Общая характеристика каротиноидов.

Каротиноиды – это желтые, оранжевые, красные или коричневые пигменты, которые сильно поглощают в сине-фиолетовой области. Обычно они «замаскированы» зелеными хлорофиллами, но хорошо выявляются перед листопадом, т.к. хлорофиллы в листьях распадаются первыми. Каротиноиды содержаться также в хромопластах некоторых цветов и плодов, яркая окраска которых служит для привлечения насекомых, птиц и других животных, участвующих в опылении цветов или распространении семян

Каротиноиды относятся к тетратерпенам. Каротиноиды имеют в своей структуре изопреновую цепь, состоящую из четырех бутадиеновых остатков, разделенных в середине СН=СН – группой, и одного или двух циклогексеновых b-иононовых кольца на концах цепи.

Каротиноиды синтезируются многими пигментными микроорганизмами из рода Aleuria, Blakeslea, Corynebacterium, Flexibacter, Fusarium, Halobacterium, Phycomyces, Pseudomonas, Rhodotorula, Sarcina, Sporobolomyces, а также синтезируются высшими растениями, грибами, бактериями, тогда как животные их не образуют. Всего в настоящее время описано около 500 каротиноидов.

Каротиноиды подразделяются на каротины – ненасыщенные углеводороды и ксантофиллы – кислородсодержащие каротиноиды, имеющие гидрокси-, метокси-, карбокси-, кето- и эпоксигруппы.

a-, b-, g-каротины широко распространены в растениях, ликопин, зеаксантин, виолаксантин, флавоксантин и др. В значительных количествах каротиноиды накапливаются в корнеплодах моркови, плодах шиповника, рябины обыкновенной, смородины, облепихи, томатов, абрикоса, тыквы, цветах календулы, листьях шпината, салата, крапивы.

Каротиноиды локализуются в виде сложных эфиров и гликозидов в клеточной мембране микроорганизмов, либо в свободном состоянии – в липидных гранулах в цитоплазме. Каратиноид «ретиналь», например, у галофильного вида – Halobacterium halobium – соединен с белком через остаток лизина (опсиноподобный белок); он участвует в синтезе АТФ благодаря генерации трансмембранного потенциала. В целом, основная функция каротиноидов – защитная. Их биосинтезу в клетках способствует свет.

Каротиноиды играют существенную роль в процессе фотосинтеза, участвуя в реакциях эпоксидации и образуя многочисленные кислородные производные. Они также участвуют в процессах дыхания и роста растений, переноса активного кислорода, фиксации света, стимулируют окислительно-восстановительные и генеративные процессы. В растениях они находятся в хромо- и хлоропластах в жирорастворимом состоянии или в виде водорастворимых белковых комплексов.

Каротиноиды имеют три максимума поглощения в сине-фиолетовой области спектра.

2. Они не только функционируют как дополнительные пигменты, но и защищают хлорофилл от избытка света и от окисления кислородом, выделяющегося при фотосинтезе. Каротины.

Каротины – это углеводороды, большую часть которых составляют тетратерпены (С₄₀-соединения). Самым распространенным и самым важным среди них является β -каротин.

Каротин (от лат. сarota– морковь) – представитель семейства каротинов, относящийся к каротиноидам, т.е. биологически активным растительным пигментам желтого, оранжевого, красного цвета. Каротины относятся к жирорастворимым полиненасыщенным углеводородам терпенного ряда, являющимися продуктам полимеризации изопрена.

Каротин обладает биологической активностью провитамина А, участвует в защите клеток от разрушительного действия света, в процессе зрения и переносе энергии в процессе фотосинтеза. В организме каротин находится в свободном виде или в виде комплекса с белками – хромопротеинов.

b-каротин используется организмом человека для синтеза витамина А. Кроме того, он проявляет выраженным антиоксидантный эффект, способствует снижению риска развития онкологических и других заболеваний, возникающих в связи с повышенной экологической нагрузкой на человека; активизирует функции лейкоцитов и способствует тем самым профилактике инфекционных и простудных заболеваний, улучшает работу иммунной и репродуктивной систем организма. Оказывает хороший лечебный эффект при гастрите, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, способствует быстрому заживлению ран и выздоровлению после оперативных вмешательств.

1 мг β -каротина по эффективности эквивалентен 0, 17 мг витамина А, т.е. эффективность β -каротина в 6 раз меньше, но вместе с тем β -каротин, как это уже отмечалось выше, обладает рядом специфических функций, имеющих важную роль в поддержание здоровья.

Центральной функцией каротинов в организме млекопитающих является его функция провитамина А, что обуславливается его превращением в витамин А (ретиналь). Все изомеры каротина – α -, β -, γ -каротины – обладают активностью провитамина А. В качестве провитамина А наиболее эффективен β -каротин, поскольку из него образуется две молекулы витамина А (из α - и γ -каротинов образуется всего лишь по одной молекуле витамина А). Активность витамина А измеряется Международными единицами (МЕ). Биологическая активность 1 МЕ витамина А эквивалентна биологической активности 0, 6 мкг β -каротина. Данный изомер каротина широко распространен в растениях, животных, микроорганизмах. α -каротин часто сопутствует, β -каротину; так, например, в моркови содержится 85 % β -каротина и 15 % α -каротина.

Человек и животные не способны синтезировать каротины, однако они могут метаболизировать экзогенный каротин. В организм человека главным образом поступает каротин растительного происхождения.

Превращение каротинов в витамин А осуществляется в кишечнике под действием фермента диоксигеназы. Образующийся вначале альдегид ретиналь затем восстанавливается в ретинол в присутствии НАД·H или НАДФ·H. Усвоение каротина происходит при условии достаточного количества желчи, активной липазы и антиоксидантов (витамина Е, витамина С и др.), предохраняющих каротины от окисления.

Дети усваивают каротины хуже, чем взрослые.

В слизистой оболочке кишечника ретинол образует сложные эфиры с жирными длинноцепочечными кислотами; эти эфиры, адсорбируясь на хиломикронах, транспортируются по лимфатической системе в печень, которая является основным депо витамина А.

Многие ткани содержат эфиры ретинола с жирными кислотами. В плазме крови человека ретинол находится в комплексе со специфическим ретинол-связывающим белком, относящимся к α -глобулинам; концентрация этого белка в плазме крови составляет 4 – 5 мг/100 мл. Содержание каротина в плазме крови зависит от его поступления с пищей и составляет 80-320 мкг/100 мл, в плацентарной крови - 90 мкг/100 мл, в пуповинной крови – 90 мкг/100 мл. Концентрация каротина в грудном молоке ниже, чем в крови. В крови концентрация каротина резко снижается при родах (8-30 мкг/100 мл) и некоторых заболеваниях (спру, экземе и т.п.).

Повышение содержания каротина в плазме крови (выше 400 мкг/100 мл) в результате избыточного поступления каротина с пищей – каротинемия – приводит к окрашиванию плазмы крови и отдельных участков кожи в желто-оранжевый цвет. Депонирование каротинов в эпидермисе называют также псевдожелтухой, каротинозом, каротинодермией и т.д. Каротинемия отмечается при острых поражениях печени, сахарном диабете, и т.п.

Определение суммарного количества каротинов:

Специфического метода определения содержания каротинов в клинике не существует. Суммарно каротины и витамин А можно определить с помощью реакции Карра – Прайса: к растворенной в хлороформе пробе биологической жидкости добавляют 30 %-ный раствор треххлористой сурьмы в хлороформе, и по интенсивности образовавшейся синей окраски, прямо пропорциональной содержанию каротинов в растворе, определяют их концентрацию. Для реализации данного метода определения используют колориметрический метод.

Колориметрический (фотоколориметрический) метод анализа – совокупность методов качественного и количественного анализа по интенсивности инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения. Разновидностью колориметрического метода анализа является спектрофотометрия, основанная на измерении оптической плотности веществ с помощью спектрофотометров, в которых источником излучения служат: лампа накаливания, водородная или дейтериевая лампа; монохроматором – призма или дифракционная решетка, что позволяет выделить достаточно узкие участки (1 – 20 нм) во всем интервале инфракрасного, видимого и ультрафиолетового спектра.