Phenolverbindungen als natürliche Antioxidantien

Phenolische Verbindungen als natürliche Antioxidantien eignen sich zur Bewältigung von abiotischen Stresssituationen. Die Tatsache, dass die für unseren Stadtgarten gekauften Düngemittel diese Substanzen enthalten, wird unseren Pflanzen helfen, besser auf mögliche Probleme zu reagieren, die auftreten können.

Um weitere Informationen zu diesem Thema zu erhalten, haben wir Frau Amaya Jordá Sierra, Agraringenieurin, spezialisiert auf Management und Marketing von Agrar- und Lebensmittelunternehmen, von der Polytechnischen Universität Valencia interviewt. Wish April 2010 wird in das Team der Grupo Agrotecnología (Iberfol SL) als Direktor der Abteilung für Kommunikation und Marketing integriert.

Grupo Agrotecnología ist ein Agrobiotechnologieunternehmen, das sich seit 20 Jahren der Forschung, Entwicklung, Herstellung und Vermarktung von Produkten zum Schutz und zur Ernährung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen widmet, die die Umwelt respektieren. Derzeit werden seine Produkte in mehr als 25 Ländern über seinen Hauptsitz in Orihuela (Alicante) und seine Produktionsniederlassungen in Mexiko und Chile vermarktet.

Die Grupo Agrotecnología trat der AEFA im Jahr 2004 bei und ihr Generaldirektor, Enrique Riquelme Terrés, bekleidet derzeit die Position des Sekretärs der Vereinigung.

Woher kommen phenolische Verbindungen in Pflanzen?

Pflanzen weisen eine beträchtliche Menge an assimiliertem Kohlenstoff und Energie der Synthese einer Vielzahl organischer Moleküle zu, die keine direkte Rolle bei der Photosynthese, der Atmung, der Nährstoffassimilation, dem Transport gelöster Stoffe oder der Protein-, Kohlenhydrat- oder Proteinsynthese spielen Sekundärmetaboliten.

Auch sekundäre Pflanzenstoffe sind im Pflanzenreich nur eingeschränkt verbreitet, dh nicht alle sekundären Pflanzenstoffe kommen in allen Pflanzengruppen vor. Sie werden in kleinen Mengen und nicht verallgemeinert synthetisiert, ihre Produktion ist oft auf eine bestimmte Pflanzengattung, eine Familie oder sogar auf einige Arten beschränkt.

Sekundäre Metaboliten werden in vier Hauptklassen eingeteilt:

• Terpene: Darunter Hormone, Farbstoffe oder ätherische Öle.
• Phenolische Verbindungen: Cumarine, Flavonoide, Lignin und Tannine.
• Glycosics: Saponine, Glycoside und Glucosinolate.
• Alkaloide.

Was sind phenolische Verbindungen?

Phenole oder phenolische Verbindungen sind organische Verbindungen, deren Molekularstrukturen mindestens eine Phenolgruppe enthalten, einen aromatischen Ring, der an mindestens eine funktionelle Hydroxylgruppe gebunden ist (Abbildung 1). Aus Sicht der chemischen Struktur sind sie eine sehr vielfältige Gruppe, die von einfachen Molekülen wie Phenolsäuren bis hin zu komplexen Polymeren wie Tanninen und Lignin reicht. Flavonoid-Pigmente sind ebenfalls in der Gruppe zu finden. Viele dieser Produkte sind an Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Pflanzenfressern beteiligt. Pflanzliche Phenolverbindungen werden auf verschiedenen Wegen biosynthetisiert, zwei grundlegende sind beteiligt: ​​Der Shikimisäureweg ist für die Biosynthese der meisten Phenole in Pflanzen verantwortlich und der Malonsäureweg, der, obwohl er eine wichtige Quelle für Phenole in Pilzen und Bakterien darstellt,

Was sind die wichtigsten natürlichen Phenole zur Verwendung in der Biostimulanzienindustrie?

Zu den wichtigsten natürlichen Phenolverbindungen gehören Tannine und Flavonoide.

Tannine sind komplexe Substanzen, die nicht in eine einzige chemische Struktur eingeordnet werden können.

Sie sind stickstofffreie wasserlösliche polyphenolische Substanzen pflanzlichen Ursprungs mit einem Molekulargewicht zwischen 500 und 3000, die zusätzlich zu den klassischen Reaktionen von Phenolen Gelatine, Alkaloidsalze und Schwermetalle ausfällen. Es gibt hydrolysierbare und kondensierbare. Tannin kommt hauptsächlich in den Wurzeln, der Rinde und gelegentlich in den Blättern der Pflanze vor. Sie kommen vor allem in den Familien der Ericaceae, Leguminosen, Rosaceae und Salicaceae vor.

Flavonoide sind die gelben Pigmente, die von Phenyl-Benzo-γ-Pyron oder Phenyl-Chromon abgeleitet sind. Sie sind eine sehr vielfältige Familie von Verbindungen, obwohl alle Endprodukte dadurch gekennzeichnet sind, dass sie polyphenolisch und wasserlöslich sind. Es gibt sechs Hauptklassen, die Chalkone, die Flavone, die Flavonole, die Flavanole, die Anthocyanidine und die kondensierten Tannine, und zwei weitere, die Xanthone und die Aurone. Für Pflanzen sind diese Verbindungen wichtig, da sie nicht nur für die Färbung vieler Blüten, Früchte und Blätter verantwortlich sind und daher in die Bestäubung eingreifen, indem sie Insekten anlocken, sondern auch am Leben der Pflanze teilnehmen, indem sie wichtige Funktionen wie den Schutz vor ihnen erfüllen die schädlichen Wirkungen der UV-Strahlung und üben eine wirksame antioxidative Wirkung aus. Innerhalb dieser Gruppe von Flavonoiden muss besonders die Gruppe der Anthocyanoside erwähnt werden, rote und blaue Farbstoffe von Blüten, die besondere Eigenschaften haben, da sie sehr gut wasserlöslich sind. Flavonoide enthalten in ihrer chemischen Struktur eine variable Anzahl phenolischer Hydroxylgruppen und ausgezeichnete Chelatbildungseigenschaften für Eisen und andere Übergangsmetalle, was ihnen eine große antioxidative Wirkung verleiht.

Was sind die allgemeinen Eigenschaften und Funktionen von Phenolen?

Phenole sind normalerweise sauer und können Wasserstoffbrückenbindungen bilden. Einige Phenole sind in organischen Lösungsmitteln löslich, andere sind Glykoside oder Carbonsäuren und daher in Wasser löslich, und wieder andere sind sehr große Polymere und in Wasser unlöslich. Sie können Wechselwirkungen mit Peptidgruppen (Gerbstoffen) aufbauen. Phenole aus der Catechol-Gruppe können Metalle chelatisieren. Eine ihrer bemerkenswertesten Eigenschaften ist, dass sie sehr anfällig für Oxidation sind, weshalb sie als natürliche Antioxidantien wirken.

Hinsichtlich ihrer Funktion können sie wie Lignin und Suberin eine strukturelle Funktion ausüben. Sie wirken als Schutz vor ultravioletter Strahlung und bilden die natürlichen Pigmente von Pflanzen (z. B. Anthocyane, Flavone und Flavonole). Sie greifen als Regulatoren in Pflanzen-Mikroorganismus-Interaktionen ein (z. B. Rhizobia, Agrobacterium). Sie sind auch an Abwehrprozessen in Pflanzen beteiligt, wie Gerbstoffe oder Furanocumarine (Isoflavone). Andere phenolische Verbindungen haben allelopathische (z. B. Kaffeesäure, Ferulasäure) und Bestäuber anlockende Wirkungen. Einige Phenole spielen auch eine wichtige Rolle bei der Stresstoleranz.

Wie ist die antioxidative Wirkung von Phenolen?

Phenole sind sehr anfällig für Oxidation und haben daher einen ausgeprägten antioxidativen Charakter, da sie vor anderen oxidierbaren Spezies oxidiert werden und sie folglich vor diesen oxidativen Angriffen (z. B. Licht, Radikale) schützen. etc.). Andererseits haben komplexe Phenolstrukturen die Fähigkeit, ihren reduzierten Zustand durch ein stark begünstigtes Redoxgleichgewicht aufgrund der Wechselwirkungen anderer funktioneller Gruppen ihrer chemischen Strukturen mit verschiedenen im Medium vorhandenen Metaboliten wiederherzustellen. Womit sie, sobald sie oxidiert sind, ihr Hydroxyl zurückgewinnen, ihre antioxidative Kapazität wiedererlangen und wiederum die Oxidation anderer interessierender Elemente im Medium (z. B. Proteine, Nährstoffe, Zucker usw.) vermeiden, wie in Abbildung 2 gezeigt.

Wie hängt die antioxidative Funktion von Phenolen mit der Verbesserung von abiotischem Stress zusammen?

Es gibt Phenole, die auf physiologischer Ebene in der Pflanze wirken und eine zelluläre Signalfunktion bei Bedingungen von abiotischem Stress ausüben. Einige Phenole wirken als zellmembranstabilisierende Mittel, interagieren mit asymmetrischen Phospholipiden und bilden Komplexe mit spezifischen Membrankomponenten und tragen so zur Aufrechterhaltung des Fluiditätsgrades bei.

Einige Phenole spielen auch eine wichtige Rolle bei der Stresstoleranz. Bei trockenheitsresistenten Pflanzen kommt es zu einem Nettoanstieg der Konzentrationen, während es bei empfindlichen Pflanzen zu einem anfänglichen Anstieg kommt, gefolgt von einem Nettoverlust. Diese Antioxidantien wirken zusammen, indem sie den Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) in den Chloroplasten reduzieren und so dazu beitragen, einen angemessenen Zustand aufrechtzuerhalten und die Struktur und Funktion der Thylakoidmembranen aufrechtzuerhalten.

Zahlreiche Arten von Stress führen zu einem Anstieg des ROS-Spiegels, wie z. B. Trockenheit, Salzgehalt, übermäßiges Licht oder niedrige Temperaturen, und verändern neben der Möglichkeit, Makromoleküle wie Lipide, Proteine ​​oder andere zu schädigen, das Redoxgleichgewicht von Chloroplasten Nukleinsäuren, die letztendlich zum Zelltod führen können. Um dies zu vermeiden, ist das Set an Antioxidantien darauf abgestimmt, ROS zu entgiften.

Tatsächlich gibt es Studien, die darauf hindeuten, dass Abscisinsäure (ABA), ein Stoffwechselregulator, der an der Reaktion von Pflanzen auf verschiedene Arten von Stress beteiligt ist, wie z. Es hilft, Perioden mit Wassermangel zu überwinden, und spielt eine Rolle bei der Regulierung des Gehalts bestimmter Phenole in Stresssituationen.

Abbildung 3 zeigt einige phenolische Verbindungen und ihre Beziehung zu abiotischen Stressreaktionen.

Wie wird die Qualität kontrolliert? Gibt es Methoden zum Nachweis der Phenole in einer Verbindung? Kann die antioxidative Kapazität eines Phenols gemessen werden?

Die antioxidative Kapazität einer Polyphenolverbindung ist quantitativ schwer zu bewerten, da sie weitgehend von den biochemischen Gleichgewichten abhängt, die ihre Redoxaktivität regulieren, und diese werden von den Metaboliten beeinflusst, die Pflanzen unter Stressbedingungen freisetzen, anderen in der Umwelt vorhandenen Substanzen, die als Verstärker wirken oder Inhibitoren der antioxidativen Wirkung, und auch durch die verschiedenen Arten von Angriffen (z. B. freie Radikale, Licht, chemische Verunreinigungen usw.), denen die Pflanze ausgesetzt ist.

Im Allgemeinen kann die antioxidative Kraft jeder Substanz aus quantitativer Sicht angenähert werden, indem die grundlegende Chemie dieser antioxidativen Spezies verwendet wird. Dies erfolgt durch Messung seines Reduktionspotentials, ausgedrückt in Volt. Je negativer dieses Reduktionspotential ist, desto antioxidativer ist eine Substanz.

Es gibt Tabellen, die es uns ermöglichen, die antioxidative Kraft einiger Phenole mit anderen aus rein chemischer Sicht zu vergleichen. Die Wahrheit ist, dass in der Praxis ein Polyphenol für eine bestimmte Kultur besser als ein anderes sein kann, wenn es einer bestimmten Art von Aggression ausgesetzt ist, und in einer anderen Kultur mit einer anderen Art von Stress nicht so gut funktioniert.

Die Qualität eines Extrakts wird anhand der Messung verschiedener physikalisch-chemischer Parameter bestimmt, die wir als Produktspezifikationen bezeichnen. Diese reichen von ihrem Aussehen (z. B. Farbe, Geruch usw.), pH-Wert und Dichte bis zu ihrem chemischen Reichtum in verschiedenen Arten.

Gibt es Vorschriften für diese Produkte?

Diese Produkte würden in die künftige europäische Verordnung über Düngemittel und Biostimulanzien aufgenommen. Die aktuelle Definition von Produkten, die auf biologische Prozesse einwirken (biostimulierende Produkte), lautet: Stoff in einem Düngeprodukt, der unabhängig von seinem Nährstoffgehalt die biologischen Prozesse der Pflanze anregt und die Effizienz der Pflanze bei der Nährstoffverwertung verbessert Toleranz gegenüber abiotischem Stress oder die Qualität der Ernte. Eine phenolische Verbindung ist eine Substanz, die Teil eines biostimulierenden Produkts sein kann.

Können sie in den ökologischen Landbau integriert werden?

In der Verordnung 834/2007 über die ökologische/biologische Produktion und Kennzeichnung sowie in der Verordnung 889/2008, die Bestimmungen für die Anwendung der Verordnung 834/2007 festlegt, und ihren nachfolgenden Änderungen, werden Produkte und Nebenprodukte pflanzlichen Ursprungs, wie z. B. Stoffe, betrachtet geeignet für den Einsatz im ökologischen Landbau. Beispielsweise sind Pflanzenextrakte wie Schachtelhalm (Equisetum arvense), Brennnessel (Urtica dioica) oder Mimose (Mimosa pudica und/oder Mimosa spegazzinii) reich an polyphenolischen Verbindungen (aber auch an anderen Wirkstoffen wie Alkaloiden) und ihre Verwendung in Der ökologische Landbau ist sehr weit verbreitet, da biostimulierende Produkte.

Schaffen es die AEFA-Unternehmen, an der Spitze zu stehen, indem sie neue Biostimulanzien-Produkte anbieten?

Natürlich ist es das. Die Unternehmen, aus denen sich AEFA zusammensetzt, sind innovative Unternehmen, die von hochqualifizierten Fachleuten unterstützt werden, und sie werden auch durch Forschungskooperationen mit renommierten Universitäten sowie öffentlichen und privaten Einrichtungen unterstützt. Die Unternehmen, aus denen sich AEFA zusammensetzt, haben die wirksamsten Biostimulanzien auf dem Markt in ihrem Produktportfolio und verfügen über das notwendige Wissen, um sie weiterzuentwickeln.

Die Pflanzenphysiologie ist heute das wichtigste Werkzeug, das wir haben, und das unbekannteste. kennen die Funktionsweise von Pflanzenorganen und Pflanzengeweben sowie das Studium der physikalischen und chemischen Prozesse, die in Pflanzen während der Erfüllung ihrer lebenswichtigen Funktionen ablaufen, untersuchen die internen Mechanismen für Syntheseprozesse und deren Integration, analysieren Pflanzeninteraktionen mit anderen Organismen die ihre Entwicklung beeinflussen, und der Einfluss von Umweltfaktoren ist der Schlüssel, um neue Produkte und Lösungen für die professionelle Landwirtschaft zu finden.

Die Avantgarde der Ernährungsprodukte der Zukunft liegt zweifellos in den Händen der Kreation von Produkten, die in diese natürlichen physiologischen Prozesse der Pflanzen einzugreifen wissen. Die Unternehmen, die AEFA bilden, wissen das, und aus diesem Grund bringen wir immer wieder innovative Produkte auf den Markt, die auf die Probleme des Herstellers reagieren. Außerdem auf natürliche und nachhaltige Weise. Eine ziemliche Herausforderung, die wir in unseren Händen haben und aus der wir bei allem Glauben gestärkt hervorgehen werden.

Weitere Informationen auf der offiziellen AEFA- Website: www.aefa-agronutrientes.org