КАРОТИНОИДИ: СТРУКТУРА, ФУНКЦИИ, КЛАСИФИКАЦИЯ, ХРАНА - БИОЛОГИЯ - 2025

На каротеноиди са химични съединения, които са налични в голямо количество храна поглъщане дневно. Това е голяма група, обхващаща няколко вида молекули.

Най-общо казано, каротеноидите се делят на две групи: каротини и ксантофили. Вътре във всяка има голям брой съединения, като бета-каротин и лутеин. Тези съединения са от жизненоважно значение за организма, тъй като помагат за подобряване на определени функции, като зрение.

Доматът е източник на отлични качества на каротиноидите. Източник: От Скот Бауер, USDA ARS, през Wikimedia Commons

Групата на каротеноидите е обект на изследване от много специалисти, които със своите изследвания са направили наистина ценен принос. Тези органични молекули обаче продължават да остават малко известна група, но те допринесоха значително за баланса и поддържането на телесните функции.

Важно е да се вземат предвид каротеноидите при хранене, тъй като освен ползи за здравето, те осигуряват вкусен вкус и подправки, уникални по рода си.

Химическа структура

Каротеноидите принадлежат към групата на терпеноидите, като това са серия от съединения, които произлизат от мевалонова киселина (получена от Acetyl CoA). Терпените са производни на изопрена, въглеводород, състоящ се от пет въглеродни атома.

По-специално каротеноидите са тетратерпени и са съставени от четиридесет въглеродни атома. Тези атоми образуват конюгирани вериги, които могат да завършват във въглеродни пръстени, заместени и ненаситени на всеки от техните краища.

Те имат изопреноидна структура, което означава, че имат променлив брой конюгирани двойни връзки. Това е важно, защото определя дължината на вълната на светлината, която молекулата ще абсорбира. В зависимост от вида на светлината, която поглъща, тя ще даде специфично оцветяване на зеленчука или растението, в което се намира.

Химична структура на бета-каротин. Източник: От KES47 (Файл: Beta-carotene.png), чрез Wikimedia Commons

Молекулите, които имат няколко двойни връзки, поглъщат светлина с по-къса дължина на вълната. Например има молекула, която съдържа само три конюгирани връзки, следователно може да улавя само ултравиолетова светлина, тя е безцветна.

Има и друг вид каротеноид, който съдържа в структурата си общо единадесет конюгирани двойни връзки и абсорбира дори червено.

Имоти

Каротеноидите са мастноразтворими пигменти, което означава, че са силно разтворими в масла и мазнини. По същия начин те не са синтетични, но се произвеждат по естествен начин от растения, някои фотосинтетични бактерии и водорасли. По същия начин, те са разтворими в органични разтворители като кетон, диетилов етер, метанол и хлороформ, наред с много други.

Когато са в контакт с киселина, каротеноидите са изключително нестабилни. Това причинява появата на реакции на циклизация или изомеризация.

Като се има предвид, че те са хидрофобни, каротеноидите ще бъдат открити в среда, свързана с липиди, като вътрешността на клетъчните мембрани.

Поради наличието на двойни връзки в своята химическа структура, тези съединения са много чувствителни към определени елементи в околната среда, като: кислород, пероксиди, метали, киселини, светлина и топлина, наред с други.

По същия начин, като се вземе предвид химическата им структура, много от каротеноидите, които съществуват в природата, са предшественици на витамин А. За да може каротеноидът да е предшественик на витамин А, трябва да съществуват две условия: наличието на ß- йонон и способността в тялото на животното да го трансформира в ретинол.

Сред каротеноидите, които могат да функционират като прекурсори на витамин А, можем да споменем: α-каротин, ß-зеакаротен и β-криптоксантин, сред много други (приблизително 50).

класификация

Каротеноидите се класифицират според присъствието или отсъствието на кислород във веригата им, в две големи групи: Ксантофили, които са с кислород, и Каротени, които са тези, които не го правят.

-Xanthophylls

Ксантофилите са химически съединения, принадлежащи към групата на каротеноидите, които съдържат въглерод, водород и кислород в химическата си структура. Той е особено изобилен пигмент в много растения, като е отговорен за оцветяването на жълто и оранжево на някои от тях.

Този пигмент не е изключителен за растенията и водораслите, тъй като присъства и в някои животински структури, като жълтъка на яйцата и в екзоскелета на някои ракообразни.

Сред най-известните ксантофили са:

Астаксантин

Това е мастноразтворим каротеноид. Те могат да бъдат открити главно в микроскопични водорасли, дрожди и някои животни като ракообразни, пъстърва и особено в перата на някои птици.

Полезността и значението на астаксантин се състои в доказаната му антиоксидантна, противоракова, антидиабетна и противовъзпалителна сила. Когато астаксантинът се приема редовно, се получават определени ползи, като: повишена имунна функция, запазване на сърдечно-съдовото здраве и намаляване на триглицеридите в кръвта, наред с други.

По същия начин астаксантинът има определени защитни свойства срещу вредните действия на слънчевата светлина върху очната ябълка.

Лутеин

Това е пигмент, който принадлежи към групата на каротеноидите, по-специално ксантофилите. Този пигмент осигурява зеленчуци, в които има интензивен жълт цвят. Това е дихидрокси производно на α-каротин.

Лутеинът е най-разпространеният ксантофил. Сред полезните му свойства за хората може да се спомене, че предпазва очите, както и кожата.

виолаксантин

Може да се намери в кора от портокали и мандарини, както и в голям брой жълти цветя. Получава се чрез окисляване на зеаксантин.

каротени

Те са известни с това име, тъй като за първи път са изолирани от моркова (Daucuc carota). Каротините са семейство химични съединения, които имат характеристиката да представят оцветяване, което е между червено и жълто, преминавайки през оранжево.

Химически те са съставени от къса въглеводородна верига, която не съдържа кислород в своите крайни пръстени.

Сред най-изследваните каротини можем да споменем:

Бета каротин

Той е най-разпространеният каротеноид. Той е основен източник на витамин А за организма, тъй като когато го заслужава, бета-каротинът се трансформира в споменатия витамин.

Всичко това се случва на нивото на чревната лигавица. Те имат голям брой ползи за хората, сред които едно от най-важните е, че те са антиоксиданти.

Алфа каротин

Обикновено се намира в същите храни, придружаващи бета-каротин. Смята се, че това химично съединение защитава организма от някои видове рак, като рак на шийката на матката.

Ликопенът

Среща се главно в домати, щифтове и чушки. Чрез различни изследвания е установено, че намалява шансовете за развитие на различни видове рак. По същия начин той е в състояние да понижи холестерола, присъстващ в кръвта.

Характеристика

Каротеноидите са химични съединения, които изпълняват определени функции, сред които можем да споменем:

• Те участват в процеса на фотосинтеза. Това е така, защото те са пигменти, присъстващи в растения, способни да поемат светлина с различна дължина на вълната.
• Каротеноидите имат функция на провитамин А. Това означава, че някои каротеноиди, като каротени, са предшестващи форми на ретинол (витамин А). Попаднали вътре в тялото, чрез различни биохимични механизми в клетките, те се трансформират в ретинол, който има много ползи за хората. Особено на нивото на усещането за зрение.
• Те са изключително полезни за човешкото същество, тъй като допринасят за поддържането на добро здравословно състояние, помагат за предотвратяване на различни патологии като рак и очни заболявания, наред с други.

Хранителни източници на каротеноиди

Каротеноидите са важни елементи в организма, тъй като осигуряват голямо разнообразие от ползи по отношение на оптимизиране и подобряване на определени телесни функции. Въпреки това организмът няма механизмите да ги синтезира, така че те се получават чрез ежедневната диета.

Много хора смятат, че храните, богати на каротеноиди, задължително са червени, оранжеви или жълти. Това обаче не е така, тъй като има дори зелени зеленчуци, в които има значително присъствие на тези съединения.

Храни, богати на каротеноиди. Източник: Pixabay

В този смисъл каротеноидите присъстват в голям брой храни, всички зеленчуци, някои от които са изброени по-долу:

• морков
• зеле
• кресон
• спанак
• червен пипер
• домат
• Маруля
• диня
• папая
• кайсия
• оранжев
• манго
• гуава
• ягода
• слива
• Peppers
• аспержи
• Магданоз

Това са само няколко от храните, в които могат да се намерят каротеноиди. Жизнено важно е да ги имате предвид и да ги включвате в ежедневната диета.

Благодарение на огромните ползи, които предоставят, те в наши дни са задължителна част от ежедневния прием и техните ползи са широко признати.

Ползи

Каротеноидите представляват голям брой ползи за хората. Ето защо те трябва да бъдат включени в ежедневната диета, за да има достъп до тези съединения.

Различни проучвания съобщават, че ползите от тези съединения са много, като най-известните са:

Антиоксидантен ефект

Това е един от най-известните ефекти на каротеноидите, въпреки че как се проявява, не е разбран правилно.

За да се разбере антиоксидантният ефект на каротеноидите, е важно да се вземат предвид определени познания за молекулярната биология на организма. Той има няколко механизма за пречистване на така наречените свободни радикали, които му причиняват значителни щети.

В тялото има определени молекули, които са силно вредни за него. Те включват: O ^-2, HO и NO (реактивни видове кислород и азот), както и H ₂ O ₂ и HONO. Поради увреждането на тъканите, които причиняват, е необходимо тялото да се отърве от тях. И това става чрез различни процеси.

Един от тези механизми използва определени химични съединения, които са способни да ги трансформират или елиминират. Сред тези съединения са: токофероли, флавоноиди и каротеноиди.

Някои проучвания предполагат, че каротеноидите са супресиращ O2, както и средство, което помага да се предотврати увреждане на тъканите от така наречените реактивни кислород и азот, споменати по-горе.

Каротеноидите са надеждно доказани като високоефективни агенти при инактивирането на O-2, до голяма степен избягвайки фотоксидативното увреждане на тази молекула върху тъканите.

Това увреждане ще бъде причинено от действието на светлината, която действа върху определени молекули, причинявайки образуването на съединения, които са потенциално вредни за клетките.

Сърдечносъдова система

Това е убеждение, споделено между различните експерти в областта, че включването в диетата на храни, богати на каротеноиди, допринася за намаляване на риска от страдащи от заболявания, които компрометират сърдечно-съдовата система, като хипертония и патологии, свързани с коронарните артерии.

Точният механизъм, по който каротеноидите допринасят за доброто здраве на сърдечно-съдовата система, все още е загадка. Лекарите обаче са съгласни, че балансираната диета трябва да включва храни, които съдържат каротеноиди, независимо дали са каротени или ксантофили.

Антираков ефект

Някои каротеноиди, като ликопен, намаляват честотата на някои видове рак, като рак на простатата, белия дроб и храносмилателния тракт.

В същата вена каротеноидите имат съединения, известни като ацетилени, които са разпознати, защото помагат да се предотврати развитието на тумори.

Това обаче е област, в която трябва да се научи много. Световната здравна организация заявява, че твърдението, че каротеноидите предпазват от рак, е „възможно, но недостатъчно“, така че все още трябва да чакаме резултатите от много изследвания, които все още са в ход.

Въпреки това всичко изглежда показва, че резултатите ще бъдат благоприятни и че каротеноидите играят важна роля в превенцията на това ужасно заболяване.

Те са полезни за здравето на очите

Като се има предвид, че някои от каротеноидите са прекурсори на ретинол (витамин А), те представляват отличен източник за организма, за да получи необходимото количество.

Ретинолът е химическо съединение, което действа на нивото на ретината, за да оптимизира функционирането на очните рецептори и значително подобрява зрителната острота, особено по отношение на нощното виждане.

Те укрепват имунната система

Към днешна дата има няколко проучвания, които показват, че каротеноидите, сред многото си ползи, укрепват имунната система. Това е важно, тъй като това е този, който е отговорен за справяне с всеки патоген, който може да увреди организма, като бактерии и вируси, наред с други.

Препратки

1. Emodi A. Каротеноиди: Свойства и приложения. Хранителен Технол. 1978; (32): 38-42, 78.
2. Halliwell B, Murcia MA, Chirico S, Aruoma OI. (1995) Свободните радикали и антиоксиданти в храната и in vivo: какво правят и как работят. Crit Rev Food Sci и Nutr.; 35 (1/2): 7-20.
3. Higuera-Ciapara I, Феликс-Валенсуела L, Goycoolea FM. (2006) Астаксантин: преглед на неговата химия и приложения. Crit Rev Food Sci Nutr.; 46: 185-196.
4. , Kong KW, Khoo HE и др., (2010). Разкриване на силата на естествения червен пигмент ликопен, молекули, 15, 959-987
5. Meléndez-Martínez AJ Vicario I, Heredia FJ, (2007) Каротеноидни пигменти: структурни и физико-химични съображения, Латиноамерикански архив за хранене, 57 (2)
6. Sánchez A, Flores –Cotera L, et al (1999) Каротеноиди: структура, функция, биосинтез, регулиране и приложения, Преподобна Latinoamericana de Microbiología, 41: 175-191,