre ne cesse d'augmenter. Ils ont tous Cquinze-squelette carboné - deux anneaux benzéniques A et B reliés par C3-un fragment qui forme un cycle γ-pyrone avec un atome d'oxygène (cycle C, Fig. 3). Dans le même temps, les anthocyanes diffèrent des autres composés flavonoïdes par la présence d'une charge positive et d'une double liaison dans le cycle C.

Avec toute leur grande variété, les composés anthocyaniques sont des dérivés de seulement six anthocyanidines principales: la pélargonidine, la cyanidine, la peonidine, la delphinidine, la pétunidine et la malvidine, qui diffèrent par les radicaux latéraux R1 et R2 (Fig.3, tableau). Étant donné que dans la biosynthèse, la peonidine est formée à partir de la cyanidine et de la pétunidine et de la malvidine à partir de la delphinidine, trois anthocyanidines principales peuvent être distinguées: la pélargonidine, la cyanidine et la delphinidine - ce sont les précurseurs de tous les composés anthocyaniques.

Modifications principales en Cquinze-le squelette carboné est créé par des composés individuels de la classe des anthocyanes. À titre d'exemple, la Fig. 4 montre la structure de l'anthocyanine dite bleu ciel, qui colore les fleurs du liseron de la gloire du matin en bleu.

Options possibles

La couleur que les anthocyanes coloreront la plante dépend de nombreux facteurs. Tout d'abord, la couleur est déterminée par la structure et la concentration d'anthocyanes (elle augmente dans des conditions de stress). La delphinidine et ses dérivés sont bleus ou bleus, les dérivés de pélargonidine sont rouge-orange et la cyanidine est rouge-violet (Fig. 5). Dans ce cas, la couleur bleue est déterminée par les groupes hydroxyle (voir tableau et Fig.4), et leur méthylation, c'est-à-dire l'addition de CH3-groupes, provoque des rougeurs (International Journal of Molecular Sciences, 2009, 10, 5350-5369, doi: 10.3390 / ijms10125350).

De plus, la pigmentation dépend du pH dans les vacuoles où s'accumulent les composés anthocyaniques. Le même composé, en fonction du changement d'acidité de la sève cellulaire, peut acquérir différentes nuances. Ainsi, une solution d'anthocyanes dans un milieu acide a une couleur rouge, dans une solution neutre - violet et dans une solution alcaline - jaune-vert.

Cependant, le pH dans les vacuoles peut varier de 4 à 6, et, par conséquent, l'apparition d'une couleur bleue dans la plupart des cas ne peut pas être expliquée par l'influence du pH du milieu. Par conséquent, des études supplémentaires ont été menées, qui ont montré que les anthocyanes dans les cellules végétales ne sont pas présentes sous forme de molécules libres, mais sous forme de complexes avec des ions métalliques, qui ont une couleur bleue (Nature Product Reports, 2009, 26, 884-915 ). Les complexes d'anthocyanines avec des ions d'aluminium, de fer, de magnésium, de molybdène, de tungstène, stabilisés par des copigments (principalement des flavones et des flavonols), sont appelés métalloanthocyanines (Fig.6).

La localisation des anthocyanes dans les tissus végétaux et la forme des cellules épidermiques sont également importantes, car elles déterminent la quantité de lumière atteignant les pigments, et donc l'intensité de la couleur. Il a été démontré que les fleurs de muflier avec des cellules épidermiques coniques sont plus brillantes que les fleurs de plantes mutantes, dont les cellules épidermiques ne peuvent pas prendre une telle forme, bien que les deux plantes produisent des anthocyanes en même quantité (Nature, 1994, 369, 6482, 661-664).

Nous avons donc expliqué ce qui a causé les nuances de pigmentation anthocyanique, pourquoi elles sont différentes dans différentes espèces ou même dans les mêmes plantes dans des conditions différentes. Le lecteur peut expérimenter ses propres plantes d'intérieur en observant leurs changements de couleur. Peut-être qu'au cours de ces expériences, vous obtiendrez la nuance de couleur souhaitée et votre plante survivra, mais elle ne transmettra certainement pas cette nuance à sa progéniture. Pour que l'effet soit hérité, il est nécessaire de comprendre un autre aspect de la formation de la couleur, à savoir la composante génétique de la biosynthèse de l'anthocyanine..

Gènes pour le bleu et le violet

La base génétique moléculaire de la biosynthèse des anthocyanes a été étudiée assez complètement, ce qui a été grandement facilité par les mutants de diverses espèces végétales avec une couleur changée. La biosynthèse des anthocyanes, et donc la couleur, est affectée par des mutations dans trois types de gènes. Le premier concerne les gènes codant pour les enzymes impliquées dans la chaîne des transformations biochimiques (gènes structuraux). Le second, ce sont les gènes qui déterminent la transcription des gènes de structure au bon moment au bon endroit (gènes régulateurs). Enfin, le troisième concerne les gènes des transporteurs qui transfèrent les anthocyanes aux vacuoles. (On sait que les anthocyanes du cytoplasme sont oxydées et forment des agrégats de couleur bronze qui sont toxiques pour les cellules végétales (Nature, 1995, 375, 6530, 397–400).)

À ce jour, toutes les étapes de la biosynthèse des anthocyanes et des enzymes qui les réalisent sont connues et étudiées en détail par les méthodes de biochimie et de génétique moléculaire (Fig.7). Les gènes structurels et régulateurs de la biosynthèse de l'anthocyanine ont été isolés à partir de nombreuses espèces végétales. Connaître les particularités de la biosynthèse des pigments anthocyaniques dans une espèce végétale particulière permet de manipuler sa couleur au niveau génétique, créant des plantes avec une pigmentation inhabituelle qui se transmettra de génération en génération..

Reproduction et modification génique

Les points chauds pour la modification de la couleur des plantes sont principalement des gènes structurels et régulateurs. Les méthodes par lesquelles vous pouvez modifier la couleur des plantes sont divisées en deux types. Le premier comprend les méthodes de sélection. L'espèce végétale sélectionnée par croisement reçoit des gènes de donneurs - des plantes d'une espèce étroitement apparentée qui ont le caractère souhaité. La variété de pomme de terre "Wonderful", selon son auteur, chef du département de sélection des pommes de terre de l'institution scientifique d'État de l'Institut de recherche agricole de l'Oural, docteur en sciences agricoles, E.P. Shanina, a été créée précisément par la méthode de sélection.

Un autre excellent exemple est le blé aux grains violets et bleus causés par les anthocyanes (figure 8). Dans la nature, le blé à grain violet a été découvert pour la première fois en Éthiopie, où, très probablement, ce trait est apparu, puis les gènes responsables ont été introduits avec succès par des méthodes de sélection dans des variétés cultivées de blé tendre. Le blé à grain bleu ne se trouve pas dans la nature, mais le grain bleu a un parent du blé - l'herbe de blé. En croisant l'agropyre et le blé et en sélectionnant ce caractère, les sélectionneurs ont obtenu du blé à grain bleu ("Euphytica", 1991, 56, 243–258).

Dans ces exemples, des gènes régulateurs ont été introduits dans le génome du blé. En d'autres termes, le blé possède un appareil fonctionnel pour la biosynthèse des anthocyanes (toutes les enzymes nécessaires à la biosynthèse sont en ordre). Les gènes régulateurs obtenus à partir d'espèces apparentées ne déclenchent la "machine de biosynthèse des anthocyanes" que dans le blé dans le grain.

Un exemple similaire, mais utilisant le deuxième groupe de méthodes de manipulation des couleurs - les méthodes du génie génétique - est la production de tomates avec une teneur accrue en anthocyanes (Nature Biotechnology, 2008, 26, 1301-1308, doi: 10.1038 / nbt.1506). Normalement, les tomates mûres contiennent des caroténoïdes, y compris le lycopène antioxydant liposoluble; des flavonoïdes, de petites quantités de naringénine chalcone (2 ', 4', 6 ', 4-tétrahydroxychalcone, voir Fig.8) et de la rutine (glyquée 5, 7,3 ', 4'-tétrahydroxyflavonol). En introduisant dans les plantes une construction génétique contenant des gènes régulateurs pour la biosynthèse des anthocyanes de muflier Ros1 et Del sous le contrôle du promoteur E8, qui est actif dans les tomates, un groupe international de scientifiques a obtenu des tomates à haute teneur en anthocyanes - une couleur pourpre intense (Fig.9).

Ce sont tous des exemples de manipulation de gènes régulateurs. Un exemple d'utilisation du génie génétique du changement de couleur dû aux gènes structuraux de la biosynthèse des anthocyanes est un travail pionnier réalisé dans les années 80 par des scientifiques allemands sur les pétunias (Nature, 1987, 330, 677–678, doi: 10.1038 / 330677a0). Pour la première fois dans l'histoire, la couleur d'une plante a été modifiée par des méthodes de génie génétique.

Normalement, la plante de pétunia ne contient pas du tout de pigments dérivés de la pélargonidine. Pour comprendre pourquoi cela se produit, revenons à la Fig. 7. Pour l'enzyme DFR (dihydroflavonol-4-réductase) du pétunia, le substrat le plus préféré est la dihydromyricétine, le moins préféré est la dihydroquercétine et le dihydrokempférol n'est pas du tout utilisé comme substrat. Une image complètement différente de la spécificité du substrat de cette enzyme dans le maïs, que DFR "préfère" juste le dihydrokempférol. Fort de ces connaissances, Meyer a utilisé une lignée de pétunia mutante dépourvue des enzymes F3'H et F3'5'H. En regardant fig. 7, il est facile de deviner que cette lignée mutante a accumulé du dihydrokempférol. Et que se passe-t-il si une construction génétique contenant le gène Dfr du maïs est introduite dans une lignée mutante? Une enzyme apparaîtra dans les cellules du pétunia, qui, contrairement au DFR «natif» du pétunia, est capable de convertir le dihydrokempférol en pélargonidine. De cette façon, les chercheurs ont obtenu des pétunias avec des fleurs de couleur rouge brique inhabituelle (Fig.10).

Figure: 10. À gauche, une lignée mutante de pétunias de couleur rose pâle de la corolle en raison de la présence de traces d'anthocyanes - des dérivés de la cyanidine et de la delphinidine, à droite - une plante de pétunia génétiquement modifiée qui accumule des anthocyanes - des dérivés de la pélargonidine (Nature, 1987, 330, 677–678)

Cependant, les chercheurs n'ont pas toujours de tels mutants pratiques à portée de main, donc le plus souvent, lors de la modification de la couleur des plantes, il faut «désactiver» l'activité enzymatique inutile et «activer» celle qui est nécessaire. C'est cette approche qui a été utilisée pour créer la première rose du monde avec une couleur bleue de bourgeons (Fig.2, 11).

Dans les roses créées par les efforts des sélectionneurs, la couleur des pétales varie du rouge vif et du rose pâle au jaune et au blanc neige. Une étude intensive de la biosynthèse des anthocyanes chez les roses a permis d'établir qu'elles n'ont pas d'activité F3'5'H, et l'enzyme rose DFR utilise la dihydroquercétine et le dihydrokempférol, mais pas la dihydromyricétine, comme substrats. Par conséquent, lors de la création d'une rose bleue, les scientifiques ont choisi la stratégie suivante. Au premier stade, la rose a été "désactivée" sa propre enzyme DFR (pour cela, une approche basée sur l'interférence ARN a été utilisée), au second, le gène codant pour les pensées F3'5'H fonctionnelles (viols) a été introduit dans le génome de la rose, au troisième stade, le gène Dfr de l'iris, qui code pour une enzyme qui produit de la delphinidine à partir de la dihydromyricétine, un précurseur d'anthocyanine de couleur bleue. Dans le même temps, pour que les enzymes F3'5'H des pensées et des roses F3'H ne se concurrencent pas pour le substrat (c'est-à-dire pour le dihydrokempférol, Fig.7), un génotype avec l'absence d'activité F3'H a été choisi pour créer une rose bleue.

Un autre exemple des possibilités étonnantes que nous ouvrent les données accumulées sur la biosynthèse des pigments flavonoïdes en combinaison avec des méthodes de génie génétique est la production de plantes épineuses à fleurs jaunes (Fig.12).

On sait que deux types de pigments ont une couleur jaune: les aurones, une classe de pigments de nature flavonoïde, qui colorent les fleurs de muflier et de dahlia en jaune vif, et les caroténoïdes, pigments de fleurs de tomates et de tulipes. Il a été constaté que les aurones dans le muflier sont synthétisées à partir de chalcones au moyen de deux enzymes - 4'CGT (4'chalconglycosyltransférase) et AS (aureusidine synthase). L'introduction de constructions génétiques avec les gènes 4'Cgt et As du muflier dans des plantes torrentielles (normalement leurs fleurs sont bleues), ainsi que l'inhibition de la biosynthèse des pigments anthocyaniques, ont conduit à l'accumulation d'aurones et, par conséquent, les fleurs d'une telle plante se sont révélées jaune vif. Une stratégie similaire peut être utilisée pour obtenir des fleurs jaunes non seulement dans torenia, mais aussi dans les géraniums et les violettes (Actes de la National Academy of Sciences USA, 2006, 103, 29, 11075-11080, doi: 10.1073 / pnas.0604246103).

Les exemples donnés ne sont qu'une petite fraction des manipulations que les scientifiques effectuent actuellement avec la biosynthèse des anthocyanes. Tout cela est devenu possible grâce à des études sur la nature biochimique des pigments, ainsi que sur les caractéristiques de leur biosynthèse dans diverses espèces végétales, tant au niveau enzymatique qu'au niveau génétique moléculaire. Les connaissances accumulées à ce jour sur les composés anthocyaniques ont ouvert des possibilités inépuisables pour créer des plantes ornementales avec une couleur inhabituelle, ainsi que des espèces végétales cultivées avec une teneur accrue en pigments anthocyaniques. Et bien que les réalisations de la sélection - légumes et fruits d'une couleur inhabituelle - soient déjà disponibles pour les acheteurs dans certains pays, les plantes ornementales créées par des méthodes de génie génétique sont encore rares. En raison d'un certain nombre de difficultés non résolues, telles que la stabilité de l'hérédité de la couleur modifiée, elles n'ont pas encore été commercialisées (à l'exception de certaines variétés de pétunias, de roses bleues et d'œillets violets). Cependant, les travaux dans ce sens se poursuivent. Espérons qu'il y aura bientôt des "miracles de la science" plaisants à tous les amoureux de la beauté.

"Miracles" multicolores de la science

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Cette émeute de couleurs est causée par les anthocyanes - pigments végétaux

Auteur
  • Olesya Shoeva
  • Rédacteurs
    • Anton Chugunov
    • Andrey Panov
    • "Bio / mol / texte" -2012
    • Biomolécules
    • La génétique
    • Ingénierie génétique
    • Biologie structurale

    Article pour le concours "bio / mol / texte": Il y a plusieurs siècles a commencé une des histoires les plus intéressantes et les plus belles - l'histoire de l'étude de la couleur chez les plantes. Lors de l'étude des pigments végétaux, les découvertes les plus importantes de la biologie moderne ont été faites (lois de Mendel, éléments génétiquement mobiles, phénomène d'interférence ARN). À ce jour, les questions sur la nature biochimique des pigments végétaux, leur biosynthèse et sa régulation ont été étudiées de manière suffisamment détaillée. Et les données obtenues sont activement utilisées par les scientifiques pour manipuler la couleur des plantes..

    Concours "bio / mol / texte" -2012

    Ce travail a remporté la première place dans la nomination aux prix du public du concours Bio / Mol / Text -2012.

    Concours parrainé par le visionnaire Thermo Fisher Scientific.

    Récemment, les médias russes et étrangers ont fait état de "fruits miracles", de "légumes miracles" et de "fleurs miracles" avec une coloration inhabituelle, qui ne se trouve pas dans ces espèces végétales, ou se produit, mais très rarement. Ainsi, par exemple, une sensation considérable parmi le public russe a été faite par la nouvelle de la création par les éleveurs de l'Oural de la variété de pomme de terre Chudesnik avec une couleur violette de la pulpe (Fig.1, à gauche).

    Et bien que sur le marché russe les carottes et les poivrons violets soient quelque chose d'inhabituel et de très rare, les légumes à l'étranger de couleur violette ne sont plus surprenants (fig. 1, au centre). Parmi les «miracles» de la science qui émerveillent de nombreuses personnes, on peut citer les roses bleues (Fig. 1, à droite), créées en 2004 par la société australienne Florigene avec le soutien du holding japonais Suntory..

    Figure 1. Plantes de fleurs exotiques. À gauche: Tubercule de la variété de pomme de terre Chudesnik, élevé par le personnel de l'Institut de recherche agricole de l'Oural. Au centre: carottes à racine violette sur le marché en Turquie. À droite: La première rose "bleue" au monde, créée par des scientifiques australiens de Florigene avec le soutien de la holding japonaise Suntory.

    Les exemples ci-dessus de plantes avec une couleur inhabituelle de divers organes pour nous sont unis par le fait qu'ils ont tous été créés artificiellement par l'homme en manipulant la couleur, qui est due aux pigments végétaux - les anthocyanes. Cependant, sans une étude approfondie de la nature de la coloration anthocyanique et de la composante génétique de la biosynthèse des composés anthocyaniques, la manipulation de la coloration chez diverses espèces végétales serait impossible..

    Que sont les anthocyanes? Quelques mots sur la chimie

    À ce jour, les pigments végétaux tels que les flavonoïdes, les caroténoïdes et les bétalaïnes ont été bien étudiés; ils ont des structures chimiques différentes et donnent aux plantes des couleurs différentes. Et bien que les caroténoïdes et les bétalaïnes soient également des pigments très intéressants, dans cet article je voudrais me concentrer sur les pigments de nature flavonoïde, car ce sont eux qui déterminent la grande variété de nuances de couleurs chez les plantes. Ce groupe comprend les anthocyanes, omniprésentes parmi les plantes à fleurs, qui non seulement peignent les plantes en rose, rouge, orange, écarlate, violet, bleu, bleu foncé, mais sont également des molécules biologiquement actives très utiles pour l'homme [1]. Et bien que d'autres composés flavonoïdes puissent également participer à la formation de couleur chez les plantes (par exemple, les aurones fournissent une coloration jaune et les flavonols incolores stabilisent les pigments anthocyaniques), cet article portera principalement sur les anthocyanes..

    Ainsi, les anthocyanes sont des pigments végétaux qui peuvent être présents dans les plantes dans les organes génératifs (fleurs, pollen) et végétatifs (tiges, feuilles, racines), ainsi que dans les fruits et les graines [2]. De plus, ces composés peuvent soit être constamment présents dans la cellule, soit apparaître pendant un certain temps à un certain stade de développement de la plante ou sous l'action d'un stress. Cette dernière circonstance a conduit les scientifiques à l'idée que ces composés sont nécessaires non seulement pour colorer les fleurs et les fruits afin d'attirer les insectes pollinisateurs et les distributeurs de graines, mais aussi pour lutter contre divers types de stress [3].

    Figure 2. Structure de base des anthocyanidines et des anthocyanes. La numérotation des atomes de carbone est présentée.

    Les premières expériences pour étudier les composés anthocyaniques et leur nature chimique ont été menées par le célèbre chimiste anglais Robert Boyle en 1664, lorsqu'il a découvert pour la première fois que sous l'action des acides, la couleur bleue des pétales de bleuet passait au rouge, tandis que sous l'action de l'alcali les pétales devenaient verts [4]. En 1913-1915. Les biochimistes allemands R. Willstatter et A. Stoll ont publié une série d'ouvrages qui éclairent l'essence de la couleur naturelle des anthocyanes. Ils ont isolé des pigments individuels des fleurs de diverses plantes et décrit leur structure chimique. Il s'est avéré que les anthocyanes dans les cellules sont principalement sous forme de glycosides. Leurs aglycones (molécules précurseurs basiques), appelées anthocyanidines, sont principalement associées aux sucres glucose, galactose, rhamnose [4].

    Toutes les anthocyanes (dont plus de 500 sont connues, et ce nombre est en augmentation [5]) ont un C communquinze-squelette carboné formé de deux cycles benzéniques A et B liés par C3-fragment. Dans le même temps, les anthocyanes diffèrent des autres composés flavonoïdes par la présence d'une charge positive et d'une double liaison dans le cycle C (Fig.2). Malgré la grande variété de composés anthocyaniques, ce sont tous des dérivés de six anthocyanidines principales: la pélargonidine, la cyanidine, la peonidine, la delphinidine, la pétunidine et la malvidine, qui diffèrent par les radicaux latéraux R1 et R2 (fig.2, tableau.1). Puisque lors de la biosynthèse (nous en reparlerons un peu plus tard) la peonidine se forme à partir de la cyanidine, et la pétunidine et la malvidine à partir de la delphinidine, on distingue trois anthocyanidines principales: la pélargonidine, la cyanidine et la delphinidine, qui sont donc les précurseurs de tous les composés anthocyaniques..

    Tableau 1. Anthocyanidines, qui sont les précurseurs de tous les composés anthocyaniques. R1, R2 - radicaux latéraux de l'anneau B (Fig.2).
    AnthocyanidineR1R2Couleur
    cyanidine (Cy)ILHviolet
    peonidine (Pn)OSN3Hbleu violacé
    pélargonidine (Pg)HHrouge orange
    malvidine (Mv)OSN3LCO3violet
    delphinidine (Dp)ILILbleu
    pétunidine (Pt)LCO3ILviolet

    Avoir une structure commune Cquinze-squelette carboné, les composés individuels de la classe des anthocyanes sont isolés sur la base de la présence, de la position et de la nature des modifications du principal Cquinze-squelette de carbone. À titre d'exemple de la structure d'un composé individuel d'anthocyanine avec des modifications des anneaux A, B et C, la figure 3 montre la structure de la soi-disant "anthocyanine bleu ciel", qui donne aux plantes de la gloire du matin une couleur bleue.

    Figure 3. Structure de "l'anthocyanine bleu ciel" (C08642). Le composé est isolé d'Ipomoea tricolor. Marqué sur la figure: bleu - peonidin (dérivé de cyanidine méthylée); vert - résidus d'acide caféique; noir - résidus de glucose.

    La couleur de la plante dépend de nombreux facteurs:

    • la structure et la concentration d'anthocyanes (qui, soit dit en passant, dépendent également de la présence de stress - sécheresse, éclairage intense, froid);
    • pH dans les vacuoles, où ils s'accumulent (voir ci-dessus description des expériences de Robert Boyle);
    • la présence de co-pigments stabilisant la coloration anthocyanique;
    • ions métalliques (aluminium, fer, magnésium, molybdène, tungstène), avec lesquels les anthocyanes peuvent former des complexes, changeant leur couleur en bleu. Dans ce cas, l'exemple de la formation d'un complexe d'anthocyanines de racine de moutarde avec des ions molybdène est très indicatif (Fig. 4);
    • localisation de ces composés dans les tissus végétaux.

    Figure 4. Coupe transversale de racines de moutarde cultivées dans un environnement avec du molybdène (+ Mo) et sans lui (-Mo). Ce type de plante accumule des anthocyanes dans l'épiderme des racines, qui forment des complexes avec les ions molybdène, changeant la couleur du violet au bleu..

    Il existe un tel schéma: la delphinidine et ses dérivés ont une couleur bleue (bleue), les dérivés de pélargonidine ont une couleur rouge-orange et les dérivés de cyanidine ont une couleur rouge-violet. Dans ce cas, la couleur bleue est due à des groupes hydroxyles (tableau 1, figure 3) dont la méthylation (ajout du -CH3) conduit à une "rougeur" ​​[7]. Cependant, il convient de garder à l'esprit que le même composé anthocyanique, en fonction du changement d'acidité de la sève cellulaire, peut acquérir différentes nuances. Ainsi, une solution d'anthocyanes dans un milieu acide est rouge, dans une solution neutre - pourpre et dans une solution alcaline - jaune-vert (Fig.5).

    Figure 5. Changement de couleur d'une solution d'anthocyanes isolée du chou rouge lorsque le pH de la solution passe de 1 à 10 (de gauche à droite).

    Donc, ce qui cause les nuances de pigmentation anthocyanique, pourquoi elles sont différentes dans différentes espèces végétales, ou même dans les mêmes plantes dans différentes conditions de croissance, cela devient clair. Armé des données déjà présentées, chaque lecteur peut expérimenter ses propres plantes d'intérieur en observant leur changement de couleur. Cependant, si au cours de ces expériences vous obtenez la nuance de couleur souhaitée et que votre plante survit, elle ne la transmettra certainement pas à ses descendants. Pour que l'effet soit persistant, il est nécessaire de comprendre un autre aspect de la formation de la couleur, à savoir la composante génétique de la biosynthèse de l'anthocyanine dans les cellules végétales..

    Base génétique moléculaire de la biosynthèse de l'anthocyanine

    Cette question a été étudiée de manière assez approfondie à ce jour, ce qui a été grandement facilité par les mutants de diverses espèces végétales dont la biosynthèse des anthocyanes est altérée. Il a été constaté que des mutations dans trois types de gènes affectent la biosynthèse des anthocyanes (et, par conséquent, l'ombre formée dans une plante) [8]:

    1. Enzymes codantes impliquées dans la chaîne des transformations biochimiques (gènes structuraux).
    2. Gènes structuraux transcriptionnels au bon moment au bon endroit (gènes régulateurs).
    3. Codage des transporteurs d'anthocyanine dans la vacuole (on sait que les anthocyanes du cytoplasme sont oxydées et forment des agrégats de couleur bronze, très toxiques pour les cellules végétales [9]).

    Grâce aux méthodes de biochimie et de génétique moléculaire, toutes les étapes de la biosynthèse des anthocyanes et des enzymes qui les réalisent sont actuellement connues et suffisamment étudiées (Fig. 6), y compris les gènes structuraux et régulateurs de la biosynthèse des anthocyanes de nombreuses espèces végétales [8]. La connaissance des particularités de la biosynthèse des pigments anthocyaniques dans une espèce végétale particulière permet de manipuler sa coloration au niveau génétique, créant des plantes avec une pigmentation inhabituelle qui transmettront de nouveaux traits de couleur de génération en génération..

    Figure 6. Biosynthèse des anthocyanidines: cyanidine, pélargonidine, delphinidine. Les anthocyanidines subissent alors des réactions de modification (glycosylation, acylation, méthylation), qui sont réalisées par les glycosyltransférases (GT), les acyltransférases (AT) et les méthyltransférases (MT). La coloration typique des anthocyanes, qui sont formées à partir des anthocyanidines données, est indiquée sur la figure, mais elle dépend de nombreux facteurs: pH, co-pigmentation avec des flavonoïdes incolores, complexes avec des ions de métaux lourds. Notez que les anthocyanes, et non les anthocyanidines, sont méthylées dans l'anneau B (flèches en pointillé bleu). Abréviations: chalcone synthase (CHS); la chalconflavanone isomérase (CHI); la dihydroflavonol 4-réductase (DFR); la flavanone-3-hydroxylase (F3H); la flavonoïde 3'-hydroxylase (F3'H); flavonoïde-3 ', 5'-hydroxylase (F3'5'H); l'anthocyanidine synthase (ANS); la flavone synthase (FNS); flavonol synthase (FLS).

    [7], dessin avec modifications

    Approches et points chauds pour la modification de la couleur dans les plantes

    Au vu de ce qui précède, les «points chauds» pour la modification de la couleur des plantes sont principalement des gènes structurels et régulateurs. Les gènes codant pour les transporteurs sont également utilisés pour changer de couleur, mais pas aussi souvent que les deux autres groupes de gènes.

    Les approches qui peuvent être utilisées pour modifier la couleur des plantes sont divisées en deux types. Le premier type comprend des approches basées sur des méthodes de sélection qui permettent l'introduction de gènes provenant de donneurs - des plantes d'une espèce étroitement apparentée qui ont le caractère souhaité. Selon les auteurs de "Wonderful", c'est par la méthode de sélection que cette variété a été créée (Fig. 1, à gauche). Un autre exemple frappant est celui du blé aux grains violets et bleus causés par les anthocyanes (Fig.7).

    Figure 7. Grain de blé violet (gauche), cyan (droite) et non coloré (centre).

    Dans la nature, le blé à grains violets a été découvert pour la première fois en Ethiopie (où ce trait semble être apparu), puis les gènes qui déterminent ce caractère ont été introduits par des méthodes de sélection dans des variétés cultivées de blé tendre [10]. Le blé à grain bleu ne se trouve pas dans la nature, mais le grain bleu a un parent du blé - l'herbe de blé. En croisant l'agropyre et le blé et en sélectionnant ce caractère, les sélectionneurs ont obtenu du blé à grain bleu, comme l'agropyre [10]. Dans les exemples ci-dessus, des gènes régulateurs ont été introduits dans le génome du blé. C'est-à-dire que le blé dispose déjà d'un appareil fonctionnel pour la biosynthèse des anthocyanes (toutes les enzymes nécessaires à la biosynthèse sont dans l'ordre), et en introduisant des gènes régulateurs d'espèces apparentées par des méthodes de sélection, la machine de biosynthèse des anthocyanes dans le blé est démarrée dans le blé.

    Un exemple similaire, mais en utilisant le deuxième groupe de méthodes de manipulation des couleurs - méthodes de génie génétique: des tomates avec une teneur accrue en anthocyanes ont été obtenues [11]. Les tomates mûres contiennent normalement des caroténoïdes, y compris le lycopène antioxydant liposoluble; des flavonoïdes, ils contiennent une petite quantité de naringénine chalcone (2 ′, 4 ′, 6 ′, 4-tétrahydroxychalcone, voir Fig. 6) et de rutine (glycosisée 5,7,3 ′, 4′-tétrahydrooxyflavonol). En introduisant dans les plants de tomates une construction génétique contenant des gènes régulateurs pour la biosynthèse des anthocyanes de muflier Ros1 et Del sous le contrôle du promoteur E8, actif dans les tomates, les auteurs ont réussi à obtenir des tomates à forte teneur en anthocyanes (Fig.8). Ainsi, il est possible de démarrer la "machine" de biosynthèse des anthocyanes dans un certain tissu au moyen d'une manipulation avec des gènes régulateurs, qui est réalisée soit par des méthodes de sélection, soit par génie génétique..

    Figure 8. Tomates à haute teneur en anthocyanes dans les fruits obtenus par génie génétique

    Un exemple de l'utilisation du génie génétique pour manipuler la couleur en raison des gènes structuraux de la biosynthèse de l'anthocyanine est le travail pionnier réalisé sur le pétunia [12]. Dans ce travail, pour la première fois dans l'histoire, des méthodes de génie génétique ont été appliquées afin de changer la couleur des plantes. Normalement, les pétunias ne contiennent pas du tout de pigments dérivés de la pélargonidine (Fig.6). Cela est dû au fait que pour l'enzyme DFR (dihydroflavonol 4-réductase) du pétunia, la dihydromyricétine est le substrat le plus préféré, la dihydroquercétine est moins préférée et le dihydrokempférol n'est pas du tout utilisé comme substrat (Fig.6).

    Une image complètement différente de la spécificité du substrat de l'enzyme DFR est observée chez le maïs, dont le DFR utilise préférentiellement le dihydrokempférol comme substrat [13]. Forts de ces connaissances, Meyer et ses collègues ont utilisé une souche de pétunia mutante dépourvue des enzymes fonctionnelles F3′H et F3′5′H. En regardant la figure 6, il est facile de voir que cette lignée mutante a accumulé du dihydrokempférol, qui n'est pas un substrat pour le pétunia DFR, mais est un substrat pour le maïs DFR. En introduisant une construction génétique contenant le gène Dfr du maïs dans la lignée mutante, Meyer a obtenu un pétunia avec une couleur rouge brique inhabituelle de fleurs (Fig.9).

    Figure 9. Pétunias. a - Une lignée mutante de pétunia avec une couleur rose pâle de la corolle en raison de la présence de traces d'anthocyanines - dérivés de cyanidine et de delphinidine. b - Pétunia génétiquement modifié qui accumule des anthocyanes - dérivés de la pélargonidine.

    Cependant, les chercheurs n'ont pas toujours à portée de main des mutants aussi pratiques en l'absence de toute activité enzymatique; par conséquent, le plus souvent, lors de la modification de la couleur des plantes, il est nécessaire de «l'éteindre» et «d'activer» une autre activité requise. C'est cette approche qui a été mise en œuvre lors de la création de la première rose du monde avec une couleur bleue de bourgeons (Fig.1, à droite), dont le schéma de création est illustré à la Fig.10.

    Figure 10. Schéma de création d'une rose bleue.

    Dans les roses créées par les efforts des sélectionneurs, la couleur des pétales varie du rouge vif et du rose pâle au jaune et au blanc neige. Une étude intensive de la biosynthèse des anthocyanes chez les roses a permis d'établir qu'elles n'ont pas d'activité F3′5′H, et l'enzyme rose DFR utilise la dihydroquercétine et le dihydrokempférol comme substrats, mais pas la dihydromyricétine (Fig.6). Par conséquent, lors de la création d'une rose bleue, les scientifiques ont choisi la stratégie suivante.

    1. Tout d'abord, l'enzyme DFR native a été "désactivée" (pour cela, une approche basée sur l'interférence ARN a été utilisée).
    2. Puis un gène codant pour une pensée F3'5'H fonctionnelle a été introduit dans le génome de la rose.
    3. Après cela, le gène de l'iris Dfr a été introduit dans le génome, qui code une enzyme avec une spécificité dihydromyricétine-substrat, qui produit la delphinidine, un précurseur des anthocyanes bleues..

    Dans le même temps, pour que F3′5′H des pensées et F3′H des roses ne se concurrencent pas pour un substrat (les deux enzymes utilisent le dihydrokempférol comme substrat, Fig.6), un génotype disponible en l'absence de F3′H a été choisi pour créer une rose bleue activité.

    Un autre exemple frappant de l'utilisation des données accumulées sur la biosynthèse des pigments flavonoïdes afin de créer des plantes avec une couleur inhabituelle pour eux est la production de plantes épineuses à fleurs jaunes par des méthodes de génie génétique (Fig.11).

    Figure 11. Schéma de biosynthèse des anthocyanes et des aurons. Ci-dessous se trouvent les fleurs d'anthocyanes ordinaires incandescentes (à gauche) et de torenia transgénique, accumulant des aurones (à droite). THC - tétrahydroxychalcone, PHC - pentahydroxychalcone.

    [14], dessin avec modifications

    On sait que deux types de pigments ont une couleur jaune: les aurones (une classe de pigments de nature flavonoïde, qui déterminent la couleur jaune vif des fleurs de muflier et de dahlia), et les caroténoïdes (pigments de fleurs de tomates et de tulipes). Lors de l'analyse de la biosynthèse des aurones chez le muflier, il a été constaté que ces pigments sont synthétisés à partir de chalcones au moyen de deux enzymes - 4'CGT (4'-chalconglycosyltransférase) et AS (aureusidine synthase) (Fig.11). L'introduction de constructions génétiques avec les gènes 4′Cgt et As du muflier dans les plantes de torrenia, qui ont normalement des fleurs bleues, ainsi que l'inhibition de la biosynthèse des pigments anthocyaniques, ont conduit à l'accumulation d'un niveau et, par conséquent, à une couleur jaune vif des fleurs (Fig.11). (Le lecteur peut supposer indépendamment au niveau du travail de quelles enzymes la biosynthèse des anthocyanes peut être bloquée dans ce cas.) La stratégie développée par des spécialistes peut être utilisée pour obtenir des fleurs jaunes non seulement dans la torenia, mais aussi dans le géranium et les violettes [14].

    Les exemples donnés ne sont qu'une petite fraction des manipulations que les scientifiques effectuent avec ce qu'ils savent très bien - avec la biosynthèse des anthocyanes..

    Conclusion

    Comme vous pouvez le constater, l'étude intensive de la nature biochimique des pigments, ainsi que les particularités de leur biosynthèse dans diverses espèces végétales, tant au niveau enzymatique qu'au niveau génétique moléculaire, contribue à un énorme succès dans la manipulation de la couleur chez les plantes. Les connaissances accumulées à ce jour sur les composés anthocyaniques ont ouvert des possibilités inépuisables pour créer des plantes ornementales avec une couleur inhabituelle, ainsi que des espèces végétales cultivées avec une teneur accrue en pigments anthocyaniques. Et bien que les acquis de la sélection - légumes et fruits d'une couleur inhabituelle - soient déjà disponibles pour les acheteurs dans un certain nombre de pays, les plantes ornementales créées par des méthodes de génie génétique sont pour la plupart encore assez rares sur le marché. Le fait est qu'en raison d'un certain nombre de difficultés non résolues - comme, par exemple, la stabilité de l'hérédité d'une couleur modifiée - elles n'ont pas encore été commercialisées (à l'exception de certaines variétés de pétunia, de rose bleue, d'oeillet violet). Cependant, les travaux dans ce sens se poursuivent. Espérons qu'il y aura bientôt de délicieux "miracles" de la science qui seront accessibles à tous les amoureux de la beauté.