Харчова важливість каротиноїдних пігментів

Антоніо Дж. Мелендес-Мартінес, Ізабель М. Вікаріо, Франциско Дж. Ередія

Область харчування та хроматології. Фармацевтичний факультет. Севільський університет. Іспанія

АНОТАЦІЯ. Каротиноїдні пігменти - це сполуки, що відповідають за забарвлення великої кількості рослинної та тваринної їжі, таких як морква, апельсиновий сік, помідори, лосось та жовток. Протягом багатьох років відомо, що деякі з цих сполук, такі як a та b-каротин, а також b -криптоксантин, є провітамінами A. Однак останні дослідження виявили антиоксидантні властивості цих пігментів, а також їх ефективність у профілактиці деяких захворювань людини, таких як атеросклероз або навіть рак. Все це означало, що з поживної точки зору інтерес до цих пігментів помітно зріс.

Ключові слова: Антиоксиданти, каротиноїди, провітамін А.

РЕЗЮМЕ. Харчова важливість каротиноїдних пігментів. Каротиноїди відповідають за колір великої кількості рослинної та тваринної їжі, таких як морква, апельсиновий сік, помідор, лосось та жовток. Вже багато років відомо, що деякі з цих сполук, такі як а та b-каротин, а також b-криптоксантин, є провітамінами А. Однак останні дослідження показали антиоксидантні властивості цих сполук та їх ефективність у профілактиці деяких захворювань людини, таких як атеросклероз або рак. Через усе це інтерес до цих сполук значно зріс з поживної точки зору.

Ключові слова: Антиоксиданти, каротиноїди, провітамін А.

Отримано: 14.08.2003 Прийнято: 14.05.2004

Основна функція каротиноїдних пігментів, як у рослинах, так і в бактеріях, полягає у захопленні світлової енергії, енергії, яка потім передається хлорофілам, що трансформуються під час фотосинтезу.

Завдяки присутності в своїй молекулі хромофору, що складається повністю або переважно в ланцюжку спряжених подвійних зв’язків (рис. 1), вони забезпечують фрукти та овочі жовтим, оранжевим та червонуватим кольорами. Вони присутні у всіх фотосинтетичних тканинах, разом із хлорофілами, а також у нефотосинтетичних рослинних тканинах як компоненти хромопластів, які можна розглядати як вироджені хлоропласти. Каротиноїди завжди супроводжують хлорофіл у співвідношенні від трьох до чотирьох частин хлорофілу до однієї частини каротиноїду. Ці пігменти містяться в жовтих фруктах та овочах та в хлоропластах зеленої тканини, де вони маскуються хлорофілом до тих пір, поки тканини не старіють. Вміст каротиноїдів у плодах зростає під час дозрівання, хоча частина посилення забарвлення відбувається через втрату хлорофілу.

Хімічні структури a - b - g -каротину, b -криптоксантину, лікопіну, лютеїну та зеаксантину

харчова

Ще кілька років тому значна частина харчової важливості цих пігментів базувалася на тому, що деякі з них мали активність провітаміну А, хоча останнім часом було доведено, що значення цих сполук йде далі, як було показано які відіграють важливу роль у профілактиці різних дегенеративних захворювань людини.

Розподіл каротиноїдів у їжі

Каротиноїдні пігменти широко поширені серед живих істот (табл. 1). Саме в овочах вони містяться в більшій концентрації та різноманітності, хоча вони також містяться в бактеріях, водоростях і грибах, а також у тваринах, хоча вони не можуть їх синтезувати. За підрахунками, щорічно в природі виробляється понад 100 000 000 тонн каротиноїдів. Більша частина цієї кількості міститься у формі фукоксантину (у різних водоростях) та у трьох основних каротиноїдах у зелених листках: лютеїні, віолаксантині та неоксантині. У деяких видах, таких як Lactuca sativa, лактукаксантин є основним пігментом .

Розподіл каротиноїдів у різних продуктах харчування

Основні каротиноїди

Морква (Daucus carota)

а - і b-каротин

Апельсин (Citrus sinensis)

Віолаксантин, b-криптоксантин, лютеїн,

Манго (Mangifera indica)

Віолаксантин, b-каротин

Томат (Lycopersicum esculentum)

Червоний перець (Capsicum anuum)

Капсантин, капсорубін

Персик (Prunus persica)

b -криптоксантин, лютеїн

Папайя (Carica papaya)

b-криптоксантин, b-каротин

Гуава (Psidium guajava)

Лікопен, b-каротин

Слива (Spondias lutea)

b -криптоксантин

Розподіл каротиноїдів серед різних груп рослин не представляє унікальної закономірності. У овочах вміст каротиноїдів відповідає загальній моделі хлоропластів усіх вищих рослин, як правило, лютеїну, b-каротину, віолаксантину та неоксантину, у цьому порядку більшість. Зеаксантин, b-каротин, b-криптоксантин та антираксантин містяться в невеликих кількостях. У плодах ксантофіли зазвичай містяться у більшій частці, хоча в деяких випадках основними пігментами є каротини, як у випадку з лікопіном томатів. Іноді в деяких плодах трапляється так, що деякі каротиноїди, крім більшості, обмежуються одним видом рослин. Капсантин і капсорубін містяться майже виключно в плодах роду Capsicum і є основними пігментами, які надають червоному перцю колір. Слід мати на увазі, що картина каротиноїдів у одного і того ж фрукта варіюється залежно від таких факторів, як сорт та кліматичні умови, серед інших. .

У тварин каротиноїди вводяться з раціоном і зберігаються в жировій тканині, не перетворюючись. Жовток яйця зобов’язаний своєму кольору двом ксантофілам, лютеїну та зеаксантину, а також слідам b-каротину, тоді як астаксантин відповідає за рожевий колір м’яса лосося. Іноді деякі каротиноїди, такі як астаксантин, зв’язуються з білками, викликаючи сполуки, відомі як каротинопротеїни, що зустрічається у деяких ракоподібних. Каротинопротеїни надають цим тваринам зеленуватий або синюватий колір, хоча, коли ці комплекси денатуруються під час варіння, виявляється червоний колір каротиноїду. .

Значення каротиноїдів у дієті

На додаток до вкладу каротиноїдів у привабливий колір фруктів та овочів, властивість деяких з них проявляти активність як провітамін А виділяється завдяки їх важливості на фізіологічному та дієтичному рівні (8,9). .

Вітамін А необхідний для нічного зору і необхідний для підтримки здорової шкіри та поверхневих тканин. Він може надаватися як такий вітамін, який називається ретинолом, як деякі менш активні аналоги, або як його попередники - каротиноїди. Ретинол - ненасичений циклічний спирт із двадцятьма атомами вуглецю, що складається з ядра b-іонону та ненасиченого бічного ланцюга. У молекулі ретинолу (рис. 2) є п’ять кон’югованих подвійних зв’язків, включаючи подвійний зв’язок на β-іононовому кільці, який кон’югований з такими на бічному ланцюзі.

Будова ретинолу

Не всі каротиноїди є попередниками вітаміну А, тому ми можемо розділити їх на дві великі групи: провітаміни та непровітаміни. Кількість каротиноїдів-попередників вітаміну А коливається від 50 до 60, виділяючи каротини (a -, b - і g-каротин) та деякі ксантофіли (b-криптоксантин) .

Здатність каротинів діяти як провітамін А залежить від перетворення тваринами в ретинол, а також від присутності b-іонону. Каротини, що містять принаймні одне b-іононове кільце, можуть перетворюватися у ретинол у тварин. Таким чином, найважливішим каротиноїдом у цьому відношенні є b-каротин, який містить два з цих кілець (рис. 1). Однак A - та g-каротин (рис. 1) не можуть перетворитись у ретинол у тварин настільки ефективно, як b-каротин, оскільки електронне кільце a-каротину не може перетворитися в організмі на g-іонон, а відкрита структура g-каротинового ланцюга не може бути циклічним у тварин. Ось чому a-каротин і g-каротин перетворюються на ретинол з половиною ефективності b-каротину. Біологічна активність b-іононового кільця в каротинах припиняється введенням гідроксильної групи. Β-криптоксантин (рис. 1), з одним гідроксилзаміщеним b-іононовим кільцем, а іншим цілим, має таку ж активність провітаміну А, як і - та g--каротин. Зеаксантин (рисунок 1) має два гідроксильовані b-іононові кільця, тому він не діє як провітамін А.

З іншого боку, вже давно постулюється, що каротиноїди діють як позитивні підсилювачі імунної відповіді. У цьому сенсі представляється, що високі дози b-каротину збільшують співвідношення між CD4 та CD8 лімфоцитами, яке є дуже низьким у хворих на ВІЛ (16) .

Однак той факт, що останнім часом каротиноїди викликають великий інтерес, зумовлений низкою досліджень, які демонструють їх антиоксидантну активність. З поживної точки зору антиоксидант можна визначити як речовину, яка присутня в їжі, що значно зменшує шкідливий вплив таких активних видів, як кисень та азот, за нормальних фізіологічних умов у людини (14). .

У цікавому дослідженні, в якому брали участь добровольці з п’яти країн, було показано, що доповнення каротиноїдами не означає збільшення стійкості ліпопротеїдів низької щільності до окислення; Однак результати цього тесту показали, що споживання фруктів та овочів, багатих на каротиноїди, означало збільшення стійкості до окисних процесів. Подібним чином було помічено, що збільшення рівня каротиноїдів у плазмі крові було пов'язане з меншим пошкодженням ДНК та більшою відновною активністю. Раніше припускали, що збагачення ліпопротеїдів низької щільності β-каротином та лікопіном покращує захист від синглетного кисню. Це збагачення білками низької щільності було досягнуто шляхом піддавання здорових добровольців підживленням томатним соком. В іншому недавньому дослідженні було зроблено висновок, що як каротиноїди паприки, так і b-каротин інгібують перекисне окислення ліпідів in vivo (37) .

Як видно з вищевикладеного, в даний час багато дослідників працюють над антиоксидантними та протипухлинними властивостями цих сполук, тому з цього приводу постійно подаються нові дані, і ці властивості виявляються в інших каротиноїдах. Слід зазначити, що більшість досліджень антиоксидантної активності каротиноїдів проводились in vitro, хоча за останні роки кількість дослідників in vivo значно зросла.

Рівні споживання та рекомендації

Активність провітаміну А деяких каротиноїдів, таких як a-каротин, b-каротин і b-криптоксантин, широко продемонстрована, як уже зазначалося раніше, з цієї причини ці провітамінні каротиноїди враховуються в рекомендованих прийомах вітаміну А. Ці рекомендовані споживання виражаються у вигляді еквівалентів ретинолу (ER) (1 еквівалент ретинолу = 1 мкг ретинолу = 12 мкг b-каротину = 24 мкг α-каротину = 24 мкг b-криптоксантину). За оцінками, середнє споживання вітаміну А коливається від 744 до 811 еквівалентів ретинолу на день у чоловіків та 530 - 716 еквівалентів ретинолу на день у жінок. Враховуючи еквіваленти ретинолу, підраховано, що приблизно 26% та 34% вітаміну А, який споживають чоловіки та жінки, відповідно, забезпечується провітамінними каротиноїдами .

З іншого боку, епідеміологічні спостереження вказують на те, що споживання продуктів, багатих на каротиноїди, пов'язане з меншим ризиком страждання хронічними захворюваннями. Однак цих доказів недостатньо для встановлення вимог до цих сполук, оскільки спостережувані ефекти можуть бути обумовлені іншими сполуками, присутніми в продуктах, багатих на каротиноїди. Однак рекомендується збільшити споживання фруктів та овочів, багатих цими пігментами (14) .