CAROTENOID: CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, PHÂN LOẠI, THỰC PHẨM - SINH HỌC - 2025

Các carotenoid là những hợp chất hóa học có mặt trong một số lượng lớn các thực phẩm ăn hàng ngày. Đây là một nhóm lớn, bao gồm một số loại phân tử.

Nói rộng ra, carotenoid được chia thành hai nhóm: carotenes và xanthophylls. Bên trong mỗi loại có một số lượng lớn các hợp chất, chẳng hạn như beta-carotene và lutein. Những hợp chất này có tầm quan trọng thiết yếu đối với cơ thể, vì chúng giúp cải thiện một số chức năng như thị lực.

Cà chua là một nguồn cung cấp carotenoid tuyệt vời. Nguồn: Bởi Scott Bauer, USDA ARS, qua Wikimedia Commons

Nhóm carotenoid là đối tượng nghiên cứu của nhiều chuyên gia, với những nghiên cứu của mình, họ đã có những đóng góp thực sự có giá trị. Tuy nhiên, những phân tử hữu cơ này vẫn tiếp tục là một nhóm ít được biết đến, nhưng chúng đã đóng góp rất nhiều vào sự cân bằng và duy trì các chức năng của cơ thể.

Điều quan trọng là phải tính đến các carotenoid khi ăn, vì ngoài các lợi ích về sức khỏe, chúng còn cung cấp hương vị và gia vị thơm ngon, độc đáo của loại thực phẩm này.

Cấu tạo hóa học

Carotenoid thuộc nhóm terpenoid, đây là một loạt các hợp chất đến từ axit mevalonic (có nguồn gốc từ Acetyl CoA). Terpen là dẫn xuất của isoprene, một hydrocacbon bao gồm năm nguyên tử cacbon.

Cụ thể, carotenoid là tetraterpen và được tạo thành từ bốn mươi nguyên tử cacbon. Các nguyên tử này tạo thành các chuỗi liên hợp có thể kết thúc bằng các vòng cacbon, được thay thế và không bão hòa ở mỗi đầu của chúng.

Chúng có cấu trúc isoprenoid, có nghĩa là chúng có số lượng liên kết đôi liên hợp thay đổi. Điều này rất quan trọng vì nó quyết định bước sóng của ánh sáng mà phân tử sẽ hấp thụ. Tùy thuộc vào loại ánh sáng mà nó hấp thụ, nó sẽ tạo ra màu sắc cụ thể cho loại rau hoặc cây trồng.

Cấu trúc hóa học của beta-caroten. Nguồn: Bởi KES47 (Tập tin: Beta-carotene.png), qua Wikimedia Commons

Các phân tử có ít liên kết đôi hấp thụ ánh sáng có bước sóng ngắn hơn. Ví dụ, có một phân tử chỉ chứa ba liên kết liên hợp, do đó nó chỉ có thể bắt được ánh sáng tử ngoại, nó không màu.

Có một loại carotenoid khác chứa trong cấu trúc của nó tổng cộng 11 liên kết đôi liên hợp và hấp thụ màu đỏ thậm chí.

Tính chất

Carotenoid là các sắc tố hòa tan trong chất béo, có nghĩa là chúng hòa tan nhiều trong dầu và chất béo. Tương tự, chúng không phải là chất tổng hợp, mà được tạo ra tự nhiên bởi thực vật, một số vi khuẩn quang hợp và tảo. Tương tự như vậy, chúng có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ như xeton, dietyl ete, metanol và cloroform, trong số nhiều loại khác.

Khi tiếp xúc với axit, carotenoid cực kỳ không ổn định. Điều này làm cho các phản ứng đồng phân hóa hoặc đồng phân hóa xảy ra.

Do chúng kỵ nước, nên các carotenoid sẽ được tìm thấy trong các môi trường liên quan đến lipid, chẳng hạn như bên trong màng tế bào.

Do sự hiện diện của các liên kết đôi trong cấu trúc hóa học của chúng, các hợp chất này rất nhạy cảm với một số nguyên tố trong môi trường, chẳng hạn như: oxy, peroxit, kim loại, axit, ánh sáng và nhiệt, trong số những nguyên tố khác.

Tương tự, có tính đến cấu trúc hóa học của chúng, nhiều carotenoid tồn tại trong tự nhiên là tiền chất của Vitamin A. Để một carotenoid trở thành tiền chất của vitamin A, cần có hai điều kiện: sự hiện diện của ß- ionone và khả năng chuyển hóa nó thành retinol trong cơ thể động vật.

Trong số các carotenoid có thể hoạt động như tiền chất của vitamin A, chúng ta có thể kể đến: α-carotene, ß-zeacarotene và ß-cryptoxanthin, trong số nhiều loại khác (Khoảng 50).

Phân loại

Carotenoid được phân loại theo sự hiện diện hoặc không có oxy trong chuỗi của chúng, thành hai nhóm lớn: Xanthophylls, là những nhóm có oxy và Caroten, là những nhóm không có.

-Xanthophylls

Xanthophylls là các hợp chất hóa học thuộc nhóm carotenoid có chứa cacbon, hydro và oxy trong cấu trúc hóa học của chúng. Nó là một sắc tố đặc biệt phong phú trong nhiều loài thực vật, chịu trách nhiệm cho màu vàng và cam của một số loài trong số chúng.

Sắc tố này không dành riêng cho thực vật và tảo, vì nó cũng có trong một số cấu trúc động vật, chẳng hạn như lòng đỏ của trứng và trong bộ xương ngoài của một số loài giáp xác.

Trong số các xanthophylls được biết đến nhiều nhất là:

Astaxanthin

Nó là một carotenoid hòa tan trong chất béo. Chúng có thể được tìm thấy chủ yếu trong tảo cực nhỏ, nấm men và một số động vật như giáp xác, cá hồi và đặc biệt là trong lông của một số loài chim.

Tính hữu ích và tầm quan trọng của astaxanthin nằm ở khả năng chống oxy hóa, chống ung thư, chống tiểu đường và chống viêm đã được chứng minh của nó. Khi ăn astaxanthin thường xuyên, một số lợi ích nhất định sẽ thu được, chẳng hạn như: tăng chức năng miễn dịch, duy trì sức khỏe tim mạch và giảm chất béo trung tính trong máu, và những lợi ích khác.

Tương tự như vậy, astaxanthin có các đặc tính bảo vệ nhất định chống lại các tác động gây hại của ánh sáng mặt trời lên nhãn cầu.

Lutein

Nó là một sắc tố thuộc nhóm carotenoid, cụ thể là xanthophylls. Sắc tố này cung cấp cho rau củ có màu vàng đậm. Nó là một dẫn xuất dihydroxy của α-carotene.

Lutein là xanthophyll phong phú nhất. Trong số các đặc tính có lợi cho con người, có thể kể đến nó bảo vệ mắt, cũng như làn da.

Violaxanthin

Nó có thể được tìm thấy trong vỏ của cam và quýt, cũng như một số lượng lớn hoa màu vàng. Nó thu được bằng cách oxy hóa zeaxanthin.

-Rotenes

Chúng được biết đến với cái tên này vì lần đầu tiên chúng được phân lập từ cà rốt (Daucuc carota). Caroten là một họ các hợp chất hóa học có đặc điểm là thể hiện màu sắc giữa đỏ và vàng, chuyển qua da cam.

Về mặt hóa học, chúng được tạo thành từ một chuỗi hydrocacbon ngắn, không chứa oxy trong các vòng tận cùng của nó.

Trong số các loại carotenes được nghiên cứu nhiều nhất, chúng ta có thể kể đến:

Beta caroten

Nó là loại carotenoid phong phú nhất. Nó là một nguồn cung cấp vitamin A cơ bản cho cơ thể, vì khi nó xứng đáng, beta-carotene sẽ được chuyển hóa thành vitamin nói trên.

Tất cả điều này xảy ra ở cấp độ niêm mạc ruột. Chúng có rất nhiều lợi ích đối với con người, trong đó một trong những lợi ích quan trọng nhất là chúng là chất chống oxy hóa.

Alpha caroten

Nó thường được tìm thấy trong cùng một loại thực phẩm, đi kèm với beta-carotene. Hợp chất hóa học này được cho là có thể bảo vệ cơ thể khỏi một số loại ung thư, chẳng hạn như ung thư cổ tử cung.

Lycopene

Nó được tìm thấy chủ yếu trong cà chua, pin và ớt. Thông qua các nghiên cứu khác nhau, nó đã được xác định rằng nó làm giảm nguy cơ phát triển các loại ung thư. Tương tự như vậy, nó có thể làm giảm lượng cholesterol có trong máu.

Đặc trưng

Carotenoid là các hợp chất hóa học thực hiện một số chức năng nhất định, trong đó chúng ta có thể kể đến:

• Chúng tham gia vào quá trình quang hợp. Điều này là do chúng là các sắc tố có trong thực vật có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng khác nhau.
• Carotenoid có chức năng tiền sinh tố A. Điều này có nghĩa là một số carotenoid, chẳng hạn như carotenes, là dạng tiền chất của retinol (Vitamin A). Khi vào trong cơ thể, thông qua các cơ chế sinh hóa khác nhau bên trong tế bào, chúng sẽ được chuyển hóa thành retinol, mang lại nhiều lợi ích cho con người. Đặc biệt là ở cấp độ của thị giác.
• Chúng cực kỳ có lợi cho con người, vì chúng góp phần duy trì tình trạng sức khỏe tốt, giúp ngăn ngừa các bệnh lý khác nhau như ung thư và các bệnh về mắt, cùng những bệnh khác.

Nguồn thực phẩm của carotenoid

Carotenoid là những yếu tố quan trọng trong cơ thể, vì chúng mang lại nhiều lợi ích về mặt tối ưu hóa và cải thiện một số chức năng cơ thể. Mặc dù vậy, cơ thể không có cơ chế tổng hợp chúng, vì vậy chúng được lấy qua chế độ ăn uống hàng ngày.

Nhiều người nghĩ rằng thực phẩm giàu carotenoid nhất thiết phải có màu đỏ, cam hoặc vàng. Tuy nhiên, thực tế không phải vậy, vì thậm chí có những loại rau xanh cũng có sự hiện diện đáng kể của các hợp chất này.

Thực phẩm giàu carotenoid. Nguồn: Pixabay

Theo nghĩa này, carotenoid có trong một số lượng lớn thực phẩm, tất cả các loại rau, một số được liệt kê dưới đây:

• Cà rốt
• Cải bắp
• Cải xoong
• Rau bina
• ớt đỏ
• Cà chua
• Rau diếp
• Dưa hấu
• Đu đủ
• Quả mơ
• trái cam
• Trái xoài
• Trái ổi
• dâu
• Mận
• Ớt
• Măng tây
• Mùi tây

Đây chỉ là một vài trong số các loại thực phẩm có thể tìm thấy carotenoid. Điều tối quan trọng là phải ghi nhớ và đưa chúng vào chế độ ăn uống hàng ngày.

Nhờ những lợi ích to lớn mà chúng mang lại, ngày nay chúng đã trở thành một phần bắt buộc của lượng tiêu thụ hàng ngày và những lợi ích của chúng đã được công nhận rộng rãi.

Những lợi ích

Carotenoid đại diện cho một số lượng lớn các lợi ích cho con người. Đây là lý do tại sao chúng phải được đưa vào chế độ ăn uống hàng ngày để có sẵn các hợp chất này.

Nhiều nghiên cứu khác nhau báo cáo rằng những lợi ích của các hợp chất này là rất nhiều, nổi tiếng nhất là:

Tác dụng chống oxy hóa

Đây là một trong những tác dụng nổi tiếng nhất của carotenoid, mặc dù nó xảy ra như thế nào vẫn chưa được hiểu đúng.

Để hiểu tác dụng chống oxy hóa của carotenoit, điều quan trọng là phải tính đến kiến ​​thức nhất định về sinh học phân tử của sinh vật. Nó có một số cơ chế để thanh lọc cái gọi là gốc tự do, gây ra thiệt hại đáng kể cho nó.

Trong cơ thể có một số phân tử có hại cho sức khỏe. Chúng bao gồm: O ^-2 , HO và NO (các loại oxy và nitơ phản ứng), cũng như H ₂ O ₂ và HONO. Do tổn thương mô mà chúng gây ra, cơ thể cần phải loại bỏ chúng. Và nó hoạt động như vậy thông qua các quy trình khác nhau.

Một trong những cơ chế này sử dụng một số hợp chất hóa học có khả năng biến đổi hoặc loại bỏ chúng. Trong số các hợp chất này là: tocopherols, flavonoid và carotenoid, trong số những hợp chất khác.

Một số nghiên cứu đã gợi ý rằng carotenoid là một chất ức chế O2, cũng như một tác nhân giúp ngăn ngừa tổn thương mô do các loại oxy phản ứng và nitơ được đề cập ở trên.

Người ta đã kết luận rằng carotenoid là tác nhân có hiệu quả cao trong việc khử hoạt tính của O-2, phần lớn tránh được sự phá hủy quang oxy hóa của phân tử này trên các mô.

Thiệt hại này sẽ do tác động của ánh sáng, tác động lên một số phân tử, gây ra sự hình thành các hợp chất có khả năng gây hại cho tế bào.

Hệ tim mạch

Các chuyên gia khác nhau trong lĩnh vực đều tin rằng việc đưa vào chế độ ăn những thực phẩm giàu carotenoid góp phần làm giảm nguy cơ mắc các bệnh ảnh hưởng đến hệ tim mạch, chẳng hạn như tăng huyết áp và các bệnh lý liên quan đến động mạch vành.

Cơ chế chính xác mà carotenoid đóng góp vào sức khỏe tốt của hệ tim mạch vẫn còn là một bí ẩn. Tuy nhiên, các bác sĩ đồng ý rằng một chế độ ăn uống cân bằng nên bao gồm các loại thực phẩm có chứa carotenoid, cho dù chúng là carotenes hay xanthophylls.

Tác dụng chống ung thư

Một số carotenoid, chẳng hạn như lycopene, làm giảm tỷ lệ mắc một số loại ung thư, chẳng hạn như ung thư tuyến tiền liệt, phổi và đường tiêu hóa.

Trong cùng một mạch, carotenoid có các hợp chất được gọi là acetylenics, được công nhận vì chúng giúp ngăn ngừa sự phát triển của các khối u.

Tuy nhiên, đây là một lĩnh vực còn nhiều điều phải học. Tổ chức Y tế Thế giới nói rằng tuyên bố rằng carotenoid bảo vệ chống lại ung thư là "có thể, nhưng không đủ", vì vậy chúng ta vẫn phải chờ đợi kết quả của nhiều nghiên cứu vẫn đang được thực hiện.

Mặc dù vậy, mọi thứ dường như chỉ ra rằng kết quả sẽ thuận lợi và carotenoid đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa căn bệnh khủng khiếp này.

Chúng có lợi cho sức khỏe của mắt

Có tính đến việc một số carotenoid là tiền chất của retinol (Vitamin A), chúng tạo thành một nguồn tuyệt vời để cơ thể có được lượng cần thiết.

Retinol là một hợp chất hóa học hoạt động ở cấp độ võng mạc để tối ưu hóa hoạt động của các thụ thể mắt và cải thiện đáng kể thị lực, đặc biệt là đối với thị lực ban đêm.

Chúng tăng cường hệ thống miễn dịch

Cho đến nay, có một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng, trong số nhiều lợi ích của chúng, carotenoid có tác dụng tăng cường hệ thống miễn dịch. Điều này rất quan trọng, vì đây là cơ quan phụ trách đối phó với bất kỳ mầm bệnh nào có thể gây hại cho cơ thể, chẳng hạn như vi khuẩn và vi rút, trong số những loại khác.

Người giới thiệu

1. Emodi A. Carotenoid: Tính chất và ứng dụng. Technol thực phẩm. Năm 1978; (32): 38-42, 78.
2. Halliwell B, Murcia MA, Chirico S, Aruoma OI. (1995) Gốc tự do và chất chống oxy hóa trong thực phẩm và in vivo: chúng làm gì và hoạt động như thế nào. Crit Rev Food Sci và Nutr .; 35 (1/2): 7-20.
3. Higuera-Ciapara I, Félix-Valenzuela L, Goycoolea FM. (2006) Astaxanthin: đánh giá về hóa học và các ứng dụng của nó. Crit Rev Food Sci Nutr. ; 46: 185-196.
4. . Kong KW, Khoo HE, và cộng sự, (2010). Tiết lộ sức mạnh của sắc tố đỏ tự nhiên Lycopene, các phân tử, 15, 959-987
5. Meléndez-Martínez AJ Vicario I, Heredia FJ, (2007) Sắc tố Carotenoid: những cân nhắc về cấu trúc và hóa lý, Kho lưu trữ Dinh dưỡng Mỹ Latinh, 57 (2)
6. Sánchez A, Flores –Cotera L, và cộng sự (1999) Carotenoid: cấu trúc, chức năng, sinh tổng hợp, quy định và ứng dụng, Rev. Latinoamericana de Microbiología, 41: 175-191,