Каротин

Ферма по культированию водорослей для промышленного получения β-каротина. Австралия

Кароти́н (от лат. carota «морковь») — жёлто-оранжевый пигмент, непредельный углеводород из группы каротиноидов.

Эмпирическая формула С40H56. Нерастворим в воде, но растворяется в органических растворителях. Содержится в листьях всех растений, а также в корне моркови, плодах шиповника и др. Является провитамином витамина А. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е160a.

Два изомера каротина[править | править код]

Различают два изомера каротина: α-каротин и β-каротин. β-каротин встречается в жёлтых, оранжевых и зелёных листьях фруктов и овощей. Например, в шпинате, салате, томатах, батате и других.

Номенклатура[править | править код]

Два концевых фрагмента (β-кольца) молекулы β-каротина структурно идентичны. Молекула α-каротина содержит два концевых циклических фрагмента, отличающихся расположением двойной связи в кольце. Один из концевых фрагментов называется β-кольцо, идентичное β-кольцу β-каротина, другой же называется ε-кольцо.

Возможны следующие варианты пространственного расположения частей молекулы, определяющие структуру изомера:

• α-Каротин β,ε-Каротин;
• β-Каротин β,β-Каротин;
• γ-Каротин (с одним β кольцом и одним нециклизованным концом, что обозначается буквой пси) — β,ψ-Каротин;
• δ-Каротин (с одним ε — кольцом и одним нециклизованным концом) — ε,ψ-Каротин;
• ε-Каротин ε,ε-Каротин

Источники каротина[править | править код]

Несмотря на то, что каротин может быть получен с помощью химического синтеза, его производят преимущественно из природного сырья.

В качестве источников каротина используют растения (например, тыква, морковь), бактерии (некоторые штаммы стафилококков), водоросли и грибы с высоким содержанием целевого вещества.

Каротиноиды получают с помощью химического синтеза[1][2] и путём выделения из природных источников — растений и микроорганизмов[3][4][5]. Использование растений в качестве источника каротиноидов также имеет ряд недостатков: носит сезонный характер; зависит от экологического состояния почв и урожаев растений, существенно снижаются из-за накопления источников болезней растительного сырья; существует потребность крупных посевных площадей под выращивание растений. К тому же биодоступность источника каротиноидов из сока овощей невелика из-за наличия каротиноидов в составе белковых комплексов, что значительно затрудняет их высвобождение. Усвояемость каротина из овощей при диете без жиров очень низкая.

Микробиологический синтез бета-каротина является наиболее оправданным промышленным способом его производства как с технологической, так и с экономической точек зрения[6]. «Микробиологические» каротиноиды, в том числе бета-каротин, получают из клеток мицелиальных грибов, дрожжей, бактерий, актиномицетов и водорослей[7][8][9]. Грибы имеют большое значение как продуценты различных биологически активных веществ для пищевой промышленности, медицины, сельского хозяйства и других отраслей. Не исключение и микроскопический мукоровый гриб Blakeslea trispora. Штаммы Blakeslea trispora являются сверхпродуцентами β-каротина и ликопина[10][11][12][13] и, кроме того, возможен биосинтез других ценных соединений терпеноидной природы — убихинонов, эргостерина[14][15][16]. Во время биосинтеза каротина микроорганизмами он накапливается в клетках продуцента. Собственные жиры гриба Blakeslea trispora составляют до 60 % всей биомассы, что способствует растворению каротина при ферментации. Это соответственно повышает его доступность для усвоения. Технология получения микробиологических каротиноидов является экологически чистой ввиду отсутствия вредных выбросов и применения неагрессивных химических веществ. Исходным сырьём в производстве каротиноидов являются побочные, промежуточные продукты и отходы крахмало-паточного производства, мукомольной, консервной, масляной и мясомолочной промышленности.

Бета-каротин[править | править код]

Описание[править | править код]

Бета-каротин — жёлто-оранжевый растительный пигмент, один из 600 природных каротиноидов. Бета-каротин служит предшественником витамина А (ретинол) и является мощным антиоксидантом. Также это вещество обладает иммуностимулирующим и адаптогенным действием[17].

Источники[править | править код]

Тыква, морковь, зелёный лук, щавель, шпинат, латук, салат, салат романо, капуста кейл, помидоры, красный перец, брокколи, грейпфруты, сливы, персики, дыни, абрикосы, хурма, крыжовник, черника, чёрная смородина.

Бета-каротин содержится в уникальном соляном месторождении в Крыму на озере Сасык. Натуральный компонент попадает в соляные бассейны благодаря цветению водоросли Dunaliella sallina, которая сумела приспособиться к жёстким условиям ультрасолёной воды и солнечной радиации, научившись вырабатывать бета-каротин. Таким образом, бета-каротин сопутствует основным компонентам натуральной морской соли.

Суточная потребность[править | править код]

Согласно методическим рекомендациям по нормам рационального питания «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» от 18 декабря 2008 г. (МР 2.3.1.2432 −08)[18], 6 мг бета-каротина эквивалентны 1 мг витамина А. Среднее потребление в разных странах — 1,8-5,0 мг/сутки. Верхний допустимый уровень потребления не установлен. Физиологическая потребность для взрослых — 5 мг/сутки (вводится впервые).

Последующие исследования показали, что в действительности витаминная активность каротиноидов в два раза ниже, по сравнению с тем, что считалось ранее. Поэтому в 2001 году Институт медицины США предложил очередную новую единицу — эквивалент активности ретинола (RAE). 1 RAE соответствует 1 мкг ретинола, 2 мкг растворённого в жире β-каротина (в виде фармацевтического препарата), 12 мкг «пищевого» β-каротина или 24 мкг иных провитаминов A.[источник не указан 612 дней]

Механизм действия[править | править код]

Ненасыщенная структура бета-каротина позволяет его молекулам поглощать свет и предотвращать накопление свободных радикалов и активных форм кислорода. Бета-каротин подавляет выработку свободных радикалов. Предполагается, что тем самым он защищает клетки иммунной системы от повреждения свободными радикалами и может улучшать состояние иммунитета[17]. Бета-каротин — естественный иммуностимулятор, который повышает иммунный потенциал организма независимо от вида антигенов, то есть действует неспецифично.

В некоторых исследованиях показан его слабо выраженный иммуностимулирующий эффект[19].

Существует множество публикаций, касающихся влияния бета-каротина на увеличение количества Т-хелперов. При этом в некоторых экспериментах фиксируется увеличение количества всех Т-лимфоцитов, а в некоторых только Т-хелперов[20].

Наибольший эффект показан у лиц (людей и животных), испытывающих пероксидный стресс (неправильная диета, заболевания, пожилой возраст). У полностью здоровых организмов эффект часто минимальный или отсутствует[21].

Сам эффект связан с увеличением пролиферативной способности Т-лимфоцитов, в том числе Т(0,1,2)-хелперов. Пролиферация Т-лимфоцитов тормозится пероксидным радикалом. Ликвидация пероксидных радикалов увеличивает способность Т-клеток к бластогенезу. Бета-каротин также стимулирует у животных рост тимусовых гланд — источников Т-лимфоцитов[22].

Это неспецифический эффект большинства липофильных антиоксидантов (лютеин, криптоксантин, ретинол, токоферол, альфа-каротин, астаксантин)[23].

Эпизодическое накопление именно Т-хелперов, а не других лимфоцитов связано, по-видимому, с конкретной цитокинной обстановкой в организме[24].

Увеличение пролиферативной способности Т-лимфоцитов под влиянием бета-каротина показано также в модельных экспериментах с культурами лимфоцитов (причем не только Т-лимфоцитов). Использование специфических митогенов (CON A) приводит к пролиферации лимфоцитов. Это имитация цитокинной обстановки при иммунном ответе. Т-лимфоциты с бета-каротином сильнее пролиферируют, чем контрольные. В исследованиях сделаны выводы, что при инфекции препарат бета-каротина будет ускорять иммунную реакцию[25]. Рост и дифференциация Т-хелперов также зависит от наличия интерлейкинов 1,2,4. Эти цитокины формируются в самих Т-лимфоцитах и макрофагах. Бета-каротин значительно увеличивает активность макрофагов, поскольку в них идут специфические перекисные процессы, требующие большого количества антиоксидантов. Макрофаги помимо фагоцитоза, осуществляют презентацию антигена и стимулируют соответствующие Т-хелперы. Это приводит к росту числа Т-хелперов. Но только при наличии антигена[26].

Некоторые отечественные ученые связывают иммуномодулирующую активность бета-каротина с влиянием на арахидоновую кислоту и её метаболиты[27].

В частности предполагается, что бета-каротин подавляет производство продуктов арахидоновой кислоты (относится к омега-жирным кислотам), за счёт этого ингибирует выработку простагландина Е2 (липидное физиологически-активное вещество)[28]. Простагландин Е 2 является супрессором NK-клеток, снижая его содержание, бета-каротин усиливает активность NK-клеток, продуцирующих гамма-интерферон. Таким образом, бета-каротин осуществляет своё иммуностимулирующее действие[29].

Препараты бета-каротина[править | править код]

• Веторон (разрешён с 3-х лет)
• Бетавитон (разрешён с 14 лет)
• Триовит (разрешён с 12 лет)
• Липовитам 126 (разрешён с 14 лет)

Каротинемия[править | править код]

Каротинемия или гиперкаротинемия — избыток каротина в организме (в отличие от избытка витамина А, каротин малотоксичен). Обычно каротинемия не рассматривается как опасное состояние, хотя и ведёт к пожелтению кожи (каротинодермия). Часто наблюдается, если в пище много моркови, но также может быть симптомом более опасных состояний.

Каротин и раковые заболевания[править | править код]

Ранее исследования показывали, что бета-каротин, будучи антиоксидантом, снижает вероятность заболеваний раком людей, употребляющих много продуктов, богатых бета-каротином. Но последние крупные исследования показали, что употребление бета-каротина приводит к увеличению вероятности заболевания раком легких и раком простаты у курильщиков, а также людей, работающих на асбестовом производстве[30].

Первое исследование, которое было опубликовано в 1994 году в журнале «The New England Journal of Medicine»[31] показало что прием бета-каротина на 18 % увеличивает вероятность возникновения раковых заболеваний у курильщиков.

Второе исследование, опубликованное в журнале «Journal of the National Cancer Institute»[32], показало увеличение количества раковых заболеваний у курильщиков вследствие приема каротина на 28 %.

Обобщенные недавно научные данные подтверждают гипотезу о том, что у курящих людей потребление высоких доз бета-каротина может повышать риск развития рака легких[33].

Однако это действие каротина относится только к курильщикам и людям, контактирующим с вредными веществами[источник не указан 40 дней]. Конкретный механизм такого воздействия каротина неизвестен.

Каротин как источник запаха[править | править код]

Многие растения, в аромате которых существенную роль играет ионон, обязаны своим запахом значительной концентрации каротина — структурного предшественника молекулы ионона.

См. также[править | править код]

• Пищевые добавки

Примечания[править | править код]

1. ↑ Пат. 2074177 RU, МКИ C07C403/24. Способ получения бета-каротина / Е. П. Ковсман, К. А. Солоп, В. Д. Бательман, Г. И. Самохвалов, В. Л. Христофоров, Л. А. Вакулова, Т. А. Жидкова. — № 93035263/04; Заявл. 07.07.1993; Опубл. 27.02.1997
2. ↑ Пат. 2152929 RU, МКИ C07C403/24. Способ очистки технического β-каротина / В. М. Белова; Т. И. Озорова; В. П. Беловодский; С. Н. Анакин; И. П. Серпуховитин; Г. Б. Гвоздев; Д. В. Давыдович; А. Т. Кирсанов. — № 99115385/04; Заявл. 12.07.1999; Опубл. 20.07.2000
3. ↑ Пат. 2177505 RU, МКИ C12P23/00, C12N1/14, C12N1/14, C12R1:645. Пара штаммов гетероталличного гриба Blakeslea trispora КР 74+ и КР 86−, продуцирующая бета-каротин / И. С. Кунщикова (UA); Р. В. Казарян (RU); С. П. Кудинова (RU). — № 2000103831/13; Заявл. 15.02.2000; Опубл. 27.12.2001
4. ↑ Петрова Жанна Олександрівна. Розробка процесів одержання каротиновмісних харчових продуктів: Дис… канд. техн. наук: 05.18.12 / Інститут технічної теплофізики НАН України. — К., 2004. — 218 с.
5. ↑ Постоєнко Олена Михайлівна. Екологічні характеристики культурних і дикорослих каротиноносних рослин — накопичувачів вірусів та ксенобіотиків і метод отримання з них каротину: Дис… канд. біол. наук: 03.00.16 / Київський національний ун-т ім. Тараса Шевченка. — К., 2003. — 120 c.
6. ↑ Сааков В. С. Альтернативные пути биосинтеза каротиноидов у Procaryota и Eucaryota // Докл. АН России. — 2003. — Т.392. — № 6. — С. 825-831.
7. ↑ Камінська М. Каротинсинтезуючі дріжджі Phaffia rhodozyma / М. Камінська, Л. Сологуб // Вісник львів. Ун-ту. Сер. біол., 2004. — Вип. 37. — С. 3-12.
8. ↑ Камінська Марта Володимирівна. Каротиногенез у різних штамів дріжджів Phaffia rhodozyma та їх застосування у живленні курей-несучок: дис… канд. с.-г. наук: 03.00.04 / УААН; Інститут біології тварин. — Л., 2005. — 144 c.
9. ↑ Прімова Л. О. Особливості азотистого складу біомаси мукорового гриба Blakeslea trispora / Л. О. Прімова, Висоцький І. Ю. // Вісник СумДУ. Серія Медицина, 2008. — Т. 1. — № 2. — С. 27-34.
10. ↑ Авчиев М. И., Буторова И. А., Авчиева П. Б. Изучение особенностей роста и накопления ликопина парой гетероталличного гриба Blakeslea trispora ВСБ-130(+) и ВСБ-129(-)// Біотехнологія. — 2003. — № 3. — С. 12-19.
11. ↑ Терёшина В. М., Меморская А. С., Феофилова Е. П. Экспресс-метод определения содержания ликопина и b-каротина // Микробиология. — 1994. — Т.63. — № 6. — С. 1111-1116.
12. ↑ Терёшина В. М., Меморская А. С., Феофилова Е. П. Состав липидов у мукорового гриба Blakeslea trispora в условиях стимуляции ликопинообразования // Микробиология. — 2010. — Т.79. — № 1. — С. 39-44.
13. ↑ Mantzouridoua F., Tsimidou M. Z. On the monitoring of carotenogenesis by Blakeslea trispora using HPLC // Food Chemistry. — 2007. — Vol.104. — № 1. — P. 439-444.
14. ↑ Деев С. В., Буторская И. А., Авчиева П. Б. Выделение убихинонов из биомассы гриба Blakeslea trispora // Биотехнология. — 2000. — № 5. — С. 36-46.
15. ↑ Деев С. В., Буторская И. А., Авчиева П. Б. Синтез и выделение эргостерина при использовании в качестве продуцента гриба Blakeslea trispora // Біотехнологія. — 2000. — № 4. — С. 22-31.
16. ↑ Терёшина В. М. Состав липидов у мукорового гриба Blakeslea trispora в условиях стимуляции ликопинообразования / В. М. Терёшина, А. С. Меморская, Е. П. Феофилова // Микробиология. — 2010. — Т. 79. — № 1. — С. 39-44.
17. ↑ 1 2 SANTOS M. S.; LEKA L. S.; RIBAYA-MERCADO J. D.; RUSSELL R. M.; MEYDANI M.; HENNEKENS C. H.; GAZIANO J. M.; MEYDANI S. N.; Short- and long-term β-carotene supplementation do not influence T cell-ted immunity in healthy elderly persons.
18. ↑ «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» МР 2.3.1.2432-08 Архивировано 19 февраля 2016 года.
19. ↑ van Poppel G, Spanhaak S, Ockhuizen T. Effect of beta-carotene on immunological indexes in healthy male smokers. Am. J. Clin. Nutr. 1993 Mar; 57(3):402-407.
20. ↑ Sampliner, Richard E., Watson, Ronald R., Garewal, Harinder S., Prabhala, Rao H., Hicks, Mary J. The effects of 13-cis-retinoic acid and beta-carotene on cellular immunity in humans. 1991.
21. ↑ Boon P. Chew2 and Jean Soon Park. Proceedings of Symposium to Honor the Memory of James Allen Olson. Carotenoid Action on the Immune Response. Department of Animal Sciences, Washington e University, Pullman, WA 99164-6351
22. ↑ Boon P. Chew. Antioxidant Vitamins Affect Food Animal Immunity and Health. Department of Animal Sciences, Washington e University, Pullman, WA 99164-6320
23. ↑ Chung-Yung Jetty Lee and Jennifer Man-Fan Wan Immunoregulatory and antioxidant performance of О±-tocopherol and selenium on human lymphocytes. Department of Zoology, University of Hong Kong, Pokfulam Road, Hong Kong, SAR, China.
24. ↑ Satoru Moriguchi Ph.D., Naoko Okishima B.S., Satoshi Sumida Ph.D., Koji Okamura M.S., Tatsuya Doi M.S.and Yasuo Kishino M.D. β-carotene supplementation enhances lymphocyte proliferation with mitogens in human peripheral blood lymphocytes. Nutrition Re Volume 16, Issue 2, February 1996, Pages 211-218.
25. ↑ Boon P. Chew2, Jean Soon Park, Teri S. Wong, Hong Wook Kim, Brian B. C. Weng, Katherine M. Byrne, Michael G. Hayek* and Gregory A. Reinhart. Dietary ß-Carotene Stimulates Cell-ted and Humoral Immune Response in Dogs. Journal of Nutrition. 2000; 130:1910-1913.
26. ↑ B-Carotene and the immune response. BY ADRIANNE BENDICH. Proceedings of the Nutrition Society (1991) 50, 263-274.
27. ↑ Santos MS, Gaziano JM, Leka LS, Beta-carotene-induced enhancement of natural killer cell activity in elderly men: an investigation of the role of cytokines. Am J Clin Nutr. 1998 Jul; 68(1):164-70.
28. ↑ Rhodes J. Human interferon action: reciprocal regulation by retinoic acid and beta-carotene. J Natl Cancer Inst. 1983 May; 70(5):833-7.
29. ↑ Biochim Biophys Acta. 1987 Apr 24; 918(3):304-7. Inhibition of arachidonic acid oxidation by beta-carotene, retinol and alpha-tocopherol. Halevy O, Sklan D.
30. ↑ Бета-каротин и раковые заболевания
31. ↑ The Effect of Vitamin E and Beta Carotene on the Incidence of Lung Cancer and Other Cancers in Male Smokers
32. ↑ Risk Factors for Lung Cancer and for Intervention Effects in CARET, the Beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial
33. ↑ Goralczyk R. Beta-carotene and lung cancer in smokers: review of hypotheses and us of re. Nutr Cancer. 2009 Nov; 61(6):767-74.

Ссылки[править | править код]

• Подробная видеолекция о бета-каротине
• Berkeley Wellness Guide to Dietary Supplements
• Beta-carotene on University of Maryland
• Beta-carotene крымских соляных озёр
• ВЕСТИ 24 — Редкую водоросль обнаружили в озере Соль-Илецкар

Источник