Napisane przez: Żaneta Michalec | Marzec 10, 2010

Karotenoidowa rewolucja

Marchewka? Zapewne większość konsumentów, jeśli już musi, z tym warzywem kojarzy słowo karotenoidy. Bardziej dociekliwi śmiało wspominają o prekursorze witaminy A, jakim jest wsławiony β-karoten. Lecz nie o nim będzie mowa…

Na wstępie warto jednak oddać się czysto chemicznej refleksji. Karetonoidy – to barwniki należące do terpenoidów, są pochodnymi izoprenu. Zazwyczaj w cząsteczkach występują dwa pierścienie jononowe połączone długim łańcuchem węglowodorowym zawierającym układ sprzężonych wiązań podwójnych. Karotenoidy syntetyzowane są w plastydach roślinnych (chloroplastach i chromoplastach). Wyróżnia się dwie podstawowe grupy tych związków:

  • Karoteny – czerwonopomarańczowe (zbudowane z węgla i wodoru),
  • Ksantofile – żółte i żółtopomarańczowe ( zbudowane z węgla, wodoru oraz tlenu).

Kolor może się zmieniać w zależności od białek z którymi karotenoidy się łączą.

Jakie funkcje pełnią karotenoidy w roślinach?

Po pierwsze ze względu na obecność podwójnych wiązań w układach sprzężonych działają w sposób podobny do chlorofilu – absorbują promieniowanie świetlne, ale w innym zakresie widma. Następnie energię wzbudzenia przekazują na chlorofil. Tym sposobem pochłaniają to czym wzgardził chlorofil. Przedstawia to poniższy wykres. Trzeba zwrócić uwagę na przebieg linii oznaczającej pochłanianie (absorpcję) światła o różnej barwie (czyli o różnej długości fali). Tam, gdzie linia dla β-karotenu wspina się pod górę, chlorofil ma dolinę.


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/Widmo_czynnosciowe.svg/300px-Widmo_czynnosciowe.svg.png

Druga funkcja karotenoidów również wiąże się z aparatem fotosyntetycznym, mianowicie chronią one struktury komórkowe przed procesami fotooksydacyjnymi. Zakotwiczone w błonach tylakoidów odbierają energię chlorofilu wzbudzonego (w tzw. stanie trypletowym) i wygaszają go nie dopuszczając do powstawania bardzo reaktywnego tlenu singletowego. Tak działają karotenoidy w tzw. cyklu ksantofilowym. Sytuacja taka ma miejsce przy zbyt dużej ilości promieniowania docierającego do rośliny. Bardziej dociekliwym polecam analizę schematu Jabłońskiego oraz samego cyklu ksantofilowegoJ.

Po trzecie – karotenoidy nadają barwę niektórym kwiatom i owocom, a także zwierzętom (różowoczerwone krewetki…).

Synteza karotenoidów

Prekursorem na szlaku powstawania tych barwników jest pięciowęglowa cząsteczka difosforanu izopentenylu (IPP), po jej izomeryzacji do difosforanu dimetylallilu (DMAPP), rozpoczyna się szereg reakcji prowadzących do powstania difosforanu digeranylu (GGPP), a w ostateczności fitoenu, bezpośredniego prekursora ponad 600 (a nawet 800, jak podają inne źródła) odkrytych do tej pory karotenoidów. Cząsteczka ta zawiera 40 atomów węgla oraz 9 wiązań podwójnych i jest bezbarwna. Na skutek reakcji z enzymami desaturacyjnymi (tworzacymi wiązania podwójne pomiędzy atomami węgla) związek ten jest przekształcany w fitofluen, następnie ξ-karoten oraz neurosporen. W końcu powstaje czerwony likopen. Notabene, β-karoten powstaje przez cyklizację dwóch końców łańcucha likopenu.

I to właśnie likopen będzie postacią główną tego opowiadania. Dlaczego? Powodów jest co najmniej kilka. Więc po kolei:

Gdzie występuje?

W naszym ubogim asortymencie warzyw i owoców jest na szczęście jego bogate źródło. Pomidory Lycopersicon esculentum Mill. A co ciekawsze nie tracą na wartości (wręcz zyskują!!!) przetwory pomidorowe. Ale o tym nieco później.

To dzięki obecności likopenu pomidor cieszy nasze oko czerwoną barwą. Najwięcej barwnika znajduję się w skórce i w warstwie miąższu bezpośrednio pod nią.

Pomidor nie jest najbogatszym źródłem tego związku, ale w naszej diecie praktycznie najważniejszym, ze względu na ilości spożywanych świeżych i przetworzonych pomidorów. Inne źródła likopenu:

Roślina Zaw. likopenu µg · 100g jadalnej tkanki-1
Grejpfrut różowy 1462
Gujawa 5400
Arbuz 4868
Pomidor 30

Źródło: USDA-NCC Carotenoid Database for U.S. Foods

Jak widać powyżej zawartość likopenu może być nawet ok. 10 razy wyższa w produktach pochodzących z przetwórstwa pomidorów. Dlaczego? Koncentrat jest, jak sama nazwa wskazuje, zagęszczonym preparatem – zawiera znacznie mniej wody niż sam owoc. Druga przyczyna: najprawdopodobniej likopen w tkankach roślinnych występuje w połączeniu z białkami, i dlatego podczas działania wyższych temperatur zostaje od nich odłączony, więc zwiększa się jego dostępność. Co więcej, ważna jest postać likopenu, tzw. izomer cis i trans. Poziom likopenu cis nie wzrasta znacząco podczas termicznej obróbki świeżych pomidorów. I jest to korzystne, ponieważ wykazano, że lepiej przyswajalną dla człowieka jest forma trans-likopenu.

Badany produkt likopen α-karoten β-karoten
Pomidory świeże 3025 112 393
Pomidory gotowane, konserwowe 4400 0 300
Sok pomidorowy, konserwowy 9318 0 428
Keczup pomidorowy 9900 0 830
Koncentrat pomidorowy 29330 29 1242

Wartości w µg · 100 g produktu-1

Znaczenie likopenu w diecie człowieka

Pomidory dostarczają 9 z 14 oznaczonych w osoczu krwi karotenoidów. Najważniejszym z nich jest likopen, jego stężenie waha się w granicach od 0,22 do 1,06 nmol · ml-1 krwi. Stosunkowo dużo likopenu występuje w tkankach wątroby, nadnerczy, jąder. Natomiast mniejsze ilości występują w płucach i nerkach. Spadek zawartości likopenu odnotowywany jest wraz ze wzrostem wieku. Ciekawym faktem jest obecność obu izomerów likopenu w stosunku 1:1 w osoczu krwi.

Likopen cenimy za jego antyoksydacyjne właściwości. Mówiąc po ludzku, to zdolność do neutralizacji wzbudzonego tlenu i wolnych rodników, czyli tzw. reaktywnych form tlenu (RFT). Dlaczego to takie ważne? Nadmiar RFT może w niekontrolowany sposób uszkadzać biocząsteczki, w tym DNA, co prowadzi do mutacji, a te m.in. do powstawania nowotworów. Pomidorowy skarb działa podobnie jak inne karotenoidy, przenosząc destrukcyjną energię wzbudzenia tlenu atomowego na swoją cząsteczkę, a następnie na cząsteczkę rozpuszczalnika, w końcu produkując energię cieplną. Likopen jest tutaj jednym z faworytów, gdyż zdolność wygaszania wzbudzonego tlenu jest powiązana z liczbą sprzężonych wiązań podwójnych (czyli występujących na przemian z wiązaniami pojedynczymi). Opisany proces ma charakter fizyczny, istnieje także możliwość wygaszania chemicznego pochłoniętej energii, jednak wiąże się to z trwałym rozpadem cząsteczki likopenu.

Działanie antyoksydacyjne likopenu w stosunku do wolnych rodników jest także bardzo silne… Zdolności te mogą być nawet trzykrotnie wyższe w porównaniu z różnymi postaciami witaminy E (analogami tokoferolu). Ponieważ zdolności antyoksydacyjne różnych związków które spożywamy są coraz częściej badane pod kątem działania przeciwnowotworowego, wiele prac naukowych poświęcono likopenowi i jego antyrakowej roli w organizmie. Szczególnie pozytywny wpływ likopen miał w przypadku profilaktyki i leczenia raka płuc, prostaty i żołądka.

Horbowicz M., Saniewski M., Biosynteza, występowanie i właściwości biologiczne likopenu. Postępy Nauk Rolniczych, nr1/2000

Kopcewicz J., Lewak S.;Fizjologia roślin

Żaneta Michalec


Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

Kategorie

%d bloggers like this: