Trong các sinh vật thực vật, lutein, như một thành phần thiết yếu của hệ thống quang học, thực hiện các chức năng thu ánh sáng và bảo vệ quang, trong số những chức năng khác. Hệ thống quang ảnh bao gồm tổ hợp ăng-ten hoặc tổ hợp thu ánh sáng (bẫy thu ánh sáng) và trung tâm phản ứng, đồng thời là tập hợp của protein và sắc tố phân tử - chất diệp lục và caroten. Nó được khu trú trên màng trong - màng thylakoid - của lục lạp, nơi diễn ra quá trình quang hợp. Phức hợp thu ánh sáng của mỗi hệ thống quang gồm khoảng 250 hoặc 300 protein phân tử liên kết với diệp lục và sắc tố carotenoid. Ánh sáng sự cố nâng phức hợp ăng-ten lên trạng thái kích thích, năng lượng cao. Lutein và khác caroten ở đây có nhiệm vụ hấp thụ lượng tử ánh sáng và truyền năng lượng của nó từ phân tử này sang phân tử bên cạnh trung tâm phản ứng của hệ quang học. Khi ở trung tâm phản ứng, năng lượng được hấp thụ bởi chất diệp lục-a phân tử. Chúng sử dụng năng lượng để tạo ra năng lượng hóa học tương đương. Trung tâm phản ứng của hệ thống quang học cuối cùng cung cấp một cái bẫy không thể đảo ngược cho lượng tử ánh sáng. Ngoài ra, lutein có một chất chống oxy hóa và do đó có được chức năng bảo vệ quan trọng đối với tế bào thực vật cũng như động vật. Nó có thể đánh chặn singlet phá hủy tế bào ôxy. áo lót ôxy thuộc về các gốc tự do có thể phản ứng với chất béo, đặc biệt là không bão hòa đa axit béo và cholesterol, protein, axit nucleic, carbohydrates cũng như DNA và sửa đổi hoặc phá hủy chúng - oxy hóa căng thẳng. Suốt trong cai nghiện của singlet ôxy, lutein hoạt động như một chất mang năng lượng trung gian - nó giải phóng năng lượng tương tác với môi trường dưới dạng nhiệt - quá trình "dập tắt". Bằng cách này, oxy đơn phản ứng trở nên vô hại. Các nghiên cứu về sinh vật đột biến, trong đó caroten, chủ yếu là lutein hoàn toàn không có, cho thấy rằng các tế bào đã bị phá hủy khi có oxy. Các thành phần tế bào - chất béo, protein và axit nucleic - không có khả năng tự vệ trước các hợp chất oxy phản ứng. Kết quả là tế bào chết.
Lutein và các bệnh
Lutein và bệnh về mắt Lutein và zeaxanthin đóng một vai trò quan trọng trong việc dự phòng đục thủy tinh thể (đục thủy tinh thể) và thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi (AMD). Cả hai bệnh về mắt đều là hai nguyên nhân hàng đầu gây ra khiếm thị và mù, phía trước bệnh võng mạc đái tháo đường - một căn bệnh của võng mạc của mắt gây ra bởi bệnh tiểu đường đái tháo đường. Tuổi liên quan đến thoái hóa điểm vàng (AMD) Cây hoàng điểm (đốm vàng) nằm gần trung tâm của võng mạc, một mô thần kinh mỏng, trong suốt, nhạy cảm với ánh sáng bao gồm các tế bào cảm thụ ánh sáng, các tế bào hình que và tế bào hình nón. Các đốm vàng có đường kính khoảng 5 mm và có đường kính lớn nhất mật độ của que và nón. Từ vùng bên ngoài (viền quanh) đến vùng bên trong (parafovea) của điểm vàng, tỷ lệ hình que giảm dần, do đó ở trung tâm điểm vàng chỉ có các tế bào hình nón - các tế bào thị giác chịu trách nhiệm nhận biết màu sắc - được mong đợi. Fovea centralis của đốm vàng là khu vực có tầm nhìn sắc nét nhất và chuyên biệt để có độ phân giải không gian cao nhất. Do đó, rõ ràng là đối với fovea center, nội dung của lutein và zeaxanthin tăng mạnh để cung cấp đủ bảo vệ cho các tế bào nhạy cảm. Ngoài lutein và zeaxanthin, meso-zeaxanthin cũng được tìm thấy với số lượng đáng kể trong võng mạc. Có lẽ, meso-zeaxanthin đại diện cho một sản phẩm chuyển đổi của lutein. Trong fovea centralis, lutein dường như trải qua một phản ứng hóa học. Bằng các hợp chất phản ứng, nó có thể bị oxy hóa thành oxolutein và do quá trình khử được chuyển thành zeaxanthin và meso-zeaxanthin. Các enzyme cần thiết cho quá trình này vẫn chưa được xác định. Vì võng mạc của trẻ em chứa nhiều lutein hơn và ít meso-zeaxanthin hơn so với võng mạc của người lớn, nên cơ chế này dường như chưa được phát triển mạnh mẽ trong cơ thể của trẻ. Các tế bào hình que và tế bào hình nón của võng mạc có hàm lượng chất không bão hòa cao. axit béo và do đó cực kỳ nhạy cảm với quá trình peroxy hóa lipid. Họ cũng tiếp xúc với mức độ bức xạ ánh sáng cao - nguy cơ cao bị tổn thương quang oxy hóa. Lutein hoạt động trong võng mạc một mặt như một bộ lọc ánh sáng và mặt khác như một chất chống oxy hóa.Xanthophyll có khả năng lọc ra tia sáng xanh sóng ngắn ra khỏi dải quang phổ thông thường của ánh sáng. Đặc biệt là ánh sáng xanh năng lượng cao được cho là nguyên nhân hình thành oxy đơn và các hợp chất oxy phản ứng khác bằng cách chuyển các chất cảm quang ngoại sinh cũng như nội sinh thành trạng thái kích thích. Do đó, lutein bảo vệ mắt khỏi sự tấn công triệt để và tổn thương quang oxy hóa. Hơn nữa, lutein có thể làm bất hoạt các loại oxy phản ứng - dập tắt -, làm gián đoạn chuỗi phản ứng của các gốc tự do và do đó làm giảm quá trình peroxy hóa lipid. Điều này ngăn cản sự hình thành lipofuscin, ví dụ, một chất hoạt tính quang. Lipofuscin thuộc về một nhóm chưa được xác định rõ ràng về mặt hóa học gồm các cấu trúc tổng hợp phức tạp khác nhau của chất béo và các protein. Chất prooxidant làm tăng nguy cơ thoái hóa điểm vàng liên quan đến tuổi. Các sắc tố xanthophyll ở trung tâm fovea của điểm vàng được định hướng ưu tiên và do đó chỉ có thể hấp thụ ánh sáng phân cực theo những hướng nhất định. Bằng cách ưu tiên hấp thụ ánh sáng phân cực từ các góc nhất định, lutein có thể làm giảm hiệu ứng bóng và chói. Ngoài ra, người ta tin rằng lutein có thể giảm thiểu tác động của quang sai màu (quang sai của thấu kính quang học) và do đó cải thiện thị lực, đặc biệt là trong phạm vi bước sóng ngắn. Ví dụ, ở những bệnh nhân bị thoái hóa võng mạc bẩm sinh, việc tăng lượng lutein thông qua tăng cường ăn rau bina hoặc cải xoăn, dẫn đến độ tương phản tốt hơn, ít chói hơn và cải thiện khả năng nhận biết màu sắc. Các nghiên cứu về bệnh nhân AMD đã qua đời cho thấy võng mạc của họ đã giảm đáng kể mức lutein và zeaxanthin. Cuối cùng, nồng độ cao của lutein và zeaxanthin trong võng mạc có liên quan đến việc giảm tới 82% nguy cơ mắc bệnh AMD. Do đó, hấp thụ đầy đủ các loại thực phẩm giàu lutein và zeaxanthin đóng một vai trò thiết yếu. Tăng lượng lutein và zeaxanthin có thể làm tăng đáng kể nồng độ trong điểm vàng của võng mạc. Mức độ xanthophylls trong võng mạc tương quan với mức độ huyết thanh của chúng. Quá trình tích lũy cần đến vài tháng, do đó việc tăng lượng lutein và zeaxanthin phải diễn ra trong thời gian dài. Trong các nghiên cứu tương ứng, nồng độ của cả hai loại xanthophylls không tăng đáng kể chỉ sau một tháng. Tăng lượng lutein hấp thụ không liên quan đến các tác dụng phụ như tăng protein máu, chứng viêm da cơ, và những thay đổi trong các quá trình huyết học hoặc sinh hóa. Đục thủy tinh thể (đục thủy tinh thể) Tương tự như AMD, các nghiên cứu khoa học xác nhận tác dụng dự phòng của lutein trong bệnh đục thủy tinh thể. Về mặt chất chống oxy hóa đặc tính, lutein ngăn cản sự tạo ra quang hóa của các loại oxy phản ứng (ROS) trong các mô khác nhau của mắt, có thể là nguyên nhân gây ra bệnh. Các gốc oxy dẫn , trong số những thứ khác, sửa đổi các protein thấu kính, tích tụ glycoprotein, các sản phẩm oxy hóa của axit amin tryptophan, và nhiều phân tử huỳnh quang từ các nguồn ngoại sinh và nội sinh. Những chất nhạy cảm này chịu trách nhiệm cuối cùng trong việc làm mờ ống kính. Bằng cách giảm đáng kể tác hại của ánh sáng và oxy thông qua việc ăn nhiều thực phẩm giàu lutein trong thời gian dài, thường xuyên và nguy cơ đục thủy tinh thể được giảm đến 50%. Lutein hoạt động hiệp đồng với các chất chống oxy hóa khác, chẳng hạn như enzyme superoxide dismutase, catalase và gluthate peroxidase. Nồng độ cao của lutein cũng như zeaxanthin trong võng mạc tương quan với thấu kính trong suốt. Các nghiên cứu dịch tễ học sâu hơn đã kết luận rằng những người tăng lượng hấp thụ lutein và zeaxanthin, chứ không phải các carotenoid khác hoặc vitamin A, đã giảm đáng kể nguy cơ phẫu thuật đục thủy tinh thể. Olmedilla và cộng sự 2001 đã chỉ ra rằng lutein giúp cải thiện thị lực, giảm độ nhạy với ánh sáng chói và tăng thị lực ở bệnh nhân đục thủy tinh thể.
Chức năng trong thực phẩm
Bởi vì lutein tương đối ổn định trong việc lưu trữ trong quá trình chế biến thực phẩm, chỉ xảy ra thất thoát nhỏ, lutein ở dạng đơn chất hoặc thành phần của thực vật chiết xuất Tìm thấy ứng dụng như một chất tạo màu thực phẩm.Lutein cung cấp màu vàng cam và được tìm thấy, chẳng hạn như trong súp, nước sốt, đồ uống có hương vị, món tráng miệng, gia vị, bánh kẹo và bánh nướng. Lutein cũng được sử dụng để tạo màu gián tiếp qua thức ăn chăn nuôi. Đặc biệt, nó được bổ sung vào thức ăn cho gà, làm tăng màu vàng đặc trưng của lòng đỏ trứng gà. Hơn nữa, lutein là một tiền chất quan trọng của các chất tạo hương vị. Xanthophyll bị phân hủy bằng cách cooxit với sự hỗ trợ của lipoxygenaza, bằng cách phản ứng với các hợp chất oxy phản ứng và dưới nhiệt căng thẳng. Các hợp chất cacbonyl có ngưỡng mùi thấp được hình thành từ lutein.
