эпоксиды (например, 5,6-эпокси- и 5,8-эпокси- -каротины) и производные
-ионона.
Гидрирование в присутствии катализатора приводит к частичному или полному
восстановлению двойных связей. –Каротин может быть выделен экстракцией сухой
моркови, люцерны, гречихи, пальмового масла и других растительных материалов. В
промышленном масштабе его получают микробиологическим путем с помощью
гетероталлического, мукорового гриба Blakeslea trispora, используя
отходы крахмально – паточного производства или мукомольной промышленности
(кукурузная, соевая мука), а также синтетически из производных витамина А по
схеме:
a-Каротин – красные
кристаллы; содержится в тех же растениях, что и - -каротин, но в значительно
меньшем количестве (до 25% от содержания - каротина). При нагревании с
этилатом натрия частично превращается в - каротин; ([а]D +315 ).
Ликопин – кристаллы красно – фиолетового цвета. Красящее вещество томатов.
Содержатся также в плодах многих родов растений; могут быть выделены из
томатов или получены синтетическим путем.
Каротиноиды в природе встречаются как в свободном состоянии, так и в виде
гликозидов, каротинпротеинов или эфиров, образованных с одной или более
молекулами жирных кислот. Впервые каротины были выделены из стручков перца,
позже – из желтой репы и моркови Daucus carota, откуда и получили свое
название. Среди растений каротиноиды в наибольшем количестве содержатся в
абрикосах (50-100мкг/г), моркови (80-120 мкг/г), листьях петрушки (100мкг/г).
Качественно и количественно каротиноиды определяют по интенсивности максимума
поглощения света в видимой области, а также с помощью хроматографии.
В организме животных каротиноиды не синтезируются, а поступают с пищей.
Каротиноиды, имеющие в своем составе хотя бы одно кольцо А (см. ф-лу 1),
являются предшественниками витамина А. Превращение в организме этих
каротиноидов, содержащих 40 атомов С, в витамин А с 20-ю атомами
осуществляется расщеплением молекулы каротина по центральной двойной связи
или ступенчатым расщеплением, начиная с конца молекулу. Наибольшей А-
витаминной активностью обладает - каротин (условно ее принимают равной
100%), активность а – каротина –53%, -каротина – 48%.
Каротиноиды участвуют в фотосинтезе, транспорте кислорода через клеточные
мембраны, защищают зеленые растения от действия света; у животных стимулируют
деятельность половых желез, у человека повышают иммунный статус, защищают от
фотодерматозов, как предшественники витамина А играют важную роль в механизме
зрения; природные антиоксиданты.
Каротиноиды используют в качестве промышленно – пищевых красителей,
прокомпонентов витаминного корма животных, в медицинской практике – для
лечения пораженных кожных покровов.
1.4.2. Биодоступность каротиноидов.
Здесь дан анализ поэтапного процесса усвоения каротиноидов в животном
организме в зависимости от различных факторов внешней и внутренней среды.
Каротиноиды являются природными веществами, биосинтез которых осуществляется
растениями и некоторыми микроорганизмами. Человек и животные не способны их
синтезировать и должны регулярно получать их с пищей, так как каротиноиды
выполняют в организме целый ряд жизненно-важных функций . В настоящее время
убедительно показано, что каротиноиды обладают и другими ценными
специфическими свойствами, не связанными с А-витаминной активностью. В живых
организмах они действуют как фотопротекторы и антиоксиданты, на молекулярном
и клеточном уровне предотвращают трансформации, индуцированные окислителями,
генотоксическими веществами, рентгеновским и УФ-излучением. Поддерживают
стабильность генома и резистентность организма к мутагенезу и канцерогенезу.
Известно около 600 различных каротиноидов, из них только 10% обладают про-А-
витаминной активностью. Наиболее распространенным в природе и хорошо
изученным является бета-каротин. Он составляет 20-30% от суммы природных
каротиноидов. Все исследования по биодоступности и метаболизму каротиноидов
проведены в основном с использованием бета - каротина. Симметричная структура
молекулы, состоящая из двух остатков А с сопряженной системой пи-связей,
делает его уникальным с химической и биологической точек зрения.
В организме взрослого человека в среднем содержится 100-200 мг бета-каротина,
из них 80% депонируется в жировой ткани, 10% - в печени, около 1% содержится
в плазме и 9% - в других органах и тканях (надпочечники, репродуктивные
органы, мозг, легкие, сердце, почки, селезенка). Эпидемиологические и
экспериментальные исследования убедительно показали, что снижение потребления
и усвоения бета-каротина, низкий уровень его в плазме повышают риск
возникновения рака, катаракты, сердечно-сосудистых и некоторых дегенеративных
заболеваний.
Биодоступность препаратов и пищевых добавок каротиноидов в основном оценивают
классическим методом по концентрации их в плазме крови.
Сложности при экспериментальном исследовании каротиноидов возникают из-за
отсутствия надежной животной модели, а также из-за этических ограничений по
использованию изотопных методов исследования и модельного гиповитаминоза у
людей.
В настоящее время известно, что усвоение каротиноидов происходит в несколько
этапов: микронизация и эмульгирование в желудочно-кишечном тракте, всасывание
в тонком кишечнике, частичная биоконверсия бета-каротинов в ретинол,
транспорт бета-каротина через лимфатическую систему и воротную вену в печень,
а затем в кровь и распределение по органам и тканям.
Рассмотрим подробнее этапы усвоения каротиноидов и факторы, влияющие на них.
1.4.3. Микронизация и эмульгирование.
Микронизация и эмульгирование происходят в процессе переваривания пищи в
желудочно-кишечном тракте. Убедительно показано, что биодоступность бета-
каротиноидов из соков, овощей (особенно сырых) невысокая по сравнению с
чистым препаратом. Например, биодоступность бета-каротиноидов из моркови
составляет 10-20%, из брюквы - 0,1% от чистого бета-каротина. Это объясняется
тем, что каротиноиды в растениях, в том числе в овощах, находятся в комплексе
с белками, что затрудняет их высвобождение. Для повышения высвобождения
необходима предварительная кулинарная обработка (измельчение, пропаривание,
щадящее подогревание, но не слишком сильное во избежание изомеризации с
потерей биологической активности). При использовании препаратов или пищевых
добавок на основе чистого бета-каротина в виде напитков, масляных растворов
или суспензий с размером частиц 2-3 микрона можно достичь высокой степени
усвоения, если не использовать комплексообразующие вещества. Каротиноиды,
являясь липофильными веществами, плохо всасываются без эмульгирования.
Эмульгирование каротиноидов, как и липидов, происходит в тонком кишечнике в
присутствии желчных кислот с образованием липидных мицелл.
Жиры, стимулируя желчевыделение и образование липидных мицелл, повышают
биодоступность бета-каротина
1.4.4. Всасывание или абсорбция.
Каротиноиды всасываются в тонком кишечнике путем пассивной абсорбции при
контакте липидных мицелл с клеточной мембраной кишечного эпителия. Бета-
Каротин появляется в лимфе одновременно с вновь абсорбированным жиром.
Предполагают, что каротиноиды и липиды вместе транспортируются через мембрану
и внутри клеток слизистой оболочки тонкого кишечника.
Всасывание нарушается при дефиците цинка, фолиевой кислоты, белково-
энергетическом истощении организма , не всосавшиеся в слизистой тонкого
кишечника, выводятся из организма в неизменном виде с фекалиями. По
количеству выделившихся каротиноидов также иногда судят о степени их
биодоступности. В слизистой тонкого кишечника происходит частичное
ферментативно регулируемое превращение Каротиноидов в ретинол.
1.4.5. Транспорт бета-каротина из слизистой кишечника в печень.
У людей транспорт бета-каротина из кишечника осуществляется исключительно
липопротеинами, они переносят бета-каротин из кишечника через лимфатическую
систему в грудной проток. Липопротеинлипаза гидролизует триглицеридное ядро
хиломикрона с образованием хиломикронных остатков, которые захватываются
печенью, где и депонируются. Дефицит липопротеинов может лимитировать
транспорт бета-каротина.
1.4.6.Транспорт Каротиноидов из печени в кровь.
У людей из печени в кровь Каротиноиды транспортируется липопротеинами низкой
плотности и частично липопротеинами высокой плотности.
1.4.7. Биоконверсия Каротиноидов.
Биоконверсия или превращение каротиноидов в витамин А в организме происходит
по двум механизмам: путем расщепления молекулы по центральной пи-связи с
образованием ретинола или эксцентрическим расщеплением по периферическим пи-
связям с образованием ano-каротиналей и ретиноевых кислот. Биоконверсия
основной массы каротиноидов происходит по первому механизму, поэтому
рассмотрим его подробнее на примере бета-каротина и под термином
"биоконверсия" в дальнейшем будем подразумевать превращение бета-каротина в
ретинол.
Абсорбированный бета-каротин в слизистой тонкого кишечника подвергается
окислительному расщеплению по центральной пи-связи под влиянием молекулы
кислорода и фермента бета-каротин-15-15'-диоксигеназы с образованием
ретиналя, который восстанавливается в ретинол в присутствии фермента
ретинальдегидредуктазы. Образующийся ретинол этерифицируется насыщенными
жирными кислотами в ретинилэфир, вероятно, с участием ацил-КоА и фермента
ацил-КоА-ретинолтрансферазы. Степень и скорость биоконверсии регулируются
активностью бета-каротина-15-15’-диоксигеназы и клеточным ретинол-связывающим
белком. Возможно существование внутриклеточных транспортных механизмов,
направляющих каротиноиды к расщепляющим ферментам. Бета-каротин-15-15’-
диоксигеназа расщепляет многие каротиноиды, включая бета-апо-каротинали,
только с образованием ретиналя. Бета-каротин-15-15’-диоксигеназа (ДОГ)
выделен из цитозоля кишечника и печени в 1965 г. и охарактеризован двумя
независимыми группами. В очищенном виде он нестабилен, имеет оптимум pH 7,5-
8,5, Km в интервале 2-10 мМ, ингибируется ионами железа, хелатирующими
агентами и сульфгидрил-связывающими веществами. Активность ДОГ зависит от
статуса витамина А и от содержания белков в пище. Она снижается при низком
потреблении белков. Таким образом, расщепление Кд регулируется
гомеостатически, поэтому даже при употреблении высокой дозы каротиноидов не
наблюдается гипервитаминоза А. Выдвигается гипотеза, что процесс расщепления
бета-каротина может регулировать клеточный белок, связывающий ретиноевую
кислоту(КРКСБ) II типа, предотвращая избыточный синтез витамина А.
Потребности организма в витамине А в значительной мере удовлетворяются за
счет каротиноиды пищи. У человека более 50% витамина А образуется из
каротиноидов и, частично, из ретиноидов, содержащихся в мясных продуктах пищи
в виде РЭ. РЭ абсорбируются слизистой кишечника и на ворсинках гидролизуются
с образованием ретинола. Дальнейшее превращение ретинола в РЭ происходит
аналогично выше рассмотренному процессу.
1.4.8. Транспорт РЭ в печень.
Ретинил эфиры, образовавшиеся из Каротиноиды и ретиноид, связываются с
хиломикронами (ХМ) и транспортируются через лимфу в общий кровоток, где
происходит липолитическое удаление триглицеридов. ХМ остатки, обогащенные
холестерином и ретинилэфир(РЭ), практически полностью поступают в печень, по-
видимому, путем рецепторного эндоцитоза. В печени происходит лизосомальная
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
|