Flavan-3-olit: teen ja kakaon flavonoidit

Monta hydroksyyliryhmää, laaja pinta ja saostunut proteiini

Kärkevyys on kemiaa, ei mielikuvaa. Flavan-3-olin rungossa on useita hydroksyyliryhmiä, ja molekyylin pinta on laaja ja taipuisa. Kun tällainen pinta kohtaa proteiinin, sidoksia syntyy monesta kohdasta yhtä aikaa. Proteiini ei pysy enää liuenneena. Se kasautuu ja saostuu.

Molekyylin koko ratkaisee tässä paljon. Yksi flavan-3-oliyksikkö on pieni molekyyli. Kun yksiköitä liittyy peräkkäin pidemmiksi rakenteiksi, sitoutumiskohtien määrä kasvaa ja pinta laajenee. Sama yhdisteryhmä käyttäytyy siis liuoksessa eri tavoin sen mukaan, kuinka pitkiä ketjuja kasvissa on ehtinyt muodostua.

Nimistä sen verran, että tämä ryhmä kulkee kahdella asulla. Flavanolit on lyhyempi ja arkisempi muoto, flavan-3-olit tarkempi. Jälkimmäinen ilmoittaa rakenteen suoraan, joten se on se muoto, jota kannattaa käyttää silloin kun halutaan puhua täsmällisesti. Sitä on myös vaikea lukea väärin.

Ryhmä kuuluu flavonoideihin, ja sen rinnalla samassa luokittelussa ovat antosyaanit, flavonit ja flavonolit [1]. Nämä neljä eivät sekoitu keskenään, vaikka rungon perusosa on yhteinen. Erot ovat pieniä rakennekohtia, ja juuri ne pienet kohdat ratkaisevat, mihin sarakkeeseen molekyyli merkitään.

Viisitoista hiiltä ja piirre, joka puuttuu keskirenkaasta

Flavonoidin perusrunko on 15 hiiltä. Siinä on kaksi aromaattista rengasta, ja niitä yhdistää kolmen hiilen silta, joka sulkeutuu keskirenkaaksi [1]. Tämä sama runko löytyy jokaisesta alaluokasta, myös niistä, joita kasvissa on vain vähän.

Flavan-3-olin tuntomerkki on puuttuva piirre. Keskirenkaasta puuttuu se rakennekohta, joka muilla alaluokilla on paikallaan. Yksi ero riittää: se siirtää molekyylin omaan alaluokkaansa ja antaa sille toisenlaisen kemian kuin naapureilla. Nimen loppuosa kertoo hydroksyyliryhmästä, ja numero 3 kertoo sen paikan rungossa. Rakenne ja nimi kulkevat siis käsi kädessä, mikä on harvinaista herkkua kasvikemian sanastossa.

Neljä kasvimateriaalia ja yksi ketjuuntumisreaktio

Teelehti, kakaonsiemen, rypäleen siemen ja omenan kuori

Katekiinit ovat se osa tätä ryhmää, joka tunnetaan parhaiten vihreästä teestä. Epikatekiini taas on nimi, joka toistuu kakaon yhteydessä. Kyse on lähisukulaisista, ei kahdesta eri yhdisteryhmästä.

Kirjatut flavan-3-olien lähteet ovat teelehti, kakaonsiemen, rypäleen siemen ja omenan kuori. Luettelo on lyhyt ja konkreettinen, ja siinä on yksi yhteinen piirre: kolme neljästä on kasvin siemen tai suojaava pintakudos. Lehti on joukossa neljäntenä. Nämä ovat kasvinosia, jotka ovat alttiina ulkopuoliselle rasitukselle tai joissa kasvin oma jatko on kiinni.

Sama nimi voi siis tulla vastaan hyvin erilaisissa yhteyksissä: hauduttamisessa, kakaon käsittelyssä, viinirypäleen siementen puolella ja hedelmän kuoressa. Molekyyli on sama ryhmänimen alla, vaikka kasvi ja kudos vaihtuvat.

Kun yksiköt liittyvät toisiinsa

Katekiini ja epikatekiini eivät jää aina yksittäisiksi yksiköiksi. Ne liittyvät toisiinsa, ja syntyvä rakenne on proantosyanidiini eli kondensoitunut tanniini [1]. Nimi tanniini kertoo, mihin suuntaan kemia siitä menee: kyse on juuri niistä isoista molekyyleistä, jotka sitovat proteiinia tehokkaimmin.

Ketjuuntuminen selittää myös sen, miksi yksi ja sama lähtöaine antaa niin monta erilaista lopputulosta. Kaksi yksikköä on lyhyt rakenne. Useampi yksikkö tekee siitä suuren ja taipuisan pinnan, joka tarttuu proteiiniin useasta kohdasta ja saostaa sen. Rakennuspalikat ovat samat, mutta pituus vaihtuu.

Tämä on se piste, jossa flavan-3-olien kemia eroaa selvimmin sisarluokkiensa kemiasta. Antosyaanit ovat väriaineita, flavonit ja flavonolit omia sarakkeitaan [1]. Flavan-3-olit ovat se ryhmä, joka rakentaa itsestään suurempia rakenteita.

Kypsyvä siemen ja rikkoutunut lehti

Kasvin puolella näillä molekyyleillä on puolustustehtävä. Se tehtävä määrää myös sen, mihin kasvi ne varastoi: pitoisuudet ovat siellä, missä kasvilla on eniten menetettävää tai missä pinta on eniten alttiina.

Kypsyminen näkyy pitoisuudessa. Flavan-3-olien määrä laskee siemenen kypsyessä, ja kärkevyys toimii ajoituksen merkkinä. Kypsymätön siemen on karhea ja epähoukutteleva, valmis siemen selvästi pehmeämpi. Kasvi siis säätelee omaa aikatauluaan kemialla: niin kauan kuin siemen ei ole valmis, sen ympärillä oleva aines on epämiellyttävää, ja kun siemen on valmis, se ominaisuus on jo pienempi.

Kudosvaurio käynnistää toisen reitin. Kun solukko rikkoutuu, hapettavat entsyymit pääsevät flavan-3-olien kimppuun, ja lopputuloksena ovat ruskeat polymeerit. Sama reaktio tekee kaksi asiaa yhdellä kertaa: se sulkee haavan ja jättää jälkeensä pinnan, joka on sienille ja bakteereille epäsuotuisa. Ruskeus ei siis ole kasvin virhe vaan lopputuote.

Tämän vuoksi rikkoutunut kasvinosa muuttuu väriltään niin nopeasti. Leikattu hedelmä tummuu. Rusentunut teelehti tummuu. Molemmissa on kysymys samasta kemiasta: hapettuminen etenee, ja pienistä värittömistä molekyyleistä tulee suuria ruskeita.

Kasvin näkökulmasta kokonaisuus on siis melko yksinkertainen. Sama molekyyliryhmä, joka toimii ajastimena siemenen kypsymisessä, toimii myös haavanpaikkana ja pintakemiana. Se on halpa ratkaisu kasville, koska rakennuspalikat ovat samat kaikissa käyttötarkoituksissa ja niiden pituutta voi säädellä.

Pelkistin, väritön molekyyli ja lehden pintasolukko

Kemiallisena luokkana flavan-3-olit ovat pelkistimiä. Sana antioksidantti tarkoittaa tässä yhteydessä täsmällistä kemiallista määrettä suhteessa happeen, ei sen enempää. Kun tämä pidetään mielessä, koko ryhmän käyttäytymisestä tulee helpompi puhua ilman ylimääräisiä kerroksia.

Pelkistimen ominaisuudet näkyvät ulospäin tummumisena. Leikattu hedelmäpinta ja rusentunut teelehti ovat kaksi arkista esimerkkiä, joissa hapettuminen etenee näkyvästi. Prosessi on sama kuin kudosvaurion kohdalla: hapettavat entsyymit tekevät työnsä, ja pienistä yksiköistä tulee ruskeita polymeerejä.

Itsessään flavan-3-olit ovat värittömiä. Ne eivät tuo kasviin väriä, mutta ne osallistuvat sen väreihin toisella tavalla. Antosyaanien kanssa ne muodostavat kopigmentaatiokomplekseja, jotka vakauttavat pigmenttiä ja siirtävät sävyä. Väriaine on siis antosyaani, mutta se, kuinka pysyvä ja minkä sävyinen väri on, riippuu myös siitä, mitä värittömiä molekyylejä sen vieressä on.

Lehden pinnalla on vielä yksi merkintä. Flavan-3-olit absorboivat UV-säteilyä lehden pintasolukossa ja ovat osa sitä flavonoidikerrosta, joka lehden pinnassa säteilyä absorboi [1]. Tämä on yksi syy siihen, että flavonoidit painottuvat kasvin pintakudoksiin eikä sen sisäosiin.

Neljä asiaa siis samasta molekyyliryhmästä: pelkistin, tummumisen lähtöaine, värittömien ja värillisten yhdisteiden kumppani ja säteilyä absorboiva kerros. Yksikään näistä ei sulje muita pois, koska ne kaikki seuraavat samasta rakenteesta: useista hydroksyyliryhmistä ja laajasta aromaattisesta pinnasta.

Kirjoitusasu ratkaisee, kummasta alaluokasta on kysymys

Flavonoli ja flavan-3-oli menevät helposti ristiin, koska ero on yhdessä kirjaimessa. Flavonolit ovat oma alaluokkansa, ja siihen kuuluvat kversetiini, kämferoli ja myrisetiini [1]. Flavan-3-olit ovat toinen alaluokka, ja siihen kuuluvat katekiinit ja epikatekiini.

Raja on kemiallisesti selvä, joten sitä ei tarvitse arvailla. Ongelma on pelkästään kirjoitusasussa. Siksi flavan-3-oli on se muoto, jota kannattaa käyttää aina, kun tekstissä puhutaan tästä ryhmästä: se ilmoittaa rakenteen eikä jätä tilaa väärinlukemiselle. Flavanoli toimii puhekielessä, mutta virallinen viitetermi on flavan-3-olit.

Hamppu on flavonoidien tuottaja, mutta se ei ole flavan-3-olikasvi. Kirjattu profiili painottuu toisiin alaluokkiin: flavoneihin ja flavonoleihin, joista on nimetty apigeniini, luteoliini, kversetiini ja kämferoli. Näiden lisäksi kasvista on kuvattu kannflaviinit, jotka ovat prenyloituja flavoneja ja tähän mennessä kuvattu vain kannabiksesta [2]. Kversetiini ja kämferoli esiintyvät siis molemmissa luetteloissa, hampun profiilissa ja flavonolien alaluokassa.

Tämä kannattaa pitää mielessä myös hakukentän puolella. Kannabinoidit, synteettiset kannabinoidit, terpeenit ja flavonoidit ovat neljä eri nimikettä, joilla on omat luettelonsa. CBD-öljyä koskevissa kysymyksissä toistuvat useimmiten kaksi ensimmäistä, ja terpeeni tulee vastaan kolmantena. Flavan-3-olit eivät kuulu siihen keskusteluun, vaan teelehden, kakaonsiemenen, rypäleen siemenen ja omenan kuoren puolelle.

Flavan-3-olit numeroituna

1. Nimi ja paikka: flavanolit ovat flavan-3-oleja, flavonoidien alaluokka, jonka sisarluokkia ovat antosyaanit, flavonit ja flavonolit [1]. Tarkempi muoto flavan-3-oli ilmoittaa rakenteen suoraan.
2. Runko: 15 hiiltä, kaksi aromaattista rengasta ja niitä yhdistävä kolmen hiilen silta, joka sulkeutuu keskirenkaaksi [1]. Runko on yhteinen kaikille flavonoidien alaluokille.
3. Tuntomerkki: keskirenkaasta puuttuu se rakennekohta, joka muilla alaluokilla on paikallaan. Puuttuva piirre riittää erottamaan flavan-3-olit muista flavonoideista.
4. Esiintyminen: katekiinit tunnetaan vihreästä teestä ja epikatekiini kakaosta. Kirjatut lähteet ovat teelehti, kakaonsiemen, rypäleen siemen ja omenan kuori.
5. Ketjuuntuminen: katekiini ja epikatekiini liittyvät toisiinsa, ja tuloksena ovat proantosyanidiinit eli kondensoituneet tanniinit [1]. Rakennuspalikat pysyvät samoina, ketjun pituus vaihtelee.
6. Kärkevyys: useat hydroksyyliryhmät ja laaja taipuisa pinta sitovat proteiinia monesta kohdasta, ja proteiini saostuu liuoksesta. Pidempi ketju tarkoittaa suurempaa pintaa.
7. Kasvin puolella: puolustustehtävä, joka määrää myös varastointipaikan. Siemenen kypsyessä pitoisuus laskee, ja kärkevyys toimii ajoituksen merkkinä kypsymättömästä valmiiseen.
8. Kudosvaurio: hapettavat entsyymit muuttavat flavan-3-olit ruskeiksi polymeereiksi. Reaktio sulkee haavan ja jättää pinnan, joka on sienille ja bakteereille epäsuotuisa.
9. Värikemia ja pintakerros: molekyylit ovat itsessään värittömiä, mutta kopigmentaatio antosyaanien kanssa vakauttaa pigmenttiä ja siirtää sävyä. Lehden pintasolukossa ne absorboivat UV-säteilyä [1].
10. Hamppu: flavonoidien tuottaja, mutta ei flavan-3-olikasvi. Profiilissa on flavoneja ja flavonoleja, apigeniini, luteoliini, kversetiini ja kämferoli, sekä kannflaviinit prenyloituina flavoneina [2].