W betalainy są barwniki roślinne , którego kolor zmienia się z ciemno żółte do głębokiej purpury.
Betalainy występują w większości rodzin roślin należących do rzędu Caryophyllales . Najbardziej znanym przykładem tych roślin jest burak ( Beta vulgaris , czasami mylnie nazywany czerwoną marchewką), ale takie popularne kwiaty jak psianka ( mirabilis ), kaktusy ( pitahaya , opuncja figowa ), bugenwilla , portulaka ( Portulaca grandiflora ) są przez nie barwione pigmenty. Niektóre grzyby, takie jak Amanita (w tym muchomor Amanita -Amanita muscaria ) i Hygrocybe zawdzięczają swój żółty lub czerwony kolor betalainom.
Nazwa „betalainy” pochodzi od łacińskiej nazwy buraka ( Beta vulgaris ), z którego po raz pierwszy zostały wydobyte i scharakteryzowane w 1958 roku przez zespół ze Szwajcarskiego Federalnego Instytutu Technologii w Zurychu.
Betalainy to heterozydy , część cząsteczki ( chromofor ) jest dołączona do dawki (cukier prosty). Chromofor pochodzi z aminokwasu tyrozyny w wyniku złożonej syntezy z udziałem dihydroksyfenyloalaniny ( DOPA ) jako półproduktu .
Istnieją dwie kategorie betalainy:
Kolor i stabilność betalain zależy od pH .
Najbardziej przebadaną betalainą jest betanina (lub betacyjanina) zwana także czerwienią buraczkową, ponieważ można ją wyizolować z buraka ćwikłowego. Jest sprzedawany jako naturalny barwnik do barwienia żywności. Jednak przemysł spożywczy jest nim zainteresowany ze względu na jego właściwości przeciwutleniające i wszystkie pozytywne korzyści zdrowotne.
Inne znane betalainy to amarantus i izoamarantus , oba wyizolowane z roślin z rodzaju Amaranthus ( Amaranthus spp ).
Biosynteza betalain z aminokwasu tyrozyny przebiega według schematu pokazanego na poniższym rysunku: [1] .
Reakcja 1, w której tyrozyna przekształca się w DOPA (3,4-dihydroksyfenyloalaninę), jest katalizowana przez fenoloksydazę (grupę enzymów szeroko stosowaną w roślinach i grzybach).
Reakcja 2, w której DOPA jest przekształcana w seco-DOPA i kwas betalaminowy , jest katalizowana przez enzym zwany 4,5-DOPA-dioksygenazą (aby określić miejsce otwarcia pierścienia dodajemy -4,5-). Enzym ten został wyizolowany, a jego gen sklonowano z grzyba Amanita muscaria . Gen kodujący podobny enzym został sklonowany w Portulaca grandiflora. Cyclo-DOPA powstaje z DOPA (pod działaniem difenolazy). Inne (spontaniczne) reakcje są odpowiedzialne za dużą różnorodność kolorów roślin betalainowych. Betalainy ulegają glikozylacji pod działaniem enzymów.
Analiza genetyczna pokazuje, że w portulaka potrzebne są tylko trzy geny, aby uwzględnić wszystkie znane zabarwienia: C (dla koloru - kodujący 4,5-DOPA-dioksygenazę), I (gen, który moduluje akumulację produktów spontaniczną reakcję między kwasem betalaminowym i aminy obecne w komórce) i wreszcie R, który prawdopodobnie koduje gen odpowiedzialny za tworzenie cyklo-DOPA.