De betalains sunt pigmenți , a căror culoare variază de la galben închis la un purpuriu profund.
Betalainele sunt prezente în majoritatea familiilor de plante aparținând ordinului Caryophyllales . Cel mai cunoscut exemplu al acestor plante este sfecla roșie ( Beta vulgaris , uneori denumită greșit morcov roșu), dar florile populare precum umbră de soare ( mirabilis ), cactuși ( pitahaya , prickly pear ), bougainvillea , purslane ( Portulaca grandiflora ) sunt colorate de acestea pigmenți. Unele ciuperci precum Amanita (inclusiv Amanita fly agaric -Amanita muscaria ) și Hygrocybes își datorează culoarea galbenă sau roșie betalainelor.
Denumirea de „betalains” provine de la denumirea latină a sfeclei ( Beta vulgaris ), din care au fost extrase și caracterizate pentru prima dată în 1958 de o echipă de la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Zurich.
Betalainele sunt heterozide , o parte a moleculei ( cromofor ) este atașată la o doză (zahăr simplu). Cromoforul este derivat din aminoacidul tirozină printr-o sinteză complexă care implică dihidroxifenilalanină ( DOPA ) ca intermediar .
Există două categorii de betalaină:
Culoarea și stabilitatea betalainelor depind de pH .
Cea mai studiată betalaină este betanina (sau betacianina) numită și roșu de sfeclă roșie deoarece poate fi izolată de sfeclă roșie. Este comercializat ca un colorant natural pentru colorarea alimentelor. Cu toate acestea, industria alimentară este interesată de aceasta pentru proprietățile sale antioxidante , cu toate beneficiile pozitive pentru sănătate.
Alte betalains cunoscute sunt nepieritor și isoamaranthine , ambele izolate din plante din genul amarant ( Amaranthus spp ).
Biosinteza betalainelor, din aminoacizii tirozină , urmează modelul prezentat în figura următoare: [1] .
Reacția 1, în care tirozina este transformată în DOPA (3,4-dihidroxifenilalanină), este catalizată de o fenoloxidază (un grup de enzime utilizate pe scară largă în plante și ciuperci).
Reacția 2, în care DOPA este transformată în seco-DOPA și acid betalamic , este catalizată de o enzimă numită 4,5-DOPA-dioxigenază (pentru a specifica locul deschiderii inelului, adăugăm -4,5-). Această enzimă a fost izolată și gena sa clonată din ciuperca Amanita muscaria . O genă care codifică o enzimă similară a fost clonată în Portulaca grandiflora Cyclo-DOPA este formată din DOPA (sub acțiunea unei difenolaze). Celelalte reacții (spontane) sunt responsabile pentru marea varietate de culori a plantelor betalain. Betalainele sunt glicozilate sub acțiunea enzimelor.
Analiza genetică arată că în purslan, sunt necesare doar trei gene pentru a explica toate colorațiile cunoscute: C (pentru culoare - care codifică o 4,5-DOPA-dioxigenază), I (genă care modulează acumularea de produse, o reacție spontană între acidul betalamic și aminele prezente în celulă) și în cele din urmă R care probabil codifică gena responsabilă de formarea ciclo-DOPA.