Prof.Dr. Semih Ötleş

Prof.Dr. Semih Ötleş

Gıda Kimyası

Gıdalarda şeker ve flavonoid interaksiyonu

Bu çalışmada flavonoidlerin şekerlerle glikozit bağı oluşturmuş formları ele alan bazı araştırmalar derlenmiştir.

Hande Sakacı
Semih Ötleş
Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi
Gıda Mühendisliği Bölümü

Özet
Özellikle meyve ve sebze türlerinde bol miktarda bulunan fenolik asitlerin flavonoid gruplarıyla ilgili olarak çok sayıda çalışma mevcuttur. Çeşitli gıda gruplarında tespit edilen ve tanımlanan flavonoid sayısı günümüzde sürekli olarak artış göstermektedir. Flavonoidler yapılarında bulunan OH- gruplarının reaktif özellikleri nedeniyle kolayca glikozitlenirler ve şekerlerle glikozit bağı yapmış halde bulunurlar. Bu çalışmada flavonoidlerin şekerlerle glikozit bağı oluşturmuş formları ele alan bazı araştırmalar derlenmiştir. Aynı zamanda flavonoidlerin şeker kısımlarının emilim faydası üzerinde durularak gıdalardaki şeker ve flavonoid interaksiyon mekanizması incelenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Flavonoid, şeker, glikozit, emilim, biyoyararlılık

Sugar and flavonoid interaction in foods

Abstract
There are too many research studies about flavonoid groups of phenolic acids which are highly found especially in fruits and vegetables. The number of the flavonoids which are detected and identified in many food groups is still increasing today. Because of the reactive properties of the OH- groups which are found in their structure, flavonoids are glycosylated easily and glycoside link to sugars. In this study, the research studies which investigated the forms of the flavonoids that are glycoside link to sugars were investigated. At the same time, the mechanism of sugar and flavonoid interactions was investigated by emphasizing the beneficial effects of the sugar moieties of flavonoids.
Keywords: Flavonoid, sugar, glycoside, absorption, bioavailability

Giriş
Bütün bitkilerin metabolizmalarında, sekonder metabolit olarak adlandırılan ve bitkilerin kendilerini bazı zararlılara karşı korumada görev yaptığı düşünülen çok sayıda farklı miktarlarda ve farklı nitelikte çeşitli fenolik bileşikler bulunmaktadır (SALDAMLI, 2007). Meyveler, içerdikleri fenolik bileşiklerin antimikrobiyal ve antioksidatif etkileri ve sağlık üzerine olumlu etkileri dolayısıyla fonksiyonel gıda olarak da değerlendirilmektedir (PEHLUVAN ve GÜLERYÜZ, 2004).
Fenolik bileşikler, olumlu bir takım beslenme fizyolojisi etkileri gereği "biyoflavonoid" olarak da adlandırılmaktadır. Fenolik bileşikler P faktörü (permeabilite faktörü) veya P vitamini olarak da bilinmektedir (CEMEROĞLU, 2004; SALDAMLI, 2007). Bu bileşikler, bitkilerde homojen olarak dağılmamaktadır. Suda çözünmeyen fenolikler hücre duvarında bulunurken, suda çözünenler bitki hücresinin içinde bulunurlar. Bitkisel dokularda ise bitkinin dış tabakasında iç tabakasına göre daha fazla fenolik bileşik bulunmaktadır (TÜRKER ve ark., 2004). Fenolik bileşikler bitkiler içerisinde yaygın sekonder metabolitlerin büyük bir çoğunluğunu oluşturup, hidroksil gruplarının (OH-) sayısı ve pozisyonuna göre Şekil 1’de görüldüğü gibi basit fenoller ve polifeneoller olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar (NACZK ve SHAHIDI, 2004a).

Flavonoidler
Mandalina, portakal, kuşburnu, kayısı, vişne, üzüm, elma, kuş üzümü ve yaban mersini gibi meyveler; soğan, yeşil biber, brokoli, domates ve ıspanak gibi sebzeler; şarap, kahve ve çay gibi içecekler; kahve çekirdeği, soya ürünleri ve baharatlar flavonoidlerin temel kaynakları arasında yer almaktadır (SULTANA ve ANVAR, 2008).
Bir monosakkarit veya şeker türevi, alifatik veya aromatik bir alkol ya da bir başka şeker türevi ile birleşerek glikozit bağı oluşturur. (BRITO-ARIAS, 2007). Flavonoidlerin yapısındaki OH grupları, reaktif özelliklerinden dolayı kolaylıkla glikozitlenir (BİLALOĞLU ve HARMANDAR, 1999) ve şekerlerle glikozit halinde bağlanmış olarak bulunurlar (CEMEROĞLU, 2004). Bir monosakkarit veya şeker türevi alifatik veya aromatik bir alkol ya da bir başka şeker türevi ile birleşerek glikozit bağı oluşturur. (BRITO-ARIAS, 2007).
Flavonoidlerin aglikon formları (şeker kısmını içermeyen form) ile daha az karşılaşılmaktadır (CROZIER ve ark., 2000). Flavonoid aglikonunun farklı hidroksil gruplarına en az 8 ayrı monosakkarit veya bunların birleşmesi ile oluşan di-, tri-sakkaritlerin bağlanması sonucu glikozit form meydana gelmektedir (ERLUND, 2004).
Flavonoidlerin genel yapısı Şekil.2’ de belirtilmiştir.



Flavonoid glikozitlerinin emilime ve biyoyararlılığa olan etkisi

Flavonoidler aglikon veya glikozitler şeklinde bulunmaktadır. Flavonoid glikozitleri bağırsağa girmeden önce şeker kısmından ayrılmakta olup; aglikonlar hücre membranlarından serbestçe geçebilmektedir. Flavonoidler emildikten sonra glukuronitler, sülfatlar ve metillenmiş türevler gibi çeşitli konjugasyon formlarına dönüşmektedir. Bazı çalışmalarda, flavonoidlerin sağlık üzerindeki olumlu etkilerine bu konjugatların neden olduğu belirtilmektedir (VISKUPICOVA ve ark., 2008; DE PASCUAL-TERESA ve ark., 2007).
Beslenme yoluyla alınan flavonoidlerin, yapısal olarak çoğunun şekere bağlı durumda olması dolayısıyla, flavonoid emiliminin ihmal edilebilir düzeylerde olduğu ve bağırsak duvarında glikozidik bağları parçalayabilecek özellikte bir enzim salgılanmadığı için sadece aglikonların serbestçe kan yoluyla bağırsak duvarından geçebileceği öngörülebilir. Ancak, bu konuda yapılan çalışmalar, bazı flavonoidlerin biyoyararlılıklarının öngörülenin aksine çok daha fazla olduğunu ortaya koymuştur (ROSS ve KASUM, 2002; MCDOUGALL ve ark., 2005a; AWAD ve BRADFORD P.G., 2006). Günümüzde kalın bağırsak florasındaki bazı bakteri grupları ve ince bağırsaktan salgılanan bazı enzimlerin flavonoidlerin glikozit bağlarını parçalayarak emilimi sağladıkları bilinmektedir.

Bakteri ve enzimlerin glikozit bağları üzerine etkisi

İnce bağırsakta bulunan ve flavonoid glikozitleri parçalama görevi gören enzimler, laktaz (filorizin hidrolaz) ve beta-glikozidazdır. Mide-bağırsak sistemindeki Streptococcus faecium ve Escherichia coli HGH21 gibi bakterilerin ürettiği beta-glukozidaz ve alfa-ramnozidaz enzimlerinin flavonoid glikozitleri parçaladığının bilinmesine karşın tanımlanmamış diğer bakteri gruplarının da flavonoid glikozitlerini parçalamada önemli olabileceği üzerinde durulmaktadır (ERLUND I. 2004; NEMETH ve ark., 2003). 1990’lı yıllarda yapılan bazı çalışmalarda kuersetin glikozitleri içeren gıdaların tüketiminden kısa bir süre sonra plazmada kuersetin ve kuersetin konjugatları tespit edilmiştir. Bu durum emilimin sadece kalın bağırsaktan değil ince bağırsaktan da olduğunu ortaya koymuştur. Kalın bağırsak mikroflorasında bulunan Bacteroides distasonis, Bacteroides uniformis ve Bacteroides ovatus gibi anaerobik türlerin de flavonoid glikozitleri parçalayabilecek glikozidaz enzimlerine sahip oldukları belirtilmektedir (MANACH ve ark., 1996). Kalın bağırsakta bulunan enzimlerden hangilerinin flavonoidlerin şeker kısmını parçalamada etkin olduğu ise araştırma konusudur.

Flavonoid alt grupları
Flavonoidler yapısal olarak beş gruba ayrılırlar;
1- Antosiyanidinler
2- Flavonlar ve flavonollar
3- Flavanonlar
4- Kateşinler ve löykoantosiyanidinler
5- Proantosiyanidinler



Bazı flavonoid alt gruplarının tat ve emilim özellikleri

Flavon, flavonol ve flavanonlar doğada serbest halde değil, şekerlerle glikozit halinde bağlanmış olarak bulunurlar (SALDAMLI, 2007). Flavanon glikozitleri özellikle turunçgillerde yaygın olarak bulunmaktadır (CEMEROĞLU, 2004). Flavonlardan elde edilen dihidrokalkonların bir kısmı gıda endüstrisinde tatlandırıcı olarak kullanılmaktadır. Örneğin, greyfurttaki temel flavanon olan ve genel olarak glikozit bağı yapmış halde bulunan naringinden elde edilen dihidrokalkon, sakkarin kadar tatlı olduğu halde neohesperidin dihidrokalkonu sakkarinden 20 kez daha tatlıdır. Normalde nötral ve acı lezzetli olan flavanon glikozitlerinin moleküldeki bir halkasının açılması sonucunda tatlı kalkonlara dönüştüğü bilinmektedir (SALDAMLI, 2007).
Naringeninin emilimi ve biyoyararlılığı ile ilgili olarak hayvanlar üzerinde yapılan bir çalışmada ise, sıçanlar beslendikten sonra naringeninin etkin bir şekilde emildiği, ancak bu emilimin naringenine bağlı bulunan şeker grubuna göre farklılık gösterdiği tespit edilmiştir (FELGINES ve ark., 2000). Flavonoidlerin emilimiyle ilgili olarak gerçekleştirilen başka bir çalışmada ise, bitki ve sebzelerde doğal olarak bulunan ve sindirime uğramayan bir oligosakkarit olan fruktooligosakkaritlerin bağırsak yüzeyindeki fermentasyonu arttırarak izoflavon glikozitlerinin emilimini arttırdığı görülmüştür (MATSUKAWA ve ark., 2009).

Flavonoidlerin oldukça önemli bir alt grubu olan antosiyaninler de doğada serbest halde bulunmamaktadır. Şekerlerle glikozit bağı yapmış olarak bulunan antosiyaninler meyve ve sebzelerin pembe, kırmızı ve mor tondaki çeşitli renklerini veren suda çözünebilir nitelikteki renk pigmentleridir. Antosiyaninler bir antosiyanidin, şeker ve bazen fenolik asit veya organik asitten oluşmaktadır. Şeker kısmını çoğunlukla ramnoz, galaktoz, ksiloz ve arabinoz meydana getirmektedir. Ayrıca antosiyaninler p-kumarik, kafeik ve ferrulik asit gibi asitlerle de açillenebilir ve açillenmiş antosiyaninler, açillenmemiş olanlara göre daha stabildir (HOLLMAN ve ark., 1995). Antosiyanin aglikonları bağırsaklardaki pH derecelerine dayanıksızdır ve emilim gerçekleşmeden önce bozulmaktadır (ERLUND, 2004; MILBURY ve ark., 2002; MCDOUGALL ve ark., 2005b).
Farklı gıda gruplarındaki flavonoid emilimlerinin farklılık göstermesinin nedeni, flavan çekirdeği üzerindeki sakkaritlerin yanı sıra diğer fonksiyonel grupların farklı olması ile de ilişkilidir (HEIM ve ark., 2002; TAGLIAZUCCHI ve ark., 2010).
Luo Han Guo Özü (Siraitia grosvenorii) isimli meyvede yapılan araştırmalar sonucunda tatlandırıcı olarak da kullanılan bu meyvedeki Cucurbitane bitki familyasına ait olan Triterpene glikozidlerinin sakkarozdan 300 kat daha tatlı olduğu belirtilmiştir. (ZHI-XING ve ark., 2017).

Bir başka çalışmada ise flavonoidlerin flavonol alt grubunda yer alan kuersetinin emilimini, yapısında bulunan şekerin nasıl etkilediği araştırılmıştır. Yapılan çalışmada, yapısında glikozit bağı mevcut olan kuersetin ve rutinoside bağı mevcut olan kuersetin içeren gıdalar 9 gönüllü kişi tarafından tüketilmiş ve daha sonra gönüllülerin plazmalarında bu bileşenlerin miktar ve emilim hızları araştırılmıştır. Bulunan sonuçlara göre glikozit bağı yapmış olan kuersetin formunun rutinoside bağı yapmış olan kuersetin formuna kıyasla emiliminin 10 kat daha hızlı şekilde gerçekleştiği ve biyoyararlılığının 20 kat fazla olduğu görülmüştür. Buna göre flavonolün içerdiği şeker bağının flavonolün emilimi üzerine olumlu etki ettiği tespit edilmiştir (HOLLMAN ve ark., 2009).
Benzer bir şekilde dokuz ileostomi hastası üzerinde yapılan farklı bir çalışmada kuersetin flavonoidinin emilim derecesi incelenmiştir. Uygulanan on iki günlük kuersetin içermeyen bir diyetin ardından çalışmaya katılan kişiler 12 gün boyunca kızartılmış soğan (kuersetin glikozit), saf kuersetin rutinozit (çayda bulunan temel kuersetin glikozit) veya 100 mg saf kuersetin aglikonu içeren diyetler ile beslenmek üzere rastgele gruplandırılmıştır. Çalışmanın sonucunda, kuersetin aglikonunun emiliminin %24, soğandaki kuersetin glikozitlerin emiliminin ise %52 olduğu tespit edilmiştir. Bu durum da, flavonoidin şeker kısmının emilimi arttırdığını göstermektedir. (HOLLMAN ve ark., 1995).

Sonuç
Gerek sağlık açısından önemi, gerekse beslenme fizyolojisine olan olumlu etkileri nedeniyle günümüzde araştırma konusu olmaya devam eden flavonoidlerin gıda matriksinde oluşturdukları glikozit bağının flavonoid emilim ve biyoyararlılığını arttırıcı bir etkisi mevcuttur. Elbette bunu destekleyen bir takım faktörlerin sinerjistik etkileri flavonoidlerin etki mekanizması için oldukça önemlidir. Bu çalışmada derlenen tüm araştırmalar göz önünde bulundurulduğunda flavonoid alt gruplarının emiliminin gıdalarda oluşturduğu şeker bağlarının enzimatik ve mikrobiyal parçalanma süreçlerinin yanı sıra gıda matriksi ile de doğrudan ilişkili olduğu görülmektedir. Bu nedenle, içerdiği flavonoid gruplarının glikozit bağı yaptığı bilinen farklı gıda türlerinde daha detaylı araştırma çalışmaları yapılması önem taşımaktadır.

Kaynaklar
AWAD A.B., BRADFORD P.G. 2006. Nutrition and Cancer Prevention, CRC Press, NY, pp. 25-50.
BİLALOĞLU, G. V., HARMANDAR, M., 1999. Flavonoidler. Aktif Yayınevi, İstanbul, 334-354.
BRITO-ARIAS, M., 2007. O-Glycoside Formation. In Synthesis and characterization of glycosides (1st ed., pp. 68–137). Springer US.
CEMEROĞLU, B., 2004. Meyve ve Sebze İşleme Teknolojisi 1. Cilt. Gıda Teknolojisi Derneği Yayınları No: 35, Ankara, 77-88.
CHU Y., CHANG C., HSU H. 2000. Flavonoid content of several vegetables and their antioxidant activity. J Sci Food Agric, 80, 561-566.
CROZIER A., LEAN M.E.J., MCDONALD M.S., BLACK C. 1997. Quantitative analysis of the flavonoid content of commercial tomatoes, onions, lettuce. and celery. J Agric Food Chem, 45, 590-595.
DE PASCUAL-TERESA S., SANCHEZ-MORENO C., GRANADO F., OLMEDILLA B., DE ANCOS B., CANO M.P. 2007. Short and Mid-term Bioavailability of Flavanones From Oranges in Humans. Curr Top Nutraceut R, 5 (2/3), 129-134.
ERLUND I. 2004. Review of the flavonoids quercetin, hesperetin, and naringenin. Dietary sources, bioactivities, bioavailability, and epidemiology. Nutr Res, 24, 851–874.
FELGINES C., TEXIER O., MORAND C., MANACH C., SCALBERT A. 2000. Bioavailability of the flavanone naringenin and its glycosidese in rats. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol, 279, 1148–1154.
HEIM K.E., TAGLIAFERRO A.R., BOBILYA D.J. 2002. Flavonoid antioxidants: chemistry, metabolism and structureactivity relationships. J Nutritional Biochem, 13, 572– 584.
HOLLMAN P.C.H., BIJSMAN M.N.C.P., GAMEREN Y., CNOSSEN E.P.J., VRIES J.H.M., KATAN M.B., 2009. The Sugar Moiety is a Major Determinant of the Absorption of Dietary Flavonoid Glycosides in Man, Free Radical Research, 31:6, 569-573.
HOLLMAN P.C.H., VRIES J.H.M., LEEUWEN S.D., MENGELERS M.J.B., KATAN M.B., 1995. Absorption of dietary quercetin glycosides and quercetin in healthy ileostomy volunteers. Am J Clin Nutr, 62, 1276–1282.
MADHAVI D.L., DESHPANDE S.S., SALUNKHE D.K., 1996. Food antioxidants: Technological, Toxicological and Health Perspectives, pp. 41-50, Marcel Dekker, Newyork.
MANACH C., REGERAT F., TEXIER O., AGULLO G., DEMIGNE C., REMESV C. 1996. Bioavailability, Metabolism and Physiological Impact of 4-Oxo-Flavonoids. Nutr Res, 16 (3), 517-544.
MATSUKAWA N., MATSUMOTO M., CHIJI H., HARA H. 2009. Oligosaccharide Promotes Bioavailability of a WaterSoluble Flavonoid Glucoside, ?G-Rutin, in Rats. J Agric Food Chem, 57, 1498-1505.
MCDOUGALL G.J., FYFFE S., DOBSON P., STEWART D. 2005a. Anthocyanins from red wine – Their stability under simulated gastrointestinal digestion. Phytochem, 66, 2540–2548.
MCDOUGALL G.J., DOBSON P., SMITH P., BLAKE A., STEWART D. 2005b. Assessing potential bioavailability of raspberry anthocyanins using an in vitro digestion system. J Agric Food Chem, 53 (15), 5896-5904.
MILBURY P.E., CAO G., PRIOR R.L., BLUMBERG J. 2002. Bioavailability of elderberry anthocyanins. Mech Ageing Dev, 123, 997–1006.
NACZK M., SHAHIDI, F., 2004a. Phenolics in food and nutraceuticals, CRC Press, Boca Raton.
NACZK M., SHAHIDI, F., 2004b. Extraction and analysis of phenolic in food. J Chromatogr A, 1054, 95-111.
NEMETH K., PLUMB G.W., BERRIN J.G., JUGE N., JACOB R., NAIM H.Y., WILLIAMSON G., SWALLOW D.M., KROON P.A. 2003. Deglycosylation by small intestinal cell beta-glucosidases is a critical step in the absorption and metabolism of dietary flavonoids in humans. Eur J Nutr, 42, 29–42.
PEHLUVAN, M., GÜLERYÜZ, M., 2004. Ahududu ve Böğürtlenlerin İnsan Sağlığı Açısından Önemi. Bahçe, 33 (1-2): 51 – 57.
ROSS J.A., KASUM C.M. 2002. Dietary Flavonoids: Bioavailability, Metabolic Effects, and Safety. Annu Rev Nutrition, 22, 19–34.
SALDAMLI, İ., 2007. Gıda Kimyası. Hacettepe Üniversitesi Yayınları. Ankara, 463-492.
SULTANA B., ANVAR F. 2008. Flavonols (kaempeferol, quercetin, myricetin) contents of selected fruits, vegetables and medicinal plants. Food Chem, 108 (3), 879-884.
TAGLIAZUCCHI D., VERZELLONI E., BERTOLINI D., CONTE A. 2010. In vitro bio-accessibility and antioxidant activity of grape polyphenols. Food Chem, 120 (2), 599-606.
TÜRKER N., AKSAY S. and EKİZ H.G., 2004. Effect of storage temperature on the stability of anthocyanins of a fermented black carrot (Daucus carota var. L.) beverage: shalgam, J. Agric. Food Chem., 52, 3807-3813.
VISKUPICOVA J., ONDREJOVIC M., STURDIK E. 2008. Bioavailability and metabolism of flavonoids. J Food Nutr Res, 47 (4), 151–162.
ZHI-XING, Q., HUAN, Z., QI, T., CHANG-MING, M., PENG, H., PI, C., PENG, Y., XUE-YI, Y., XIU-BIN, L., YA-JIE Z., JIAN-GUO, Z. 2017. Systematic identification of flavonols, flavonol glycosides, triterpene and siraitic acid glycosides from Siraitia grosvenorii using high-performance liquid chromatography /quadrupole-time-of-flight mass spectrometry combined with a screening strategy. Journal of Pharmaceutcals and Biomedical Analysis, 138, 240-248.

Ağustos 2017 sayısının 92.sayfasında yayımlanmıştır.

Yazarın diğer yazıları