Хранително значение на каротеноидните пигменти

Антонио Дж. Мелендес-Мартинес, Изабел М. Викарио, Франсиско Й. Ередиа

Област на хранене и хроматология. Фармацевтичен факултет. Университет в Севиля. Испания

РЕЗЮМЕ. Каротеноидните пигменти са съединения, отговорни за оцветяването на голям брой растителни и животински храни, като моркови, портокалов сок, домати, сьомга и яйчен жълтък. В продължение на много години е известно, че някои от тези съединения, като а и b-каротин, както и b-криптоксантин, са провитамини А. Въпреки това, скорошни проучвания разкриват антиоксидантните свойства на тези пигменти, както и техните ефикасност в превенцията на някои човешки заболявания, като атеросклероза или дори рак. Всичко това означава, че от хранителна гледна точка интересът към тези пигменти се е увеличил значително.

Ключови думи: Антиоксиданти, каротеноиди, провитамин А.

РЕЗЮМЕ. Хранително значение на каротеноидните пигменти. Каротеноидите са отговорни за цвета на голям брой зеленчукови и животински храни, като моркови, портокалов сок, домат, сьомга и яйчен жълтък. От много години е известно, че някои от тези съединения, като а и b-каротин, както и b-криптоксантин, са провитамини А. Въпреки това, скорошни проучвания показват антиоксидантните свойства на тези съединения и тяхната ефективност при превенцията на някои човешки заболявания, като атеросклероза или рак. Поради всичко това интересът към тези съединения се е увеличил значително от хранителна гледна точка.

Ключови думи: Антиоксиданти, каротеноиди, провитамин А.

Получено: 08-14-2003 Прието: 14.05.2004

Основната функция на каротеноидните пигменти, както в растенията, така и в бактериите, е да улавят светлинна енергия, енергия, която след това се прехвърля към хлорофилите, за да се трансформира по време на фотосинтезата.

Поради наличието в молекулата му на хромофор, състоящ се изцяло или главно във верига от конюгирани двойни връзки (Фигура 1), те дават на плодовете и зеленчуците жълти, оранжеви и червеникави цветове. Те присъстват във всички фотосинтетични тъкани, заедно с хлорофилите, както и в нефотосинтетичните растителни тъкани, като компоненти на хромопластите, които могат да се считат за дегенерирали хлоропласти. Каротеноидите винаги придружават хлорофила в съотношение три до четири части хлорофил към една част каротеноид. Тези пигменти се намират в жълтите плодове и зеленчуци и в зелените тъканни хлоропласти, където те се маскират от хлорофил, докато тъканта остарее. Съдържанието на каротеноиди в плодовете се увеличава по време на узряването, въпреки че част от усилването на цвета се дължи на загубата на хлорофил.

Химични структури на a - b - g -каротин, b -криптоксантин, ликопен, лутеин и зеаксантин

хранително

Допреди няколко години голяма част от хранителната важност на тези пигменти се основаваше на факта, че някои от тях имаха активност на провитамин А, въпреки че наскоро беше доказано, че значението на тези съединения отива по-далеч, тъй като те показват, че важна роля в превенцията на различни човешки дегенеративни заболявания.

Разпределение на каротеноидите в храната

Каротеноидните пигменти са широко разпространени сред живите същества (Таблица 1). То е в зеленчуците, където те се намират в по-голяма концентрация и разнообразие, въпреки че се срещат и в бактерии, водорасли и гъбички, както и в животни, въпреки че не могат да ги синтезират. Смята се, че годишно в природата се произвеждат над 100 000 000 тона каротеноиди. По-голямата част от това количество се намира под формата на фукоксантин (в различни водорасли) и в трите основни каротеноида в зелените листа: лутеин, виолаксантин и неоксантин. При някои видове, като Lactuca sativa, лактукаксантинът е основен пигмент .

Разпределение на каротеноидите в различни храни

Основни каротиноиди

Морков (Daucus carota)

а - и b-каротин

Портокал (Citrus sinensis)

Виолаксантин, b-криптоксантин, лутеин,

Манго (Mangifera indica)

Виолаксантин, b-каротин

Домат (Lycopersicum esculentum)

Червен пипер (Capsicum anuum)

Капсантин, капсорубин

Праскова (Prunus persica)

b -криптоксантин, лутеин

Папая (Carica papaya)

b-криптоксантин, b-каротин

Гуава (Psidium guajava)

Ликопен, b-каротин

Слива (Spondias lutea)

b -криптоксантин

Разпределението на каротеноидите между различните групи растения не представлява уникален модел. В зеленчуците съдържанието на каротеноиди следва общия модел на хлоропластите на всички висши растения, като обикновено са лутеин, b-каротин, виолаксантин и неоксантин, в този ред повечето. Зеаксантин, b-каротин, b-криптоксантин и антираксантин се намират в малки количества. В плодовете ксантофилите обикновено се намират в по-голяма пропорция, въпреки че в някои случаи основните пигменти са каротини, какъвто е случаят с доматения ликопен. Понякога в някои плодове се случва, че някои каротеноиди, освен че са мнозинство, са ограничени до един вид растения. Капсантинът и капсорубинът се намират почти изключително в плодовете от рода Capsicum и са основните пигменти, които придават цвета на червения пипер. Трябва да се има предвид, че каротеноидният модел в един и същи плод варира в зависимост от фактори като сорт и климатични условия, наред с други. .

При животните каротеноидите се включват чрез диетата и се съхраняват в мастната тъкан, без да се трансформират. Жълтъкът на яйцето дължи цвета си на два ксантофила, лутеин и зеаксантин, и на следи от b-каротин, докато астаксантинът е отговорен за розовия цвят на месото от сьомга. Понякога някои каротеноиди като астаксантин се свързват с протеини, причинявайки съединения, известни като каротинопротеини, което се среща в някои ракообразни. Каротенопротеините придават на тези животни зеленикави или синкави цветове, въпреки че когато тези комплекси се денатурират по време на готвене, се разкрива червеният цвят на каротеноида. .

Значение на каротеноидите в диетата

В допълнение към приноса на каротеноидите за привлекателния цвят на плодовете и зеленчуците, поради тяхното значение на физиологично и диетично ниво, се откроява свойството на някои от тях да имат активност като провитамин А (8,9) .

Витамин А е от съществено значение за нощното виждане и е необходим за поддържане на здрава кожа и повърхностни тъкани. Той може да се достави като такъв витамин, наречен ретинол, като някои по-малко активни аналози или като негови предшественици, каротеноидите. Ретинолът е ненаситен цикличен алкохол с двадесет въглеродни атома, съставен от b-ionone ядро ​​и ненаситена странична верига. В молекулата на ретинола (Фигура 2) има пет конюгирани двойни връзки, включително двойната връзка на β-йононовия пръстен, който е конюгиран с тези на страничната верига.

Структура на ретинола

Не всички каротеноиди са предшественици на витамин А, така че можем да ги разделим на две големи групи: провитамини и непровитамини. Броят на каротеноидите на предшественика на витамин А варира между 50 и 60, като се открояват каротините (a -, b - и g-каротин) и някои ксантофили (b-криптоксантин) .

Способността на каротините да действат като провитамин А зависи от превръщането в ретинол от животни, както и от наличието на b-ionone. Каротините, съдържащи поне един b-йононов пръстен, могат да бъдат превърнати в ретинол при животните. По този начин най-важният каротиноид в това отношение е b-каротинът, който съдържа два от тези пръстена (Фигура 1). A- и g-каротинът (Фигура 1) обаче не могат да бъдат превърнати в ретинол при животни толкова ефективно, колкото b-каротин, тъй като електронният пръстен на a-каротин не може да се превърне в тялото в g-ionone и отворената структура на g-каротиновата верига не може да се направи циклична при животните. Ето защо a-каротинът и g-каротинът се трансформират в ретинол с половината от ефективността на b-каротина. Биологичната активност на b-йононовия пръстен в каротините спира чрез въвеждането на хидроксилна група. В-криптоксантин (Фигура 1), с единия заместен с хидроксил b-йононов пръстен, а другият непокътнат, има същата активност на провитамин А като a- и g-каротин. Зеаксантин (Фигура 1) има два хидроксилирани b-йононови пръстена, така че не действа като провитамин А.

От друга страна, отдавна се предполага, че каротеноидите действат като положителни усилватели на имунния отговор. В този смисъл изглежда, че високите дози b-каротин увеличават съотношението между CD4 и CD8 лимфоцитите, което е много ниско при пациенти с ХИВ (16) .

Фактът, че напоследък каротеноидите предизвикват голям интерес, се дължи на поредица от проучвания, които демонстрират тяхната антиоксидантна активност. От хранителна гледна точка антиоксидантът може да се определи като веществото, присъстващо в храната, което значително намалява неблагоприятните ефекти на реактивни видове като кислород и азот, при нормални физиологични условия при хората (14) .

В интересно проучване, включващо доброволци от пет страни, е показано, че добавянето с каротеноиди не означава повишаване на устойчивостта на липопротеините с ниска плътност към окисляване; Резултатите от този тест обаче показаха, че консумацията на плодове и зеленчуци, богати на каротеноиди, предполага повишаване на устойчивостта към окислителни процеси. По същия начин се наблюдава, че повишаването на плазмените нива на каротеноиди е свързано с по-малко увреждане на ДНК и по-голяма възстановителна активност. По-рано се предполагаше, че обогатяването на липопротеините с ниска плътност с β-каротин и ликопен подобрява защитата срещу синглетен кислород. Това обогатяване на протеини с ниска плътност е постигнато чрез подлагане на здрави доброволци на добавки с доматен сок. В друго скорошно проучване се стига до заключението, че както червеният пипер каротеноиди, така и b-каротинът инхибират липидната пероксидация in vivo (37) .

Както се вижда от гореизложеното, много изследователи понастоящем работят върху антиоксидантните и противотуморни свойства на тези съединения, така че непрекъснато се предоставят нови данни в това отношение и тези свойства се разкриват в други каротеноиди. Трябва да се отбележи, че повечето от проучванията за антиоксидантната активност на каротеноидите са проведени in vitro, въпреки че през последните години броят на in vivo анализите се е увеличил значително.

Нива на прием и препоръки

Провитамин А активността на някои каротеноиди, като а-каротин, b-каротин и b-криптоксантин, е широко демонстрирана, както вече беше коментирано по-рано, така че тези провитамин каротеноиди се разглеждат в препоръчителните дози на витамин А. Тези препоръчителни приема се изразяват като еквиваленти на ретинол (ER) (1 еквивалент на ретинол = 1 µg ретинол = 12 µg b-каротин = 24 µg a-каротин = 24 µg b-криптоксантин). Средният прием на витамин А е в диапазона от 744 до 811 еквивалента на ретинол на ден при мъжете и 530 до 716 еквивалента на ретинол на ден при жените. Като се вземат предвид еквивалентите на ретинол, се изчислява, че приблизително 26% и 34% от витамина А, консумирани съответно от мъжете и жените, се осигуряват от провитамин каротеноиди .

От друга страна, епидемиологичните наблюдения показват, че консумацията на храни, богати на каротеноиди, е свързана с по-нисък риск от страдание от хронични заболявания. Тези доказателства обаче не са достатъчни, за да се установят изисквания за тези съединения, тъй като наблюдаваните ефекти могат да се дължат на други съединения, присъстващи в храни, богати на каротеноиди. Препоръчва се обаче да се увеличи консумацията на плодове и зеленчуци, богати на тези пигменти (14) .