Karotinoidok - biológia
Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?
Antibiotikumok baktériumoktól
Sejtvándorlás: egy ismert fehérje újonnan felfedezett funkciója
Molekuláris iránytű a sejtek igazításához
Mi teszi a levelek öregedését ősszel
A keselyű gyöngytyúk demokráciája
Ekembo környezete: Az emberek nyílt tájakon is éltek
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
A búzafajtát vad füvek keresztezésével hozták létre
Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?
Karotinoidok
Mikor Karotinoidok (szintén: Karotinoidok) a természetes színezékek kiterjedt osztályára utal, amelyek sárga vagy vöröses színt okoznak. A karotinoidok a terpének közé tartoznak. 800 különböző karotinoidot azonosítottak.
Elsősorban a növények kromoplasztjaiban és plasztidáiban, a baktériumokban, de az állatok bőrében, héjában és héjában, valamint a madarak tollában és tojássárgájában is előfordulnak, amikor a szóban forgó állatok színezékeket tartalmazó növényi anyagot fogyasztanak táplálékukkal együtt. Mivel csak a baktériumok, a növények és a gombák képesek előállítani ezeket a pigmenteket de novo szintetizálni.
Néhány karotinoidot élelmiszer-adalékként engedélyeztek az EU-ban. Ezeknek az E 160a – E 160 g és E 161a – E 161 h számok vannak. [1]
szerkezet
A karotinoidok többnyire telítetlen szénhidrogénláncokból és oxidációs termékeikből állnak. A karotinoidok formálisan 8 izoprén egységből állnak. Fel vannak osztva
- Karotinok, amelyek csak szénből és hidrogénből állnak, és
- Xantofilok, karotinok oxigéntartalmú származékai.
A karotinoidok abszorpciós spektruma 400-500 nanométer hullámhosszúságú.
Az emberi fiziológia
| Asztaxantin (E 161j) | Garnéla, homár, lazac |
| β-karotin (E 160a) | Sárgarépa, spenót, sárgabarack, einkorn |
| Kantaxantin (E 161 g) | Garnéla, homár, rókagomba |
| Kapszantin (E 160c) | paprika |
| Kapszorubin | paprika |
| Kriptoxantin | narancssárga |
| Lutein (E 161b) | Káposzta, spenót, tojássárgája |
| Luteoxantin | Narancs |
| Likopin (E 160d) | Paradicsom, görögdinnye |
| Zeaxanthin (E 161 h) | Kukorica |
A legismertebb és leggyakoribb karotinoid a β-karotin (sárgarépa), más néven A provitamin. Körülbelül 50 karotinoid mutatja ezt a hatást; H. retinollá alakulnak az emberi testben. Ezt a hatást úgynevezett retinol-ekvivalensek segítségével fejezik ki, körülbelül 6 mg β-karotin és 12 mg kevert karotinoidok felelnek meg egy retinoális ekvivalensnek. A karotinoidokat szintén nagy egészségügyi jelentőségűnek tartják. 6 karotinoid játszik alapvető szerepet az emberi testben: β-karotin, α-karotin, likopin, β-kriptoxantin, lutein és zeaxantin. Legtöbbjük antioxidáns funkcióval rendelkezik. Ennek célja számos betegség, például rák, érelmeszesedés, reuma, Alzheimer- és Parkinson-kór, szürkehályog vagy a bőr öregedésének megelőzése.
Az összes élelmiszer-karotinoid közül a likopin (pl. Paradicsomban) rendelkezik a legnagyobb antioxidáns potenciállal, és a leghatékonyabb védelemnek tekintik a különösen reaktív szingulett oxigén ellen. A likopin szintén hatékonyabban gátolja a tumorsejtek növekedését, mint az α- vagy β-karotin.
A karotinoidok karcinogénellenes hatása elméletileg abból a tulajdonságból is fakad, hogy képesek jól működő kommunikációt létrehozni a sejtek között. Különösen a β-karotin, a kriptoxantin és a kanthaxantin serkenti a sejtek közötti cserét a konnexin szintézisének előidézésével. Ez a kapcsolat kulcsfontosságú szerepet játszik a réspontok kialakulásában, amelyek száma csökken a rákos sejtekben. A karotinoidokat azonban csak megelőzésre szabad használni, mivel a tényleges rákterápiában vagy a relapszusok megelőzésében nincsenek hatásuk. Különösen azoknál a betegeknél, akik már rákban szenvednek, óvatosság szükséges a nagy dózisú készítmények esetében.
Bizonyos karotinoidok lényegesen magasabb koncentrációban találhatók a májban, a szemekben, a bőrben és a zsírszövetben, mint más testszövetekben. A lutein és a zeaxanthin karotinoidok nagy mennyiségben fordulnak elő a szem retinájában, az úgynevezett sárga foltban (makula). Ezek a karotinoidok valószínűleg természetes védőmechanizmusként működnek, mivel a retina többszörösen telítetlen zsírsavakkal, amelyek különösen érzékenyek az oxidációra, különösen hajlamosak a szabad gyökök támadására.
A többi másodlagos növényi anyaghoz hasonlóan a karotinoidokat sem elszigetelt, erősen koncentrált készítmények formájában szabad fogyasztani, hanem természetes táplálékkeverékekkel kombinálva. A nagy dózisú készítmények elfogyasztása még veszélyeket is rejt magában. A karotinoidokkal való igazi mérgezés nem lehetséges, de a β-karotin-kiegészítők potenciálisan növelhetik a rák kockázatát. [2]
A bőr, a pikkelyek és a toll színe
Madarak
A melaninok mellett a karotinoidok is szerepet játszanak a madarak színének kialakulásában. Étellel lenyelik őket, és vörös, narancssárga és sárga tónusokhoz vezetnek. Azok a madarak, amelyekben a karotinoidok részt vesznek a szín kialakulásában, például a sárga csőr (Motacilla flava), a Fitis (Phylloscopus trochilus), a kék cinege (Cyanistes caeruleus), a nagy cinege (Parus major) és az oriol (Oriolus oriolus). Ezzel szemben a vörösbegy vörös mellével (Erithacus rubecula) feomelanin okozta. Ha az étel nem tartalmaz elegendő karotint, a toll megfelelő területei a következő vedlés után fehérek lesznek. A mutációk, amelyek a karotinoidok tollakban történő felhalmozódásának megzavarásához vezetnek, ritkák. [3]
Halak, kétéltűek és hüllők
Halakban, kétéltűekben és hüllőkben a bőr és a pikkelyek színe abból adódik, hogy a fény három különböző típusú kromatoforral (pigmentsejtek, festékképző sejtek), a melanoforokkal, xanthophorokkal és iridoforokkal lép kölcsönhatásba. A pteridinek és a flavinok mellett a xanthophorok táplálékból származó karotinokat is tartalmaznak. Ez a három színezék felelős a sárgás vagy vörös színért. [4] [5] [6]
Funkció a fotoszintézisben
A növényi fotoszintézis során a karotinoidok elsődleges feladata a klorofill molekulák védelme a fotooxidációval történő megsemmisüléstől. Fényvédő szerekként működnek, amelyek nem fotokémiai oltással védik a növény sejtjét a reaktív oxigénfajtáktól. Ezenkívül kibővítik a fotoszintetikus organizmusok abszorpciós spektrumát a kék-zöld spektrális tartományban, és részben részt vesznek az energiaátadásban az antennakomplexumokon és a fotorendszereken belül. Ott könnyű szüreti pigmentként dolgoznak a fénygyűjtő komplexumban, amelyek elnyelik a fotonokat és továbbítják az energiát a fotoszintetikus reakcióközpontba. Ezért a phycobilinokkal együtt a fotoszintézis kiegészítő pigmentjeinek hívják őket. A kloroplasztokban lejátszódó xantofill-ciklusban a felesleges fénysugárzás elnyelődik és ártalmatlan hővé alakul.
A növények általi éves karotinoid szintézis becslése szerint 100 millió tonna évente.
A karotinoidok szekunder növényi anyagokhoz való hozzárendelése ezért nem teljesen helyes, mivel a másodlagos növényi metabolitok meghatározásával ellentétben a fotoszintézisben egyértelmű, elsődleges funkciók rendelhetők hozzájuk.
Műszaki jelentőség és szintézis
A mintegy 700 ismert természetes karotinoid közül néhány műszaki szempontból nagyobb jelentőségű és ipari méretekben szintetizálódik: β-karotin, asztaxantin, kanthaxantin, 8'-apo-β-karotinsav-etil-észter, 8'-apo-β-karotenaldehid, citranaxantin, likopin és a zeaxantin. A természetazonos karotinoidok műszaki előállítását először a Hoffmann-La Roche AG-nál és a BASF SE-nél fejlesztették ki. Az eljárások összetettek és univerzális összekapcsolási módszereket tartalmaznak:
- Wittig reakció
- Horner-Wadsworth-Emmons reakció
- Sulphone összekapcsolás Julia szerint
- Enol-éter kondenzáció
- Saucy-Marbet átrendeződések.
Mivel gyakran (E.,Z) Izomerkeverékek keletkeznek, gyakran fotokémiai izomerizáció következik (a többnyire nemkívánatos (Z) Alakítsa be a kívánt (E.) Alak. [8.]
Biotechnológiai gyártás
Lehetséges gének bevezetése a karotinoidok gombákban, baktériumokban és növényekben történő bioszintéziséhez, vagy a karotinoid-termelés növelése érdekében növelhető a sebességet korlátozó enzimek tartalma. Az élesztőgomba, a Phaffia rhodozyma genetikailag módosítható úgy, hogy több asztaxantint és idegen karotinoidokat termeljen. Jelentősen növelhető a zeaxantin burgonyagumókban történő felhalmozódása is. [9] Az arany rizs becenévvel ellátott transzgenikus rizsfajtát kifejezetten a fejlődő országok számára fejlesztették ki az A-vitamin-hiány ellensúlyozására.
Használja festékként
A karotinoidokat gyakran adják hozzá takarmány-adalékanyagként annak érdekében, hogy befolyásolják például a tenyésztett lazac húsának színét, amely szürkévé válna, ha fogságban hallisztdarabokkal etetnék adalékanyagok nélkül. Ezek általában apró rákfélék fogyasztása során fogyasztják a festéket. Ezek maguk sem termelnek asztaxantint, inkább apró algákat fogyasztanak. [10]
Ugyanezen okból az állatkert flamingóit karotinoidokkal is táplálják, mivel nem tudnak lenyelni karotintartalmú rákokat és algákat, különben elveszítenék tollazatukat. A tojássárgája színét a csirkék takarmány-adalékai is befolyásolhatják, mert az állatok alig esznek füvet vagy kukoricát, amely természetes karotinoidokat tartalmaz. A közvetlenül karotinoidokkal színezett ételek például a margarin és a gyümölcslevek. [11]