แคโรทีนอยด์คืออะไร ทำไมถึงจำเป็น และพบได้ที่ไหน? แคโรทีนอยด์เป็นสารสีจากพืชที่ให้สีแดง ส้ม และเหลืองแก่ผักและผลไม้ แหล่งที่มาของแคโรทีนอยด์ วิตามินแคโรทีน

แคโรทีนอยด์เป็นสารสีเหลือง ส้ม หรือแดงที่สังเคราะห์โดยพืช (เช่นเดียวกับแบคทีเรียและเชื้อรา) ไม่ละลายในน้ำ ใกล้เคียงกับวิตามินเอ (เรตินอล) และส่งผ่านไปยังเรตินอลโครโมฟอร์ที่สำคัญมาก แคโรทีนอยด์เป็นหนึ่งในปัจจัยที่ปกป้องร่างกายจากการพัฒนาของเนื้องอก แคโรทีนอยด์ บางส่วนมีบทบาทในการสังเคราะห์แสงเพิ่มเติม แต่ยังสามารถทำหน้าที่อื่น ๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสง แคโรทีนอยด์ประกอบด้วยแคโรทีนและแซนโทฟิลล์ที่กระจายอยู่ทั่วไป โดยลักษณะทางเคมีแล้ว สารเหล่านี้คือไอโซพรีนอยด์ไฮโดรคาร์บอนที่มีคาร์บอน 40 อะตอม (รูปที่ 12) พวกมันอยู่ในเม็ดสีสังเคราะห์แสงเสริมซึ่งมีสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงทั้งหมด รวมถึงแคโรทีนอยด์ ซึ่งเป็นกลุ่มของสารเคมีกลุ่มใหญ่ที่เป็นผลิตภัณฑ์ควบแน่นของสารตกค้างไอโซพรีน (รูปที่ 128)

Xanthophylls เป็นแคโรทีนออกซิไดซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแคโรทีนที่อุดมไปด้วยคือใบสีเขียวของพืชบางชนิด (เช่น ผักโขม) พืชรากของแครอท โรสฮิป ลูกเกด มะเขือเทศ ฯลฯ ในพืช แคโรทีนอยด์ส่วนใหญ่จะแสดงโดยพี-แคโรทีนที่ใช้งานมากที่สุดทางสรีรวิทยา แคโรทีนและแซนโทฟิลล์มักเป็นตัวกำหนดสีของสิ่งมีชีวิตบางชนิด ตัวอย่างเช่น สีของแบคทีเรียสีม่วงเกิดจากการมีอยู่ของแซนโทฟิลล์ประเภทโรโบตินและสไปริลโลทอกซิน สีน้ำตาล - สีน้ำตาลและไดอะตอม - ฟูโคแซนทีน

สัตว์และมนุษย์ไม่สามารถสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ได้ แต่เมื่อได้รับอาหารแล้ว พวกมันจะใช้พวกมันในการสังเคราะห์วิตามินเอ แคโรทีนอยด์เช่นคลอโรฟิลล์จับกับโปรตีนได้น้อยมาก พวกมันถูกสกัดได้ง่ายจากพืชและใช้เป็นยาและสีย้อม

แคโรทีนอยด์ส่วนใหญ่สร้างขึ้นจากการควบแน่นของสารตกค้างไอโซพรีนอยด์ 8 ชนิด ในแคโรทีนอยด์บางชนิด สายโซ่พอลิไอโซพรีนอยด์จะเปิดและไม่มีหมู่ไซคลิก แคโรทีนอยด์ดังกล่าวเรียกว่าอะลิฟาติก ส่วนใหญ่มีวงแหวนอะโรมาติกหรือเบตาไอโอโนนที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองของโซ่ แคโรทีนอยด์ประเภทแรกคือ aryl ส่วนที่สองคือ alicyclic นอกจากนี้ยังมีแคโรทีนอยด์ที่ไม่มีออกซิเจนในโมเลกุล และแคโรทีนอยด์ที่มีออกซิเจน ซึ่งมีชื่อสามัญว่าแซนโทฟิลล์

องค์ประกอบของแคโรทีนอยด์ในยูแบคทีเรียสังเคราะห์แสงนั้นมีความหลากหลาย นอกเหนือจากเม็ดสีที่เหมือนกันในกลุ่มต่างๆ แล้ว ยังมีการพบแคโรทีนอยด์บางชนิดหรือชุดของสารกลุ่มหลังสำหรับแต่ละกลุ่มด้วย

องค์ประกอบที่หลากหลายที่สุดของเม็ดสีแคโรทีนอยด์ในแบคทีเรียสีม่วง ซึ่งแยกแคโรทีนอยด์ได้มากกว่า 50 ชนิด เซลล์ของแบคทีเรียสีม่วงส่วนใหญ่มีเพียงอะลิฟาติกแคโรทีนอยด์ ซึ่งหลายชนิดอยู่ในกลุ่มแซนโทฟิลล์ พบ aryl monocyclic carotenoid okenon ในแบคทีเรียกำมะถันสีม่วงบางชนิด และเบต้าแคโรทีนจำนวนเล็กน้อย ซึ่งเป็น alicyclic carotenoid ที่พบได้ทั่วไปในไซยาโนแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตสังเคราะห์แสง พบในแบคทีเรียสีม่วงที่ไม่ใช่กำมะถันสองชนิด

สูตรโครงสร้างของแคโรทีนอยด์บางชนิดที่มีลักษณะเฉพาะของแบคทีเรียสีม่วงแสดงไว้ในรูปที่ 70, 2-5. ชุดและปริมาณของแคโรทีนอยด์แต่ละชนิดจะเป็นตัวกำหนดสีของแบคทีเรียสีม่วง ซึ่งมีสารแขวนลอยหนาเป็นสีม่วง-ม่วง แดง ชมพู น้ำตาล และเหลือง

เม็ดสีแคโรทีนอยด์ดูดซับแสงในบริเวณสีน้ำเงินและสีเขียวของสเปกตรัม เช่น ในช่วงความยาวคลื่น 400-550 นาโนเมตร เม็ดสีเหล่านี้ เช่น คลอโรฟิลล์ อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์และเกี่ยวข้องกับโปรตีนเมมเบรนโดยไม่มีพันธะโควาเลนต์ร่วมด้วย

หน้าที่ของแคโรทีนอยด์ในยูแบคทีเรียสังเคราะห์แสงนั้นมีความหลากหลาย ในฐานะเม็ดสีสังเคราะห์แสงเสริม แคโรทีนอยด์จะดูดซับควอนตัมแสงในบริเวณความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัม ซึ่งจากนั้นจะถ่ายโอนไปยังคลอโรฟิลล์ ในไซยาโนแบคทีเรีย พลังงานแสงที่แคโรทีนอยด์ดูดซับไว้จะเข้าสู่ระบบภาพถ่าย I ประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงานสำหรับแคโรทีนอยด์ที่แตกต่างกันมีตั้งแต่ 30 ถึง 90%

เป็นที่ทราบกันดีว่าการมีส่วนร่วมของแคโรทีนอยด์ในปฏิกิริยาโฟโตแทกซิสรวมถึงการป้องกันเซลล์จากผลกระทบที่เป็นพิษของ singlet oxygen

การกระทำของแคโรทีนอยด์ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงการมีส่วนร่วมในการป้องกันผลกระทบจากโฟโตไดนามิก พวกมันดับสถานะซิงเกิลของออกซิเจนโดยไม่คำนึงถึงปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น: ในแสงสว่างหรือในความมืด

มุมมอง: 143

25.11.2018

สีย้อมธรรมชาติที่ให้สีแก่ใบไม้ ดอกไม้ ผลไม้ ราก และส่วนอื่นๆ ของพืช (สีเหลือง ส้ม แดง น้ำตาล) รวมกันเป็นกลุ่มแคโรทีนอยด์ , สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ไม่ละลายน้ำซึ่งสังเคราะห์โดยพืชทุกชนิดรวมถึงจุลินทรีย์บางชนิด

แคโรทีนอยด์ร่วมด้วยคลอโรฟิลล์ การให้พืชที่มีสีเขียวเป็นสองกลุ่มเม็ดสีสังเคราะห์แสง และทำหน้าที่ดูดซับแสงด้วยการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีในภายหลัง นอกจากนี้ แคโรทีนอยด์ยังมีบทบาทในการปกป้อง ปกป้องคลอโรฟิลล์จากการสัมผัสกับพลังงานแสงอาทิตย์มากเกินไป และจากปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยออกซิเจนที่ปล่อยออกมาระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง พวกเขายังให้โครงสร้างของระบบภาพถ่ายซึ่งครอบครองตำแหน่งที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดในเยื่อสังเคราะห์แสง

แม้จะมีความคล้ายคลึงกันในบทบาทของพวกมันในชีวิตของพืช แต่คลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ก็มีความแตกต่างกันหลายประการ ดังนั้น คลอโรฟิลล์จึงดูดซับคลื่นแสงส่วนใหญ่ของสเปกตรัมสีแดง อินฟราเรด (ความยาวคลื่น 650 - 710 นาโนเมตร) สีน้ำเงินและรังสีอัลตราไวโอเลต (ความยาวคลื่น 400 - 500 นาโนเมตร) และแคโรทีนอยด์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสีเขียว น้ำเงิน ม่วง รังสีอัลตราไวโอเลต (คลื่นความยาว 280 - 550 นาโนเมตร) นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกัน แคโรทีนอยด์ไม่มีโลหะซึ่งแตกต่างจากคลอโรฟิลล์

ในทางกลับกัน แคโรทีนอยด์จะแสดงด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนที่ละลายในไขมันสองชนิดในอนุกรมเทอร์พีน:แคโรทีนและ แซนโทฟิลล์ . แซนโทฟิลล์แตกต่างจากแคโรทีนตรงที่นอกจากคาร์บอนและไฮโดรเจนแล้ว พวกมันยังมีอะตอมของออกซิเจนด้วย

อยู่ในเนื้อเยื่อและเซลล์ของพืชแซนโทฟิลล์ให้สีเหลือง พวกมันถูกแยกออกจากใบไม้ในฤดูใบไม้ร่วงเป็นครั้งแรกในปี 1837 โดยนักเคมีและนักแร่วิทยาชาวสวีเดน Jöns Jakob Berzelius ซึ่งเป็นผู้ให้ชื่อนี้

จนถึงปัจจุบันมีการศึกษาตัวแทนของแคโรทีนอยด์ประมาณ 650 รายการ ในหมู่พวกเขามีเม็ดสีส้มที่พบมากที่สุดและรู้จักกันดีที่สุด แคโรทีนให้สีเหลืองส้มแก่ผลไม้ของผักและผลไม้ รวมถึงส่วนอื่น ๆ ของพืช (ใบ ราก ฯลฯ) และเม็ดสีแดง ไลโคปีน(ผลมะเขือเทศ, เนื้อแตงโม, ผลไม้, ผลเบอร์รี่) ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วไอโซเมอร์ของมัน คุณยังสามารถพิจารณาแคโรทีนเป็นอนุพันธ์ของไลโคปีน

เม็ดสีแคโรทีนอยด์ชนิดแรกที่เรารู้จักกันในปัจจุบันคือแคโรทีน(ลาดพร้าว คาโรต้า ) ได้มาจากรากของแครอทและหัวผักกาดสีเหลืองในปี พ.ศ. 2374 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Ferdinand Wackenroder ในเวลาต่อมา Richard Wilstetter นักเคมีชาวเยอรมันได้เสนอสูตรเชิงประจักษ์สำหรับแคโรทีนซี 40 น 56 . และในปี 1930 เกือบหนึ่งศตวรรษหลังจากการค้นพบแคโรทีนอย่างเป็นทางการ ในที่สุด Paul Carrer นักเคมีชาวสวิสก็ยืนยันสูตรโครงสร้างของมัน ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้รับรางวัลโนเบล (1937)

จากการศึกษาพบว่าแคโรทีนมีอยู่สี่รูปแบบ:α -แคโรทีน β -แคโรทีน γ -แคโรทีนและ δ -แคโรทีน ซึ่ง 3 รูปแบบแรกคือโปรวิตามินเอ . เมื่ออยู่ในร่างกายมนุษย์ (สัตว์) พวกมันจะถูกเปลี่ยนเป็นสารสำคัญเรตินอยด์(ก1,ก2 กรดเรติโนอิก ฯลฯ) ซึ่งมีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ (ปกป้องเซลล์จากการทำลายของพลังงานแสง) เบต้าแคโรทีนมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการทำงานของมัน เนื่องจากมันถูกเปลี่ยนเป็นเรตินอลสองโมเลกุล ในขณะที่ส่วนที่เหลือ (α-และ γ-แคโรทีน) สามารถสร้างได้เพียงโมเลกุลเดียว

เปิด วิตามินเอ เกิดขึ้นในปี 2456 ความสำคัญต่อชีวิตของจุลินทรีย์แทบจะประเมินค่าไม่ได้ ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ มีผลดีต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการ และเป็นส่วนหนึ่งของเม็ดสีที่มองเห็นได้หลักโรดอปซิน ให้การป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ การขาดวิตามินนี้ในอาหารจะลดภูมิคุ้มกันลงอย่างมาก ทำให้กระบวนการเติบโตช้าลง และส่งผลเสียต่อการทำงานของการมองเห็น

การศึกษาล่าสุดได้ยืนยันคุณสมบัติต้านมะเร็งและป้องกันรังสีของเบต้าแคโรทีน ช่วยฟื้นฟูการป้องกันของร่างกายมีผลในเชิงบวกต่อการทำงานของระบบหัวใจและหลอดเลือดบ่งชี้ถึงโรคทางนรีเวชและภาวะขาดออกซิเจนภายในเซลล์ เนื่องจากคุณสมบัติในการฟื้นฟู การเตรียมน้ำมันด้วยแคโรทีนจึงถูกนำมาใช้เพื่อรักษาแผลไฟไหม้ อาการบวมเป็นน้ำเหลือง และโรคผิวหนังต่างๆ นอกจากนี้ เบต้า-แคโรทีนยังเป็นสารก่อมะเร็งและสารป้องกันตับ

เนื่องจากร่างกายมนุษย์ไม่สามารถสังเคราะห์วิตามินเอได้เอง วิตามินเอสำรองจึงถูกเติมเต็มด้วยโภชนาการที่คัดสรรมาอย่างเหมาะสม อาหารจากพืชที่อุดมด้วยโปรวิตามินเอ ได้แก่ แครอท มะเขือเทศ พริกแดง ใบผักโขม ฟักทอง ต้นหอม บรอกโคลี และผลเบอร์รี่และผลไม้หลายชนิด เมื่อรับประทานอาหารที่อุดมไปด้วยเบต้า-แคโรทีน ควรจำไว้ว่ามันละลายในน้ำได้ไม่ดี ดังนั้นการดูดซึมโปรวิตามินดีจึงมั่นใจได้เมื่อรวมกับไขมันจำนวนเล็กน้อย มีประโยชน์มากคือผลิตภัณฑ์จากสัตว์ที่มีเรตินอยด์ (วิตามินเอในรูปแบบที่เข้าถึงได้มากที่สุด): นม, เนย, ครีมเปรี้ยว, คอทเทจชีส, ไข่แดง, น้ำมันปลา, ตับ, คาเวียร์

แคโรทีนเป็นสารให้สี (สีย้อม E160 และ E160a) ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและขนม แหล่งที่มาหลักของการผลิตทางอุตสาหกรรมคือผลไม้ของพืชเช่นทะเล buckthorn, กุหลาบป่า, เชื้อราและจุลินทรีย์บางชนิด

แคโรทีนอยด์เป็นรงควัตถุประเภทไลโปฟิลิกที่อยู่ในพืชในคลอโรพลาสต์และโครโมพลาสต์ พวกมันถูกสังเคราะห์โดยสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่ทำการสังเคราะห์แสงด้วยออกซิเจน: ไซยาโนแบคทีเรีย, สาหร่าย, พืชชั้นสูง นอกจากนี้ เชื้อราหลายชนิดสังเคราะห์และสะสมแคโรทีนอยด์ เช่น ชานเทอเรลมี (3-แคโรทีนและแคนทาแซนธิน) จำนวนมาก สัตว์ส่วนใหญ่ไม่สามารถสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ได้ ดังนั้นพวกมันจึงได้รับแคโรทีนอยด์ที่จำเป็นต่อการเผาผลาญตามปกติจากพืช

โครงสร้างและการสังเคราะห์ทางชีวภาพของแคโรทีนอยด์

แคโรทีนอยด์ส่วนใหญ่ - เตตระเทอร์พีนอยด์ที่สร้างจากหน่วยไอโซพรีน 8 หน่วย - มีสายโซ่คาร์บอนที่ประกอบด้วยคาร์บอน 40 อะตอม ในแคโรทีนอยด์หลายชนิด สายโซ่โพลีไอโซพรีนของคาร์บอนจะถูกไซไซไลซ์ที่ส่วนปลาย ก่อตัวเป็นวงแหวนไอโอโนนหลายประเภท รู้จักแคโรทีนอยด์มากกว่า 600 ชนิด พวกมันต่างกันที่ตำแหน่งของจุดดูดกลืนแสง ซึ่งจะอยู่ในช่วง 400-550 นาโนเมตร (สีเขียวอมม่วง) เสมอ แคโรทีนอยด์แบ่งออกเป็นแคโรทีนซึ่งประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น และแซนโทฟิลล์ซึ่งมีอะตอมของออกซิเจนในรูปของหมู่ไฮดรอกซี เมทอกซี อีพ็อกซี หรือคีโต

แคโรทีนมักมีสีส้ม ที่พบมากที่สุดคือ a- และ (3-carotenes) (รูปที่ 57) A-carotene มี (3- และ ?-ionone วงแหวน และ (3-carotene) มี 2 วงแหวน (3-ionone rings) พืชหลายชนิดมีไลโคปีน - แคโรทีน สว่าง - แดง ไม่มีวงแหวนไอออน ไลโคปีนเป็นตัวกลางในการสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ รวมถึง a- และ (3-แคโรทีน

Xanthophylls มีสีแตกต่างกันไปตั้งแต่สีเหลืองอ่อนไปจนถึงสีแดงเข้ม แม้ว่าพวกมันจะได้ชื่อมาจากคำภาษากรีกว่า xanthos ซึ่งแปลว่าสีเหลือง ตัวอย่างเช่นแอสตาแซนธิน (รูปที่ 57) ให้สีแดงสดแก่กลีบของอิเหนาและผลพริกไทยแคปแซนธินและแคปซอร์บิน พริกชี้ฟ้าสีแดงเข้ม สารแซนโทฟิลล์ที่พบบ่อยที่สุดคือสารสีเหลือง ลูทีน ซีแซนทีน และไวโอแลกแซนทีน Canthaxanthin และ astaxanthin (รูปที่ 57) เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ

อะโพคาโรทีนอยด์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากความแตกแยกออกซิเดชันของสายโซ่คาร์บอนของแคโรทีนอยด์มีความสำคัญต่อการทำงานอย่างยิ่ง ในพืช อะโพคาโรทีนอยด์ที่ศึกษาคือ 8"-apocaratinal เช่นเดียวกับไฟโตฮอร์โมน: กรดแอบไซซิกและสตริโกแลคโตน สัตว์และมนุษย์ต้องการเรตินอล เรตินอล และกรดเรติโนอิก - เรตินอยด์ ซึ่งเรียกรวมกันว่าวิตามินเอ (รูปที่ 57)

ข้าว. 57.

ในพืช การสังเคราะห์แคโรทีนอยด์เกิดขึ้นในพลาสมิด ซึ่งสารสีเหล่านี้มักจะยังคงอยู่: ในใบสีเขียว สารเหล่านี้คือคลอโรพลาสต์ และในผลไม้ กลีบดอกไม้ และรากพืช โครโมพลาสต์ ในขั้นต้น geranylgeranyl diphosphate ถูกสังเคราะห์จากบล็อก prenyl C 5 โดยมีส่วนร่วมของ isopentenyltransferase - geranylgeranyl diphosphate synthase (รูปที่ 58) จากนั้น geranylgeranyl diphosphate สองโมเลกุลเชื่อมโยงกันแบบหางต่อหางโดยมีส่วนร่วมของ phytoin synthase นอกจากนี้ ไฟโตอินที่ไม่มีสีจะถูกทำให้ไม่อิ่มตัวและเปลี่ยนเป็นไลโคปีนเม็ดสีแดงด้วยระบบพันธะคู่ที่เชื่อมต่อกัน ภายใต้การทำงานของไซเคลสเฉพาะ ไลโคปีนสามารถเปลี่ยนเป็น a- หรือ (3-แคโรทีน ในทางกลับกัน แคโรทีนจะทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของแซนโทฟิลล์ ซึ่งพวกมันจะถูกเปลี่ยนโดยใช้ออกซิเจนหลายชนิด: ไฮดรอกซีเลส อิพอกซิเดส และอื่นๆ นอกจากนี้ ห่วงโซ่คาร์บอนของแคโรทีนอยด์สามารถ

โดดเด่นด้วยความสามารถในการสะสมของแคโรทีนอยด์จำนวนมาก แคโรทีนอยด์เป็นสารประกอบที่มีลักษณะเทอร์พีนอยด์และส่วนใหญ่เป็นของเตตระสเปนที่มีคาร์โบไฮเดรต 40 อะตอมต่อโมเลกุล (สารประกอบ C 40) ประกอบด้วยหน่วยไอโซพรีนแปดหน่วยและประกอบขึ้นจากการเชื่อมโยง "หางถึงหาง" ของชิ้นส่วนสองชิ้น แต่ละชิ้นส่วนประกอบด้วยไอโซพรีนตกค้างสี่ตัวที่เชื่อมต่อ "หัวต่อหัว" ดังนั้น กลุ่มเมทิลกลางทั้งสองกลุ่มจึงอยู่ในตำแหน่ง 1,6 ที่สัมพันธ์กัน ในขณะที่กลุ่มเมทิลที่ไม่ใช่ปลายที่เหลืออยู่จะอยู่ในตำแหน่ง 1,5 (รูปที่ 1)

รูปที่ 1 - แผนผังการเชื่อมต่อของสารตกค้างไอโซพรีนในส่วนกลางของโมเลกุลแคโรทีนอยด์

แคโรทีนอยด์. ลักษณะทั่วไป

แคโรทีนอยด์ทั้งหมดสามารถได้รับอย่างเป็นทางการจากสารประกอบอะไซคลิกไลโคปีน (รูปที่ 2) ผ่านปฏิกิริยาต่างๆ เช่น ไฮโดรจีเนชัน ดีไฮโดรจีเนชัน ไซไดเซชัน การแทรกออกซิเจนในตำแหน่งต่างๆ การย้ายพันธะคู่ การย้ายกลุ่มเมทิล การยืดสายโซ่ การทำให้สั้นลงของสายโซ่

รูปที่ 2 - โครงสร้างของไลโคปีน

ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น เรียกว่า แคโรทีน เหล่านี้รวมถึงไลโคปีน ไฟโตอิน ไฟโตฟลูอิน 'อัลฟา; 'เบต้า; แกมมา; 'เดลตา;, 'ซีตา;, 'เอปไซลอน;-แคโรทีน, นิวโรสปอริน, 'อัลฟา;- และ 'เบต้า;-ซีคาโรทีน (รูปที่ 4) ). แคโรทีนอยด์ที่มีออกซิเจน ก็เรียก แซนโทฟิลล์. แคโรทีนอยด์ที่รู้จักกันในปัจจุบันส่วนใหญ่คือแซนโทฟิลล์ (รูปที่ 4) แคโรทีนอยด์ที่พันธะเดี่ยวและพันธะคู่ถูกเลื่อนตำแหน่งเดียวเรียกว่า รีโทรแคโรทีนอยด์. ตัวอย่างเช่น รีโทรแคโรทีนอยด์ ได้แก่ เม็ดสีแซนโธฟิลลิก eschscholzxanthin

รูปที่ 3 - สูตรโครงสร้างของโครโมพลาสต์แคโรทีน

นอกจากแคโรทีนอยด์ C 40 แล้ว อนุพันธ์จากพืชที่มีอะตอมของคาร์บอนน้อยกว่า 40 อะตอม (อะโพคาโรทีนอยด์) เป็นเรื่องปกติ ตัวอย่างเช่น 3-ซิทรายูรินและโครเซติน ในเชื้อราและแบคทีเรียยังมี C 45 - และ C 50 -carotenoids ซึ่งไม่พบในพืชชั้นสูง

การมีพันธะคู่แบบคอนจูเกตในโครงสร้างของแคโรทีนอยด์สามารถทำให้เกิดได้ cis-ทรานส์-tomerically. แคโรทีนอยด์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่อยู่ในรูปทรานส์ อย่างไรก็ตาม cis-isomers ของ carotenoids บางชนิด เช่น cis-phytoin, cis-phytofluin, prolycopene (cis-isomer of lycopene) ยังพบในสิ่งมีชีวิตรวมทั้งพืชด้วย โครงสร้างแบบวัฏจักรในแคโรทีนอยด์หลายชนิดประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนที่ไม่สมมาตร ซึ่งนำไปสู่การมีอยู่ของสเตอริโอไอโซเมอร์จำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง chrysanthemaxanthin และ flavoxanthin มีสูตรโครงสร้างเหมือนกัน แต่แตกต่างกันในการวางแนวเชิงพื้นที่ของกลุ่มข้างเคียง

รูปที่ 4 - สูตรโครงสร้างของแซนโทฟิลล์ของโครโมพลาสต์

แคโรทีนอยด์เกิดขึ้นในสถานะอิสระหรือสามารถเอสเทอริไฟต์ได้ด้วยกรดไขมัน อะซีเตต และคาร์โบไฮเดรต เอสเทอร์ของแซนโทฟิลล์ที่มีปาล์มิติก สเตียริก ไมริสตานิก กรดลอริก และอะซีเตตพบในกลีบของดอกทานตะวันประจำปี และปริมาณหลักของโครเซติน ซึ่งเป็นสารสีที่มีมากที่สุดในกลีบหญ้าฝรั่น

การแพร่กระจายและการแปลของแคโรทีนอยด์

แคโรทีนอยด์ของเนื้อเยื่อสังเคราะห์แสงส่วนใหญ่อยู่ในแกรนาของคลอโรพลาสต์ อาจอยู่ในรูปแบบ โครโมโปรตีน. โดยเฉพาะอย่างยิ่งพบคอมเพล็กซ์โปรตีนที่มีไวโอแลกแซนทีนและเบต้าแคโรทีน เมื่อโปรตีนคลอโรพลาสต์ถูกละลายด้วยสารชะล้าง พวกมันสามารถแยกออกโดยการปั่นแยกออกเป็นสองส่วนหลักๆ คือ ส่วนที่เบาและหนัก ซึ่งสอดคล้องกับระบบภาพถ่าย I และ II แคโรทีนอยด์มีการกระจายไม่สม่ำเสมอระหว่างสองส่วนนี้ Photosystem I อุดมด้วย 'เบต้า;-แคโรทีน, photosystem II ถูกครอบงำโดยแซนโทฟิลล์

เม็ดสีของต้นอ่อนที่ถูกกำจัดจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในเอทิโอพลาสต์ ควรสังเกตว่าเม็ดสีที่เด่นในเอทิโอพลาสต์ของต้นอ่อนที่เอทิโอพลาสต์และคลอโรพลาสต์ของใบแก่นั้นแตกต่างกัน ดังนั้นแซนโทฟิลล์หลักของเอทิโอพลาสต์จากถั่วทั่วไปคือฟลาโวแซนทีนและไครแซนทีมาแซนธิน ซึ่งไม่มีอยู่ในใบไม้สีเขียว ในเวลาเดียวกัน พวกมันไม่มีนีโอแซนทีนซึ่งเป็นเม็ดสีที่มีมากที่สุดในใบของพืชที่โตเต็มวัย

แคโรทีนอยด์ในกลีบดอกไม้จะอยู่ในโครโมพลาสต์

ในโครโมพลาสต์ของนาร์ซิสซัสสีเหลือง แคโรทีนอยด์จะสะสมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์จำนวนมากเป็นส่วนใหญ่ 'เบต้า;- แคโรทีนใน plastids ของมงกุฎดอกแดฟโฟดิลสีขาวเหมือนหิมะตั้งอยู่ในผลึกที่ตั้งอยู่ในพื้นที่ intrathylakoid ในโครโมพลาสต์ของดอกเบญจมาศ sativum และ Spanish gorse, ทิวลิป, Sarotamnusus broom และพืชอื่นๆ อีกหลายชนิด แคโรทีนอยด์จะอยู่ใน osmiophilic plastoglobules ในกลีบของดอกดาวเรืองในบึงยังมีแคโรทีนอยด์นอกเหนือจากโครโมพลาสต์ในคลอโรพลาสต์อีกด้วยและแคโรทีนอยด์ก็ไม่มีอยู่ในดอกไม้ของพืชบางชนิด

ในโครโมพลาสต์ของดอกทิวลิป แคโรทีนอยด์จะอยู่ในกลุ่มออสมิโอฟิลิกพลาสโตโกลบูล

แซนโทฟิลล์ในโครโมพลาสต์ของดอกไม้ซึ่งตรงกันข้ามกับเม็ดสีของเนื้อเยื่อสังเคราะห์แสง จะถูกเอสเทอริไฟต์ด้วยกรดปาล์มิติก สเตียริก ไมริสติก หรือกรดลอริก นอกจากนี้ยังพบแคโรทีนอยด์เอสเทอไรด์กับอะซิเตตและคาร์โบไฮเดรต

ผลไม้สุกของพืชหลายชนิดมีสีเนื่องจากมีแคโรทีนอยด์บางชนิดอยู่ในนั้น เช่นเดียวกับในดอกไม้ แคโรทีนอยด์ในผลไม้จะอยู่ในโครโมพลาสต์ซึ่งพัฒนาจากคลอโรพลาสต์ในช่วงสุก ในบางกรณี เช่น ในผลของดอกพลับพลึงในหุบเขา โครโมพลาสต์เกิดจากโพรพลาสติด

แคโรทีนอยด์ในโครโมพลาสต์ผลไม้สีแดงของพริกไทยประจำปี ฟักทองทั่วไป กุหลาบย่น และผลไม้ของพืชอื่นๆ ในผลไม้ของพริกประจำปีสีเหลืองสีส้มและสีขาวแคโรทีนอยด์จะสะสมในรูปของการก่อตัวของผลึก แซนโทฟิลล์ในผลไม้และในดอกไม้มีเอสเทอริไฟต์เป็นส่วนใหญ่

แคโรทีนอยด์มีอยู่ทั่วไปในอวัยวะใต้ดินของแครอทและมันเทศ แม้ว่าควรสังเกตว่าสีของแครอทบางพันธุ์ในเอเชียนั้นเกิดจากการมีแอนโทไซยานิน 90-95% ของแคโรทีนอยด์ของแครอทพันธุ์สีส้มคือ แคโรทีน. ในหมู่พวกเขามีมากที่สุด 'อัลฟา; เบต้าแคโรทีนและไลโคปีนในขณะที่ 'แกมมา;-แคโรทีน', 'ซีตา;-แคโรทีน, นิวโรสปอริน, ไฟโตอินและไฟโตฟลูอินพบในปริมาณที่น้อย แซนโทฟิลล์ในแครอทสีส้มมีส่วนประกอบเพียง 5-10% ของปริมาณแคโรทีนอยด์ทั้งหมด แต่จำนวนเพิ่มขึ้นเป็น 75-93% ในแครอทพันธุ์สีเหลือง และอย่างน้อย 95% ในแครอทสีขาว

เม็ดสีหลักของมันเทศ ( อีโปเมอา บาตาตัส เอดูลิส) เป็น เบต้าแคโรทีน. ในแครอท รงควัตถุจะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในโครโมพลาสต์ผลึก ซึ่งมีการศึกษาโครงสร้างโดยละเอียดแล้ว แคโรทีนอยด์ยังพบในเมล็ดพืช อับเรณู เกสรตัวผู้ ละอองเรณูของพืชต่างๆ แสดงให้เห็นว่าพวกมันอยู่ในโครโมพลาสต์ในส่วนต่อท้ายหูของสปลิตไทโฟเนียมและอะรัม

องค์ประกอบแคโรทีนอยด์ของโครโมพลาสต์มีลักษณะเฉพาะและแตกต่างอย่างมากจากองค์ประกอบของเม็ดสีในคลอโรพลาสต์ แม้จะมีความจริงที่ว่าแคโรทีนอยด์หลักของโครโมพลาสต์ส่วนใหญ่ยังพบในคลอโรพลาสต์ของเนื้อเยื่อสังเคราะห์แสง แต่อัตราส่วนเชิงปริมาณในออร์แกเนลล์เหล่านี้ก็แตกต่างกัน ในขณะเดียวกัน โครโมพลาสต์ของพืชบางชนิดก็มีแคโรทีนอยด์เฉพาะที่ไม่พบในคลอโรพลาสต์ ตัวอย่างเช่น แคปแซนทีน หนึ่งในสารสีเด่นในมะเขือเทศโตเต็มที่ พบได้ในโครโมพลาสต์เท่านั้น นอกจากนี้ยังเป็นรงควัตถุเฉพาะสปีชีส์ เนื่องจากยังไม่พบในพืชชนิดอื่น

ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ แคโรทีนอยด์จากพืชจำนวนมากถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในพลาสมิด อย่างไรก็ตาม ยังมีการระบุแคโรทีนอยด์ในส่วนประกอบโครงสร้างที่ไม่ใช่พลาสติดของเซลล์พืชอีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สาหร่ายสีเขียวจำนวนมากภายใต้สภาวะการพัฒนาที่ไม่เอื้ออำนวย โดยปกติแล้วการขาดไนโตรเจน จะสะสมแคโรทีนอยด์จำนวนมากในสิ่งสะสมภายในเซลล์โดยไม่จำกัดเพียงเยื่อหุ้มเซลล์และในแวคิวโอลไขมัน เอส. บราว n และ เจ. พรีเบิ้ลโดยใช้มาตรการป้องกันพิเศษในการยับยั้งเอนไซม์ไลเปสและโพลีฟีนอลออกเดส พบว่าการกระจายตัวของแคโรทีนเป็นเศษส่วนในระหว่างการปั่นแยกส่วนต่างในการไล่ระดับความหนาแน่นของซูโครสของกะหล่ำดอกโฮโมจีเนตใกล้เคียงกับการกระจายของซัคซิเนตดีไฮโดรจีเนส ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เป็นเครื่องหมายของไมโทคอนเดรีย

จากการทดลองเหล่านี้ ผู้เขียนสรุปว่าไมโทคอนเดรียมีแคโรทีนอยด์ ข้อสรุปที่คล้ายกันได้มาจากการทดลองกับหัวมันฝรั่ง ซึ่งแคโรทีนอยด์ยังพบได้ในเศษส่วนอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของเยื่อหุ้ม “แสง” และในไมโครโซม อย่างไรก็ตาม ปริมาณของเม็ดสีในเศษส่วนที่ไม่ใช่พลาสติดนั้นไม่มีนัยสำคัญ ซึ่งค่อนข้างซับซ้อนในการตีความผลลัพธ์

แคโรทีนอยด์เป็นเม็ดสีตามธรรมชาติที่จำเป็นต่อการทำงานปกติของสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาส่วนใหญ่ ซึ่งสารเหล่านี้ กว่า 600 สายพันธุ์เป็นหนึ่งในสารประกอบอินทรีย์ที่พบมากที่สุดในโลก อย่างไรก็ตาม สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมระดับสูงส่วนใหญ่ รวมทั้งมนุษย์ ไม่สามารถสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ได้ในร่างกายของมันเอง ดังนั้น การได้รับสารเหล่านี้ในปริมาณที่เพียงพอจากภายนอกจึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ก่อนตอบคำถาม: "แคโรทีนอยด์ - คืออะไร" ควรศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับแหล่งที่มาของแคโรทีนอยด์

แหล่งที่มาของแคโรทีนอยด์

ตัวแทนกลุ่มแรกของเม็ดสีประเภทนี้ถูกค้นพบใน ศตวรรษที่ 19ในการวิเคราะห์เนื้อเยื่อ แครอทและฟักทอง. มาจากชื่อภาษาอังกฤษของแครอท ( แครอท- kerot) และชื่อของสารทั้งกลุ่มถูกสร้างขึ้น

"แหล่งที่มาของแคโรทีนอยด์คือผักและผลไม้ที่มีสีเหลือง ส้ม และแดงแทบทุกชนิด"

ในไม่ช้าก็พบว่าพืชหลายชนิดและสัตว์บางชนิดที่มีสีเหลืองและสีแดงสะสมแคโรทีนอยด์จำนวนมากในร่างกาย เพื่อเติมเต็มปริมาณสำรองของสารเหล่านี้ในร่างกาย ผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้เหมาะสม:

แต่เมื่อรับประทานผักและผลไม้ดิบ โดยเฉลี่ยเพียง 1% เท่านั้นที่ถูกดูดซึมมวลของแคโรทีนอยด์ที่มีอยู่ ในการเพิ่มตัวเลขนี้จะช่วยในเบื้องต้น ระบายความร้อน(ต้ม, ทอด) และ เครื่องกล(ตัด, ขูด) การแปรรูปที่ทำลายผนังเซลล์ของเนื้อเยื่อพืช ขอแนะนำให้บริโภคผลิตภัณฑ์ดังกล่าวร่วมกับไขมัน (เช่น น้ำมันดอกทานตะวัน) ซึ่งจะช่วยเพิ่มการดูดซึมสารอาหารได้ถึง 25%

อย่างไรก็ตาม ควรพิจารณาว่าเม็ดสีเหลืองแดงไม่ได้มีประโยชน์เท่ากันทั้งหมด บ่อยครั้งที่ประสิทธิภาพอาจแตกต่างกัน 1,000 ครั้ง. ดังนั้นสำหรับผู้ที่ต้องการรักษาความเยาว์วัยและสุขภาพเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่ต้องรู้ แคโรทีนอยด์ที่ดีต่อสุขภาพคืออะไรและวิธีการใช้งานที่ดีที่สุด

การเปรียบเทียบแคโรทีนอยด์

แคโรทีนอยด์ทั้งหมดมีผลที่ซับซ้อนต่อร่างกายมนุษย์:

• ต่อต้านการก่อตัวของอนุมูลอิสระ (ต่อต้านอนุมูลอิสระ);
• การกระตุ้นระบบต่อมไร้ท่อ
• เสริมสร้างเยื่อหุ้มเซลล์
• แหล่งของวิตามินเอ (provitamin);
• ปรับปรุงการดูดซึมแคลเซียม
• กระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันและอื่น ๆ

ในขณะนี้มีเพียง การศึกษาไม่เป็นชิ้นเป็นอันวิเคราะห์ประสิทธิภาพของส่วนหนึ่งของแคโรทีนอยด์ที่สัมพันธ์กัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณสมบัติในการต้านอนุมูลอิสระของสารเหล่านี้กำลังได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้น

ส่วนสำคัญของการทดลองระบุว่าสิ่งที่มีประโยชน์มากที่สุดคือ Astaxanthin ซึ่งเป็นสารสีที่มีเนื้อหาสูงสุดใน ปลาแซลมอนและบางส่วน จุลินทรีย์. ในการทดลองหลายครั้ง สารประกอบนี้เหนือกว่าคู่แข่งหลายสิบหลายร้อยเท่า แต่ความเข้มข้นในผลิตภัณฑ์จากธรรมชาตินั้นต่ำมาก โชคดีที่เภสัชวิทยาสมัยใหม่ได้หาทางออกจากสถานการณ์นี้

“แคโรทีนอยด์ในอาหารเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่สามารถดูดซึมจากอาหารได้”

ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารจากแคโรทีนอยด์

เป็นไปได้ที่จะเพิ่มความสามารถในการย่อยได้ของกลุ่มสารที่พิจารณาโดยการสร้างสารเตรียมที่มีความเข้มข้นสูงตามวัตถุดิบจากธรรมชาติ และถ้าการสกัดแคโรทีนอยด์จากแครอทหรือส้มนั้นค่อนข้างง่าย ในกรณีของแอสตาแซนธิน นักวิทยาศาสตร์ก็ต้องขูดสมอง

เนื่องจากแหล่งที่เหมาะสมที่สุดในการได้รับสารต้านอนุมูลอิสระที่ทรงพลังที่สุดชนิดหนึ่งคือสาหร่ายขนาดเล็ก