[Anthocyanins as functional food components]

[Article in Russian]

R S Yudina¹, E I Gordeeva¹, O Yu Shoeva¹, M A Tikhonova², E K Khlestkina³

Affiliations

¹ Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia.
² Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia Scientific Research Institute of Physiology and Basic Medicine, Novosibirsk, Russia.
³ Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia Federal Research Center the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR), St. Petersburg, Russia.

PMID: 34901716
PMCID: PMC8627879
DOI: 10.18699/VJ21.022

[Anthocyanins as functional food components]

[Article in Russian]

R S Yudina et al. Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. 2021 Mar.

. 2021 Mar;25(2):178-189.

doi: 10.18699/VJ21.022.

Authors

R S Yudina¹, E I Gordeeva¹, O Yu Shoeva¹, M A Tikhonova², E K Khlestkina³

Affiliations

¹ Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia.
² Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia Scientific Research Institute of Physiology and Basic Medicine, Novosibirsk, Russia.
³ Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia Federal Research Center the N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources (VIR), St. Petersburg, Russia.

PMID: 34901716
PMCID: PMC8627879
DOI: 10.18699/VJ21.022

Abstract
in English, Russian

Among the natural pigments, anthocyanins are assumed to represent one of the most studied groups. Starting with the first studies on the physicochemical properties of anthocyanins carried out in the 17th century by British naturalist Robert Boyle, the science about these unique compounds has progressed substantially. To date, the structure and functions of anthocyanins in plant cells have been well studied, and the pathway of their biosynthesis is one of the most fully characterized pathways of secondary metabolite biosynthesis at both the biochemical and genetic levels. Along with these fundamental achievements, we are beginning to realize the potential of anthocyanins as compounds of industrial importance, as pigments themselves, as well as components of functional food that contribute to the prevention and reduction of risk of chronic diseases. For a long time, the biological activity of anthocyanins has been underestimated, in particular, due to the data on their low bioavailability. However, studies showed that in humans and animals, these compounds are actively metabolized and the bioavailability, estimated taking into account their metabolites, exceeded 12 %. It has been experimentally shown that anthocyanins have antioxidant, anti-inflammatory, hypoglycemic, antimutagenic, antidiabetic, anti-cancer, neuroprotective properties, and they are beneficial for eye health. However, the studies conducted cannot always explain the molecular mechanism of action of anthocyanins in the human body. According to some reports, the observed effects are not due to the action of anthocyanins themselves, but to their metabolites, which can be more biologically active because of their increased bioavailability. Other data ascribe the positive effect on human health not to individual anthocyanins, but to the whole complex of polyphenolic compounds consumed. The review summarizes the results of the studies of anthocyanins as components of functional food. Special attention is paid to genetic control of the pigment synthesis. These data are of particular importance in respect to the initiated breeding programs aimed at increasing the content of anthocyanins in cultural plants.

Среди встречающихся в природе пигментов антоцианы являются, пожалуй, одной из наиболее изученных групп. Начиная с первых исследований о физико-химических свойствах антоцианов, проведенных еще в XVII в. британским естествоиспытателем Р. Бойлем, наука об этих уникальных соединениях сделала огромный шаг вперед. На сегодняшний день достаточно хорошо исследованы структура и функции антоцианов в растительных клетках, а путь их биосинтеза – один из самых полно охарактеризованных путей биосинтеза вторичных метаболитов как на биохимическом, так и на генетическом уровне. Наряду с этими фундаментальными достижениями, мы начинаем осознавать потенциал антоцианов как соединений промышленного значения, как пигментов самих по себе, а также в качестве компонентов функционального питания, способствующих предупреждению и снижению риска развития хронических заболеваний. Долгое время биологическая активность антоцианов была недооценена, в частности, из-за данных об их низкой биодоступности. Однако в ходе исследований было показано, что в организме человека и животных эти соединения активно метаболизируются и биодоступность, оцененная с учетом их метаболитов, превышала 12 %. Экспериментально подтверждено, что антоцианы обладают антиоксидантными, противовоспалительными, гипогликемическими, антимутагенными, антидиабетическими, противораковыми, нейропротекторными свойствами, а также полезны для здоровья глаз. Однако проведенные исследования не всегда могут объяснить молекулярные механизмы действия антоцианов в организме человека. По некоторым данным, наблюдаемые эффекты объясняются действием не антоцианов, а их метаболитов, которые, благодаря своей повышенной биодоступности, могут быть более биологически активными, чем исходные соединения. Высказывается также предположение о положительном эффекте на здоровье человека всего комплекса полифенольных соединений, поступающего в организм в составе растительной пищи. В представленном обзоре суммированы результаты основных направлений исследований антоцианов в качестве компонентов функционального питания. Отдельное внимание уделено результатам генетических исследований синтеза пигментов, данные которых приобретают особую важность в связи с актуализацией селекционных программ, направленных на повышение содержания антоцианов у культурных растений. Ключевые слова: растения; пигменты; вторичные метаболиты; флавоноиды; антоцианы; регуляторные гены; структурные гены; антиоксиданты; биологическая активность.

Keywords: anthocyanins; antioxidants; biological activity; flavonoids; pigments; plants; regulatory genes; secondary metabolites; structural genes.

PubMed Disclaimer