Karotenoid

Karotenoid tergolong dalam kumpulan yang disebut sebatian tanaman sekunder, yang tidak dianggap mustahak bagi manusia, tetapi dianggap bermanfaat bagi kesihatan. Karotenoid adalah pigmen warna lipofilik (larut lemak). Mereka berlaku dalam kromoplas organisma tumbuhan dan memberi banyak tumbuh-tumbuhan dan buah-buahan berwarna kuning hingga kemerahan. Karotenoid juga dapat dikesan dalam kloroplas tanaman hijau, yang warnanya disamarkan oleh hijau klorofil. Karotenoid dapat disintesis secara eksklusif oleh organisma tumbuhan. Di sana, semasa fotosintesis, mereka terlibat dalam penyerapan cahaya dan pemindahan tenaganya ke klorofil. Mereka juga meluaskan penyerapan spektrum dalam spektrum biru-hijau dalam organisma fotosintetik dan berfungsi sebagai faktor perlindungan cahaya. Selanjutnya, sebagai antioksidan, karotenoid melindungi klorofil molekul tumbuhan daripada kerosakan fotoksidatif dan melindungi haiwan yang memakan makanan tumbuhan kaya karotenoid daripada pengaruh agresif oksigen spesies - “oksidatif tekanan". Hari ini, 500-600 karotenoid berbeza diketahui, di mana kira-kira 10% dapat ditukar menjadi vitamin A (retinol) oleh metabolisme manusia dan dengan itu mempunyai sifat provitamin A. Wakil yang paling terkenal dengan harta tanah ini adalah beta karotena. Karotenoid ini mempunyai yang tertinggi vitamin A aktiviti. Vitamin A terdapat secara eksklusif dalam organisma haiwan dan, sebagai tambahan kepada beta karotena, juga dapat terbentuk dari karotenoid lain, seperti alpha-karoten dan beta-cryptoxanthin. Dalam keadaan pemakanan biasa, kira-kira 40 karotenoid berbeza dapat dikesan dalam serum manusia, dengan berikut adalah karotenoid utama dalam organisma.

  • Alpha-karotena
  • Beta karotena
  • Lycopene
  • Lutein
  • Zeaxanthin
  • Alpha-cryptoxanthin
  • Beta-cryptoxanthin

Beta karotena menyumbang 15-30% daripada jumlah karotenoid dalam plasma.

Biokimia

Secara kimia, karotenoid terdiri daripada lapan unit isoprenoid dan terdiri daripada rantai hidrokarbon dengan ikatan berganda terkonjugasi yang dapat menanggung substituen yang berlainan di kedua-dua hujungnya. Mereka boleh dibahagikan kepada karoten, yang terdiri daripada hidrogen and karbon, dan xanthophylls, yang juga mengandungi oksigen. Wakil karoten yang paling penting adalah alpha- dan beta-karoten juga lycopene dan xanthophylls lutein, zeaxanthin serta beta-cryptoxanthin. Walaupun buah-buahan dan sayur-sayuran berwarna kuning, merah, dan oren mengandungi terutamanya karoten, 60-80% xanthophylls terdapat pada sayur-sayuran hijau. Beta-karoten mewakili karotenoid yang paling banyak, walaupun kandungan, misalnya, lutein dalam bayam dan pelbagai kubis varieti atau lycopene dalam tomato jauh lebih tinggi.

Penyerapan

Keseluruhannya penyerapan kadar karotenoid sangat rendah, antara 1 hingga 50%. Apabila pengambilan karotenoid diet meningkat, kadar penyerapan menurun. Di samping itu, penyerapan bergantung pada faktor berikut.

  • Jenis makanan - serat pemakanan, misalnya pektin, mengurangkan penyerapan.
  • Bentuk karotenoid terdapat dalam makanan - apabila saiz kristal meningkat, kadar penyerapan menurun
  • Gabungan dengan komponen makanan lain, terutama lemak - untuk memastikan penyerapan yang optimum, kehadiran lipid makanan sangat penting
  • Jenis pemprosesan - rawatan haba, pengadukan mekanikal mendorong penyerapan.

Contohnya, beta-karoten dari wortel mentah diserap hanya sekitar 1% kerana tertutup dalam matriks kompleks yang tidak dapat dicerna protein, lipid and karbohidrat di sel tumbuhan. Apabila tahap pemprosesan meningkat - di bawah pengaruh haba dan pengadukan mekanikal, misalnya semasa Memasak atau dalam pengeluaran saus tomat - kadar penyerapan meningkat. Penyerapan karotenoid mengikuti jalan penyerapan lipid, yang memerlukan kehadiran lemak dan asid hempedu. Karotenoid, bersama dengan nutrien larut lemak lain, dibungkus ke dalam misel setelah dibebaskan dari makanan di bawah pengaruh asid hempedu dan diangkut ke sel epitelium usus kecil mukosa. Di sana, retina aldehid terbentuk dari karotenoid aktif vitamin A - beta-dan alpha-karoten serta beta-cryptoxanthin - akibat pembelahan oksidatif oleh enzim dioksigenase - satu hingga dua molekul retina boleh terbentuk dari beta-karoten. Retinal diubah menjadi vitamin A (retinol) sebenar dengan alkohol dehidrogenase. Selepas itu, esterifikasi retinol molekul dengan palmitic, stearic, oleic, dan linolenic asid, masing-masing, berlaku, menghasilkan sintesis retinil ester. Pembelahan oksidatif karotenoid oleh dioksigenase dan pembentukan vitamin A berlaku terutamanya pada sel-sel usus kecil mukosa. Walau bagaimanapun, karotenoid aktif vitamin A juga dapat diubah menjadi vitamin A pada sel-sel tisu lain, seperti hati, buah pinggang and paru-paru. Oksigen dan ion logam, mungkin besi, diperlukan untuk mengekalkan aktiviti dioksigenase. Akhirnya, tahap pembelahan enzimatik dan jumlah vitamin A yang disintesis bergantung pada tahap pengambilan karotenoid atau protein, besi status, dan pengambilan serentak lemak dan larut lemak vitamin - vitamin A, D, E, K. Kajian menunjukkan bahawa tepu asid lemak mempunyai kesan yang jauh lebih positif terhadap penyerapan karotenoid daripada asid lemak tak jenuh. Sebab-sebab berikut dibincangkan.

  • Asid lemak polena - PFS -, seperti asid lemak omega-3 dan -6, meningkatkan saiz misel, yang menurunkan kadar resapan
  • PFS mengubah cas permukaan misel, memberi kesan negatif terhadap pertalian sel epitelium
  • PFS menempati lebih banyak ruang dalam lipoprotein VLDL daripada lemak tepu, membatasi ruang untuk lipoid lain, seperti karotenoid, retinol dan vitamin E -tokoferol.
  • Omega-3 asid lemak menghalang sintesis VLDL. VLDL penting untuk pengangkutan karotenoid dalam serum.
  • PFS meningkatkan keperluan vitamin E, yang merupakan antioksidan yang melindungi karotenoid dan vitamin A, masing-masing, dari pengoksidaan

Pengangkutan dan simpanan

Ester retinil yang dihasilkan, retinol unesterified, karoten dan xanthophylls disimpan dalam chylomicrons di usus kecil mukosa. Chylomicrons tergolong dalam kumpulan lipoprotein dan mempunyai tugas melepaskan zat larut lemak dari sel epitelium usus kecil ke limfa dan mengangkut mereka ke dalam serum ke hati atau tisu periferal. Hanya sebilangan kecil ester retinil dan karotenoid yang diserap ke dalam tisu ekstrahepatik dan ditukar menjadi vitamin A. Sebilangan besar mencapai hati. Bahagian yang lebih besar sampai ke hati. Dalam perjalanan, chylomicrons yang dimuat terdegradasi secara enzim menjadi "sisa-sisa chylomicron", yang diambil oleh sel-sel parenkim hati. Di hati, penukaran karotenoid dan ester retinil menjadi vitamin A berlaku. Retinol yang disintesis kemudian diangkut ke sel-sel stellate hati di mana ia di esterifikasi semula. Lebih daripada 80% retinol yang terbentuk disimpan di dalam sel stellate hepatik. Sebaliknya, sel-sel parenkim hati hanya mempunyai kandungan vitamin A yang rendah. Apabila diperlukan, vitamin A dilepaskan dari hati, terikat dengan protein pengikat retinol (RBP) dan transthyretin - tiroksin-mengikat prealbumin - dan diangkut dalam serum ke sel sasaran. Karotenoid yang dilepaskan dari hati diedarkan ke semua pecahan lipoprotein, terutamanya VLDL, LDL and HDL, dan diangkut di darah plasma. The LDL pecahan mengandungi lebih daripada separuh daripada keseluruhan karotenoid kepekatan. Karotenoid terdapat di semua organ manusia, walaupun tahap dalam tisu individu berbeza-beza. Kepekatan tertinggi boleh didapati di hati - organ simpanan utama - kelenjar adrenal, testis (buah zakar) dan corpus luteum (corpus luteum ovari). Berbeza, buah pinggang, paru-paru, otot, jantung, otak or kulit menunjukkan tahap karotenoid yang lebih rendah. Sekiranya kita menganggap mutlak kepekatan dan sumbangan tisu kepada berat keseluruhan organisma, kira-kira 65% karotenoid dilokalisasikan dalam tisu adiposa.

Fungsi penting secara fisiologi

Antioksidan aktiviti Sebagai komponen penting dalam rangkaian antioksidan tubuh manusia, karotenoid mampu mematikan sebatian oksigen reaktif - pelindapkejutan. Ini termasuk, misalnya, radikal peroksil, ion radikal superoksida, oksigen tunggal, hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil dan nitrosil. Sebatian ini boleh bertindak ke atas organisma sama ada sebagai nukleus eksogen, dalam tindak balas yang bergantung kepada cahaya atau secara endogen melalui proses metabolik aerobik. Bahan reaktif seperti itu juga disebut radikal bebas dan dapat bertindak balas dengan lipid, terutamanya tak tepu asid lemak and kolesterol, protein, asid nukleik, karbohidrat serta DNA dan mengubah atau memusnahkannya. Karotenoid, terutamanya beta-karoten, lycopene, lutein dan canthaxanthin terlibat terutamanya dalam detoksifikasi radikal oksigen tunggal dan peroksil. Proses "pendinginan" adalah fenomena fizikal. Karotenoid bertindak sebagai pembawa tenaga perantaraan - ketika bertindak balas dengan oksigen tunggal, mereka membebaskan tenaga dalam interaksi dengan persekitarannya dalam bentuk panas. Dengan cara ini, oksigen singlet reaktif tidak berbahaya. Karotenoid mewakili "pemadam oksigen tunggal" semula jadi yang paling berkesan. Penonaktifan radikal peroksil bergantung kepada tekanan separa oksigen. Karotenoid bertindak sebagai antioksidan berkesan hanya pada kepekatan oksigen rendah. Pada tekanan separa oksigen yang tinggi, sebaliknya, karotenoid dapat menimbulkan kesan prooksidan. Hasil daripada detoksifikasi radikal oksigen tunggal dan peroksil, pembentukan radikal bebas dicegah dan tindak balas rantai peroksidasi lipid terganggu. Dengan cara ini, karotenoid melindungi daripada pengoksidaan LDL kolesterol, yang merupakan faktor risiko perkembangan aterosklerosis (aterosklerosis, pengerasan arteri). Oleh kerana karotenoid dimakan selama proses penyahaktifan prooksidan, perawatan harus diambil untuk memastikan pengambilan karotenoid makanan yang mencukupi. The antioksidan perlindungan karotenoid semakin kuat semakin tinggi kepekatan dalam serum. Sekiranya karotenoid diambil bersama vitamin E (tocopherol) dan glutathione - tripeptide of asid amino asid glutamat, glisin dan sista - Yang antioksidan kesan juga dapat ditingkatkan. Sekiranya sistem perlindungan antioksidan lemah kerana kekurangan antioksidan, pro-oksidan mendominasi, oksidatif tekanan mungkin berlaku. Dengan mengatasi perubahan oksidatif dalam molekul penting secara biologi, peningkatan pengambilan karotenoid mengurangkan risiko penyakit tertentu. Ini termasuk

Kesan antikarsinogenik Menurut banyak kajian epidemiologi, peningkatan penggunaan buah-buahan dan sayur-sayuran kaya karotenoid dikaitkan dengan penurunan risiko tumor. Ini berlaku terutamanya untuk paru-paru, esofagus, gastrik, kolorektal (kolon dan rektum), prostat, serviks / kolum (serviks), susu ibu (payudara), dan kulit barah. Karotenoid memberikan kesan pelindungnya dalam model karsinogenesis 3 peringkat, terutamanya pada fasa promosi dan perkembangan

  • Penghambatan percambahan dan pembezaan sel tumor.
  • Pencegahan DNA oksidatif dan kerosakan sel dengan menyahtoksikan radikal bebas dan mencegah perkembangannya.
  • Peningkatan tindak balas imun dengan mempromosikan sistem pertahanan semula jadi tubuh - ini terutama menyangkut percambahan sel B dan T, jumlah sel pembantu T dan aktiviti sel pembunuh semula jadi.
  • Rangsangan komunikasi sel melalui persimpangan jurang.

Persimpangan jurang adalah saluran sel sel atau hubungan langsung antara dua sel bersebelahan. Melalui kompleks protein pembentuk liang ini - Connexone - berlaku pertukaran isyarat molekul rendah dan zat penting, yang mengatur, antara lain, proses pertumbuhan dan perkembangan. Proses sedemikian juga berperanan dalam karsinogenesis. Persimpangan jurang mengekalkan hubungan antara sel dan membolehkan pertumbuhan sel terkawal melalui pertukaran isyarat. Penyokong tumor menghalang komunikasi antara sel melalui persimpangan jurang. Akhirnya, berbeza dengan sel normal, sel tumor menunjukkan sedikit isyarat antara sel, yang membawa kepada pertumbuhan sel yang tidak terkawal. Dengan meningkatkan komunikasi sel melalui persimpangan jurang, kedua karotenoid aktif vitamin A dan karotenoid tanpa sifat provitamin A, seperti canthaxanthin atau lycopene, menghalang tumor pertumbuhan sel dan percambahan. Di samping itu, karotenoid astaxanthin dan canthaxanthin boleh mengganggu fasa permulaan. Mereka menghalang fasa 1 tertentu enzim, terutamanya monooksigenase yang bergantung kepada sitokrom P450, seperti CYP1 A1 atau CYPA2, yang dianggap bertanggungjawab untuk perkembangan karsinogen. Kesan serupa dari astaxanthin dan canthaxanthin juga diperhatikan untuk beberapa fasa 2 enzim. Degenerasi makula lutea yang berkaitan dengan usia The macula lutea (bintik kuning) adalah bahagian retina dan kawasan penglihatan paling tajam. Di sana, berbeza dengan tisu lain, karotenoid lutein dan zeaxanthin terkumpul secara khusus. Menurut kajian epidemiologi, pengambilan makanan yang cukup kaya lutein dan zeaxanthin dapat mengurangkan risiko berkaitan dengan usia degenerasi makula (AMD). Kesan ini disebabkan oleh sifat fizikokimia karotenoid - ia bertindak sebagai penapis cahaya dan antioksidan tertentu. AMD adalah penyebab serius kecacatan penglihatan pada orang tua dan boleh dikaitkan dengan buta pada usia tua. Kesan perlindungan matahari - perlindungan kulit Kesan perlindungan kulit karotenoid boleh dikaitkan dengan sifat antioksidan mereka. Peningkatan pengambilan buah-buahan dan sayur-sayuran, terutama yang mengandungi beta-karoten, dikaitkan dengan peningkatan kadar karotenoid kulit. Kajian di mana beta-karoten digunakan sebagai oral matahari agen menunjukkan penurunan yang jelas dalam eritema yang disebabkan oleh sinar UV (kemerahan kulit yang luas) apabila> 20 mg beta-karoten / hari diberikan selama 12 minggu berbanding dengan kumpulan kawalan. Secara keseluruhan, beta-karoten dapat digunakan untuk meningkatkan perlindungan asas kulit.

bioavailabiliti

Karoten dan xanthofil berbeza dalam kestabilan haba mereka. Karoten bebas oksigen agak stabil haba. Sebaliknya, kebanyakan xanthophylls beroksigen dihancurkan semasa pemanasan. Ini menjelaskan, sebagai contoh, mengapa sayur-sayuran yang dipanaskan mempunyai lebih sedikit kesihatan-mempromosikan kesan daripada sayur-sayuran yang tidak dipanaskan. Di samping itu, tahap pemprosesan makanan memainkan peranan penting. Lycopene dari produk tomato yang diproses, seperti jus tomat, lebih banyak didapati daripada tomato mentah, dan pengambilan beta-karoten meningkat dengan tahap pengawetan makanan yang mengandungi karotenoid. Kandungan karotenoid sangat bergantung pada, antara lain, musim, kematangan, pertumbuhan, penuaian dan keadaan penyimpanan, dan boleh sangat berbeza di berbagai bahagian tanaman. Contohnya, daun luar dari kubis mempunyai jumlah lutein dan beta-karoten yang jauh lebih tinggi daripada daun dalam. Awas. Menurut data yang tersedia untuk Republik Persekutuan Jerman mengenai keadaan bekalan karotenoid untuk lelaki dan wanita, bekalan beta-karoten tidak optimum.