โครงสร้าง หน้าที่ และบทบาททางสรีรวิทยาของแคโรทีนอยด์ แคโรทีนอยด์เป็นอุปกรณ์ระดับโมเลกุลสากลสำหรับการทำงานกับแสง

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 คลอโรฟิลล์จะดูดซับคลื่นแสงส่วนใหญ่ของสเปกตรัมสีแดง อินฟราเรด (ความยาวคลื่น 650 - 710 นาโนเมตร) สีน้ำเงินและรังสีอัลตราไวโอเลต (ความยาวคลื่น 400 - 500 นาโนเมตร) และแคโรทีนอยด์ - ส่วนใหญ่เป็นสีเขียว สีน้ำเงิน สีม่วง รังสีอัลตราไวโอเลต (คลื่นความยาว 280 - 550 นาโนเมตร) นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกัน แคโรทีนอยด์ไม่มีโลหะซึ่งแตกต่างจากคลอโรฟิลล์

ในทางกลับกัน แคโรทีนอยด์จะแสดงด้วยสารประกอบไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนที่ละลายในไขมันสองชนิดในอนุกรมเทอร์พีน:แคโรทีนและ แซนโทฟิลล์ . แซนโทฟิลล์แตกต่างจากแคโรทีนตรงที่นอกจากคาร์บอนและไฮโดรเจนแล้ว พวกมันยังมีอะตอมของออกซิเจนอีกด้วย

อยู่ในเนื้อเยื่อและเซลล์ของพืชแซนโทฟิลล์ให้สีเหลือง พวกมันถูกแยกออกจากใบไม้ในฤดูใบไม้ร่วงเป็นครั้งแรกในปี 1837 โดยนักเคมีและนักแร่วิทยาชาวสวีเดน Jöns Jakob Berzelius ซึ่งเป็นผู้ให้ชื่อนี้

จนถึงปัจจุบันมีการศึกษาตัวแทนของแคโรทีนอยด์ประมาณ 650 รายการ ในหมู่พวกเขามีเม็ดสีส้มที่พบมากที่สุดและรู้จักกันดีที่สุด แคโรทีนให้สีเหลืองส้มแก่ผลไม้และผัก ผลไม้ รวมถึงส่วนอื่นๆ 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

เกือบตั้งแต่วัยเด็กเราได้ยินว่าควรมีผักและผลไม้มากขึ้นบนโต๊ะของเรา มีวิตามินและแร่ธาตุที่จำเป็นต่อร่างกายของเราในการทำงานอย่างถูกต้อง ซึ่งรวมถึงแคโรทีนอยด์ด้วย มันคืออะไร? สารเหล่านี้มีบทบาทอย่างไรในร่างกาย? ลองพิจารณาต่อไป

แคโรทีนอยด์คืออะไร

สิ่งเหล่านี้เป็นสารที่ทำให้ผักและผลไม้มีสีเหลืองส้ม พืชต้องการแคโรทีนอยด์เพื่อดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ ควรสังเกตว่ามีเม็ดสีสีอยู่ในตัวแทนของอาณาจักรแห่งสิ่งมีชีวิตทุกชนิด

ในบรรดาเม็ดสีที่รู้จักกันทั้งหมด พวกมันเป็นสีที่พบได้บ่อยที่สุดและมีให้เลือกหลากหลาย

คุณสมบัติของแคโรทีนอยด์

สารประกอบเหล่านี้แต่ละกลุ่มมีความสามารถในการดูดซับแสงแดดต่างกัน แต่มีคุณสมบัติบางอย่างที่รวมกัน:

แคโรทีนอยด์ไม่ละลายน้ำ
มีความสามารถในการละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์ ได้แก่ เบนซิน เฮกเซน คลอโรฟอร์ม
สามารถเลือกดูดซับได้บนตัวดูดซับแร่ธาตุ คุณสมบัตินี้ใช้สำหรับการแยกด้วยโครมาโตกราฟี
ในรูปแบบที่บริสุทธิ์ แคโรทีนอยด์มีความอ่อนไหวสูง: ตอบสนองต่อแสงแดดได้ดี ไวต่อออกซิเจน และไม่สามารถทนต่อความร้อนสูง การสัมผัสกับกรดและด่างได้ ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยลบเหล่านี้ แคโรทีนสีย้อมจะถูกทำลาย
ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์โปรตีน แคโรทีนอยด์จะมีความเสถียรมากขึ้น

แคโรทีนอยด์หลากหลายชนิด

แม้ว่าสารทั้งหมดจะอยู่ในกลุ่มเดียวกันและมีโครงสร้างคล้ายกัน แต่สารเหล่านี้จะถูกจำแนกตามการสร้างเม็ดสีออกเป็น 2 กลุ่ม:

แคโรทีน เหล่านี้เป็นไฮโดรคาร์บอนไม่มีอะตอมของออกซิเจนในโครงสร้าง
Xanthophylls - ทาสีด้วยสีต่าง ๆ ตั้งแต่สีเหลืองถึงสีแดง

แคโรทีนอยด์คือ:

อัลฟ่าแคโรทีน. พบมากในผักสีส้ม เมื่ออยู่ในร่างกาย มันสามารถเปลี่ยนเป็นวิตามินเอได้ การขาดอัลฟาแคโรทีนจะนำไปสู่การพัฒนาของโรคหัวใจและหลอดเลือด

เบต้าแคโรทีน. พบในผักและผลไม้สีเหลือง ปกป้องร่างกายจากอันตรายของอนุมูลอิสระ เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่มีประสิทธิภาพซึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็นตัวป้องกันของระบบภูมิคุ้มกัน
ลูทีน ปกป้องสุขภาพของเรตินา ปกป้องจากอันตรายของรังสีอัลตราไวโอเลต เมื่อใช้เป็นประจำจะช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดต้อกระจกได้ 25% ลูทีนจำนวนมากพบในผักโขม กะหล่ำปลี ซูกินี และแครอท
เบต้า cryptoxanthin ลดความเสี่ยงในการเกิดโรคอักเสบ โดยเฉพาะโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์และโรคข้อต่ออื่นๆ พบมากในผลไม้รสเปรี้ยว ฟักทอง และพริกหวาน
ไลโคปีน เกี่ยวข้องโดยตรงกับการเผาผลาญคอเลสเตอรอลให้เป็นปกติ ป้องกันการพัฒนาของหลอดเลือดช่วยต่อสู้กับน้ำหนักส่วนเกิน ยับยั้งการพัฒนาของจุลินทรีย์ในลำไส้ที่ทำให้เกิดโรค แหล่งที่มาของไลโคปีน ได้แก่ มะเขือเทศ ซอสมะเขือเทศ แตงโม

แคโรทีนอยด์ทุกชนิดมีบทบาทสำคัญในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต

บทบาทของแคโรทีนอยด์

พิจารณาความสำคัญของเม็ดสีเหล่านี้สำหรับมนุษย์:

แคโรทีนอยด์เป็นสารที่เป็นโปรวิตามินเอของวิตามินเอ ไม่ได้ผลิตขึ้นในร่างกาย แต่จำเป็นสำหรับชีวิตปกติ
ส่งผลต่อสภาพของผิวหนังและเยื่อเมือก
แคโรทีนอยด์ทำหน้าที่ต้านอนุมูลอิสระ
มีผลกระตุ้นภูมิคุ้มกัน
ป้องกันการกลายพันธุ์ของโครโมโซม
พวกเขามีส่วนร่วมในโครงการพันธุกรรมเพื่อทำลายเซลล์มะเร็ง
มีผลยับยั้งกระบวนการแบ่งเซลล์
ยับยั้งการก่อมะเร็ง
พวกเขายับยั้งการพัฒนาของกระบวนการอักเสบที่นำไปสู่โรคความเสื่อม
สนับสนุนสุขภาพของอวัยวะในการมองเห็น

กระตุ้นเอนไซม์ที่ทำลายสารอันตราย
มีผลต่อความสม่ำเสมอของรอบประจำเดือนในสตรี
ช่วยรักษาสมดุลของน้ำ
ส่งเสริมการขนส่งแคลเซียมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์
ในร่างกายมนุษย์ แคโรทีนอยด์เป็นสารที่ใช้เป็นแหล่งจ่ายออกซิเจนในระบบทางเดินหายใจของเส้นประสาท

รายการแสดงให้เห็นว่าแคโรทีนอยด์มีบทบาทสำคัญในร่างกาย และเนื่องจากพวกมันไม่สามารถสังเคราะห์ได้ พวกมันจึงต้องมาจากภายนอก

แหล่งที่มาของเม็ดสีธรรมชาติ

ผักและผลไม้สีเหลืองทุกชนิดมีแคโรทีนอยด์ สารเหล่านี้ยังพบในต้นไม้เขียวขจีเพียงเพราะคลอโรฟิลล์สีเขียวที่มองไม่เห็นและในช่วงฤดูใบไม้ร่วงสารเหล่านี้ทำให้ใบไม้มีสีสดใส

แหล่งที่มาหลักของแคโรทีนอยด์ ได้แก่ :

น้ำมันปาล์ม. ถือเป็นผู้นำในด้านเนื้อหาของโคเอนไซม์คิวเท็น วิตามินอี และแคโรทีนอยด์
แครอท.
ผลไม้โรวัน.
พริกน้ำส้ม.
ข้าวโพด.
ส้มทั้งหมด
ลูกพลับ
แอปริคอต
ฟักทอง.
โรสฮิป.
ลูกพีช.
มะเขือเทศ.
ทะเล buckthorn

นอกจากนี้ยังพบสารสีในดอกไม้ เช่น กลีบดอกดาวเรืองอุดมไปด้วยแคโรทีนอยด์ ละอองเรณูของพืช นอกจากนี้ยังพบในไข่แดงและในปลาบางชนิด

กระบวนการดูดซึมเม็ดสีในร่างกายมนุษย์

หลังจากที่สารเหล่านี้เข้าสู่ร่างกายแล้วกระบวนการดูดซึมจะเริ่มขึ้นในลำไส้เล็กโดยมีส่วนร่วมของเอนไซม์บางกลุ่ม แต่ในกระบวนการวิจัยพบว่าการดูดซึมของแคโรทีนอยด์จะเกิดขึ้นได้ดีขึ้นหากใช้อาหารที่สับละเอียดและผ่านความร้อน

มันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการดูดซึมที่สมบูรณ์และการมีอยู่ของไขมัน ตัวอย่างเช่น หากแคโรทีนอยด์เพียง 1% ถูกดูดซึมจากแครอทดิบ หลังจากเติมน้ำมัน เปอร์เซ็นต์จะเพิ่มขึ้นเป็น 25

วิตามินเอในหลอด

หากปริมาณแคโรทีนอยด์เข้าสู่ร่างกายไม่เพียงพอกับอาหาร ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการรับประทานวิตามินรวมสังเคราะห์ที่มีสารเหล่านี้ ผู้ผลิตออกกองทุนในรูปแบบของ:

องค์ประกอบอาจมีส่วนประกอบอื่น ๆ นอกเหนือจากวิตามินเอ:

วิตามินบีรวม.
วิตามินซี.
กรดโฟลิค.
นิโคตินาไมด์.
ไบโอติน
กรด pantothenic.
แคลเซียม.
วิตามินเค
ฟอสฟอรัส.
แมกนีเซียมและเหล็ก
ซิลิกอนและวาเนเดียม
โมลิบดีนัมและซีลีเนียม

ควรใช้วิตามินเอในหลอดหลังจากปรึกษาแพทย์เท่านั้นเพื่อไม่ให้เกิดการใช้ยาเกินขนาด

ปริมาณแคโรทีนอยด์

หากอาหารมีแคโรทีนน้อย (เราได้พิจารณาแล้วว่ามันคืออะไร) ก็จำเป็นต้องใช้ยาสังเคราะห์

ปริมาณต่อวันควรมีวิตามินเออย่างน้อย 25,000 IU ในกรณีที่มีโรคประจำตัวบางอย่างจำเป็นต้องปรับขนาดยาลดหรือเพิ่ม

เพื่อการดูดซึมที่ดีขึ้นจำเป็นต้องแบ่งบรรทัดฐานรายวันออกเป็นสองขนาด ปริมาณยังขึ้นอยู่กับว่าคุณกำลังรับประทานวิตามินคอมเพล็กซ์หรืออาหารเสริมที่มีแคโรทีนเพียงชนิดเดียว ได้แก่ แอลฟาแคโรทีน เบต้าแคโรทีน ไลโคปีน

โปรดทราบว่าควรให้วิตามินแคโรทีนแก่ร่างกายของผู้ใหญ่ในปริมาณ 2-6 มก. ต่อวัน ตัวอย่างเช่นแครอท 1 หัวมี 8 มก. แต่อย่าลืมว่าร่างกายไม่ดูดซึมทั้งหมด

ใครควรกินแคโรทีนอยด์?

เพื่อลดความเสี่ยงในการเกิดโรคเนื้องอกวิทยาของต่อมลูกหมาก ปอด
เพื่อป้องกันกล้ามเนื้อหัวใจจากโรค
เพื่อลดอัตราการพัฒนาการเปลี่ยนแปลงของจอประสาทตาตามอายุ
เพื่อเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกัน

ผลกระทบหลักของการใช้งานเกิดจากการที่แคโรทีนอยด์เป็นสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติ โมเลกุลสามารถต่อต้านอนุมูลอิสระที่ไม่เสถียร แต่ควรสังเกตว่าถึงแม้จะมีความคล้ายคลึงกัน แต่แคโรทีนอยด์แต่ละกลุ่มก็มีผลต่อเนื้อเยื่อบางชนิดในร่างกายมนุษย์

ไม่ใช่ว่าแคโรทีนอยด์ทุกชนิดจะถูกแปลงเป็นวิตามินเอด้วยความสำเร็จเช่นเดียวกัน เบต้าแคโรทีนทำได้ดีที่สุด แต่อัลฟ่าแคโรทีนและคริปโตแซนธินมีความสามารถในการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว แต่ในระดับที่น้อยกว่า

ข้อห้ามสำหรับการใช้งาน

นอกจากนี้ยังไม่จำเป็นต้องรวมปริมาณวิตามินเข้ากับการรักษาด้วยยาอื่น ๆ ก่อนใช้ควรปรึกษาแพทย์

ผลข้างเคียง

หากคุณกินอาหารที่มีแคโรทีนเพียงพอ (คุณรู้อยู่แล้วว่าคืออะไร) และรับวิตามินสังเคราะห์เพิ่มเติม มีความเสี่ยงต่อการใช้ยาเกินขนาดและผลข้างเคียง สัญญาณแรกคือการย้อมสีส้มของผิวหนังที่มือและเท้า สิ่งนี้ไม่เป็นอันตรายเมื่อลดปริมาณลงทุกอย่างจะกลับมาเป็นปกติ

หากมีการบริโภคแคโรทีนอยด์หลายกลุ่มพร้อมกันก็จะรบกวนการดูดซึมซึ่งกันและกันและในบางกรณีอาจเป็นอันตรายต่อร่างกาย

ก่อนใช้สารดังกล่าวโดยเฉพาะอย่างยิ่งในที่ที่มีโรคเรื้อรังจำเป็นต้องปรึกษาแพทย์

แคโรทีนอยด์ในการป้องกันโรค

หากสารเหล่านี้เข้าสู่ร่างกายอย่างต่อเนื่องและในปริมาณที่เพียงพอก็สามารถมีบทบาทในการป้องกันโรคบางอย่างได้:

ป้องกันมะเร็งได้หลายชนิด ตัวอย่างเช่น ไลโคปีนยับยั้งการพัฒนาของเซลล์มะเร็งในต่อมลูกหมาก การศึกษาพบว่าการบริโภคอาหารที่มีมะเขือเทศเป็นประจำ ซึ่งอุดมไปด้วยไลโคปีน ช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดมะเร็งต่อมลูกหมากได้ 45% แคโรทีนอยด์นี้ยังสามารถป้องกันมะเร็งในกระเพาะอาหารและระบบทางเดินอาหาร
อัลฟ่าแคโรทีนช่วยลดความเสี่ยงของมะเร็งปากมดลูก ในขณะที่ลูทีนและซีแซนทีนป้องกันมะเร็งปอด
การบริโภคแคโรทีนอยด์ช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดโรคหัวใจ การมีอยู่ของสารเหล่านี้ในอาหารอย่างต่อเนื่องช่วยลดความเสี่ยงของโรคหัวใจวายได้ 75%
แคโรทีนอยด์ทั้งหมดทำงานได้ดีกับคอเลสเตอรอลที่ไม่ดี
ความเสี่ยงต่อจอประสาทตาจะลดลง ซึ่งเป็นสาเหตุให้ตาบอดในวัยชรา
แคโรทีนอยด์ป้องกันความเสียหายต่อเลนส์
ลดความเสี่ยงของต้อกระจก

สามารถให้ข้อเท็จจริงบางอย่างและคำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับการใช้สารกลุ่มนี้ได้

ดูเหมือนว่าด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีมากมายเช่นนี้ คนสมัยใหม่ไม่สามารถขาดแคโรทีนอยด์ได้ แต่ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า เกือบ 40-60% ของประชากรผู้ใหญ่ได้รับสารเหล่านี้น้อยลงเมื่อได้รับอาหาร นั่นคือเหตุผลที่อาหารควรหลากหลายและมีผักและผลไม้สูง

หากไม่เป็นเช่นนั้น จำเป็นต้องซื้อวิตามินสังเคราะห์และผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อให้ร่างกายทำงานได้เต็มที่

1. แคโรทีนอยด์

สีสันที่หลากหลายของสิ่งมีชีวิตที่น่าตื่นตาตื่นใจไม่เพียงแต่นำมาซึ่งความสุนทรีย์ทางสุนทรียะเท่านั้น แต่ยังบ่งบอกถึงความสำคัญทางชีวภาพของเม็ดสีอีกด้วย

หนึ่งในความงามที่โดดเด่นที่สุดและกิจกรรมทางชีวภาพของเม็ดสีธรรมชาติคือแคโรทีนอยด์ เหล่านี้เป็นสารประกอบที่ละลายในไขมันที่สังเคราะห์โดยพืช สาหร่าย แบคทีเรีย และเชื้อรา (Sandmann, 2001) การวิจัยของพวกเขาเริ่มขึ้นในปี 1831 เมื่อ Wackenroder แยกสารสีเหลือง β-carotene ในรูปแบบผลึกจากแครอท และในปี 1837 Berzelius แยกสารสีเหลืองจากใบไม้ในฤดูใบไม้ร่วงและตั้งชื่อพวกมันว่า xanthophylls หลังจากผ่านไป 100 ปีในปี พ.ศ. 2476 แคโรทีนอยด์ที่แตกต่างกัน 15 ชนิดเป็นที่รู้จักแล้ว ประมาณ 80 ชนิดในปี พ.ศ. 2490 และในอีก 20 ปีข้างหน้าค่านี้เกิน 300 ปัจจุบัน เม็ดสีประมาณ 700 ชนิดรวมอยู่ในกลุ่มของแคโรทีนอยด์ ในธรรมชาติ สารเหล่านี้กำหนดสีของใบไม้ร่วง สีของดอกไม้ (ดอกแดฟโฟดิล ดอกดาวเรือง) และผลไม้ (ผลไม้รสเปรี้ยว พริก มะเขือเทศ แครอท ฟักทอง) แมลง (เต่าทอง) ขนนก (ฟลามิงโก ไอบิส นกคีรีบูน) และสิ่งมีชีวิตในทะเล (กุ้ง ปลาแซลมอน) สารสีเหล่านี้ให้สีที่หลากหลายตั้งแต่สีเหลืองไปจนถึงสีแดงเข้ม และเมื่อรวมกับโปรตีนก็สามารถให้สีเขียวและสีน้ำเงินได้

ในพืช พวกมันเป็นสารทุติยภูมิและแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: แซนโทฟิลล์ที่ถูกออกซิไดซ์ เช่น ลูทีน ซีแซนทีน ไวโอแลกแซนทีน และแคโรทีนอยด์-ไฮโดรคาร์บอน เช่น เบต้าแคโรทีน β- และ α และไลโคปีน

ในบรรดาสารสีจากพืชที่รู้จัก แคโรทีนอยด์เป็นสารที่พบได้บ่อยที่สุดและแตกต่างกันในความหลากหลายทางโครงสร้างและกิจกรรมทางชีวภาพที่หลากหลาย ในพืชชั้นสูง แคโรทีนอยด์จะถูกสังเคราะห์และอยู่ในพลาสมิดของเซลล์ ซึ่งจับกันเป็นคอมเพล็กซ์ที่ไวต่อแสง มีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและปกป้องพืชจากความเครียดออกซิเดชันที่เกิดจากแสงมากเกินไป

จากแคโรทีนอยด์ที่รู้จัก 700 ชนิด มี 40 ชนิดอยู่ในอาหารของมนุษย์ตลอดเวลา มีเพียง เบต้า-แคโรทีน, แอลฟา-แคโรทีน และ คริปโตแซนธินเท่านั้นที่มีฤทธิ์โปรวิตามินิน (A) ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

แคโรทีนอยด์ถือเป็นหนึ่งในกับดักที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดของ singlet oxygen คุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระของสารเหล่านี้เป็นตัวกำหนดกิจกรรมทางชีวภาพเป็นส่วนใหญ่ แม้ว่าแคโรทีนอยด์จะมีอยู่ในอาหารดั้งเดิมหลายชนิด แต่แหล่งที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดสำหรับมนุษย์คือผัก ผลไม้ และน้ำผลไม้ที่มีสีสันสดใส โดยผักและผลไม้สีเหลืองส้มให้เบต้าแคโรทีนจำนวนมาก ผลไม้สีส้มเป็นแหล่งของ α-cryptoxanthin ผักสีเขียวเข้ม - ลูทีน พริกไทย - แคปแซนทีนและแคปโซรูบิน และมะเขือเทศและผลิตภัณฑ์ของพวกมัน - ไลโคปีน จอห์นสัน 2545

ผักโขมที่อุดมด้วยลูทีนและซีแซนทีน รวมทั้งตัวแทนของพืชสกุล พริกชี้ฟ้าที่มีแคปซานตินและแคปโซรูบินในผลไม้

ท่ามกลางปัจจัยภายนอก อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ความเข้มของแสง ระยะเวลาของช่วงแสง และการใช้ปุ๋ยมีผลกระทบอย่างมากต่อการสะสมของแคโรทีนอยด์ ดังนั้นจึงเป็นที่ทราบกันดีว่าในที่ร่ม ปริมาณลูทีนและบีตา-แคโรทีนในพืชจะต่ำกว่าในที่มีแสง และในฤดูร้อน คะน้าที่ปลูกจะมีความเข้มข้นของแคโรทีนอยด์เหล่านี้สูงกว่าเมื่อปลูกในฤดูหนาว ในการเจริญเติบโตปริมาณแคโรทีนอยด์ในใบจะเพิ่มขึ้นและลดลงตามอายุ นั่นคือปริมาณของแคโรทีนอยด์ในพืชยังขึ้นอยู่กับเวลาเก็บเกี่ยวด้วย การศึกษาเชิงทดลองยืนยันว่าการทำเกษตรอินทรีย์ทำให้พริกหวานมีเม็ดสีแดงและสีเหลืองสะสมมากที่สุด (ตารางที่ 2)

เนื่องจากคุณสมบัติในการต้านอนุมูลอิสระ แคโรทีนอยด์จึงได้รับความสนใจเป็นพิเศษในการต่อสู้กับโรคเรื้อรังต่างๆ เช่น มะเร็ง โรคหัวใจและหลอดเลือด เบาหวาน และโรคกระดูกพรุน

ตารางที่ 2 ปริมาณแคโรทีนอยด์ในพริกหวานอัลมูเดนภายใต้เงื่อนไขของปุ๋ยอินทรีย์ เทคโนโลยีทั่วไปและเทคโนโลยีผสมผสาน (น้ำหนักเปียก มก./กก.) (Perez-Lopez et al, 1999)

แคโรทีนอยด์	ฟาร์มปลอดสารพิษ	การทำเกษตรผสมผสาน	การทำนาแบบดั้งเดิม
เนื้อหาทั่วไป	3231	2493	1829
ฝ่ายแดง*	2038	1542	1088
ฝ่ายเหลือง	1193

*เศษส่วนสีแดง = แคปโซรูบิน + แคปแซนทิน และไอโซเมอร์

ส่วนสีเหลือง = เบต้าแคโรทีน + เบต้าคริปโตแซนธิน + ซีแซนทีน + ไวโอแลกแซนทีน

หน้าที่ทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดของแคโรทีนอยด์ในร่างกายมนุษย์คือกิจกรรมของโปรวิตามินิน (A) แคโรทีนอยด์ที่มีฤทธิ์ดังกล่าว 1) สนับสนุนการสร้างความแตกต่างของเซลล์เยื่อบุผิวที่มีสุขภาพดี 2) ทำให้การทำงานของระบบสืบพันธุ์เป็นปกติ และ 3) การมองเห็น วิตามินเอเป็นส่วนหนึ่งของเม็ดสีที่มองเห็นได้ rhodopsin ซึ่งจะอธิบายถึงบทบาทที่สำคัญของ β-carotene, α-carotene และ cryptoxanthins ในการรักษาการมองเห็น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การขาดวิตามินเอในอาหารสามารถนำไปสู่การพัฒนาของสิ่งที่เรียกว่า "ตาบอดกลางคืน" ซึ่งมีลักษณะเด่นคือความไวของเรตินาลดลงอย่างมากในตอนพลบค่ำ และในกรณีที่รุนแรงไปจนถึงการพัฒนาดังกล่าว -เรียกว่า "การมองเห็นแบบท่อ" เมื่อเซลล์ที่ไวต่อแสงของส่วนปลายของเรตินาหยุดทำงาน ลูทีนและซีแซนทีนเป็นแคโรทีนอยด์ 2 ใน 7 ชนิดที่พบในพลาสมา และเป็นแคโรทีนอยด์เพียงชนิดเดียวในเรตินาและเลนส์ ในเรตินา ลูทีนและซีแซนทีนมีหน้าที่สร้างเม็ดสีสีเหลืองและเรียกว่าเม็ดสีในจอประสาทตา พื้นที่นี้กินพื้นที่เพียง 2% ของพื้นผิวทั้งหมดของเรตินาและประกอบด้วยเซลล์รูปกรวยที่รับผิดชอบการมองเห็นสีเท่านั้น มีการแนะนำว่าเม็ดสีจุดภาพชัดมีส่วนในการป้องกันแสง และระดับลูทีนและซีแซนทีนที่ลดลงอาจเกี่ยวข้องกับความเสียหายของจอประสาทตา การเพิ่มปริมาณเม็ดสีเหล่านี้ทำได้โดยการเพิ่มปริมาณสารต้านอนุมูลอิสระ ผักและผลไม้ แคโรทีนอยด์ในอาหาร ปรับดัชนีมวลกายให้เป็นปกติ และไม่สูบบุหรี่ ปัจจัยหลายอย่างเหล่านี้ยังสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่ลดลงในการพัฒนาจอประสาทตาเสื่อมในวัยชรา ซึ่งบ่งชี้ถึงความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มสัดส่วนของลูทีนและซีแซนทีน รวมทั้งไลโคปีน ช่วยลดความเสี่ยงของจอประสาทตาเสื่อม ควรสังเกตเป็นพิเศษว่าการบริโภคผักต่างๆ ในปริมาณสูง ซึ่งมีแคโรทีนอยด์หลากหลายชนิดในร่างกาย ช่วยลดความเสี่ยงของโรคตาได้มากกว่าการบริโภคแคโรทีนอยด์เดี่ยวๆ

โดยทั่วไป ข้อมูลจากการศึกษาทางระบาดวิทยาชี้ให้เห็นถึงความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างการบริโภคแคโรทีนอยด์ในระดับสูงกับความเสี่ยงต่ำต่อโรคเรื้อรัง โรคหัวใจและหลอดเลือด มะเร็งบางรูปแบบ และระดับภูมิคุ้มกัน

การศึกษาฤทธิ์ต้านมะเร็งของแคโรทีนอยด์ได้เปิดเผยผลการป้องกันของเบต้า-แคโรทีนต่อมะเร็งปอดในผู้ที่ไม่สูบบุหรี่และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในผู้ชาย การบริโภคแคโรทีนอยด์ในปริมาณสูงช่วยลดความเสี่ยงของมะเร็งต่อมน้ำเหลืองบางชนิด แต่ไม่ส่งผลต่อระดับความเสี่ยงในการเกิดมะเร็งกระเพาะปัสสาวะ ไลโคปีนสามารถป้องกันมะเร็งต่อมลูกหมากได้

การลดความเสี่ยงของโรคหัวใจและหลอดเลือดภายใต้การกระทำของแคโรทีนอยด์นั้นเกิดจากการปกป้องไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำจากเปอร์ออกซิเดชั่นและการลดความเข้มของความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันในการแปลของแผ่นโลหะ atherosclerotic การศึกษาตามรุ่นได้สร้างบทบาทในการป้องกันแคโรทีนอยด์ในอาหารต่อโรคหัวใจและหลอดเลือดในอิตาลี ญี่ปุ่น ยุโรป และคอสตาริกามีงานจำนวนมากที่ยืนยันผลการป้องกันของไลโคปีนที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันโรคหัวใจและหลอดเลือด การศึกษาทางระบาดวิทยาในผู้ป่วย 662 ราย และผู้มีสุขภาพแข็งแรง 717 ราย จาก 10 ประเทศในยุโรป แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ที่ขึ้นกับขนาดยาระหว่างระดับการบริโภคไลโคปีนกับความเสี่ยงของกล้ามเนื้อหัวใจตาย การเปรียบเทียบระดับการบริโภคไลโคพีนในลิทัวเนียและสวีเดนพบว่าความเสี่ยงของการพัฒนาและการเสียชีวิตจากโรคหลอดเลือดหัวใจเพิ่มขึ้นในสภาวะที่ขาดไลโคปีน เมื่อปรากฎว่าไลโคปีนของมะเขือเทศ, ซอส, ซอสมะเขือเทศ, น้ำมะเขือเทศช่วยลดระดับของไลโปโปรตีนชนิดความหนาแน่นต่ำในรูปแบบออกซิไดซ์อย่างมีนัยสำคัญและลดระดับคอเลสเตอรอลในเลือดซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของโรคหัวใจและหลอดเลือด

การป้องกันมะเร็งโดยการบริโภคแคโรทีนอยด์ในปริมาณสูงนั้นสัมพันธ์กับความสามารถของแคโรทีนอยด์ในการยับยั้งการเพิ่มจำนวนเซลล์ การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ และปรับการแสดงออกของยีนปัจจัยกำหนด แคโรทีนอยด์ที่ออกซิไดซ์ (เช่น β-cryptoxanthin และลูทีน) รวมถึงรูปแบบที่ไม่ถูกออกซิไดซ์ (เช่น β-แคโรทีนและไลโคปีน) มีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่ลดลงของมะเร็ง การศึกษาเกี่ยวกับการเพาะเลี้ยงเซลล์แสดงให้เห็นว่า นอกจากเบต้า-แคโรทีนแล้ว แคโรทีนอยด์อื่นๆ บางชนิดสามารถแสดงฤทธิ์ต้านมะเร็ง และในบางกรณี ฤทธิ์ก็สูงกว่าฤทธิ์ของเบต้า-แคโรทีน (เช่น แคปแซนทีน α-แคโรทีน ลูทีน ซีแซนทีน ฯลฯ)

ประมาณ 90% ของแคโรทีนอยด์ทั้งหมดในอาหารและร่างกายมนุษย์คือ β- และ α-แคโรทีน ไลโคปีน ลูทีน และคริปโตแซนธิน ไลโคปีนเป็นหนึ่งในแคโรทีนอยด์หลักของอาหารเมดิเตอร์เรเนียน และทำให้แน่ใจว่าแคโรทีนอยด์มากถึง 50% เข้าสู่ร่างกายมนุษย์ ในบรรดาผักต่างๆ มะเขือเทศเป็นแหล่งสำคัญของไลโคปีน และผลิตภัณฑ์จากมะเขือเทศ (ซอสมะเขือเทศ ซอสมะเขือเทศ ซอสปรุงรส) ให้ไลโคปีนถึง 85% จากอาหารทั้งหมด คุณสมบัติต้านมะเร็งของไลโคปีนได้รับการยืนยันโดยการศึกษาทางระบาดวิทยาและการศึกษา ในหลอดทดลองทั้งในสัตว์ทดลองและในคน

กลไกหลักของฤทธิ์ต้านมะเร็งของไลโคพีนเชื่อว่ามีส่วนร่วมในการปิดการทำงานของชนิดออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยา, การควบคุมระบบการล้างพิษ, ผลต่อการเพิ่มจำนวนเซลล์, การเหนี่ยวนำการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์, การยับยั้งวัฏจักรของเซลล์และการปรับของ การส่งสัญญาณ

โดยทั่วไปแล้วประมาณ 10-30% ของไลโคปีนจะถูกดูดซึมโดยคน การมีสารประกอบที่ละลายในไขมันรวมถึงแคโรทีนอยด์อื่น ๆ มีผลดีต่อระดับการดูดซึมของไลโคปีน น่าแปลกที่โครงสร้างเชิงพื้นที่ของพันธะคู่ส่วนกลางของโมเลกุลไลโคปีนเป็นตัวกำหนดความเข้มของการดูดซึม แสดงให้เห็นว่าซิสไลโคปีนซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการอบมะเขือเทศด้วยความร้อน จะถูกดูดซึมได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าไอโซเมอร์ทรานส์ของผลไม้ดิบ ซิส-ไอโซเมอร์ยังก่อตัวขึ้นในร่างกายมนุษย์และสัตว์เมื่อมีการบริโภคทรานส์ฟอร์ม

นอกจากซีรั่มในเลือดแล้ว ไลโคปีนยังสะสมในปริมาณที่มากในอัณฑะ ต่อมหมวกไต ต่อมลูกหมากและต่อมน้ำนม รวมทั้งตับด้วย

คุณสมบัติต้านมะเร็งของไลโคปีนในมะเขือเทศนั้นแสดงออกมาสัมพันธ์กับมะเร็งต่อมลูกหมาก เต้านม ปากมดลูก รังไข่ ตับ ปอด ทางเดินอาหาร ตับอ่อน

เนื่องจากคุณสมบัติในการต้านอนุมูลอิสระ แคโรทีนอยด์จึงสามารถปกป้องร่างกายจากสภาวะทางพยาธิสภาพอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน การศึกษาทางระบาดวิทยาแสดงให้เห็นว่าเบต้าแคโรทีนและไลโคปีนร่วมกับวิตามินซีและอีช่วยลดความเสี่ยงของโรคกระดูกพรุนได้อย่างมาก ข้อเท็จจริงนี้ดูเหมือนจะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันโรคกระดูกพรุนในผู้หญิงในช่วงวัยหมดระดู ซึ่งเป็นลักษณะของการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระที่ลดลงอย่างมาก

ผลในเชิงบวกของไลโคปีนในการลดความดันซิสโตลิกในผู้ป่วยความดันโลหิตสูง ซึ่งมีลักษณะเฉพาะจากการพัฒนาของความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันได้รับการจัดตั้งขึ้น

ภาวะมีบุตรยากในเพศชายมีความเกี่ยวข้อง ดังที่ทราบกันดีว่าการก่อตัวของสายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยาจำนวนมากในตัวอสุจิ ในขณะที่ผู้ชายที่มีสุขภาพดีไม่พบสายพันธุ์ออกซิเจนปฏิกิริยาในเมล็ดพืช เนื่องจากปริมาณไลโคปีนในน้ำอสุจิของชายที่มีบุตรยากต่ำกว่าของบุคคลที่มีสุขภาพดี จึงมีความพยายามที่จะแก้ไขการให้ไลโคปีน การบริโภคไลโคพีน 8 มก. ในระหว่างปีของผู้ป่วยดังกล่าวช่วยเพิ่มการเคลื่อนไหวของสเปิร์มอย่างมีนัยสำคัญ ปรับปรุงสัณฐานวิทยา และช่วยให้ตั้งครรภ์ได้ 5%

บทบาทของไลโคปีนในการพัฒนาโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท เช่น โรคอัลไซเมอร์ กำลังอยู่ระหว่างการศึกษาวิจัย เนื่องจากการดูดซึมออกซิเจนในระดับสูง ความเข้มข้นของไขมันสูง และความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระต่ำ สมองของมนุษย์จึงมีความเสี่ยงสูงต่อผลกระทบของสารออกซิแดนท์ แสดงให้เห็นว่าไลโคปีนมีความเข้มข้นต่ำในเนื้อเยื่อประสาท และความเข้มข้นจะลดลงในโรคพาร์กินสันและโรคหลอดเลือดสมองเสื่อม ในประเทศญี่ปุ่น มีการสร้างฤทธิ์ป้องกันของไลโคปีนจากมะเขือเทศต่อการโจมตีและการพัฒนาของโรคถุงลมโป่งพอง คาดว่าผลการป้องกันของไลโคปีนอาจแสดงออกมาในผู้ป่วยที่เป็นโรคเบาหวาน โรคผิวหนัง โรคไขข้ออักเสบ โรคปริทันต์ และกระบวนการอักเสบ คุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระของไลโคปีนยังเปิดโอกาสให้นำไปใช้ในอุตสาหกรรมยา อาหาร และเครื่องสำอาง

ไลโคปีนยังไม่ถือว่าเป็นสารอาหารที่จำเป็น ดังนั้นจึงยังไม่มีการกำหนดระดับการบริโภคที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลการศึกษาเกี่ยวกับผลการป้องกันของไลโคปีน อาจกล่าวได้ว่าการบริโภคประจำวันเพื่อต่อสู้กับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและป้องกันโรคเรื้อรังควรอยู่ที่ 5-7 มก. (เลวิน, 2008) เมื่อมีโรคต่างๆ เช่น มะเร็งหรือโรคหัวใจและหลอดเลือด ควรเพิ่มระดับของไลโคพีนที่ได้รับเป็น 35-75 มก. ระดับการบริโภคไลโคปีนที่แท้จริงคือ 3-16.2 มก./วันในสหรัฐอเมริกา 25.2 มก.ในแคนาดา 1.3 มก.ในเยอรมนี 1.1 มก.ในสหราชอาณาจักร และ 0.7 มก.ในฟินแลนด์

แคโรทีนอยด์
การกระทำทางชีวภาพ	การป้องกันโรค
กิจกรรม Provitamin	"ไก่" ตาบอด
การปิดการทำงานของชนิดออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยา	ต้อกระจก
ระเบียบของระบบล้างพิษ	โรคกระดูกพรุน
มีผลต่อการเพิ่มจำนวนเซลล์	กั้ง
การเหนี่ยวนำการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์	เอชไอวี
การยับยั้งวัฏจักรเซลล์ของโรค	โรคหัวใจและหลอดเลือด
การมอดูเลตการส่งสัญญาณ	โรคไขข้ออักเสบ
การบำรุงรักษาภูมิคุ้มกัน	โรคผิวหนัง
มีส่วนร่วมในการเผาผลาญยา	ป้องกันโรคอักเสบอื่นๆ

2. ฟลาโวนอยด์

ความหลากหลายทางชีวภาพของธรรมชาตินั้นไม่สิ้นสุด

สารต้านอนุมูลอิสระอีกกลุ่มหนึ่งคือ โพลีฟีนอล ประกอบขึ้นเป็นสารประกอบธรรมชาติกลุ่มใหญ่ยิ่งขึ้น (ทราบว่ามีมากกว่า 8,000 ชนิด) (Ross & Kasum, 2002)

ไบโอฟลาโวนอยด์ ข้อมูลสั้น ๆ

ไบโอฟลาโวนอยด์หรือ วิตามินพี. วิตามินพี (จากภาษาละติน "paprika" - พริกไทย และ "permeabilitus" - การซึมผ่าน) รวมตระกูลไบโอฟลาโวนอยด์เข้าด้วยกัน นี่คือกลุ่มสารประกอบโพลีฟีนอลจากพืชที่มีความหลากหลายมาก ซึ่งส่งผลต่อการซึมผ่านของหลอดเลือดในลักษณะเดียวกับวิตามินซี

แหล่งที่มา:มะนาว, บัควีท, chokeberry, แบล็กเคอแรนท์, ใบชา, สะโพกกุหลาบ, หัวหอม, กะหล่ำปลี, แอปเปิ้ล

ความต้องการรายวันเพราะมนุษย์ยังไม่ได้รับการสถาปนา

บทบาททางชีวภาพคือการทำให้เมทริกซ์ระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันมีเสถียรภาพและลดการซึมผ่านของเส้นเลือดฝอย

ความสนใจอย่างใกล้ชิดในไบโอฟลาโวนอยด์เกิดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้เนื่องจากการศึกษาทางระบาดวิทยาที่เปิดเผยผลการป้องกันของผักและผลไม้ที่มีไบโอฟลาโวนอยด์ในการพัฒนาของโรคไม่ติดต่อเรื้อรังที่มีนัยสำคัญทางสังคม: หลอดเลือดหัวใจและมะเร็ง การทดลองจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าฟลาโวนอยด์:

มีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ
ป้องกันการพัฒนาของความเสียหาย atherosclerotic ผนังของหลอดเลือดแดง, ระงับกระบวนการของ peroxidation ไขมันในเซลล์;
ยับยั้งการรวมตัวของเกล็ดเลือด
ป้องกันความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันต่อกรดนิวคลีอิก และป้องกันการพัฒนากระบวนการก่อมะเร็ง เชื่อกันว่าฟลาโวนอยด์ยังมีฤทธิ์ต้านการแพ้ ต้านการอักเสบ (ยับยั้ง COX 1 และ COX 2) ต้านไวรัส และต้านการเจริญของเลือด

อาการทางคลินิกของภาวะ hypovitaminosisวิตามินพีมีลักษณะพิเศษคือมีเลือดออกตามเหงือกเพิ่มขึ้นและเลือดออกใต้ผิวหนังที่ผิวหนัง ความอ่อนแอทั่วไป ความเมื่อยล้าและความเจ็บปวดที่แขนขา

การเตรียมสมุนไพรซึ่งมีฟลาโวนอยด์ พบว่ามีการใช้งานทางคลินิกอย่างกว้างขวางในการรักษาโรคตับ: สิ่งเหล่านี้อาจเป็นการนำพืชสมุนไพรเข้ามาใช้อย่างง่าย เช่น ดอกอิมมอคแตลหรือสารสกัดเข้มข้น - ฟลามิน (สารสกัดเข้มข้นของดอกอิมมอคแตลแบบแห้ง), คอนวิฟลาวิน (จากดอกลิลลี่แห่งตะวันออกไกล) สมุนไพรหุบเขา). การเตรียม silymarin ที่ซับซ้อน (มีส่วนผสมของ bioflavonoids ของ thistle นม) มีฤทธิ์ตับและต้านพิษและใช้สำหรับการทำลายตับที่เป็นพิษ

ดังนั้น, ฟลาโวนอยด์เป็นโพลีฟีนอลจากพืชกลุ่มใหญ่ที่สุด โพลีฟีนอลเป็นกลุ่มของสารเคมีที่มีลักษณะเฉพาะโดยมีมากกว่าหนึ่งชนิดฟีนอล กลุ่มต่อโมเลกุล ฟีนอล- สารประกอบอินทรีย์ของชุดอะโรมาติกในโมเลกุลที่กลุ่ม OH-hydroxyl ถูกผูกมัดกับอะตอมของคาร์บอนของวงแหวนอะโรมาติก

สารเหล่านี้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่พบมากที่สุดในอาณาจักรพืช ตามลำพัง ฟลาโวนอยด์(อนุพันธ์ไฮดรอกซีฟลาโวน ) สามารถมีฤทธิ์ต้านการอักเสบ ต้านไวรัส ต้านฮอร์โมน ต้านการกลายพันธุ์ ป้องกันมะเร็ง และแสดงคุณสมบัติมากมายที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษย์ เป็นที่ยอมรับแล้วว่าโพลีฟีนอลจากพืชธรรมชาติทั้งหมดมีฤทธิ์ต้านมะเร็ง

การกระทำของฟลาโวนอยด์:

ต้านการอักเสบ
สารต้านมะเร็ง (ป้องกันมะเร็งปอดและมะเร็งเต้านม)
ยาต้านไวรัส
สารต้านอนุมูลอิสระ
ป้องกันหัวใจ
ฮอร์โมน
ยาลดแผล
ยาแก้ท้องเสีย
ยาแก้กระสับกระส่าย
ปรับปรุงหน่วยความจำ การเรียนรู้ และความรู้ความเข้าใจ
ป้องกันระบบประสาท
ลดความเสี่ยงของโรคกระดูกพรุน

บทบาทของฟลาโวนอยด์ในการรักษาสุขภาพของมนุษย์นั้นยิ่งใหญ่มาก การศึกษาทางระบาดวิทยาบ่งชี้ว่าการบริโภคผักและผลไม้มีความสัมพันธ์กับความเสี่ยงที่ลดลงของโรคเรื้อรัง ซึ่งรวมถึงโรคหัวใจและหลอดเลือดและมะเร็ง เชื่อกันว่าฟลาโวนอยด์และโพลีฟีนอลอื่น ๆ เป็นสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดที่กำหนดผลกระทบเชิงบวกของผักและผลไม้ต่อสุขภาพของมนุษย์

การศึกษาทางระบาดวิทยายืนยันผลการป้องกันของฟลาโวนอยด์ต่อมะเร็งและโรคหัวใจและหลอดเลือด (Ghosh & Scheepens, 2009) พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในการตายของประชากรที่มีการบริโภคฟลาโวนอยด์สูง (จีน) และต่ำ (อเมริกาเหนือ ยุโรป) มีการศึกษาขนาดใหญ่เพียง 2 ใน 7 ชิ้นเท่านั้นที่ไม่แสดงผลการป้องกันที่มีนัยสำคัญ และการศึกษาทั้งสองดำเนินการในชาวยุโรปที่ได้รับฟลาโวนอยด์ในปริมาณต่ำ การศึกษา 14 จาก 19 ชิ้นแสดงให้เห็นความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างอุบัติการณ์มะเร็งเต้านมและระดับฟลาโวนอยด์ในเลือด การบริโภคอาหารที่อุดมด้วยฟลาโวนอยด์มีความสัมพันธ์กับอัตราการเกิดโรคหัวใจ หัวใจวาย มะเร็ง และโรคเรื้อรังอื่นๆ ที่ลดลง มีการแสดงความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างระดับของการบริโภคฟลาโวนอยด์และความเสี่ยงของโรคหลอดเลือดสมอง เช่นเดียวกับมะเร็งปอดและทวารหนัก (Trichopoulos, 2003; Hirvonen et al, 2001) เนื่องจากโรคเรื้อรังเหล่านี้เกี่ยวข้องกับความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น และฟลาโวนอยด์เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่แข็งแกร่งในหลอดทดลอง จึงมีการเสนอแนะว่าฟลาโวนอยด์ในอาหารมีประโยชน์โดยการเพิ่มการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ กิจกรรมต้านอนุมูลอิสระของฟลาโวนอยด์แสดงให้เห็นในการเพิ่มขึ้นของสถานะสารต้านอนุมูลอิสระของพลาสมา มีผลป้องกันต่อวิตามินอี เยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดง และไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำ ตลอดจนการป้องกัน PUFA ของเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดแดงจากการเกิดเปอร์ออกซิเดชั่น

การศึกษาจำนวนมากชี้ให้เห็นว่าฟลาโวนอยด์แสดงฤทธิ์ต้านการแพ้ ต้านไวรัส ต้านการอักเสบ และขยายหลอดเลือดในมนุษย์ รวมทั้งฟลาโวนอยด์ เควอซิตินและ รถแท็กซี่, มีผลดีต่อระบบทางเดินอาหาร, แสดงฤทธิ์ต้านแผล, ต้านการหดเกร็งของกล้ามเนื้อและฤทธิ์ต้านอาการท้องเสีย มีการแสดงให้เห็นว่าการบริโภคผักและผลไม้ที่มีปริมาณโพลีฟีนอลสูงช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดและการพัฒนาของโรคกระดูกพรุน

เป็นที่ทราบกันดีว่าเควอซิทินช่วยป้องกันการติดเชื้อเอชไอวี ป้องกันการเกิดออกซิเดชันของไลโปโปรตีนความหนาแน่นสูง ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของโรคหัวใจและหลอดเลือด การบริโภคอาหารที่มีเควอซิทินในปริมาณมาก (หัวหอม เกรปฟรุต แอปเปิ้ล) ช่วยลดความเสี่ยงในการเกิดมะเร็งปอด

กิจกรรมทางชีวภาพที่หลากหลายของพืชในสกุล อัลเลี่ยม(ตารางที่ 1) ไม่เพียงเกี่ยวข้องกับการมีสารประกอบที่มีกำมะถันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงฟลาโวนอยด์ที่มีความเข้มข้นสูงด้วย การบริโภคหัวหอมช่วยยับยั้งการเจริญเติบโตของเนื้องอกและเซลล์จุลินทรีย์ ลดความเสี่ยงของมะเร็ง ทำลายอนุมูลอิสระ และป้องกันโรคหัวใจและหลอดเลือด ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงของพืชหอมทั้งหมดได้รับการจัดตั้งขึ้น (Kim & Kim, 2006; Corzo-Martinez et al, 2007)

ตารางที่ 1. ฤทธิ์ทางชีวภาพของพืชสกุล อัลเลี่ยม

การกระทำทางชีวภาพ	จำนวนผลงานทั้งหมด	จำนวนการศึกษาของมนุษย์
ป้องกันหัวใจ
ยาต้านจุลชีพ
สารต้านมะเร็ง
สารต้านอนุมูลอิสระ
ฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือด
ต้านการอักเสบ

ดังนั้น การศึกษาทางระบาดวิทยาเก้าชิ้นในส่วนต่าง ๆ ของโลก (จีน อิตาลี อาร์เจนตินา สหรัฐอเมริกา ฯลฯ) แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงการลดความเสี่ยงของมะเร็งทางเดินอาหารด้วยการบริโภคกระเทียมที่เพิ่มขึ้น (You et al, 1989; Buiatti et al , 2532). ข้อสังเกตสุดท้ายเกี่ยวข้องกับความสามารถของกระเทียมในการลดระดับของไนไตรต์ในระบบทางเดินอาหาร (สารตั้งต้นของสารก่อมะเร็งไนโตรซามีน) และการกระทำของแบคทีเรียต่อ เฮลิโคแบคเตอร์ ไพโลไรทำให้เกิดแผลพุพองและมะเร็งกระเพาะอาหาร (Lanzotti, 2006) ผลการป้องกันของ allyl di- และ trisulfides ของพืชในสกุล อัลเลี่ยมจากมะเร็งตับที่เกิดจากอะฟลาทอกซิน

แคโรทีนอยด์–เม็ดสีที่ละลายในไขมันมีสีเหลือง ส้ม แดง - มีอยู่ในคลอโรพลาสต์ของพืชทุกชนิด พวกมันยังเป็นส่วนหนึ่งของโครโมพลาสต์ในส่วนที่ไม่เป็นสีเขียวของพืช เช่น ในรากแครอท ซึ่งมาจากชื่อภาษาละตินว่า (ดูคัส คาโรตา L. ) พวกเขาได้รับชื่อของพวกเขา ในใบสีเขียว แคโรทีนอยด์มักจะมองไม่เห็นเนื่องจากมีคลอโรฟิลล์อยู่ แต่ในฤดูใบไม้ร่วง เมื่อคลอโรฟิลล์ถูกทำลาย แคโรทีนอยด์นี้เองที่ทำให้ใบมีสีเหลืองและส้ม แคโรทีนอยด์ยังถูกสังเคราะห์โดยแบคทีเรียและเชื้อรา แต่ไม่ใช่จากสัตว์ ปัจจุบันมีเม็ดสีประมาณ 400 ชนิดที่อยู่ในกลุ่มนี้

โครงสร้างและคุณสมบัติ. ส่วนประกอบของแคโรทีนอยด์ถูกสร้างขึ้นโดย Wilstetter จากปี 1920 ถึง 1930 ได้มีการกำหนดโครงสร้างของเม็ดสีหลักของกลุ่มนี้ การสังเคราะห์แคโรทีนอยด์จำนวนหนึ่งได้ดำเนินการครั้งแรกในปี พ.ศ. 2493 ในห้องปฏิบัติการของ P. Carrera แคโรทีนอยด์ประกอบด้วยสารประกอบสามกลุ่ม: 1) เม็ดสีส้มหรือสีแดง แคโรทีน(ค40ชม56); 2) สีเหลือง แซนโทฟิลล์(C 4 oH 56 O 2 และ C 40 H 51 O 4); 3) กรดแคโรทีนอยด์ -ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาออกซิเดชันของแคโรทีนอยด์ที่มีสายโซ่สั้นลงและกลุ่มคาร์บอกซิล (ตัวอย่างเช่น C 20 H 24 O 2 - โครเซตินที่มีกลุ่มคาร์บอกซิลสองกลุ่ม)

แคโรทีนและแซนโทฟิลล์ละลายได้ง่ายในคลอโรฟอร์ม เบนซีน คาร์บอนไดซัลไฟด์ และอะซิโตน แคโรทีนละลายได้ง่ายในปิโตรเลียมและไดเอทิลอีเทอร์ แต่แทบไม่ละลายในเมทานอลและเอธานอล แซนโทฟิลล์ละลายได้ดีในแอลกอฮอล์และละลายได้ดีในปิโตรเลียมอีเทอร์

แคโรทีนอยด์ทั้งหมดเป็นสารประกอบโพลีอีน แคโรทีนอยด์ของสองกลุ่มแรกประกอบด้วยสารตกค้างไอโซพรีนแปดชนิดที่สร้างสายโซ่ของพันธะคู่ที่เชื่อมกัน แคโรทีนอยด์สามารถเป็นอะไซคลิก (อะลิฟาติก) โมโนและไบไซคลิก วัฏจักรที่ปลายสุดของโมเลกุลแคโรทีนอยด์เป็นอนุพันธ์ของไอโอโนน (รูปที่ 1)

รูปที่ 1 สูตรโครงสร้างของแคโรทีนอยด์และลำดับการเปลี่ยนแปลง

ตัวอย่างของอะไซคลิกแคโรทีนอยด์คือ ไลโคปีน(C 40 H 56) - แคโรทีนหลักของผลไม้บางชนิด (โดยเฉพาะมะเขือเทศ) และแบคทีเรียสีม่วง

แคโรทีน(รูปที่ 1) มีวงแหวน β-ionone สองวง (พันธะคู่ระหว่าง C 5 และ C 6) เมื่อไฮโดรไลซิสของเบต้าแคโรทีนที่พันธะคู่กลาง จะเกิดวิตามินเอ (เรตินอล) สองโมเลกุลขึ้น α-แคโรทีนแตกต่างจากเบต้าแคโรทีนตรงที่มีวงแหวนหนึ่งวง β-ionone และอันที่สอง - J-ionone (พันธะคู่ระหว่าง C 4 และ C 5)

แซนโทฟิลล์ ลูทีน-อนุพันธ์ของเอ-แคโรทีนอยด์และ ซีแซนทีน- บีตา-แคโรทีน. แซนโทฟิลล์เหล่านี้มีหมู่ไฮดรอกซิลหนึ่งหมู่ในวงแหวนไอออนิกแต่ละวง การรวมเพิ่มเติมในโมเลกุลซีแซนทีนของออกซิเจนสองอะตอมบนพันธะคู่ C 5 -C 6 (กลุ่มอีพ็อกซี่) นำไปสู่การก่อตัว ไวโอแล็กแซนธินชื่อ

"violaxanthin" เกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยสารนี้จากกลีบดอกแพนซีสีเหลือง (วิโอลาสามสี).ซีแซนทีนได้รับครั้งแรกจากเมล็ดข้าวโพด (ซี เมย์ส).ลูทีน (จากละติน luteus-สีเหลือง) โดยเฉพาะอย่างยิ่งพบในไข่แดงของไข่ไก่ ไอโซเมอร์ที่ถูกออกซิไดซ์มากที่สุดของลูทีนคือ ฟูโคแซนทีน(C 40 H 60 O 6) - แซนโทฟิลล์หลักของสาหร่ายสีน้ำตาล

แคโรทีนอยด์หลักของพลาสมิดของพืชชั้นสูงและสาหร่าย ได้แก่ เบต้าแคโรทีน ลูทีน ไวโอแลกแซนทีน และนีออกแซนทีน การสังเคราะห์แคโรทีนอยด์เริ่มจาก acetyl-CoA ผ่านกรดเมวาโลนิก geranylgeranyl pyrophosphate จนถึงไลโคปีน ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของแคโรทีนอยด์อื่นๆ ทั้งหมด การสังเคราะห์แคโรทีนอยด์เกิดขึ้นในความมืด แต่จะถูกเร่งอย่างรวดเร็วโดยการกระทำของแสง สเปกตรัมการดูดกลืนของแคโรทีนอยด์มีลักษณะเป็นแถบสองแถบในบริเวณสีม่วง-น้ำเงินและสีน้ำเงินตั้งแต่ 400 ถึง 500 นาโนเมตร (ดูรูปที่ 4.3) จำนวนและตำแหน่งของการดูดซึมสูงสุดขึ้นอยู่กับตัวทำละลาย สเปกตรัมการดูดกลืนนี้ถูกกำหนดโดยระบบของพันธะคู่แบบคอนจูเกต เมื่อจำนวนพันธะดังกล่าวเพิ่มขึ้น ค่าสูงสุดในการดูดกลืนแสงจะเปลี่ยนไปยังบริเวณความยาวคลื่นยาวของสเปกตรัม แคโรทีนอยด์ เช่น คลอโรฟิลล์ จับกับโปรตีนและลิพิดของเยื่อสังเคราะห์แสงได้แบบไม่โควาเลนต์

บทบาทของแคโรทีนอยด์ในการสังเคราะห์ด้วยแสง

แคโรทีนอยด์เป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบเม็ดสีของสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงทั้งหมด พวกมันทำหน้าที่หลายอย่างซึ่งหลักคือ: 1) การมีส่วนร่วมในการดูดซับแสงเป็นเม็ดสีเพิ่มเติม 2) การปกป้องโมเลกุลของคลอโรฟิลล์จากโฟโตออกซิเดชั่นที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ เป็นไปได้ว่าแคโรทีนอยด์มีส่วนร่วมในการแลกเปลี่ยนออกซิเจนระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง

ความสำคัญของแคโรทีนอยด์ในฐานะเม็ดสีเพิ่มเติมที่ดูดซับแสงในส่วนสีน้ำเงินม่วงและสีน้ำเงินของสเปกตรัมจะชัดเจนขึ้นเมื่อพิจารณาถึงการกระจายพลังงานในสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดบนพื้นผิวโลก จากรูปที่ 2 ค่าสูงสุดของการแผ่รังสีนี้จะตกในส่วนสีน้ำเงิน-น้ำเงินและเขียวของสเปกตรัม (480 - 530 นาโนเมตร) ภายใต้สภาวะธรรมชาติ การแผ่รังสีทั้งหมดที่มาถึงพื้นผิวโลกประกอบด้วยฟลักซ์การแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์โดยตรงที่ส่งไปยังพื้นผิวในแนวนอนและการแผ่รังสีบนท้องฟ้า

รูปที่ 2 การกระจายของพลังงานในสเปกตรัมของรังสีทั้งหมดและรังสีที่กระจัดกระจายในท้องฟ้าที่ไม่มีเมฆ

การกระเจิงของแสงในชั้นบรรยากาศเกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคละออง (หยดน้ำ ฝุ่นละออง ฯลฯ) และความผันผวนของความหนาแน่นของอากาศ (การกระเจิงของโมเลกุล) องค์ประกอบสเปกตรัมของการแผ่รังสีทั้งหมดในพื้นที่ 350 - 800 นาโนเมตรโดยที่ท้องฟ้าไม่มีเมฆในระหว่างวันแทบไม่เปลี่ยนแปลง สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าการเพิ่มขึ้นของสัดส่วนของรังสีสีแดงในการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงที่ตำแหน่งต่ำของดวงอาทิตย์นั้นมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของสัดส่วนของแสงที่กระจัดกระจายซึ่งมีรังสีสีน้ำเงินม่วงจำนวนมาก ชั้นบรรยากาศของโลกกระจายรังสีของส่วนที่มีความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัมในระดับที่มากขึ้น (ความเข้มที่กระเจิงจะแปรผกผันกับความยาวคลื่นยกกำลังสี่) ดังนั้นท้องฟ้าจึงดูเป็นสีฟ้า ในกรณีที่ไม่มีแสงแดดส่องถึงโดยตรง (มีเมฆมาก) สัดส่วนของรังสีสีน้ำเงินม่วงจะเพิ่มขึ้น ข้อมูลเหล่านี้บ่งชี้ถึงความสำคัญของส่วนที่มีความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัมเมื่อพืชบนบกใช้แสงที่กระจัดกระจาย และความเป็นไปได้ที่แคโรทีนอยด์จะมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสงในรูปของเม็ดสีเพิ่มเติม การทดลองแบบจำลองแสดงให้เห็นประสิทธิภาพสูงในการถ่ายเทพลังงานแสงจากแคโรทีนอยด์ไปยังคลอโรฟิลล์ ก,นอกจากนี้ โมเลกุลของแคโรทีน แต่ไม่ใช่แซนโทฟิลล์ มีความสามารถนี้

หน้าที่ที่สองของแคโรทีนอยด์คือการป้องกัน เป็นครั้งแรกที่ D. I. Ivanovsky ได้รับข้อมูลว่าแคโรทีนอยด์สามารถปกป้องโมเลกุลของคลอโรฟิลล์จากการถูกทำลาย ในการทดลองของเขา ให้นำหลอดทดลองที่มีสารละลายคลอโรฟิลล์ในปริมาตรเท่ากันและแคโรทีนอยด์ที่มีความเข้มข้นต่างกันไปสัมผัสกับแสงแดดโดยตรงเป็นเวลา 3 ชั่วโมง ปรากฎว่ายิ่งมีแคโรทีนอยด์ในหลอดทดลองมาก คลอโรฟิลล์ก็ยิ่งถูกทำลายน้อยลงเท่านั้น ต่อจากนั้น ข้อมูลเหล่านี้ได้รับการยืนยันมากมาย ดังนั้น chlamydomonas กลายพันธุ์ที่ปราศจากแคโรทีนอยด์จะตายในที่มีแสงในบรรยากาศที่มีออกซิเจน ในขณะที่อยู่ในความมืดด้วยโหมดโภชนาการแบบเฮเทอโรโทรฟิก พวกมันพัฒนาและเพิ่มจำนวนตามปกติ ในข้าวโพดกลายพันธุ์ซึ่งขาดการสังเคราะห์แคโรทีนอยด์ คลอโรฟิลล์ที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะที่ใช้ออกซิเจนภายใต้แสงจ้าจะถูกทำลายอย่างรวดเร็ว เมื่อขาดออกซิเจน คลอโรฟิลล์ก็ไม่ถูกทำลาย

แคโรทีนอยด์ป้องกันการทำลายคลอโรฟิลล์ได้อย่างไร? ขณะนี้ได้แสดงให้เห็นว่าแคโรทีนอยด์สามารถทำปฏิกิริยากับคลอโรฟิลล์ในสถานะทริปเลต ป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ในกรณีนี้ พลังงานของคลอโรฟิลล์ในสถานะตื่นเต้นของแฝดสามจะถูกแปลงเป็นความร้อน

รูปที่ 3 ปฏิกิริยาของแคโรทีนอยด์กับคลอโรฟิลล์

นอกจากนี้ แคโรทีนอยด์ที่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนแบบตื่นเต้น (ซิงเกิล) ซึ่งออกซิไดซ์สารอินทรีย์หลายชนิดโดยไม่จำเพาะเจาะจง สามารถถ่ายโอนไปยังสถานะพื้นได้

รูปที่ 4 ปฏิกิริยาของแคโรทีนอยด์กับออกซิเจนที่กระตุ้น

บทบาทของแคโรทีนอยด์ในการแลกเปลี่ยนออกซิเจนระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงยังไม่ชัดเจนนัก ในพืชชั้นสูง มอส สาหร่ายสีเขียวและสีน้ำตาล ตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวคือ วัฏจักรไวโอแลกแซนทีน

รูปที่ 5 วัฏจักรไวโอแลกแซนทีน

ความสำคัญของวงจร violaxanthin ยังไม่ชัดเจน บางทีอาจทำหน้าที่กำจัดออกซิเจนส่วนเกิน แคโรทีนอยด์ในพืชทำหน้าที่อื่นที่ไม่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสง ใน "ตา" ที่ไวต่อแสงของแฟลเจลเลตเซลล์เดียวและที่ยอดของยอดพืชที่สูงขึ้น แคโรทีนอยด์ช่วยในการกำหนดทิศทางของแสงโดยการตัดกันของแสง สิ่งนี้จำเป็นสำหรับโฟโตแทกซีในแฟลกเจลลาและโฟโตโทรปิซึมในพืชชั้นสูง

แคโรทีนอยด์เป็นตัวกำหนดสีของกลีบดอกและผลไม้ของพืชบางชนิด อนุพันธ์ของแคโรทีนอยด์ ได้แก่ วิตามินเอ แซนทอกซิน ทำหน้าที่เหมือน ABA และสารประกอบที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่นๆ โครโมโปรตีนโรโดปซินที่พบในแบคทีเรียฮาโลฟิลิกบางชนิด ดูดซับแสงและทำหน้าที่เป็น H + -pump กลุ่ม chromophore ของ bacteriorhodopsin คือเรตินอล ซึ่งเป็นรูปแบบอัลดีไฮด์ของวิตามินเอ Bacteriorhodopsin นั้นคล้ายคลึงกับ rhodopsin ของเครื่องวิเคราะห์การมองเห็นของสัตว์

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 พบได้ทั่วไปในไซยาโนแบคทีเรียและสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตสังเคราะห์แสง พบในแบคทีเรียสีม่วงสองชนิดที่ไม่ใช่กำมะถัน

สูตรโครงสร้างของแคโรทีนอยด์บางชนิดที่มีลักษณะเฉพาะของแบคทีเรียสีม่วงแสดงไว้ในรูปที่ 70, 2-5. ชุดและปริมาณของแคโรทีนอยด์แต่ละชนิดจะเป็นตัวกำหนดสีของแบคทีเรียสีม่วง ซึ่งสารแขวนลอยหนาคือสีม่วง-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

ชอบบทความ? แบ่งปัน

พิมพ์บทความ