Carotenoid

Carotenoid thuộc về nhóm được gọi là hợp chất thực vật thứ cấp, không được coi là cần thiết cho con người, nhưng được coi là có lợi cho sức khỏe. Carotenoid là sắc tố màu ưa mỡ (tan trong chất béo). Chúng xuất hiện trong tế bào sắc tố của sinh vật thực vật và tạo cho nhiều loại cây và hoa quả có màu từ vàng đến đỏ. Carotenoid cũng có thể được phát hiện trong lục lạp của cây xanh, chúng có màu xanh của diệp lục che đi. Carotenoid có thể được tổng hợp độc quyền bởi các sinh vật thực vật. Ở đó, trong quá trình quang hợp, chúng tham gia vào hấp thụ ánh sáng và sự chuyển giao năng lượng của nó cho chất diệp lục. Họ cũng mở rộng hấp thụ quang phổ trong dải quang phổ xanh lam-lục ở các sinh vật quang hợp và đóng vai trò như các yếu tố bảo vệ ánh sáng. Hơn nữa, là chất chống oxy hóa, carotenoid bảo vệ chất diệp lục phân tử thực vật khỏi bị hư hại do quang oxy hóa và bảo vệ động vật tiêu thụ thực phẩm thực vật giàu carotenoid khỏi ảnh hưởng của ôxy loài - “oxy hóa căng thẳng“. Ngày nay, 500-600 loại carotenoid khác nhau đã được biết đến, trong đó khoảng 10% có thể được chuyển đổi thành vitamin A (retinol) bởi sự trao đổi chất của con người và do đó có các đặc tính của vitamin A. Người đại diện được biết đến nhiều nhất với tài sản này là beta-caroten. Carotenoid này có vitamin A Hoạt động. Vitamin A chỉ được tìm thấy trong cơ thể động vật và, ngoài beta-caroten, cũng có thể được hình thành từ các carotenoid khác, chẳng hạn như alpha-carotene và beta-cryptoxanthin. Trong điều kiện dinh dưỡng thông thường, khoảng 40 loại carotenoid khác nhau có thể được phát hiện trong huyết thanh của con người, sau đây là loại carotenoid chính trong cơ thể sinh vật.

  • Alpha-caroten
  • Beta-carotene
  • Lycopene
  • Lutein
  • Zeaxanthin
  • Alpha-cryptoxanthin
  • Beta-cryptoxanthin

Beta-carotene chiếm 15-30% tổng số carotenoid trong huyết tương.

Sinh vật hóa học

Về mặt hóa học, carotenoid bao gồm tám đơn vị isoprenoid và bao gồm một chuỗi hydrocacbon với các liên kết đôi liên hợp có thể mang các nhóm thế khác nhau ở cả hai đầu. Chúng có thể được chia thành các carotenes, bao gồm khinh khícarbonvà xanthophylls, cũng chứa ôxy. Các đại diện quan trọng nhất của carotenes là alpha- và beta-carotene cũng như lycopene và của xanthophylls lutein, zeaxanthin cũng như beta-cryptoxanthin. Trong khi trái cây và rau màu vàng, đỏ và cam chứa chủ yếu là carotenes, 60-80% xanthophylls được tìm thấy trong rau xanh. Beta-carotene đại diện cho carotenoid phong phú nhất, mặc dù hàm lượng, ví dụ, lutein trong rau bina và nhiều loại khác cải bắp giống hoặc lycopene ở cà chua cao hơn nhiều.

Hấp thụ

Tổng thể hấp thụ tỷ lệ carotenoid rất thấp, dao động từ 1 đến 50%. Khi lượng carotenoid trong chế độ ăn tăng lên, tỷ lệ hấp thụ sẽ giảm. Ngoài ra, khả năng hấp thụ còn phụ thuộc vào các yếu tố sau.

  • Loại thức ăn - chế độ ăn uống chất xơ, ví dụ như pectin, làm giảm khả năng hấp thụ.
  • Hình thành trong đó các carotenoid có trong thực phẩm - khi kích thước tinh thể tăng lên, tốc độ hấp thụ giảm
  • Kết hợp với các thành phần thực phẩm khác, đặc biệt là chất béo - để đảm bảo sự hấp thu tối ưu, sự hiện diện của chất béo trong chế độ ăn là điều cần thiết
  • Loại chế biến - xử lý nhiệt, cơ học thúc đẩy sự hấp thụ.

Ví dụ, beta-carotene từ cà rốt sống chỉ được hấp thụ khoảng 1% vì nó được bao bọc trong một ma trận phức tạp, khó tiêu hóa của protein, chất béocarbohydrates trong tế bào thực vật. Khi mức độ xử lý tăng lên - dưới tác động của nhiệt và sự tác động cơ học, ví dụ như trong nấu ăn hoặc trong sản xuất tương cà - tỷ lệ hấp thụ tăng lên. Sự hấp thụ của carotenoid tuân theo con đường tái hấp thu lipid, điều này đòi hỏi sự hiện diện của chất béo và axit mật. Carotenoid, cùng với các chất dinh dưỡng hòa tan trong chất béo khác, được đóng gói thành các mixen sau khi giải phóng khỏi thực phẩm dưới tác động của axit mật và được vận chuyển đến các tế bào biểu mô của ruột non niêm mạcỞ đó, võng mạc aldehyde được hình thành từ các carotenoid hoạt tính của vitamin A - beta- và alpha-carotene cũng như beta-cryptoxanthin - là kết quả của sự phân cắt oxy hóa bởi enzyme dioxygenase - một đến hai phân tử của retinal có thể được hình thành từ beta-carotene. Retinal được chuyển đổi thành vitamin A thực tế (retinol) bằng cách rượu dehydrogenase. Sau đó, ester hóa retinol phân tử với palmitic, stearic, oleic và linolenic axit, tương ứng, xảy ra, dẫn đến tổng hợp các este retinyl. Sự phân cắt oxy hóa của carotenoid bởi dioxygenase và sự hình thành vitamin A diễn ra chủ yếu trong các tế bào của ruột non niêm mạc. Tuy nhiên, các carotenoid hoạt tính với vitamin A cũng có thể được chuyển đổi thành vitamin A trong các tế bào mô khác, chẳng hạn như gan, thậnphổi. Ôxy và một ion kim loại, có lẽ là ủi, được yêu cầu để duy trì hoạt động của dioxygenase. Cuối cùng, mức độ phân cắt của enzym và do đó lượng vitamin A được tổng hợp phụ thuộc vào mức độ hấp thụ carotenoid hoặc protein, ủi tình trạng, đồng thời hấp thụ chất béo và chất béo hòa tan vitamin - vitamin A, D, E, K. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng bão hòa axit béo có tác động tích cực hơn nhiều đến sự hấp thụ carotenoid so với các axit béo không bão hòa. Các nguyên nhân sau đây được thảo luận.

  • Axit béo polyene - PFS -, chẳng hạn như axit béo omega-3 và -6, làm tăng kích thước micelle, làm giảm tốc độ khuếch tán
  • PFS làm thay đổi điện tích của bề mặt micelle, ảnh hưởng tiêu cực đến ái lực với tế bào biểu mô
  • PFS chiếm nhiều không gian trong lipoprotein VLDL hơn chất béo bão hòa, hạn chế không gian cho các lipid khác, chẳng hạn như carotenoid, retinol và vitamin E -tocopherol.
  • Omega-3 axit béo ức chế tổng hợp VLDL. VLDL quan trọng đối với sự vận chuyển carotenoid trong huyết thanh.
  • PFS làm tăng nhu cầu về vitamin E, là một chất chống oxy hóa bảo vệ các carotenoid và vitamin A, tương ứng, khỏi bị oxy hóa

vận chuyển và lưu trữ

Các este retinyl tạo thành, retinol chưa được xác minh, carotenes cũng như xanthophylls được lưu trữ trong các chylomicrons trong ruột non niêm mạc. Chylomicrons thuộc nhóm lipoprotein và có nhiệm vụ giải phóng các chất hòa tan trong chất béo từ các tế bào biểu mô của ruột non vào bạch huyết và vận chuyển chúng trong huyết thanh đến gan hoặc các mô ngoại vi. Chỉ một tỷ lệ nhỏ các este retinyl và carotenoit được đưa vào các mô ngoài gan và chuyển hóa thành vitamin A. Tỷ lệ lớn hơn đạt đến gan. Phần lớn hơn đến gan. Trên đường đi, các chylomicrons được nạp vào cơ thể sẽ bị phân giải bằng enzym thành “tàn dư chylomicron”, được các tế bào nhu mô của gan tiếp nhận. Trong gan, tiếp tục chuyển đổi carotenoid và retinyl este thành vitamin A. Retinol tổng hợp sau đó được vận chuyển đến các tế bào hình sao của gan, nơi nó được ester hóa lại. Hơn 80% retinol được hình thành được lưu trữ trong các tế bào hình sao gan. Ngược lại, các tế bào nhu mô của gan chỉ có hàm lượng vitamin A thấp. Khi cần, vitamin A được giải phóng từ gan, liên kết với protein liên kết retinol (RBP) và transthyretin - thyroxin-linding prealbumin - và được vận chuyển trong huyết thanh đến các tế bào đích. Carotenoids được giải phóng từ gan được phân phối cho tất cả các phần của lipoprotein, đặc biệt là VLDL, LDLHDLvà được vận chuyển trong máu huyết tương. Các LDL phần chứa hơn một nửa tổng số carotenoid tập trung. Carotenoids được tìm thấy trong tất cả các cơ quan của con người, mặc dù mức độ trong các mô riêng lẻ khác nhau. Nồng độ cao nhất có thể được tìm thấy trong gan - cơ quan lưu trữ chính - tuyến thượng thận, tinh hoàn (tinh hoàn) và thể vàng (thể vàng của buồng trứng). Ngược lại, thận, phổi, cơ bắp, tim, não or da cho thấy mức độ carotenoid thấp hơn. Nếu chúng ta coi cái tuyệt đối tập trung và sự đóng góp của các mô vào tổng trọng lượng của sinh vật, khoảng 65% carotenoid được bản địa hóa trong mô mỡ.

Các chức năng quan trọng về mặt sinh lý

Chất chống oxy hóa Hoạt động Là thành phần thiết yếu của mạng lưới chống oxy hóa của cơ thể con người, carotenoid có khả năng vô hiệu hóa các hợp chất oxy phản ứng - dập tắt. Chúng bao gồm, ví dụ, gốc peroxyl, ion gốc superoxide, oxy đơn, khinh khí peroxide, và các gốc hydroxyl và nitrosyl.Các hợp chất này có thể tác động lên sinh vật dưới dạng noxae ngoại sinh, trong các phản ứng phụ thuộc vào ánh sáng hoặc nội sinh thông qua các quá trình trao đổi chất hiếu khí. Các chất phản ứng như vậy còn được gọi là các gốc tự do và có thể phản ứng với chất béo, đặc biệt là không bão hòa đa axit béocholesterol, protein, axit nucleic, carbohydrates cũng như DNA và sửa đổi hoặc phá hủy chúng. Carotenoid, đặc biệt là beta-carotene, lycopene, lutein và canthaxanthin đặc biệt tham gia vào cai nghiện của oxy đơn và gốc peroxyl. Quá trình "dập tắt" là một hiện tượng vật lý. Carotenoid đóng vai trò như chất mang năng lượng trung gian - khi phản ứng với oxy đơn, chúng giải phóng năng lượng tương tác với môi trường của nó dưới dạng nhiệt. Bằng cách này, oxy đơn phản ứng trở nên vô hại. Carotenoid đại diện cho “chất khử oxy đơn” tự nhiên hiệu quả nhất. Sự khử hoạt tính của các gốc peroxyl phụ thuộc vào áp suất riêng phần của oxy. Carotenoid chỉ hoạt động như chất chống oxy hóa hiệu quả ở nồng độ oxy thấp. Mặt khác, ở áp suất riêng phần oxy cao, carotenoid có thể phát triển các hiệu ứng prooxidant. Do kết quả của cai nghiện của oxy đơn và các gốc peroxyl, sự hình thành các gốc tự do bị ngăn chặn và chuỗi phản ứng peroxy hóa lipid bị gián đoạn. Bằng cách này, các carotenoid bảo vệ chống lại quá trình oxy hóa của LDL cholesterol, là một yếu tố nguy cơ trong sự phát triển của xơ vữa động mạch (xơ vữa động mạch, làm cứng động mạch). Vì carotenoid được tiêu thụ trong quá trình khử hoạt tính của prooxid, nên cần chú ý đảm bảo lượng carotenoid trong chế độ ăn uống đầy đủ. Các chất chống oxy hóa sự bảo vệ của carotenoid càng mạnh thì chúng càng cao tập trung trong huyết thanh. Nếu carotenoid được dùng cùng với vitamin E (tocopherol) và glutathione - tripeptide của amino axit axit glutamic, glycine và cystein - các chất chống oxy hóa hiệu ứng cũng có thể được nâng cao. Nếu hệ thống bảo vệ chống oxy hóa bị suy yếu do thiếu hụt chất chống oxy hóa, thì các chất oxy hóa ủng hộ chiếm ưu thế, căng thẳng có thể xảy ra. Bằng cách chống lại những thay đổi oxy hóa trong các phân tử quan trọng về mặt sinh học, lượng carotenoid tăng lên làm giảm nguy cơ mắc một số bệnh. Bao gồm các

Tác dụng chống ung thư Theo nhiều nghiên cứu dịch tễ học, việc tăng tiêu thụ trái cây và rau quả giàu carotenoid có liên quan đến việc giảm nguy cơ mắc các khối u. Điều này đặc biệt đúng đối với phổi, thực quản, dạ dày, đại trực tràng (đại tràng và trực tràng), tuyến tiền liệt, cổ tử cung / collum (cổ tử cung), tuyến vú (vú) và da bệnh ung thư. Carotenoid phát huy tác dụng bảo vệ của chúng trong mô hình 3 giai đoạn của quá trình sinh ung thư, đặc biệt là trong giai đoạn thúc đẩy và tiến triển

  • Ức chế sự tăng sinh và biệt hóa của tế bào khối u.
  • Phòng chống DNA oxy hóa và tổn thương tế bào bằng cách giải độc các gốc tự do và ngăn chặn sự phát triển của chúng.
  • Tăng cường phản ứng miễn dịch bằng cách thúc đẩy hệ thống phòng thủ tự nhiên của cơ thể - điều này đặc biệt liên quan đến sự gia tăng của tế bào B và T, số lượng tế bào T trợ giúp và hoạt động của các tế bào tiêu diệt tự nhiên.
  • Kích thích giao tiếp tế bào thông qua các điểm nối khoảng cách.

Điểm nối khoảng cách là các kênh tế bào hoặc kết nối trực tiếp giữa hai ô liền kề. Thông qua các phức hợp protein hình thành lỗ chân lông này - Connexone - xảy ra quá trình trao đổi tín hiệu phân tử thấp và các chất quan trọng, điều chỉnh các quá trình tăng trưởng và phát triển cùng với những thứ khác. Các quá trình như vậy cũng đóng một vai trò trong quá trình sinh ung thư. Các điểm nối khoảng cách duy trì liên lạc giữa các tế bào và cho phép tế bào phát triển được kiểm soát thông qua trao đổi tín hiệu. Chất xúc tiến khối u ức chế sự giao tiếp giữa các tế bào thông qua các điểm nối khoảng trống. Cuối cùng, trái ngược với các tế bào bình thường, các tế bào khối u biểu hiện rất ít tín hiệu gian bào, dẫn đến tăng trưởng tế bào không kiểm soát được. phát triển và tăng sinh tế bào. Ngoài ra, các carotenoid astaxanthin và canthaxanthin có thể can thiệp vào giai đoạn khởi đầu. Chúng ức chế giai đoạn 1 cụ thể enzyme, đặc biệt là các monooxygenase phụ thuộc cytochrom P450, chẳng hạn như CYP1 A1 hoặc CYPA2, được cho là nguyên nhân gây ra sự phát triển của các chất gây ung thư. Tác dụng tương tự của astaxanthin và canthaxanthin cũng được quan sát thấy ở một số giai đoạn 2 enzyme. Thoái hóa điểm vàng do tuổi tác Các điểm vàng (đốm vàng) là một phần của võng mạc và là vùng có tầm nhìn rõ nét nhất. Ở đó, trái ngược với các mô khác, các carotenoid lutein và zeaxanthin cụ thể là tích lũy. Theo các nghiên cứu dịch tễ học, một lượng thức ăn giàu lutein và zeaxanthin có thể giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi (AMD). Hiệu ứng này là do các đặc tính hóa lý của carotenoid - chúng hoạt động như bộ lọc ánh sáng và chất chống oxy hóa cụ thể. AMD là một nguyên nhân phổ biến của khiếm thị ở người cao tuổi và có thể liên quan đến ở tuổi già. Tác dụng chống nắng - bảo vệ da Tác dụng bảo vệ da của carotenoid có thể là do đặc tính chống oxy hóa của chúng. Tăng lượng trái cây và rau quả, đặc biệt là những loại có chứa beta-carotene, có liên quan đến sự gia tăng mức độ carotenoid trong da. Các nghiên cứu trong đó beta-carotene được sử dụng dưới dạng uống kem chống nắng thuốc cho thấy giảm rõ ban đỏ do ánh sáng UV (da đỏ trên diện rộng) khi dùng> 20 mg beta-carotene / ngày trong 12 tuần so với nhóm chứng. Nhìn chung, beta-carotene có thể được sử dụng để tăng khả năng bảo vệ cơ bản của da.

Sinh khả dụng

Carotenes và xanthophylls khác nhau về độ bền nhiệt. Các carotenes không chứa oxy tương đối bền nhiệt. Ngược lại, hầu hết các xanthophylls được oxy hóa đều bị phá hủy khi đun nóng. Điều này giải thích, ví dụ, tại sao rau được làm nóng có ít sức khỏe-có tác dụng thúc đẩy hơn rau chưa được làm nóng. Ngoài ra, mức độ chế biến thực phẩm đóng một vai trò quan trọng. Lycopene từ các sản phẩm cà chua đã qua chế biến, chẳng hạn như nước ép cà chua, có sẵn nhiều hơn đáng kể so với cà chua sống, và sự hấp thu beta-carotene tăng lên khi mức độ trộn lẫn của thực phẩm có chứa carotenoid được thêm vào. Hàm lượng Carotenoid phụ thuộc nhiều vào mùa, độ chín, điều kiện trồng, thu hoạch và bảo quản, và có thể thay đổi đáng kể ở các bộ phận khác nhau của cây. Ví dụ, các lá bên ngoài của cải bắp có lượng lutein và beta-carotene cao hơn đáng kể so với lá bên trong. Thận trọng. Theo dữ liệu có sẵn của Cộng hòa Liên bang Đức về tình hình cung cấp carotenoid cho nam giới và phụ nữ, việc cung cấp beta-carotene không phải là tối ưu.