แคโรทีนอยด์และความสำคัญต่อสัตว์ป่าและมนุษย์ โครงสร้าง หน้าที่ และบทบาททางสรีรวิทยาของแคโรทีนอยด์

แคโรทีนอยด์ สารสีอินทรีย์ธรรมชาติจากสีเหลืองถึงแดงม่วง ผลิตโดยแบคทีเรีย เชื้อรา พืช กระจายอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ: พบแคโรทีนอยด์ที่แตกต่างกันประมาณ 600 ชนิดในเซลล์และเนื้อเยื่อของตัวแทนสัตว์ป่าทั้งหมดในสถานะอิสระหรือในรูปของไกลโคไซด์ เอสเทอร์ของกรดไขมัน คอมเพล็กซ์แคโรทีน-โปรตีน แคโรทีนอยด์กำหนดสีของดอกไม้ ผลไม้ ราก และใบไม้ในฤดูใบไม้ร่วงของพืชบางชนิด แคโรทีนอยด์ที่ได้จากสัตว์พร้อมอาหารทำให้ปลา นก แมลง และสัตว์จำพวกครัสเตเชียหลายชนิดเกิดคราบ แคโรทีนอยด์พบในปริมาณมากที่สุดในรากแครอท ใบพาร์สลีย์ หัวหอม ผักโขม ผลไม้แอปริคอต มะเขือเทศ ฟักทอง ซีบัคธอร์น

แคโรทีนอยด์มีโครงสร้างเป็นไอโซพรีนอยด์ ในโมเลกุลของแคโรทีนอยด์ ชิ้นส่วนไอโซพรีนสี่ชิ้นเชื่อมโยงกันเป็นสายโพลีอีน - สูตร I (R และ R' ส่วนใหญ่เป็นไซโคลเฮกซีนหรืออะลิฟาติกไอโซพรีนหรืออนุพันธ์ที่มีออกซิเจนของไซโคลเฮกซีน)

แคโรทีนอยด์แบ่งออกเป็นไฮโดรคาร์บอน tetraterpene (แคโรทีน) ของสูตรทั่วไป C 40 H 56 , อนุพันธ์ที่มีออกซิเจนของไฮโดรคาร์บอน tetraterpene (xanthophylls) และแคโรทีนอยด์ที่มีคาร์บอนมากกว่าหรือน้อยกว่า 40 อะตอมในโมเลกุล ในพืชชั้นสูง สารแคโรทีนอยด์ไฮโดรคาร์บอนมีอยู่อย่างแพร่หลาย ส่วนใหญ่เป็น β-แคโรทีน (R = R' = II; ประกอบขึ้นเป็น 20-30% ของแคโรทีนอยด์ตามธรรมชาติ), ไลโคปีน (R = R' = III), γ-แคโรทีน (R = II, R ' = III). แคโรทีนอยด์ไฮโดรคาร์บอนละลายได้ในอีเทอร์ คลอโรฟอร์ม เบนซีน ไขมันและน้ำมัน ไม่ละลายในน้ำ O 2 อากาศออกซิไดซ์ได้ง่าย ไม่เสถียรในแสงและเมื่อถูกความร้อนในที่ที่มีกรดและด่าง เบต้า-แคโรทีนแยกได้โดยการสกัดจากแครอท อัลฟัลฟ่า บัควีท น้ำมันปาล์ม และวัตถุดิบจากพืชอื่นๆ ในอุตสาหกรรมได้มาจากการสังเคราะห์ทางจุลชีววิทยาหรือทางเคมี (ผลึกทับทิมเข้ม, t pl 182-184 ° C) ไลโคปีนแยกได้จากมะเขือเทศหรือสังเคราะห์ (ผลึกสีม่วงแดง, mp 174°C)

ในบรรดาแคโรทีนอยด์ที่มีออกซิเจน ที่พบมากที่สุดคือแคโรทีนอยด์ที่มีโมเลกุลประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิล เช่น ลูทีน (R = IV, R' = V; ผลึกสีเหลือง, mp 193°C), คริปโตแซนธิน (R = IV, R' = I; ผลึกสีเหลือง , mp 174 ° C มีกลุ่มแคโรทีนอยด์ที่มีกลุ่มคาร์บอนิล เช่น แคนทาแซนธิน (R = R' = VI) กลุ่มอีพ็อกซี่ เช่น ไวโอแลกแซนธิน (R = R' = VII) กลุ่มคาร์บอกซิล สำหรับ เช่น บิซิน (R = COOH, R' = COOSH 3) เป็นต้น

แคโรทีนอยด์มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ด้วยแสง (เป็นเม็ดสีที่ช่วยดูดซับแสง) การขนส่งออกซิเจนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และการปกป้องคลอโรฟิลล์จากการเกิดปฏิกิริยาโฟโตออกซิเดชัน แคโรทีนอยด์ที่มีชิ้นส่วน R = II ในโมเลกุลเป็นสารตั้งต้นของวิตามินเอ ในสัตว์ carotenoids กระตุ้นการทำงานของต่อมเพศในมนุษย์พวกมันเพิ่มสถานะภูมิคุ้มกันป้องกัน photodermatosis มีบทบาทสำคัญในกระบวนการรับรู้แสงโดยเรตินา เป็นสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติ แคโรทีนอยด์ใช้เป็นสีย้อมอาหาร, ส่วนประกอบของอาหารสัตว์, ในทางการแพทย์ - สำหรับการรักษาผิวหนัง

สำหรับการวิจัยเกี่ยวกับแคโรทีนอยด์ ได้รับรางวัลโนเบล 2 รางวัล ได้แก่ P. Carrer ในปี 1937 และ R. Kuhn ในปี 1938

จากบทความ: Britton G. ชีวเคมีของสารสีธรรมชาติ. ม., 2529; Karnaukhov VN หน้าที่ทางชีวภาพของแคโรทีนอยด์ ม., 2531; Kudritskaya S. E. แคโรทีนอยด์จากผลไม้และผลเบอร์รี่ พ., 2533.

สารสีที่ทำให้ผักและผลไม้บางชนิดมีสีแดง ส้ม และเหลืองเข้มข้นเรียกว่าแคโรทีนอยด์ นักวิทยาศาสตร์พบว่าพวกมันยังเป็นนักสู้ที่ทรงพลังอีกด้วย หากอาหารของคุณมีสารเหล่านี้ไม่เพียงพอ คุณสามารถรับประทานอาหารเสริมที่มีสารเหล่านี้ได้

องค์ประกอบและรูปแบบของการเปิดตัว

รูปร่าง

• แคปซูล
• ยาเม็ด
• ซอฟเจล

สารประกอบ

• 1 เม็ดอาจประกอบด้วยวิตามินเอ 5,000 IU, วิตามินบี 1 1.5 มก., วิตามินบี 2 1.7 มก., วิตามินบี 6 2 มก., วิตามินบี 12 6 ไมโครกรัม, วิตามินซี 60 มก., วิตามินอี 30 IU, คอเลสเตอรอล 400 IU , กรดโฟลิก 400 มก., นิโคตินาไมด์ 20 มก., ไบโอติน 30 มก., กรดแพนโทธีนิก 10 มก., วิตามินเค 25 มก., แคลเซียม 162 มก., โพแทสเซียม 40 มก., ฟอสฟอรัส 125 มก., ไอโอดีน 150 มก., แมกนีเซียม 100 มก., เหล็ก 18 มก., ทองแดง 2 มก., คลอไรด์ 36.3 มก., สังกะสี 15 มก., โครเมียม 25 ไมโครกรัม, โมลิบดีนัม 25 ไมโครกรัม, ซีลีเนียม 25 ไมโครกรัม, แมงกานีส 2.5 มก., ดีบุก 10 ไมโครกรัม, นิกเกิล 5 ไมโครกรัม, ซิลิกอน 10 ไมโครกรัม, วาเนเดียม 10 ไมโครกรัม

สรรพคุณทางยาของแคโรทีนอยด์

แม้ว่าจะพบเม็ดสีแคโรทีนอยด์มากกว่า 600 ชนิดในอาหารประเภทต่างๆ แต่ร่างกายใช้เพียง 6 ชนิดเท่านั้น โดยเข้าสู่กระแสเลือดและเนื้อเยื่ออื่นๆ ในปริมาณที่มีนัยสำคัญ นอกจากเบต้าแคโรทีนซึ่งเป็นแคโรทีนอยด์ที่รู้จักกันดีอย่างเห็นได้ชัดแล้ว สารเหล่านี้ยังรวมถึงอัลฟาแคโรทีน ไลโคปีน ลูทีน ซีแซนทีน และคริปโตแซนธิน แม้ว่าเม็ดสีเหล่านี้จะพบได้ในผักและผลไม้หลากหลายชนิด แต่อาหารที่อุดมด้วยสีเหล่านี้อาจไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของอาหารของเราตลอดเวลา อัลฟ่าแคโรทีนพบได้ในแครอทและฟักทอง ไลโคปีนในผลไม้สีแดง (เช่น แตงโม ส้มโอแดง และมะเขือเทศปรุงสุกโดยเฉพาะ) ลูทีนและซีแซนทีนจำนวนมากในผักสีเขียวเข้ม ฟักทองและพริกแดง และคริปโตแซนธินในมะม่วง ส้ม และลูกพีช

กลไกการออกฤทธิ์

คำแนะนำระบุว่าผลกระทบหลักของการรับประทานยานั้นเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ สารต้านอนุมูลอิสระเป็นสารประกอบที่ทำให้โมเลกุลออกซิเจนที่ไม่เสถียรเป็นกลางซึ่งเรียกว่าอนุมูลอิสระ แม้ว่าเม็ดสีจะคล้ายกัน แต่แต่ละสีก็ทำหน้าที่กับเนื้อเยื่อเฉพาะประเภทในร่างกาย นอกจากนี้ แอลฟาแคโรทีนและคริปโตแซนธินยังสามารถเปลี่ยนเป็นวิตามินเอในร่างกายได้ แม้จะไม่เท่าเบต้าแคโรทีนก็ตาม

การป้องกันโรคด้วยการใช้แคโรทีนอยด์

ยาอาจป้องกันมะเร็งบางชนิดโดยจำกัดการเจริญเติบโตของเซลล์ที่ผิดปกติ ไลโคปีนอาจยับยั้งการพัฒนาของมะเร็งต่อมลูกหมาก นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดพบว่าผู้ชายที่กินมะเขือเทศมากกว่า 10 มื้อต่อสัปดาห์ (ซึ่งเป็นแหล่งที่มีไลโคปีนมากที่สุด) ช่วยลดความเสี่ยงของมะเร็งต่อมลูกหมากได้ประมาณ 45% ไลโคพีนยังมีประสิทธิภาพในการต่อต้านมะเร็งกระเพาะอาหารและทางเดินอาหาร จากการศึกษาพบว่าปริมาณอัลฟาแคโรทีน ลูทีน และซีแซนทีนในปริมาณสูงช่วยลดความเสี่ยงของมะเร็งปอด และคริปโตแซนธินและอัลฟาแคโรทีนช่วยลดความเสี่ยงของมะเร็งปากมดลูก

นอกจากนี้เม็ดสียังสามารถต่อสู้กับโรคหัวใจ ในบรรดาผู้สูงอายุ 1,300 คนที่ติดตามผู้ที่รับประทานอาหารที่อุดมด้วยแคโรทีนอยด์มีความเสี่ยงต่อโรคหัวใจลดลงครึ่งหนึ่งและหัวใจวายลดลง 75% เมื่อเทียบกับผู้ที่รับประทานอาหารที่มีสารประกอบเหล่านี้ต่ำ ผลลัพธ์ยังคงมีนัยสำคัญแม้ว่าจะมีการปรับเปลี่ยนอิทธิพลของปัจจัยอื่นๆ เช่น การสูบบุหรี่และคอเลสเตอรอลสูง นักวิทยาศาสตร์อ้างว่าอัลฟาแคโรทีนและไลโคปีนป้องกันการก่อตัวของคอเลสเตอรอลที่ "ไม่ดี" ซึ่งระดับที่สูงอาจนำไปสู่อาการหัวใจวายและโรคหลอดเลือดหัวใจอื่นๆ

ผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์

ลูทีนและซีแซนทีนส่งเสริมการมองเห็นที่ดีโดยการปิดกั้นรังสียูวีที่เป็นอันตรายและต่อต้านอนุมูลอิสระในเรตินา (ส่วนที่ไวต่อแสงของดวงตา) การใช้ยาช่วยลดความเสี่ยงของการเสื่อมสภาพของจอประสาทตา ซึ่งเป็นความบกพร่องทางสายตาที่เกี่ยวข้องกับอายุ ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการตาบอดในผู้สูงอายุ แคโรทีนอยด์อื่นๆ อาจป้องกันความเสียหายต่อเลนส์และลดความเสี่ยงของต้อกระจก การศึกษาเบื้องต้นยังแสดงให้เห็นว่าอาจมีความเชื่อมโยงระหว่างระดับยาที่ต่ำกับความผิดปกติของประจำเดือนต่างๆ นอกจากนี้ การศึกษาอื่น ๆ ยังพบว่าแม้ในระยะเริ่มต้นของโรคมะเร็ง อาหารที่มีแคโรทีนอยด์สูงสามารถปรับปรุงการพยากรณ์โรคโดยรวมได้

บ่งชี้ในการใช้แคโรทีนอยด์

• เพื่อลดความเสี่ยงของมะเร็งบางชนิดรวมถึงมะเร็งต่อมลูกหมากและมะเร็งปอด
• เพื่อป้องกันโรคหัวใจ
• เพื่อชะลอความเสื่อมของจอประสาทตาที่เกี่ยวข้องกับวัย
• เพื่อเสริมสร้างภูมิต้านทาน

ข้อห้าม

หากคุณป่วย ให้ตรวจสอบกับแพทย์ก่อนรับประทานอาหารเสริมเหล่านี้

ผลข้างเคียง

การใช้ยาในปริมาณมากที่มาจากอาหารหรืออาหารเสริมอาจทำให้ผิวหนังเป็นสีส้มได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนฝ่ามือและฝ่าเท้า สิ่งนี้ปลอดภัยและสีจะค่อยๆ จางลงหากคุณลดการจัดหาเม็ดสีเหล่านี้ คำแนะนำระบุว่าการใช้แคโรทีนอยด์ในปริมาณมากอาจรบกวนการทำงานของเม็ดสีอื่น ๆ ในร่างกายและอาจเป็นอันตรายได้

คำแนะนำสำหรับการใช้งาน

วิธีและปริมาณ

หากอาหารของคุณไม่มีอาหารที่อุดมด้วยแคโรทีนอยด์ในปริมาณมาก คุณควรรับประทานอาหารเสริม (อัลฟาแคโรทีน เบต้าแคโรทีน ไลโคปีน ลูทีน ซีแซนทีน และคริปโตแซนธิน) ในปริมาณวิตามินเออย่างน้อย 25,000 IU ต่อวัน โรคบางอย่างอาจต้องใช้อาหารเสริมผสมในปริมาณที่มากขึ้น

วิธีรับประทานแคโรทีนอยด์

รับประทานอาหารเสริมร่วมกับอาหารที่มีไขมัน ซึ่งช่วยให้ร่างกายใช้สารเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ผู้เชี่ยวชาญบางคนอ้างว่าพวกมันถูกดูดซึมได้ดีขึ้นหากแบ่งปริมาณรายวันออกเป็นหลาย ๆ แอพพลิเคชั่น

ข้อเท็จจริงและคำแนะนำในการรับประทานแคโรทีนอยด์

• ในสตรีที่รับประทานยาคุมกำเนิด และในสตรีวัยหมดประจำเดือนที่ได้รับการบำบัดทดแทนฮอร์โมนเอสโตรเจน ระดับของแคโรทีนอยด์ในเลือดจะลดลง
• มะเขือเทศสุกมีน้ำน้อยและมีไลโคปีนมากกว่ามะเขือเทศดิบ ผู้เชี่ยวชาญบางคนเชื่อว่าน้ำมันที่ใช้ในซอสมะเขือเทศช่วยเพิ่มการดูดซึมของไลโคปีน
• ในการศึกษาขนาดใหญ่ของยุโรปพบว่าไลโคปีนสามารถช่วยป้องกันโรคหัวใจได้ ในผู้ชายที่บริโภคไลโคพีนในปริมาณมาก ความเสี่ยงต่อกล้ามเนื้อหัวใจตายลดลงครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับกลุ่มที่บริโภคน้อย ผลการป้องกันของไลโคปีนเด่นชัดที่สุดในผู้ชายที่ไม่สูบบุหรี่
• ผักสีเขียวเข้มมีสารแคโรทีนอยด์ คลอโรฟิลล์สีเขียวจะปกปิดเม็ดสีสีเหลืองส้มที่มีอยู่

ราคาในร้านขายยา

ราคาของแคโรทีนอยด์ในร้านขายยาแต่ละแห่งอาจแตกต่างกันอย่างมาก นี่เป็นเพราะการใช้ส่วนประกอบที่ถูกกว่าและนโยบายการกำหนดราคาของเครือข่ายร้านขายยา

อ่านข้อมูลอย่างเป็นทางการเกี่ยวกับยาแคโรทีนอยด์ คำแนะนำในการใช้ซึ่งรวมถึงข้อมูลทั่วไปและสูตรการรักษา ข้อความนี้จัดทำขึ้นเพื่อจุดประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น และไม่สามารถใช้แทนคำแนะนำทางการแพทย์ได้

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 เอนอกจากนี้ 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

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

ไปจนถึงสารกลุ่มแคโรทีนอยด์รวมถึงสารที่มีสีเหลืองหรือสีส้ม ตัวแทนที่มีชื่อเสียงที่สุดของแคโรทีนอยด์คือแคโรทีน - เม็ดสีที่ให้สีเฉพาะกับรากของแครอทเช่นเดียวกับลูทีน - เม็ดสีเหลืองที่มีอยู่พร้อมกับแคโรทีนในส่วนที่เป็นสีเขียวของพืช สีของเมล็ดข้าวโพดสีเหลืองขึ้นอยู่กับแคโรทีนและแคโรทีนอยด์ที่มีอยู่ในเมล็ด เรียกว่า ซีแซนทีน และ คริปโตแซนธิน สีของผลมะเขือเทศเกิดจากแคโรทีนอยด์ไลโคปีน แคโรทีนอยด์มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญของพืชโดยมีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

กลุ่มของแคโรทีนอยด์ประกอบด้วยเม็ดสีธรรมชาติประมาณ 65-70 ชนิดแคโรทีนอยด์พบได้ในพืชส่วนใหญ่ (ยกเว้นเชื้อราบางชนิด) อาจเป็นไปได้ในสิ่งมีชีวิตของสัตว์ทั้งหมด แต่ความเข้มข้นของพวกมันมักจะต่ำมาก ปริมาณแคโรทีนอยด์ในใบเขียวประมาณ 0.07-0.2% ตามน้ำหนักแห้งของใบ อย่างไรก็ตาม ในบางกรณีจะพบแคโรทีนอยด์ที่มีความเข้มข้นสูงมาก ตัวอย่างเช่น อับเรณูของดอกลิลลี่หลายชนิดมีปริมาณลูทีนและแคโรทีนอยด์ที่เรียกว่าแอนเธอราแซนธินในปริมาณที่สูงมาก คุณลักษณะเฉพาะอย่างหนึ่งของแคโรทีนอยด์คือการมีอยู่ของพันธะคู่แบบคอนจูเกตจำนวนมากซึ่งก่อตัวเป็นกลุ่มโครโมฟอร์ของพวกมันซึ่งขึ้นอยู่กับสี แคโรทีนอยด์จากธรรมชาติทั้งหมดสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นอนุพันธ์ ไลโคปีน- แคโรทีนอยด์ที่พบในผลมะเขือเทศ รวมทั้งผลเบอร์รี่และผลไม้บางชนิด สูตรเอมพิริกัล ไลโคปีน C40H56.

โดยการสร้างวงแหวนที่ปลายด้านหนึ่งหรือทั้งสองของโมเลกุลไลโคปีน จะเกิดไอโซเมอร์: แอลฟา เบตา หรือแกมมาแคโรทีน เมื่อเปรียบเทียบสูตรแล้ว จะเห็นได้ว่าแอลฟา-แคโรทีนแตกต่างจากบีตา-ไอโซเมอร์ตามตำแหน่งของพันธะคู่ในรอบใดวงจรหนึ่งซึ่งอยู่ที่ปลายสุดของโมเลกุล แกมมา-แคโรทีนมีเพียงหนึ่งวัฏจักรเท่านั้น ซึ่งแตกต่างจากไอโซเมอร์ของอัลฟ่าและเบต้า

พืชที่อุดมไปด้วยแคโรทีนอยด์

ส่วนที่เป็นสีเขียวของพืชและรากแครอทนั้นอุดมไปด้วยแคโรทีนมากที่สุด

แคโรทีนอยด์จากธรรมชาติ - อนุพันธ์ของแคโรทีนและไลโคปีน

แคโรทีนเป็นสารที่สร้างวิตามินเอ เนื่องจากไลโคปีนและแคโรทีนมีคาร์บอน 40 อะตอม จึงถือได้ว่าเกิดจากไอโซพรีนตกค้าง 8 ชนิด โดยไม่มีข้อยกเว้น แคโรทีนอยด์ตามธรรมชาติอื่นๆ ทั้งหมดเป็นอนุพันธ์ของไฮโดรคาร์บอน 4 ชนิดข้างต้น ได้แก่ ไลโคปีนและแคโรทีน พวกมันถูกสร้างขึ้นจากไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้โดยการนำ: หมู่ไฮดรอกซิล คาร์บอนิล หรือเมทอกซี หรือโดยการเติมไฮโดรเจนบางส่วนหรือออกซิเดชัน จากการนำกลุ่มไฮดรอกซีสองกลุ่มเข้าสู่โมเลกุลเบต้าแคโรทีน จะเกิดแคโรทีนอยด์ซึ่งมีอยู่ในเมล็ดข้าวโพดและเรียกว่าซีแซนทีน С40N56O2. การนำกลุ่มไฮดรอกซีสองกลุ่มเข้าสู่โมเลกุลของอัลฟาแคโรทีนทำให้เกิดการสร้างลูทีน C40H56O2 (3,3-dioxy-alpha-carotene) ซึ่งเป็นไอโซเมอร์ของซีแซนทีน ซึ่งพบร่วมกับแคโรทีนในส่วนที่เป็นสีเขียวของพืช อันเป็นผลมาจากการเติมออกซิเจนหนึ่งอะตอมลงในโมเลกุลเบต้าแคโรทีนด้วยการก่อตัวของโครงสร้าง furanoid ทำให้ได้ carotenoid citroxanthin C40H56O ซึ่งมีอยู่ในเปลือกผลไม้รสเปรี้ยว ผลิตภัณฑ์ออกซิเดชั่นของแคโรทีนอยด์ที่มีคาร์บอน 40 อะตอมในหนึ่งโมเลกุล ได้แก่ C20H2404 crocetin, C25H30O4 bixin และ C30H40O2 beta-citraurine Crocetin เป็นสารแต่งสีที่อยู่ใน stigmas ของ crocus ร่วมกับ disaccharide gentiobiose สองโมเลกุลในรูปของ crocin glycoside Bixin เป็นเม็ดสีแดงที่พบในผลไม้ของพืชเขตร้อน Bixa orellana; ใช้สำหรับย้อมสีเนย มาการีน และผลิตภัณฑ์อาหารอื่นๆ สาหร่ายสีน้ำตาลประกอบด้วยแคโรทีนอยด์ ฟูโคแซนธิน C40H60O6 ซึ่งมีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์แสงในฐานะเม็ดสีเสริม

บทบาทของแคโรทีนอยด์ในร่างกายมนุษย์

ในร่างกายของสัตว์และมนุษย์ แคโรทีนอยด์มีบทบาทสำคัญในการเป็นสารตั้งต้นที่วิตามินกลุ่ม A ก่อตัวขึ้น เช่นเดียวกับ "สีม่วงที่มองเห็น" ที่เกี่ยวข้องกับการมองเห็น แคโรทีนอยด์มีบทบาทสำคัญในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช จากโครงสร้างทางเคมีของแคโรทีนอยด์ที่มีพันธะคู่จำนวนมาก จึงสันนิษฐานได้ว่าพวกมันเป็นตัวพาออกซิเจนที่ใช้งานอยู่ในพืชและมีส่วนร่วมในกระบวนการรีดอกซ์ สิ่งนี้บ่งชี้ได้จากการกระจายอย่างกว้างขวางในพืชของอนุพันธ์ของออกซิเจนของแคโรทีนอยด์ - อีพอกไซด์ซึ่งให้ออกซิเจนได้ง่ายมาก แคโรทีนอยด์สร้างเปอร์ออกไซด์ได้ง่าย โดยโมเลกุลออกซิเจนถูกเติมที่บริเวณพันธะคู่ และจากนั้นสามารถออกซิไดซ์สารต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย