Каротиноїди - Біологія
Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?
Антибіотики від бактерій
Міграція клітин: нещодавно виявлена функція відомого білка
Молекулярний компас для вирівнювання клітин
Від чого листя старіє восени
Демократичність грифа-цесарки
Середовище Екембо: Люди також жили на відкритих ландшафтах
| Генетика | Сільське, лісове та тваринництво
Сорт пшениці був створений шляхом схрещування дикорослих трав
Як жарко занадто жарко для життя глибоко під дном океану?
Каротиноїди
Коли Каротиноїди (також: Каротиноїди) відноситься до широкого класу природних барвників, які викликають жовтий до червонуватий колір. Каротиноїди відносяться до числа терпенів. Зараз виявлено 800 різних каротиноїдів.
Вони трапляються головним чином у хромопластах та пластидах рослин, у бактеріях, а також у шкірі, оболонці та оболонці тварин, а також у пір’ї та яєчних жовтках птахів, коли ці тварини поглинають з їжею рослинний матеріал, що містить барвники. Оскільки лише бактерії, рослини та гриби здатні виробляти ці пігменти de novo синтезувати.
Деякі каротиноїди схвалені як харчові добавки в ЄС. Вони мають цифри E від E 160a до E 160 g та E 161a до E 161 h. [1]
структура
Здебільшого каротиноїди складаються з ненасичених вуглеводневих ланцюгів та продуктів їх окислення. Каротиноїди формально складаються з 8 одиниць ізопрену. Вони поділяються на
- Каротини, які складаються лише з вуглецю та водню і
- Ксантофіли, кисневмісні похідні каротинів.
Спектр поглинання каротиноїдів становить 400-500 нанометрів за довжиною хвилі.
Фізіологія людини
| Астаксантин (E 161j) | Креветки, омари, лосось |
| β-каротин (E 160a) | Морква, шпинат, абрикоси, лимец |
| Кантаксантин (Е 161 г) | Креветки, омари, лисички |
| Капсантин (E 160c) | паприка |
| Капсорубін | паприка |
| Криптоксантин | помаранчевий |
| Лютеїн (E 161b) | Капуста, шпинат, яєчний жовток |
| Лютеоксантин | Апельсини |
| Лікопен (E 160d) | Помідори, кавуни |
| Зеаксантин (E 161 год) | Кукурудза |
Найвідомішим і найпоширенішим каротиноїдом є β-каротин (морква), також відомий як провітамін А. Близько 50 каротиноїдів демонструють цей ефект; H. перетворюються в ретинол в організмі людини. Цей ефект виражається за допомогою так званих еквівалентів ретинолу, приблизно 6 мг β-каротину та 12 мг змішаних каротиноїдів, що відповідає одному еквіваленту ретинолу. Каротиноїди також вважаються важливими для здоров'я. Шість каротиноїдів відіграють важливу роль в організмі людини: β-каротин, α-каротин, лікопен, β-криптоксантин, лютеїн та зеаксантин. Більшість з них мають функцію антиоксидантів. Це призначено для профілактики багатьох захворювань, таких як рак, атеросклероз, ревматизм, хвороба Альцгеймера та Паркінсона, катаракта або старіння шкіри.
З усіх харчових каротиноїдів лікопен (наприклад, у помідорах) має найбільший антиоксидантний потенціал і вважається найефективнішим захистом проти особливо реактивного синглетного кисню. Лікопен також інгібує ріст клітин пухлини ефективніше, ніж α- або β-каротин.
Антиканцерогенна дія каротиноїдів також теоретично виникає через їх властивість налагоджувати добре функціонуючий зв’язок між клітинами. Зокрема, β-каротин, криптоксантин та кантаксантин стимулюють обмін між клітинами, викликаючи синтез коннексину. Цей зв’язок відіграє ключову роль у формуванні щілинних з’єднань, кількість яких зменшується в ракових клітинах. Однак каротиноїди слід застосовувати лише для профілактики, оскільки вони не впливають на фактичну терапію раку чи запобігання рецидивам. Особливо пацієнтам, які вже страждають на рак, рекомендується бути обережними при застосуванні препаратів із високими дозами.
Деякі каротиноїди містяться у значно вищих концентраціях у печінці, очах, шкірі та жировій тканині, ніж у інших тканинах організму. Каротиноїди лютеїн та зеаксантин у великій кількості містяться в сітківці ока, у так званій жовтій плямі (макулі). Ці каротиноїди, ймовірно, діють як природні захисні механізми, оскільки сітківка ока з її поліненасиченими жирними кислотами, особливо чутливими до окислення, особливо чутлива до дії вільних радикалів.
Як і інші вторинні рослинні речовини, каротиноїди слід вживати не у вигляді ізольованих, висококонцентрованих препаратів, а в натуральній комбінації з іншими харчовими інгредієнтами. Проковтування препаратів із високими дозами криє навіть небезпеку. Справжнє отруєння каротиноїдами неможливо, але добавки β-каротину потенційно можуть збільшити ризик розвитку раку. [2]
Колір шкіри, луски та пір’я
Птахи
Окрім меланіну, у розвитку кольорів у птахів також відіграють роль каротиноїди. Вони потрапляють всередину з їжею і призводять до червоних, оранжевих і жовтих тонів. Птахи, у яких каротиноїди беруть участь у розвитку кольорів, - це, наприклад, жовта плиска (Motacilla flava), Фітіс (Phylloscopus trochilus), синя синиця (Cyanistes caeruleus), велика синиця (Великий Парус) і іволга (Іволги іволги). На відміну від цього, червона грудка Робіна (Erithacus rubecula), спричинені феомеланіном. Якщо їжа не містить достатньої кількості каротину, відповідні ділянки пір’я стануть білими після наступної линьки. Мутації, що призводять до порушень накопичення каротиноїдів у пір’ї, трапляються рідко. [3]
Риби, земноводні та плазуни
У риб, земноводних та плазунів колір шкіри та луски обумовлений тим, що світло взаємодіє з трьома різними типами хроматофор (пігментними клітинами, барвникоутворюючими клітинами), меланофорами, ксантофорами та іридофорами. Окрім птеридинів та флавінів, ксантофори містять також каротини з їжі. Ці три типи барвників відповідають за жовтуватий або червоний кольори. [4] [5] [6]
Функція у фотосинтезі
Основним завданням каротиноїдів у фотосинтезі рослин є захист молекул хлорофілу від руйнування в результаті фотоокислення. Вони діють як фотозахисні агенти, які захищають клітину рослини від активних форм кисню шляхом нефотохімічного гартування. Крім того, вони розширюють спектр поглинання фотосинтетичних організмів у синьо-зеленому спектральному діапазоні, а також частково беруть участь у передачі енергії в антенних комплексах та фотосистемах. Там вони працюють як пігменти легкого збору в комплексі збору світла, які поглинають фотони і передають енергію в центр реакції фотосинтезу. Тому їх разом з фікобілінами називають допоміжними пігментами фотосинтезу. У циклі ксантофілу, який відбувається в хлоропластах, надлишкове випромінювання світла поглинається і перетворюється в нешкідливе тепло.
Оцінки щорічного синтезу каротиноїдів рослинами становлять 100 мільйонів тонн на рік.
Таким чином, розподіл каротиноїдів до вторинних рослинних речовин є не зовсім правильним, оскільки, всупереч визначенню вторинних рослинних метаболітів, їм можуть бути покладені чіткі первинні функції у фотосинтезі.
Технічне значення та синтез
З приблизно 700 відомих природних каротиноїдів деякі мають більше промислове значення і синтезуються в промислових масштабах: β-каротин, астаксантин, кантаксантин, етиловий ефір 8'-апо-β-каротинової кислоти, 8'-апо-β-каротенальдегід, цитраксантин, лікопентан і зеаксантин. Технічне виробництво ідентичних за своєю природою каротиноїдів було вперше розроблено в Hoffmann-La Roche AG та BASF SE. Процедури складні і включають в якості універсальних методів зв'язування:
- Реакція Віттіга
- Реакція Горнера-Вадсворта-Еммона
- Сульфонна зв'язок за Джулією
- Конденсація енолового ефіру
- Перекладання Саузі-Марбе.
Оскільки часто (E.,Z) Утворюються ізомерні суміші, часто слід фотохімічна ізомеризація (перетворення переважно небажаних (Z) Сформуйте бажаний (E.) Форма. [8-й]
Біотехнологічне виробництво
Можна ввести гени для біосинтезу каротиноїдів у грибах, бактеріях і рослинах або збільшити вміст ферментів, що обмежують швидкість, з метою збільшення виробництва каротиноїдів. Дріжджовий грибок Phaffia rhodozyma може бути генетично модифікований таким чином, що він виробляє більше астаксантину та чужорідних каротиноїдів. Також можна значно збільшити накопичення зеаксантину в бульбах картоплі. [9] Трансгенний сорт рису з прізвиськом золотистий рис був спеціально розроблений для країн, що розвиваються, для протидії дефіциту вітаміну А.
Використовувати як барвник
Каротеноїди часто додають як кормову добавку, щоб, наприклад, впливати на колір м’яса вирощуваного лосося, який сірів би, якщо його годували шматками рибної муки в неволі без добавок. Вони зазвичай поглинають барвник, поїдаючи дрібних ракоподібних. Вони також не виробляють астаксантин самі, а їдять дрібні водорості. [10]
З тієї ж причини фламінго в зоопарку також харчуються каротиноїдами, оскільки вони не можуть приймати всередину ракоподібних і водоростей, що містять каротин, і в іншому випадку втратять своє оперення. На колір яєчного жовтка можуть впливати також кормові добавки для курей, оскільки тварини майже не їдять трави чи кукурудзи, що містить природні каротиноїди. Продукти, які пофарбовані безпосередньо каротиноїдами, - це, наприклад, маргарин та фруктові соки. [11]