KAROTENOIDI: STRUKTURA, FUNKCIJE, KLASIFIKACIJA, HRANA - BIOLOGIJA - 2025

Su karotenoidi su kemijski spojevi koji su prisutni u velikom količinom hrane uzete svaki dan. Ovo je velika skupina koja obuhvaća nekoliko vrsta molekula.

Općenito govoreći, karotenoidi su podijeljeni u dvije skupine: karoteni i ksantofili. Unutar svakog se nalazi veliki broj spojeva, poput beta-karotena i luteina. Ovi spojevi su od vitalne važnosti za tijelo, jer pomažu u poboljšanju određenih funkcija poput vida.

Rajčica je izvor karotenoida par excellence. Izvor: Scott Bauer, USDA ARS, putem Wikimedia Commonsa

Skupina karotenoida predmet je proučavanja mnogih stručnjaka koji su svojim istraživanjima dali vrijedan doprinos. Međutim, ove organske molekule i dalje ostaju malo poznata skupina, ali one su uvelike pridonijele ravnoteži i održavanju tjelesnih funkcija.

Važno je uzeti u obzir karotenoide prilikom jela, jer osim zdravstvenih koristi oni pružaju ukusan okus i začin, jedinstven u svojoj vrsti.

Kemijska struktura

Karotenoidi pripadaju skupini terpenoida, oni su niz spojeva koji potječu od mevalonske kiseline (dobiva se iz acetil CoA). Terpeni su derivati ​​izoprena, ugljikovodika koji se sastoji od pet atoma ugljika.

Točnije, karotenoidi su tetraterpeni i sastoje se od četrdeset ugljikovih atoma. Ti atomi tvore konjugirane lance koji mogu završiti u ugljikovim prstenima, supstituirani i nezasićeni na svakom svom kraju.

Imaju izoprenoidnu strukturu, što znači da imaju promjenjiv broj konjugiranih dvostrukih veza. Ovo je važno jer određuje valnu duljinu svjetlosti koju će molekula apsorbirati. Ovisno o vrsti svjetlosti koju apsorbira, ono će dati posebno povrće povrću ili biljci u kojoj se nalazi.

Kemijska struktura beta-karotena. Izvor: Autor KES47 (Datoteka: Beta-carotene.png), putem Wikimedia Commonsa

Molekule koje imaju nekoliko dvostrukih veza apsorbiraju svjetlost kraće valne duljine. Na primjer, postoji molekula koja sadrži samo tri konjugirane veze, dakle može hvatati samo ultraljubičasto svjetlo, bezbojna je.

Postoji još jedna vrsta karotenoida koja u svojoj strukturi sadrži ukupno jedanaest konjugiranih dvostrukih veza i upija čak i crvenu boju.

Svojstva

Karotenoidi su pigmenti topivi u mastima, što znači da su visoko topivi u uljima i mastima. Slično tome, nisu sintetičke, već ih prirodno proizvode biljke, neke fotosintetske bakterije i alge. Isto tako, topljivi su u organskim otapalima poput ketona, dietilnog etera, metanola i kloroforma, među mnogim drugima.

Kada su u kontaktu s kiselinom, karotenoidi su izuzetno nestabilni. To uzrokuje reakciju ciklizacije ili izomerizacije.

Uzimajući u obzir da su hidrofobni, karotenoidi će se naći u okruženjima koja su povezana s lipidima, poput unutrašnjosti staničnih membrana.

Zbog prisutnosti dvostrukih veza u svojoj kemijskoj strukturi, ovi spojevi su vrlo osjetljivi na određene elemente u okruženju, poput: kisika, peroksida, metala, kiselina, svjetla i topline, između ostalih.

Isto tako, uzimajući u obzir njihovu kemijsku strukturu, mnogi karotenoidi koji postoje u prirodi su prekurzori vitamina A. Da bi karotenoid bio prethodnik vitamina A, moraju postojati dva uvjeta: prisutnost ß- jon i sposobnost unutar životinjskog tijela da ga transformira u retinol.

Među karotenoidi koji mogu djelovati kao prekursori vitamina A, možemo spomenuti: α-karoten, ß-zeakaroten i ß-kriptoksantin, među mnogim drugima (otprilike 50).

Klasifikacija

Karotenoidi su klasificirani prema prisutnosti ili odsutnosti kisika u njihovom lancu, u dvije velike skupine: Ksantofili, oni koji imaju kisik, i Karoteni, koji nisu.

-Xanthophylls

Ksantofili su kemijski spojevi koji pripadaju grupi karotenoida koji u svojoj kemijskoj strukturi sadrže ugljik, vodik i kisik. To je posebno bogat pigment u mnogim biljkama, koji je odgovoran za žuto i narančasto obojenje nekih od njih.

Ovaj pigment nije ekskluzivan za biljke i alge, jer je prisutan i u nekim životinjskim strukturama, poput žumanjka jaja i u egzoskeletu nekih rakova.

Među najpoznatijim ksantofilima su:

astaksantin

Karotenoid je topiv u masti. Mogu se naći uglavnom u mikroskopskim algama, kvascima i nekim životinjama poput rakova, pastrve i posebno u perju nekih ptica.

Korisnost i važnost astaksantina leži u njegovoj dokazanoj antioksidacijskoj, antikancerogenoj, antidijabetičkoj i protuupalnoj snazi. Kada se astaksantin redovito unosi, dobivaju se određene koristi, poput: povećane imunološke funkcije, očuvanja kardiovaskularnog zdravlja i smanjenja triglicerida u krvi, među ostalim.

Isto tako, astaksantin ima određena zaštitna svojstva protiv štetnih djelovanja sunčeve svjetlosti na očnu jabučicu.

Lutein

To je pigment koji pripada skupini karotenoida, točnije ksantofila. Ovaj pigment pruža povrće u kojem postoji intenzivna žuta boja. To je dihidroksi derivat α-karotena.

Lutein je najobilniji ksantofil. Među njenim korisnim svojstvima za ljude može se spomenuti da štiti oči, kao i kožu.

Violaxanthin

Može se naći u koru naranči i mandarina, kao i velikom broju žutih cvjetova. Dobiva se oksidacijom zeaksantina.

-Carotenes

Poznati su po ovom imenu jer su prvi put izolirani od mrkve (Daucuc carota). Karoteni su obitelj kemijskih spojeva koji imaju karakteristiku da predstavljaju boju koja je između crvene i žute boje, a koja prolazi kroz narančastu.

Kemijski su sastavljeni od kratkog ugljikovodičnog lanca koji u svojim krajnjim prstenima ne sadrži kisik.

Među najgledanijim karotenima možemo spomenuti:

Beta karoten

To je najzastupljeniji karotenoid. To je temeljni izvor vitamina A za tijelo, jer kada ga zaslužuje, beta-karoten se pretvara u rečeni vitamin.

Sve se to događa na razini crijevne sluznice. Imaju veliki broj blagodati za ljude, među kojima je jedna od najvažnijih ona antioksidans.

Alfa karoten

Obično se nalazi u istim namirnicama, prateći beta-karoten. Smatra se da ovaj kemijski spoj štiti tijelo od nekih vrsta karcinoma, kao što je rak grlića maternice.

Likopen

Nalazi se uglavnom u rajčici, pinči i paprici. Kroz različite studije utvrđeno je da smanjuje šansu za razvoj različitih vrsta karcinoma. Isto tako, može sniziti kolesterol prisutan u krvi.

Značajke

Karotenoidi su kemijski spojevi koji ispunjavaju određene funkcije, među kojima možemo spomenuti:

• Oni su uključeni u proces fotosinteze. To je zato što su pigmenti prisutni u biljkama sposobnim da apsorbiraju svjetlost različitih valnih duljina.
• Karotenoidi imaju funkciju provitamina A. To znači da su neki karotenoidi, poput karotena, prekursori oblika retinola (vitamin A). Nakon što se uđu u tijelo, pomoću različitih biokemijskih mehanizama unutar stanica, transformiraju se u retinol, koji ima mnogo koristi za ljude. Pogotovo na razini vida.
• Izuzetno su korisni za čovjeka jer doprinose održavanju dobrog zdravstvenog stanja, pomažući u sprečavanju različitih patologija, poput raka i očnih bolesti, među ostalim.

Izvori hrane karotenoidi

Karotenoidi su važni elementi u tijelu, jer pružaju širok izbor blagodati u smislu optimizacije i poboljšanja određenih tjelesnih funkcija. Unatoč tome, tijelo nema mehanizme da ih sintetizira, pa ih se dobiva svakodnevnom prehranom.

Mnogi misle da je hrana bogata karotenoidima nužno crvena, narančasta ili žuta. Međutim, to nije slučaj, jer postoji čak i zeleno povrće u kojem postoji značajna prisutnost ovih spojeva.

Hrana bogata karotenoidima. Izvor: Pixabay

U tom smislu, karotenoidi su prisutni u velikom broju namirnica, svim povrćem, od kojih su neka navedena dolje:

• Mrkva
• Kupus
• Potočarka
• Špinat
• crvena paprika
• Rajčica
• zelena salata
• Lubenica
• Papaja
• Marelica
• naranča
• Mango
• Guava
• jagoda
• Šljiva
• paprike
• Šparoga
• Peršin

Ovo je samo nekoliko namirnica u kojima se mogu pronaći karotenoidi. Od vitalnog je značaja imati na umu i uključiti ih u svakodnevnu prehranu.

Zahvaljujući ogromnim prednostima koje pružaju, oni su danas obavezan dio dnevnog unosa, a njihove su koristi široko prepoznate.

Prednosti

Karotenoidi predstavljaju veliki broj blagodati za ljude. Zbog toga se moraju uključiti u dnevnu prehranu kako bi bili dostupni ovi spojevi.

Razne studije pokazuju da su blagodati ovih spojeva mnogobrojne, a najpoznatija je:

Antioksidativni učinak

Ovo je jedan od najpoznatijih učinaka karotenoida, iako način na koji se on javlja nije pravilno shvaćen.

Da bismo razumjeli antioksidacijski učinak karotenoida, važno je uzeti u obzir određeno znanje o molekularnoj biologiji organizma. Ima nekoliko mehanizama za pročišćavanje takozvanih slobodnih radikala koji mu nanose značajnu štetu.

U tijelu postoje određene molekule koje su mu vrlo štetne. To uključuje: O ^-2, HO i NO (reaktivne vrste kisika i dušika), kao i H ₂ O ₂ i HONO. Zbog oštećenja tkiva koje uzrokuju potrebno je da ih se tijelo riješi. I to čini kroz razne procese.

Jedan od tih mehanizama koristi određene kemijske spojeve koji ih mogu transformirati ili eliminirati. Među tim spojevima su, između ostalih, tokoferoli, flavonoidi i karotenoidi.

Neke studije sugeriraju da su karotenoidi supresija O2, kao i sredstvo koje pomaže u sprečavanju oštećenja tkiva od gore spomenutih reaktivnih kisika i dušika.

Karotenoidi su pouzdano pokazali da su vrlo učinkovita sredstva u inaktivaciji O-2, u velikoj mjeri izbjegavajući fotoksidativno oštećenje ove molekule na tkivima.

To bi oštećenje dobilo djelovanjem svjetlosti, koja djeluje na određene molekule, uzrokujući stvaranje spojeva koji mogu biti štetni za stanice.

Kardiovaskularni sustav

Uvjerenje dijeljeno između različitih stručnjaka s tog područja da uključivanje u prehranu hrane bogate karotenoidima doprinosi smanjenju rizika od oboljenja koje kompromitiraju kardiovaskularni sustav, poput hipertenzije i patologija povezanih s koronarnim arterijama.

Točan mehanizam kojim karotenoidi doprinose dobrom zdravlju kardiovaskularnog sustava još uvijek je misterija. Međutim, liječnici se slažu da uravnotežena prehrana treba sadržavati hranu koja sadrži karotenoide, bilo da su u pitanju karoteni ili ksantofili.

Djelovanje protiv raka

Neki karotenoidi, poput likopena, smanjuju učestalost nekih vrsta karcinoma, poput raka prostate, pluća i probavnog trakta.

U istoj vezi, karotenoidi imaju spojeve poznate i kao acetilen, koji su prepoznati jer pomažu u sprečavanju razvoja tumora.

Međutim, ovo je polje u kojem se još mnogo toga treba naučiti. Svjetska zdravstvena organizacija navodi da je tvrdnja da karotenoidi štite od raka "moguća, ali nedovoljna", pa moramo još pričekati s rezultatima mnogih studija koje su još u tijeku.

Unatoč tome, čini se da sve ukazuje na to da će rezultati biti povoljni i da karotenoidi igraju važnu ulogu u prevenciji ove užasne bolesti.

Blagotvorno djeluju na zdravlje očiju

Uzimajući u obzir da su neki karotenoidi prekursori retinola (vitamin A), oni predstavljaju izvrstan izvor za tijelo da dobije potrebnu količinu.

Retinol je kemijski spoj koji djeluje na razini mrežnice kako bi optimizirao rad očnih receptora i uvelike poboljšao oštrinu vida, posebno u odnosu na noćni vid.

Jačaju imunološki sustav

Do danas postoji nekoliko studija koja su pokazala da karotenoidi među svojim mnogim prednostima jačaju imunološki sustav. Ovo je važno s obzirom da je ovo jedini koji je zadužen za borbu s bilo kojim patogenom koji može oštetiti tijelo, poput bakterija i virusa, među ostalim.

Reference

1. Emodi A. Karotenoidi: Svojstva i aplikacije. Hrana Technol. 1978; (32): 38-42, 78.
2. Halliwell B, Murcia MA, Chirico S, Aruoma OI. (1995) Slobodni radikali i antioksidanti u hrani i in vivo: što rade i kako rade. Crit Rev Food Sci i Nutr.; 35 (1/2): 7-20.
3. Higuera-Ciapara I, Félix-Valenzuela L, Goycoolea FM. (2006) Astaksantin: pregled njegove kemije i primjene. Crit Rev Food Sci Nutr.; 46: 185-196.
4. , Kong KW, Khoo HE i sur., (2010). Otkrivanje snage prirodnog crvenog pigmenta likopena, Molekule, 15, 959-987
5. Meléndez-Martínez AJ Vicario I, Heredia FJ, (2007.) Karotenoidni pigmenti: strukturna i fizikalno-kemijska razmatranja, Latinoamerička prehrambena arhiva, 57 (2)
6. Sánchez A, Flores -Cotera L, i dr. (1999) Karotenoidi: struktura, funkcija, biosinteza, regulacija i primjena, vlč. Latinoamericana de Microbiología, 41: 175-191,