CO JUŻ WIEMY O KAROTEONOIDACH?

• Jednym z najbardziej znanych przedstawicieli tej grupy jest beta-karoten. W grupie karotenoidów znajdziemy jednak także likopen, astaksantynę, fukoksantynę, luteinę, zeaksantynę i retinol.
• Beta-karoten działa jako prowitamina witaminy A. Jest ona produkowana na wielką skalę w postaci syntetycznej, stosowana jako barwnik, dodatek do żywności lub składnik preparatów farmaceutycznych i kosmetycznych.
• Dotychczas zidentyfikowano ponad 850 tych fascynujących naturalnych substancji.
• Dominującymi pigmentami karotenoidów są kolory spektrum żółto-czerwonego. Z powodzeniem znajdziecie je także w Zielonej Żywności, i to w znacznej ilości.

SŁOWO WSTĘPU LUB „WSZĘDZIE SAME KAROTENOIDY, DOKĄD SIĘGNĄĆ WZROKIEM!“

W tym krótkim stwierdzeniu zawarte są trzy fakty dotyczące karotenoidów, Po pierwsze, że jest ich na świecie naprawdę dużo, do dziś poznaliśmy ponad 850 substancji chemicznych z tej grupy. Po drugie, że jest ich dużo głównie dlatego, że są wszędzie i we wszystkim wokół nas, w tym w nas samych. Znajdują się nie tylko we wszystkim, co jest żywe, ale także w wytworzonym przez człowieka „sztucznym” świecie. Wielka część naturalnych barwników (pomarańczowych, czerwonych i żółtych) bazuje bowiem pod względem chemicznym właśnie na karotenoidach. Chodzi tu zarówno o barwniki techniczne (tekstylia, opakowania), jak i o te spożywcze. I wreszcie po trzecie: karotenoidy są związane z naszym wzrokiem bardziej niż to widać na pierwszy rzut oka. Przyjrzyjmy się zatem kilku ciekawostkom o karotenoidach, które od razu „wpadną Wam w oko”. :-)

KAROTENOIDY I CZŁOWIEK LUB KOLORY, DZIĘKI KTÓRYM WIDZIMY, CHOCIAŻ ICH NIE WIDZIMY

Co oferują człowiekowi karotenoidy? Jak pracują w ramach ludzkiego metabolizmu? Już wiemy, że dotychczas zidentyfikowano ponad osiemset barwników karotenoidowych, przy czym bezpośredni wpływ na organizm człowieka jest na razie dobrze udokumentowany w przypadku sześciu z nich: oprócz najlepiej znanego beta-karotenu, chodzi o alfa-karoten, luteinę, likopen, kryptoksantynę i zeaksantynę. Wszystkie mają wspólny bardzo wysoki potencjał przeciwutleniający, który manifestuje się w różnych miejscach ludzkiej anatomii i fizjologii (oko, skóra, ogólnie śluzówka lub podstawowy metabolizm komórkowy). A chociaż poniżej skupimy się głównie na dwóch najpopularniejszych – beta-karotenie i luteinie – jest pewne, że swoją rolę ma tu do odegrania także wiele innych karotenoidów, których wszystkich funkcji na razie nie znamy.

Karotenoidy, witamina A i beta-karoten

Zacznijmy od powiedzenia z przedszkola „marchewka jest dobra na oczy”. Faktycznie, jest w nim sporo prawdy. Marchew (karotka) zawiera różne karotenoidy (przede wszystkim właśnie beta-karoten) i historycznie dała nazwę całej tej grupie, a beta-karoten ma wpływ na oczy. Mówiąc bardziej naukowo, karotenoidy to najważniejsze znane naturalne źródło prowitaminy A dla ludzkiej populacji. Aktywność witaminy A (retinolu, witaminy antykseroftalmicznej czy witaminy przeciwko kseroftalmii, ślepocie zmierzchowej) wykazuje dotychczas 50 występujących w przyrodzie karotenoidów, a najskuteczniejszym z nich jest właśnie ten najbardziej znany – beta-karoten.² Warto tutaj podkreślić, że podczas gdy przyjmowanie gotowej witaminy A (akseroftolu, retinolu) w pożywieniu trzeba kontrolować z uwagi na możliwe przedawkowanie, w przypadku naturalnych źródeł beta-karotenoidów to ryzyko nie występuje.

Karotenoidy, ludzkie oko i luteina

Pozostańmy jeszcze przez chwilę przy widzeniu i ludzkim oku. Oprócz beta-karotenu jako prowitaminy A kluczowy dla prawidłowego funkcjonowania oczu jest jeszcze jeden karotenoid – luteina. Ten żółty pigment jest dominującym składnikiem barwnym tak zwanej plamki żółtej³ (macula lutea), czyli miejsca u kręgowców o największym zagęszczeniu światłoczułych czopków na siatkówce oka i jednocześnie miejsca o największej ostrości widzenia.

Luteina wprawdzie bezpośrednio nie bierze udziału w procesie widzenia (m.in. nie zmienia się w witaminę A), ale dosłownie pomaga „gasić” ogień słoneczny – neutralizuje wolne rodniki powstające pod wpływem fotonów i promieniowania UV na siatkówce naszych oczu. Chodzi przy tym o jeden z najsilniejszych przeciwutleniaczy w ogóle.

Największe stężenie luteiny właśnie w miejscu najostrzejszego widzenia (a mianowicie największego „ładunku” fotonów) ma oczywisty sens. I podobnie nie powinna nas zaskoczyć informacja o roli luteiny w zapobieganiu rozwojowi tak zwanego zwyrodnienia plamki żółtej.⁴ W przypadku luteiny ciekawe jest także, że jej stężenie jest nieprzeciętnie wysokie w jeszcze jednej tkance – w soczewce oka. Badania wskazują na to, że dobrze odżywiona soczewka działa jak „wewnętrzne okulary słoneczne”, które filtrują szkodliwe promienie ultrafioletowe.

Skóra i karotenoidy jako sieć radiacyjna i jednostka ochotniczej straży pożarnej w jednym

Co jeszcze wiemy o karotenoidach? Został na przykład udowodniony ich ochronny wpływ na skórę w stosunku do pochodzącego ze słońca promieniowania UV (beta-karoten w skórze, ale także luteina w soczewce oka). Dobrze odżywione, dzięki karotenoidom, tkanki stanowią biologiczną tarczę radiacyjną z własnym naturalnym filtrem SPF (sun protection factor).

Karotenoidy występują także powszechnie jako substancje czynne w złożonych kaskadach oksydacyjnych (wychwycenie fotonu w procesie widzenia, ochrona witaminy E przed oksydacją). W związku z tym jest też opisywany ich pośredni prewencyjny wpływ w stosunku do chorób cywilizacyjnych (istnieją badania zarówno dotyczące chorób układu krążenia, jak i rozwoju nowotworów). Wspólnym mianownikiem ich funkcji jest ponownie wysoki potencjał przeciwutleniający, eliminacja wolnych rodników lub „gaszenie” tak zwanego tlenu singletowego.⁵ Z powszechnych składników żywności to przede wszystkim karotenoidy są w stanie ugasić tlen singletowy, przy czym ta ich zdolność jest nawet większa w porównaniu z popularnymi flawonoidami.

KAROTENOIDY I GDZIE ICH SZUKAĆ

Wiemy już, że karotenoidów jest całe mnóstwo i że nie są tu tylko od parady, ale naprawdę są ważne. Pytanie zatem, gdzie je znajdziemy? Głównymi producentami karotenoidów są rośliny zielone, niektóre grzyby i mikroorganizmy. Wszystkie pozostałe królestwa w przyrodzie żyją tylko z tego, co ci „pod nimi” wyprodukują (a karotenoidy pozyskują wyłącznie z pożywienia).⁶ Pochodzące z tych źródeł karotenoidy znajdziemy oczywiście również w tkankach zwierzęcych i to u stosunkowo wielu różnych gatunków. W największym stężeniu logicznie właśnie tam, gdzie dane zwierzę potrzebuje ochrony przeciwutleniającej lub przeciwpromiennej (skóra, śluzówka, siatkówka oka).

Z pewnością znajdziemy je w już wspomnianej skórze, ale także w nadlotkach, łuskach, piórach, dziobach, żółtku jaj ptasich (tutaj powodem ich obecności jest późniejsze odżywianie płodu), czerwonym pigmencie ryb łososiowych lub skorupiaków. Dla orientacji w tabeli znajdziecie średnią zawartość luteiny, beta-karotenu i całościowo karotenoidów w ich głównych źródłach, czyli w owocach i warzywach. Trzeba tutaj podkreślić, że wartości dotyczące zawartości karotenoidów dość znacznie się różnią, zarówno w ramach gatunku biologicznego, jak i w ramach odmian czy warunków uprawy oraz późniejszego przetwarzania surowca.

Może pytacie teraz, jak pod względem zawartości karotenoidów wygląda Zielona Żywność? Jeśli dla jasności przyjrzymy się dostępnym źródłom naukowym poświęconym zawartości całkowitych karotenoidów, stwierdzimy, że dla zielonej algi chlorelli podaje się zakres 0,7 mg/g – 2,5 mg/g, a dla soku z trawy młodego jęczmienia trochę niższą zawartość w zakresie 0,5 mg/g – 1,9 mg/g. Pomiary są dokonywane w wysuszonej biomasie (co odpowiada formie spożycia przez Konsumenta). Długotrwałe obserwacje Spółki GW potwierdzają te dane, tyle, że nasza średnia lokuje się przy górnej granicy podanego zakresu. Wieloletnia średnia zawartość całkowitych karotenoidów dla Jęczmienia GW wynosi 1,237 mg/g, a dla Chlorelli GW – 1,928 mg/g.

Co oznaczają te liczby, stwierdzimy dopiero po ich zamianie na porównywalne jednostki użyte w tabeli. Zobaczymy bowiem, że Zielona Żywność nawet w dziedzinie karotenoidów (czyli „niezielonych” pigmentów) wygląda całkiem nieźle. W Jęczmieniu GW doliczymy się średniej wartości 123,700 µg na 100 g spożywanej ilości. A dla algi Chlorelli uzyskujemy wartość 192,800 µg na 100 g spożywanej ilości. To w przybliżeniu 23× więcej niż w marchwi, 10× więcej niż w dyni lub 3 500× więcej niż w bananie.

Oczywiście muszę uczciwie dodać, że mówimy o surowej ilości owoców i warzyw w porównaniu ze „skoncentrowanym” suplementem diety. Mimo to warto zwrócić tu uwagę na stronę praktyczną, ze względu na rzeczywistą ilość spożywanych wysokiej jakości owoców i warzyw... Inne pragmatyczne wyliczenia same się nasuwają. Porównanie z marchwią jest może najlepiej zrozumiałe – jednorazowa zalecana porcja Chlorelli (5 gramów proszku lub 20 drobnych zielonych groszków) dostarcza w przybliżeniu takiej samej ilości karotenoidów jak całe 100 g marchwi. Z tą samą porcją Chlorelli uzyskujemy jednocześnie wiele innych dodatkowych substancji…⁷

PODSUMOWANIE

O karotenoidach moglibyśmy mówić jeszcze bardzo długo. Zanim jednak zbadalibyśmy wszystkich 850 poznanych dotychczas substancji, ktoś inny odkryłby w tym czasie kolejne... Czas zatem na podsumowanie. Osobiście proponuję takie: karotenoidy są miłe dla oka i dobre na talerzu. Czynią nasz świat piękniejszym, chociaż nie są tu dla ozdoby. Mają swoje ważne zadanie, do opisania którego posłużymy się znanym policyjnym hasłem: pomagać i chronić – w odniesieniu do karotenoidów to hasło sprawdza się w 100%.

Komentarze: 

1. Fachowo mówimy tutaj o tzw. szacie godowej (o intensywności zależnej od siły osobnika).
2. Beta-karoten w bardzo skomplikowanej biochemii widzenia dostarcza, spośród wszystkich karotenoidów, najwięcej jednostek "retinolowych", które są potem w sposób odwracalny redukowane do all-trans-retinolu (akseroftol, witamina A1). Ten retinol, jako najbardziej aktywny biologicznie apokarotenoid, bierze bezpośrednio udział w biofizyce widzenia, wychwytywaniu fotonu i tworzeniu wrażenia wzrokowego na siatkówce oka.
3. Trochę makabryczną ciekawostką jest to, że ta plamka na siatkówce żywego oka nie jest żółta, ale w porównaniu z okoliczną tkanką bardziej czerwona (dzięki intensywnemu ukrwieniu). Nazwę nadali jej dawni anatomowie, ponieważ w nieżywym materiale faktycznie wydaje się żółta.
4. Związane z wiekiem zwyrodnienie plamki żółtej (Agerelated Macular Degeneration – AMD) prowadzi do utraty wzroku w centrum pola widzenia wskutek uszkodzenia siatkówki oka. W krajach wysokorozwiniętych to najczęstsza przyczyna utraty wzroku u osób w wieku powyżej 55 lat. W Republice Czeskiej dotyka to co dwudziestego seniora.
5. Powszechnym składnikiem powietrza atmosferycznego jest tzw. trypletowy tlen (3O2), z którego przy ekscytacji powstaje bardzo reaktywny tlen singletowy (1O2), który potem degraduje podwójne wiązania na przykład w cząsteczkach tłuszczów (w ten sposób dochodzi do destrukcji błon komórkowych itd.). Źródła naukowe podają, że reaktywność singletowego tlenu jest ok. 1 450× większa niż w „normalnej“ cząsteczce tlenu, dlatego właściwości ochronne karotenoidów są niezwykle ważne dla zachowania funkcji komórek.
6. Ostatnie badania odkryły jednak pewne gatunki owadów, które same potrafią sobie wytworzyć potrzebne karotenoidy. U jednego z nich doszło do tak zwanego horyzontalnego przeniesienia genów z wektora wirusowego (w genomie owada pozostała część pierwotnej zakaźnej informacji wirusowej z kodem do syntezy karotenoidów). U innego gatunku chodzi prawdopodobnie o ukrytą symbiozę owada z jakimś mikroorganizmem… Przyroda jest, mówiąc krótko, prawdziwą czarodziejką…
7. A tę marchew możecie zjeść dodatkowo. Nie tylko będziecie mieć na nią miejsce w żołądku, ale także apetyt.

Bibliografia:

1. Abuajah C. I., Ogbonna A. C., Osuji C. M. 2015: Functional components and medicinal properties of food: a review. Journal of Food Science and Technology 52, 2522–2529. doi:10.1007/s13197-014-1396-5.
2. Andrei S., Bunea A., Bele C., Tudor C., Pintea A. 2018: Bioactive Compounds and Antioxidant Activity in Some Fresh and Canned Aromatic Herbs. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine Cluj-Napoca. Food Science and Technology 75, 180.
3. Bertrand S., Faivre B., & Sorci G. (2006): Do carotenoid-based sexual traits signal the availability of non-pigmentary antioxidants? Journal of Experimental Biology 209: 4414–4419.
4. Borowitzka M. A. 2013: High-value products from microalgae—their development and commercialisation. Journal of Applied Phycology 25, 743–756. doi:10.1007/s10811-013-9983-9.
5. Britton G., Liaaen-Jensen S., Pfander H. (2004): Carotenoids Hand Book. Birkhäuser, Basel.
6. Britton G, Liaaen-Jensen S., Pfander, H. (2009): Carotenoids volume 5: nutrition and health. Birkhäuser: Basel, Switzerland.
7. Britton G., Liaaen-Jensen S., Pfander H. (2017): Carotenoids: a colourful history. Carote Nature.
8. Dobričević N., Šic Žlabur J., Voća S., Pliestić S., Galić A., Delić A., Fabek Uher S., 2019: Bioactive compounds content and nutritional potential of different parsley parts (Petroselinum crispum Mill. Journal of Central European Agriculture 20), 900–910. doi:10.5513/jcea01/20.3.2417.
9. Gonzalez G., Sorci G., Smith L. C., & de Lope, F. (2001): Testosterone and sexual signalling in male house sparrows (Passer domesticus). Behavioral Ecology and Sociobiology 50: 557–562.
10. Hill G. E., Inouye C. Y., & Montgomerie R. (2002): Dietary carotenoids predict plumage coloration in wild house finches. Proceedings of the Royal Society of London Series B-Biological Sciences 269: 1119–1124.
11. Chandra S., Khan S., Avula B., Lata H., Yang M. H., ElSohly M. A., Khan I. A. (2014): Assessment of total phenolic and flavonoid content, antioxidant properties and yield of aeroponically and conventionally grown leafy vegetables and fruit crops: A comparative study. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine, 2014, 1–9.
12. Koca Bozalan N., Karadeniz F. (2011): Carotenoid Profile, Total Phenolic Content, and Antioxidant Activity of Carrots. International Journal of Food Properties 14, 1060–1068. doi:10.1080/10942910903580918.
13. Kratchanova M., Denev P., Ciz M., Lojek A., Mihailov A. (2010): Evaluation of antioxidant activity of medicinal plants containing polyphenol compounds. Comparison of two extraction systems. Acta Biochimica Polonica. 57(2), 229–234.
14. Maoka T. (2020): Carotenoids as natural functional pigments. Journal of Natural Medicines 74:1–16.
15. Rice-Evans C., Miller N., Paganga G. (1997): Antioxidant properties of phenolic compounds. Trends in Plant Science 2, 152–159. doi:10.1016/s1360-1385(97)01018-2.
16. Schieber A., Stintzing F. C., Carle R. (2001): By-products of plant food processing as a source of functional compounds — recent developments. Trends in Food Science & Technology 12, 401–413. doi:10.1016/s0924-2244(02)00012–2.
17. Saini R. K., Nile S. H., Park S. W. (2015): Carotenoids from fruits and vegetables: Chemistry, analysis, occurrence, bioavailability and biological activities. Food Research International 76, 735–750. doi:10.1016/j.foodres.2015.07.047.
18. Snodderly D. M., Evidence for protection against age-related macular degeneration by carotenoids and antioxidant vitamins, The American Journal of Clinical Nutrition, Volume 62, Issue 6, December 1995, Pages 1448S–1461S.