Carotenoizi - Biologie

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Antibiotice din bacterii

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Carotenoizi

Cand Carotenoizi (de asemenea: Carotenoizi) se referă la o clasă extinsă de coloranți naturali care provoacă o culoare galbenă până la roșiatică. Carotenoizii se numără printre terpene. S-au identificat acum 800 de carotenoizi diferiți.

Acestea apar în principal în cromoplastele și plastidele plantelor, în bacterii, dar și în pielea, coaja și coaja animalelor, precum și în penele și gălbenușurile de ouă ale păsărilor, atunci când animalele în cauză ingeră materiale vegetale care conțin coloranți cu hrana lor. Deoarece numai bacteriile, plantele și ciupercile sunt capabile să producă acești pigmenți de novo a sintetiza.

Unele carotenoide sunt aprobate ca aditivi alimentari în UE. Acestea au numerele E E 160a la E 160 g și E 161a la E 161 h. [1]

structura

În principal carotenoizii constau în lanțuri de hidrocarburi nesaturate și produși de oxidare a acestora. Carotenoidele sunt formate formal din 8 unități de izopren. Ele sunt împărțite în

Carotenii, care sunt compuși doar din carbon și hidrogen și
Xantofile, derivați ai carotenilor care conțin oxigen.

Spectrul de absorbție al carotenoizilor este de 400 până la 500 nanometri în lungime de undă.

Fiziologia umană

Apariția în alimente [2] Aparitia carotenoidelor (numarul E)

Astaxantină (E 161j)	Creveți, homari, somon
β-caroten (E 160a)	Morcovi, spanac, caise, einkorn
Cantaxantină (E 161 g)	Creveți, homari, galbenele
Capsantină (E 160c)	paprika
Capsorubină	paprika
Criptoxantină	portocale
Luteină (E 161b)	Kale, spanac, gălbenuș de ou
Luteoxantina	Portocale
Licopen (E 160d)	Roșii, pepeni verzi
Zeaxantină (E 161 h)	Porumb

Cel mai cunoscut și mai frecvent carotenoid este β-carotenul (morcov), cunoscut și sub numele de provitamina A. Aproximativ 50 de carotenoizi prezintă acest efect; H. sunt transformate în retinol în corpul uman. Acest efect este exprimat cu ajutorul așa-numiților echivalenți de retinol, cu aproximativ 6 mg β-caroten și 12 mg carotenoizi amestecați care corespund unui echivalent retinoal. Carotenoizii sunt, de asemenea, considerați că au o mare importanță pentru sănătate. 6 carotenoizi joacă un rol esențial în corpul uman: β-caroten, α-caroten, licopen, β-criptoxantină, luteină și zeaxantină. Majoritatea au funcția de antioxidanți. Aceasta este destinată prevenirii multor boli precum cancerul, arterioscleroza, reumatismul, Alzheimer și Parkinson, cataracta sau îmbătrânirea pielii.

Dintre toți carotenoizii alimentari, licopenul (de exemplu, în roșii) are cel mai mare potențial antioxidant și este considerat a fi cea mai eficientă protecție împotriva oxigenului singlet deosebit de reactiv. Licopenul inhibă, de asemenea, creșterea celulelor tumorale mai eficient decât α- sau β-caroten.

Efectul anticancerigen al carotenoizilor apare, de asemenea, teoretic din proprietatea lor de a putea stabili o comunicare care funcționează bine între celule. În special β-carotenul, criptoxantina și cantaxantina stimulează schimbul între celule provocând sinteza conexinei. Această conexiune joacă un rol cheie în formarea joncțiunilor decalate, al căror număr este redus în celulele canceroase. Cu toate acestea, carotenoizii trebuie utilizați numai pentru prevenire, deoarece nu au niciun efect în terapia efectivă a cancerului sau în prevenirea recidivelor. În special la pacienții care deja suferă de cancer, se recomandă prudență la preparatele cu doze mari.

Anumite carotenoide se găsesc în concentrații semnificativ mai mari în ficat, ochi, piele și țesut gras decât în alte țesuturi ale corpului. Carotenoidele luteină și zeaxantină apar în cantități mari în retina ochiului, în așa-numita pată galbenă (macula). Acești carotenoizi acționează probabil ca mecanisme naturale de protecție, deoarece retina, cu acizii săi grași polinesaturați, care sunt deosebit de sensibili la oxidare, este deosebit de susceptibilă la atacul radicalilor liberi.

Ca și în cazul celorlalte substanțe vegetale secundare, carotenoizii nu trebuie consumați sub formă de preparate izolate, foarte concentrate, ci într-o combinație naturală cu alte ingrediente nutriționale. Ingerarea preparatelor cu doze mari poate fi chiar periculoasă. O adevărată otrăvire cu carotenoizi nu este posibilă, dar suplimentele cu β-caroten pot crește riscul de cancer. [2]

Culoarea pielii, solzi și pene

Păsări

Pe lângă melanine, carotenoizii joacă și un rol în dezvoltarea culorilor la păsări. Sunt ingerate cu alimente și duc la tonuri roșii, portocalii și galbene. Păsările în care carotenoizii sunt implicați în dezvoltarea culorii sunt, de exemplu, coada galbenă (Motacilla flava), Fitis (Phylloscopus trochilus), titul albastru (Cyanistes caeruleus), titul cel mare (Parus major) și oriolul (Oriolus oriolus). În contrast, sânul roșu al robinului (Erithacus rubecula) cauzată de feomelanină. Dacă alimentele nu conțin suficienți caroten, zonele corespunzătoare ale penelor vor fi albe după următoarea nămol. Mutațiile care duc la perturbări ale acumulării de carotenoizi în pene sunt rare. [3]

Pești, amfibieni și reptile

La pești, amfibieni și reptile, culoarea pielii și a solzilor apare atunci când lumina interacționează cu trei tipuri diferite de cromatofori (celule pigmentare, celule formatoare de coloranți), melanofori, xantofori și iridofori. Pe lângă pteridine și flavine, xantoforii conțin și caroten din alimente. Aceste trei tipuri de coloranți sunt responsabile pentru culorile gălbui sau roșu. [4] [5] [6]

Funcția în fotosinteză

Sarcina principală a carotenoizilor din fotosinteza plantelor este protejarea moleculelor de clorofilă împotriva distrugerii prin foto-oxidare. Aceștia acționează ca agenți fotoprotectori care protejează celula vegetală de speciile reactive de oxigen prin stingerea nonfotochimică. În plus, ele extind spectrul de absorbție al organismelor fotosintetice din gama spectrală albastru-verde și sunt parțial implicate în transferul de energie în complexele și fotosistemele de antene. Acolo funcționează ca pigmenți de recoltare a luminii în complexul de recoltare a luminii, care absorb fotonii și transmit energia către centrul de reacție fotosintetică. Prin urmare, acestea sunt numite, împreună cu ficobilinele, pigmenți accesori ai fotosintezei. În ciclul xantofilă, care are loc în cloroplaste, radiația luminii în exces este absorbită și transformată în căldură inofensivă.

Estimările sintezei anuale de carotenoizi de către plante se ridică la 100 de milioane de tone pe an.

Alocarea carotenoidelor la substanțele vegetale secundare nu este, așadar, complet corectă, deoarece, contrar definiției metaboliților vegetali secundari, li se pot atribui funcții clare și primare în fotosinteză.

Importanță tehnică și sinteză

Dintre cei aproximativ 700 de carotenoizi naturali cunoscuți, unele au o importanță tehnică mai mare și sunt sintetizate la scară industrială: β-caroten, astaxantină, canthaxantină, ester etilic al acidului 8'-apo-β-carotenic, 8'-apo-β-carotenaldehidă, citranaxantină, licopen și zeaxantină. Producția tehnică a carotenoizilor identici cu natura a fost dezvoltată pentru prima dată la Hoffmann-La Roche AG și la BASF SE. Procedurile sunt complexe și includ ca metode universale de legare:

Reacția Wittig
Reacția Horner-Wadsworth-Emmons
Legătura Sulphone conform Julia
Condensarea eterului enol
Reamenajări Saucy-Marbet.

De vreme ceE.,Z) Apar amestecuri de izomeri, urmează adesea o izomerizare fotochimică (conversia celor mai nedorite (Z) Formați în dorit (E.) Formă. [A 8-a]

Fabricarea biotehnologică

Este posibil să se introducă gene pentru biosinteza carotenoidelor în ciuperci, bacterii și plante sau să se mărească conținutul de enzime care limitează rata pentru a crește producția de carotenoizi. Ciuperca de drojdie Phaffia rhodozyma poate fi modificată genetic în așa fel încât să producă mai multă astaxantină și carotenoizi străini. De asemenea, este posibilă creșterea semnificativă a acumulării de zeaxantină în tuberculii de cartofi. [9] Soiul de orez transgenic cu porecla de orez auriu a fost dezvoltat special pentru țările în curs de dezvoltare pentru a contracara deficiența de vitamina A.

Se utilizează ca vopsea

Carotenoizii sunt adesea adăugați ca aditivi furajeri pentru a influența, de exemplu, culoarea cărnii somonului de crescătorie, care ar deveni gri dacă ar fi hrăniți cu bucăți de făină de pește în captivitate fără aditivi. Acestea ingerează în mod normal vopseaua din consumul de crustacee mici. Nici acestea nu produc astaxantină, ci mai degrabă mănâncă alge mici. [10]

Din același motiv, flamingo-urile din grădina zoologică sunt, de asemenea, hrănite cu carotenoizi, deoarece nu pot ingera crustacee și alge care conțin caroten și altfel și-ar pierde penajul. Culoarea gălbenușului de ou poate fi influențată și de aditivii furajeri pentru găini, deoarece animalele nu mănâncă cu greu nici iarbă sau porumb, care conține carotenoizi naturali. Alimentele care sunt colorate direct cu carotenoizi sunt, de exemplu, margarina și sucurile de fructe. [11]