Czym są karotenoidy?
Karotenoidy są to barwniki roślinne. Produkty bogate w karotenoidy można łatwo rozpoznać po kolorze. Mają kolor żółty, pomarańczowy, różowy, czerwony, brunatnoczerwony i brunatnopurpurowy.
Występują w chromoplastach roślinnych w kwiatach, owocach i niektórych korzeniach (np. marchwi), a także w zielonych liściach i w chromatoforach glonów.
W liściach barwa karotenoidów jest maskowana przez zieloną barwę barwników chlorofilowych, co można obserwować jesienią, gdy chlorofile ulegają rozkładowi przez enzymy, a liście przebarwiają się na żółto i czerwono.
Większość karotenoidów nie rozpuszcza się w wodzie, a dobrze rozpuszcza się w tłuszczach (stąd obecność tych związków w olejach roślinnych, używanych m.in. w kosmetologii) i ulega rozkładowi pod wpływem światła, tlenu i powietrza.
Karotenoidy związane z białkami są bardziej odporne na wpływ powietrza i światła (np. w owocach pomarańczy). Karotenoidy z kwiatów dziewanny i ze znamion szafranu są związane glukozydowo, a przez to lepiej rozpuszczalne w wodzie.
Budowa karotenoidów sprawia, że nie są one rozpuszczalne w wodzie.
Witamina A (retinol) powstaje z karotenoidów (wszystkich poza likopenem) i jest dobrze rozpuszczalna w tłuszczach.
Podział i rodzaje karotenoidów
Podział i rodzaje karotenoidów:
- Karoteny
- Ksantofile – tlenowe pochodne karotenów
Karoteny to jedna z głównych grup karotenoidów. Przykłady karotenów:
- α-karoten – czerwonobrązowy barwnik w brzoskwiniach, marchwi i dyni
- γ-karoten – fioletowy barwnik w grzybach i bakteriach
Przykłady ksantofili:
- luteina
- zeaksantyna – żółty barwnik kukurydzy
- fukoksantyna - ciemnoczerwony lub brązowy ksantofil, występujący w komórkach glonów (np. morszczynu, listownicy japońskiej)
- astaksantyna – barwnik glonów
- kryptoksantyna – w soku pomarańczowym
Królową karotenoidów jest astaksantyna. To czerwono-pomarańczowy barwnik, bezpieczny dla konsumentów i używany podczas produkcji żywności (E161j). Jakie ma właściwości?
- Wywiera 10-krotnie silniejsze działanie antyoksydacyjne niż inne karotenoidy (α-karoten, β-karoten, likopen i luteina) oraz witaminy C i E (α-tokoferol)
- Przeciwzapalne
- Immunomodulujące – poprawiające działanie układu odpornościowego
- Neuroprotekcyjne – zastosowanie w prewencji i wspomagająco w leczeniu demencji, choroby Alzheimera i Parkinsona
- Kardioprotekcyjne – ochronne na serce
- przeciwnowotworowe
- Zapobiega fotostarzeniu się skóry i leczeniu chorób oczu (jaskry, katarakty i zapaleniu błony naczyniowej oka)
- Przeciwmiażdżycowe
- Hipoglikemiczne
- przeciwbakteryjne przeciwko pałeczce okrężnicy (Escherichia coli), pałeczkom duru brzusznego (Salmonella typhi), gronkowcowi złocistemu (Staphylococcus auerus) i przecinkowcowi cholery (Vibrio cholera)
- zmniejsza powikłań po COVID-19 ze względu na aktywność antyoksydacyjną, przeciwzapalną, antyapoptotyczną i modulującą autofagię (nie mylić astaksantyny z amantadyną)
- Tworzy związki kompleksowe z jonami kadmu, rtęci i ołowiu, co może ułatwiać usuwanie tych toksycznych metali z organizmu oraz zmniejszać ich szkodliwe działanie.
Reklama
Gdzie występują karotenoidy?
Karotenoidy występują w żółtych i czerwonych częściach warzyw i owoców oraz w ciemnozielonych warzywach liściastych (takich jak jarmuż, szpinak, brokuły). Warzywem, które ma najwięcej karotenoidów jest marchew (9000 µg/100g).
Bogate w karotenoidy są także słodkie ziemniaki (około 9000 µg/100g) i dynia (8000 µg/100g). Występują też w owocach rokitnika (Hippohae rhamnoides) – w mięsistej części owocu, nadając pomarańczowe zabarwienie owocom i olejowi z rokitnika.
- Przykładowa zawartość karotenoidów w produktach (µg/100g produktu):
- marchew (9000)
- słodkie ziemniaki (9000)
- dynia (8000)
- pietruszka naciowa (5410)
- jarmuż (5350)
- szpinak (4200)
- morele (1500)
- owoc persymona (1447)
- ostra papryka chili (1103)
- brokuły (920)
- mandarynki (775)
- papaja (589)
- słodka papryka (490)
- owoc róży (483)
- pomidory (420)
- kumkwat (191)
- sok pomarańczowy (169)
Zasady gotowania warzyw pomarańczowych zawierających karotenoidy
Na biodostępność karotenoidów ma wpływ sposób przygotowania posiłków, w których występują.
- Warzywa zawierające karotenoidy należy gotować z dodatkiem odrobiny tłuszczu, np. oleju, ponieważ związki te rozpuszczają się w tłuszczach.
- Dodanie oleju z nasion marchwi do soku marchwiowego może zwiększyć jego wartość odżywczą.
- Należy skropić surówkę z warzyw zawierających karotenoidy (np. z marchwi, melonu, dyni) odrobiną oliwy z oliwek lub olejem tłoczonym na zimno.
- Warzywa powinno się gotować na parze, gdyż zapobiega to przechodzeniu do wody cennych składników, w tym karotenoidów.
- Warzywa korzeniowe (jak marchew) gotuje się pod przykryciem.
- W czasie gotowania pod ciśnieniem w temperaturze wyższej niż 100 °C straty karotenoidów są niewielkie.
- Trzeba pamiętać, że im drobniej kroimy warzywa, tym więcej witamin przenika do wody. Jeśli przed gotowaniem pokroimy marchew, może ona stracić 25% karotenoidów.
- β-karoten, obecny m.in. w marchwi i dyni, jest łatwiej przyswajalny, gdy ugotujemy lub upieczemy te warzywa niż wtedy, gdy jemy je na surowo.
- Warzywa należy gotować krótko, jedynie do zmięknięcia, np. marchew od 10 do 15 minut, pomidory do 5 minut.
Badania przeprowadzone przez La Frano i współpracowników w 2014 roku wskazują, że β-karoten w oleju jest lepszym źródłem witaminy A niż β-karoten z owoców, a ten z kolei jest lepiej przyswajalny niż β-karoten z warzyw bez dodatku oleju.
Warzywa zielone, zawierające karotenoidy, np. brokuły, jarmuż, brukselka, należy poddać obróbce termicznej (np. ugotować lub upiec) przed spożyciem w celu pozbycia się szkodliwych substancji goitrogennych (wolotwórczych, które wiążą jod, przez co nie może on być wykorzystany do prawidłowej syntezy hormonów tarczycy). Szpinak należy gotować w dużej ilości wody od 4 do 5 minut. Brokuły i brukselkę gotuje się w naczyniu odkrytym, aby ulotniły się olejki eteryczne od 10 do 12 minut.
Po suplementy diety z karotenoidami warto sięgać, gdy dostęp do warzyw i owoców bogatych w te związki jest ograniczony, czyli poza sezonem np. w okresie zimowym. Na rynku jest dostępnych wiele suplementów diety zawierających karotenoidy.
Bardzo popularne są suplementy diety zawierające β-karoten, stosowane w celu zachowania ładnego kolorytu skóry i prawidłowego wzroku. Suplementy diety z β-karotenem zawierają wyłącznie β-karoten, natomiast pokarmy zawierają również pozostałe naturalnie występujące karotenoidy.
Przeciwwskazaniem do stosowania β-karotenu jest niewydolność wątroby.
Nadmiar β-karotenu odkłada się w tkance tłuszczowej, co może powodować hiperkarotynemię (żółtaczkę marchewkową) – tzn. żółte lub brunatne zabarwienie skóry i białek oczu.
Jako popularne składniki karotenoidowe suplementów diety stosuje się często luteinę i zeaksantynę (w celu ochrony wzroku), likopen (w celu poprawy funkcji prostaty) oraz fukoksantynę (w celu odchudzania). Dostępne na rynku są suplementy diety zawierające ekstrakt z szafranu (Crocus sativus), standaryzowane na zawartość karotenoidu – krocyny, używane w celu poprawy nastroju i wsparcia funkcji seksualnych. Coraz większą popularność zyskują suplementy diety z astaksantyną, która wyróżnia się najsilniejszym działaniem antyoksydacyjnym spośród wszystkich karotenoidów.
Reklama
Funkcje i właściwości karotenoidów
Karotenoidy pełnią w komórkach roślin, w których występują, rolę antyoksydantów (zabezpieczają przed działaniem wolnych rodników tlenowych powstających podczas procesu fotosyntezy) i chronią przed uszkodzeniem roślin, spowodowanym nadmiarem docierającej energii świetlnej (pochłaniają i rozpraszają energię lub przekierowują ją na inne procesy fizjologiczne w komórce).
Wszystkie karotenoidy (poza likopenem) są prekursorami witaminy A. Stanowią główne źródło pokarmowe tej witaminy u człowieka. Karotenoidy są to naturalne antyoksydanty.
Ich korzystne właściwości sprawiają, że mogą być skuteczne w zapobieganiu i hamowaniu wielu schorzeń i chorób cywilizacyjnych.
- Zwiększają aktywność enzymów antyoksydacyjnych.
- Chronią błony komórkowe i lipoproteiny przed wolnymi rodnikami.
- Chronią przed stresem oksydacyjnym indukowanym metalami ciężkimi (m.in. kadmem) w różnych tkankach i narządach.
Działanie karotenoidów:
- działanie antyoksydacyjne
- działanie przeciwnowotworowe - stymulacja czynnika martwicy nowotworów (TNF); zwiększenie apoptozy komórek nowotworowych
- działanie ochronne na męski układ rozrodczy
- luteina zmniejsza toksycznego wpływu cyklosporyny A (lek o działaniu immunosupresyjnym stosowany zapobiegający odrzucaniu przeszczepów) na jądra
- Wykazano, że spożywanie pomidorów zmniejsza ryzyko raka prostaty, co można wyjaśnić tym, że likopen będący w dużych ilościach w pomidorach po spożyciu w największym stopniu kumuluje się w jądrach, gdzie wywiera swoje działanie antyoksydacyjne.
- działanie ochronne na oczy
- β-karoten w retinopatiach, m.in. w zaburzeniach widzenia o zmierzchu
- luteina i zeaksantyna występują w siatkówce oka – wywierają działanie antyoksydacyjne, hamują proces prowadzący do zwyrodnienia plamki żółtej (czyli miejsca na siatkówce oka, które jest odpowiedzialne za prawidłowy odbiór obrazu i barw)
- działanie przeciwbakteryjne (β-karoten)
- działanie przeciwmiażdżycowe (β-karoten, likopen, zeaksantyna)
- korzystny wpływ na układ krążenia (likopen, zeaksantyna)
- działanie anaboliczne na kości (β-kryptoksantyna opóźnia osteoporozę)
- poprawa funkcji seksualnych (krocyna)
- poprawa nastroju (krocyna), łagodzenie objawów odstawiennych u osób uzależnionych od metadonu
- poprawa funkcji poznawczych u seniorów (zeaksantyna)
- działanie ochronne na wątrobę (zeaksantyna, fukoksantyna)
- luteina może chronić przed szkodliwym wpływem ftalanów na wątrobę, nerki i układ rozrodczy. Są to substancje z którymi spotykamy się w życiu codziennym, gdyż nadają elastyczność wielu materiałom, jak opakowania, zabawki, wyroby medyczne i przedmioty gospodarstwa domowego oraz mogą być obecne w kosmetykach.
- zapobieganie otyłości i chorobom z nią związanych (kapsorubina, kapsantyna)
- zwiększenie wydajności wytrzymałościowej u sportowców przez zmniejszenie zużycia tlenu i obniżenie tętna (kapsorubina, kapsantyna)
- prewencja zespołu metabolicznego, cukrzycy i otyłości (obniżenie masy ciała i zmniejszenie białej tkanki tłuszczowej w obrębie brzucha, spadek poziomu glukozy, insuliny i leptyny we krwi) – fukoksantyna, krocyna
- działanie ochronne na nerki (fukoksantyna)
- działanie ochronne na tarczycę (fukoksantyna)
Reklama
Jakie jest zastosowanie karotenoidów?
Ze względu na właściwości antyoksydacyjne, karotenoidy mają szerokie zastosowanie w kosmetyce, a ze względu na barwę są używane w przemyśle spożywczym i cukierniczym, jako bezpieczne barwniki żywności.
W organizmie ludzkim karotenoidy gromadzone są głównie w komórkach tkanki tłuszczowej oraz wątrobie. Występują także w warstwie rogowej naskórka. Zewnętrzne stosowanie preparatów zawierających karotenoidy, połączone z doustną suplementacją, wpływa na zwiększenie stężenia tych związków w skórze.
Karotenoidy w przemyśle spożywczym
Karotenoidy mają szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym jako barwniki.
Przykłady zastosowania:
- annato - do barwienia margaryny, olejów roślinnych, żółtych serów, ciast
- likopen – do barwienia batoników odżywczych, zup, jogurtów, napojów gazowanych i produktów żelujących
- β-Apo-8′-karotenal – do barwienia kremowych serków do smarowania pieczywa, serów w plastrach, serów topionych i sosów sałatkowych
- flawoksantyna – używana w cukiernictwie
- luteina – jako barwnik do zup, napojów alkoholowych i ciast
- wiolaksantyna – naturalny pomarańczowy barwnik spożywczy
- kantaksantyna – różowy barwnik spożywczy, otrzymywany na skalę przemysłową z piór flamingów, do barwienia paluszków rybnych, marynat, sosów, konserw, lodów i ptasiego mleczka.
Karotenoidy w kosmetyce
Jakie jest zastosowanie karotenoidów w kosmetyce?
- Pochłaniają nadmiar promieniowania UV (luteina, zeaksantyna).
- Nadają skórze ładny koloryt (właściwości barwiące).
- Warunkują prawidłowy wzrost nabłonka, przeciwdziałają złuszczaniu naskórka, przyspieszają gojenie się uszkodzeń skóry.
- Działają nawilżająco, odżywczo, zmiękczająco, odnawiająco i przeciwzmarszczkowo (wpływają na gęstość, grubość i chropowatość skóry).
- Łagodzą poparzenia słoneczne, zmniejszają szkodliwość promieniowania i redukują ilość markerów procesu fotostarzenia.
- Karotenoidy (w tym β-karoten, likopen, luteina, zeaksantyna) zapobiegają posłonecznym uszkodzeniom skóry, ponieważ chronią przed stresem oksydacyjnym, przez co zmniejszają ryzyko rozwoju nowotworów skóry.
- Barwniki karotenoidowe są wykorzystywane do barwienia produktów kosmetycznych. Są składnikiem kosmetyków kolorowych (takich jak fluidy, kredki do ust, pomadki, bronzery, róże czy cienie do powiek), preparatów do kąpieli, jak i do pielęgnacji twarzy, ciała, rąk oraz włosów.
- Zastosowanie jako filtry chroniące przed promieniowaniem UV, składniki kremów poprawiających koloryt skóry lub kremów brązujących
- Oleje roślinne, a szczególnie olej z owoców rokitnika, mogą być wykorzystywane w preparatach kosmetycznych jako źródło karotenoidów, w tym β-karotenu.
