Karotenoidy

Karotenoidy – grupa organicznych związków chemicznych, pochodnych węglowodorów nienasyconych o szczególnej budowie, żółte, czerwone, pomarańczowe i różowe barwniki roślinne, występujące w chloroplastach i chromatoforach. Karotenoidy należą do naturalnych przeciwutleniaczy. Karotenoidy należą do prekursorów witaminy A i są głównym dietetycznym źródłem tej witaminy u człowieka. W przewodzie pokarmowym powstaje retinal, który następnie jest przekształcany do retinolu.

Jedną z funkcji karotenoidów jest zabezpieczanie przed reaktywnymi formami tlenu powstających podczas fotosyntezy (aktywność przeciwutleniająca).

Właściwości

Budowa β-karotenu

Karotenoidy zbudowane są z jednostek izoprenowych, zawierających pięć atomów węgla, należą do 40-węglowych terpenoidów, czyli tetraterpenoidów. Karotenoidowy szkielet węglowy C40 budowany jest przez kolejne dodawanie jednostek C5.

Z chemicznego punktu widzenia charakterystyczną cechą karotenoidów jest występowanie dwóch pierścieni cykloheksylowych połączonych długim łańcuchem węglowym, w którym występuje układ szeregu sprzężonych wiązań podwójnych węgiel–węgiel. Są to więc mieszane cykliczno-liniowe polieny. Jak dotąd zidentyfikowano i opisano około 800 karotenoidów.

Karotenoidy wykazują elektrochromizm, przy czym obserwowane zmiany absorpcji są związane przede wszystkim ze zmianami widma absorpcyjnego samych karotenoidów lub kompleksów ksantofil–chlorofil. Zjawisko elektrochromizmu występuje nie tylko w chloroplastach roślin wyższych, lecz także w chloroplastach glonów oraz w chromatoforach bakterii. Procesowi temu podlegają wyłącznie niektóre barwniki należące do określonych pul. W przypadku bakterii są to karotenoidy związane z kompleksem B800–850. Kinetyka narastania i zaniku zmian w widmie absorpcyjnym zależy od obecności jonoforów (np. gramicydyny i walinomycyny), inhibitorów transportu elektronów oraz wybranych jonów, takich jak K⁺ i Cl⁻^[1].

Rola karotenoidów

Związki te pełnią pomocniczą funkcję w procesie fotosyntezy, ponieważ absorbują pewne zakresy promieniowania świetlnego (barwa niebieska i fioletowa), aby następnie przekazywać energię stanu wzbudzonego na cząsteczkę chlorofilu. Pełnią również funkcję ochronną przed procesami fotooksydacji, na które narażone są głównie nienasycone kwasy tłuszczowe lipidów chloroplastowych. W liściach, ich barwa jest maskowana przez zieloną barwę barwników chlorofilowych, uwidocznia się to jesienią, kiedy chlorofile są degradowane przez enzymy: chlorofilazę, decheletazę i oksygenazę feoforbidu a, która katalizuje otwarcie pierścienia porfirynowego w feoforbidzie – ostatnim związku o barwie zielonej na szlaku rozkładu chlorofilu^[2]. Przykładem karotenoidu jest β-karoten. Karotenoidy nadają również barwę innym częściom rośliny, np. korzeniowi marchewki.

Zazwyczaj występują w komórce w zdecydowanie mniejszych stężeniach niż chlorofile. Nie rozpuszczają się w wodzie. Ich cechą jest fotolabilność – ulegają przemianom w obecności światła. Ponadto odgrywają ważną rolę ochronną przed uszkodzeniem fotosystemu spowodowanym nadmiarem docierającej energii świetlnej, pochłaniając ją i powodując jej dyspersję (czyli rozproszenie) albo też przekierowując na inne procesy fizjologiczne w komórce.

Przykłady występowania karotenoidów u roślin

zielone części: w liściach i łodygach (wraz z chlorofilem w chromatoforach, w formie bezpostaciowej lub krystalicznej),
niezielone blaszki liści (liście etiolowane – przede wszystkim ksantofile),
liście jesienne – po rozłożeniu chlorofilu pozostają karotenoidy, dając piękne zabarwienie,
kwiaty, u rodzin jednoliściennych i dwuliściennych
owoce i ziarna
korzenie następujących roślin: Daucus carota, Beta vulgaris, Brassica rapa, Ipomoea batatas, Escobedia sabrifolia, Pastinaca sativa^[3]^[4].

Źródło karotenoidów w diecie człowieka

Podstawowym źródłem karotenoidów w diecie człowieka są żółto oraz czerwono zabarwione warzywa i owoce oraz ciemnozielone warzywa liściaste. Najbogatszym naturalnym źródłem karotenoidów są (μg/100 g)^[5]:

marchew (9000)
słodkie ziemniaki (9000)
dynia (8000)
pietruszka naciowa (5410)
jarmuż (5350)
szpinak (4200)
papryka (3150)
morele (1500)
brokuł (920)
pomidor (420)

Aktywność biologiczna karotenoidów

Karotenoid	Aktywność biologiczna w stosunku do beta-karotenu (%)
beta-karoten	100
kryptoksantyna	55
alfa-karoten	50
gamma-karoten	30

Zobacz też

ksantofile

Przypisy

↑ EwaE. Włoch EwaE., Stanisław Więckowski(inne języki), Karotenoidy aparatu fotosyntetycznego, „Postępy Biochemii”, 28 (3), 1983, s. 331–352 [dostęp 2026-02-02] .
↑ JanJ. Kopcewicz JanJ., StanisławS. Lewak StanisławS. (red.), Fizjologia roślin, wyd. 2, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, ISBN 978-83-01-13753-3 .
↑ Otto Isler(inne języki) (red.), Carotenoids, Basel: Springer Basel AG, 1971, DOI: 10.1007/978-3-0348-5831-1, ISBN 978-3-0348-5831-1, ISBN 978-3-0348-5832-8 (ang.).
↑ PaulP. Karrer PaulP., Ernst Jucker(inne języki), Carotenoide, Basel: Verlag Birkhäuser, 1948 .
↑ EmilE. Chroboczek EmilE., Henryk Skąpski(inne języki), Ogólna uprawa warzyw. Podręcznik dla studentów akademii rolniczych, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1975, OCLC 749840977 .

[1] EwaE. Włoch EwaE., Stanisław Więckowski(inne języki), Karotenoidy aparatu fotosyntetycznego, „Postępy Biochemii”, 28 (3), 1983, s. 331–352 [dostęp 2026-02-02] .

[2] JanJ. Kopcewicz JanJ., StanisławS. Lewak StanisławS. (red.), Fizjologia roślin, wyd. 2, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, ISBN 978-83-01-13753-3 .

[3] Otto Isler(inne języki) (red.), Carotenoids, Basel: Springer Basel AG, 1971, DOI: 10.1007/978-3-0348-5831-1, ISBN 978-3-0348-5831-1, ISBN 978-3-0348-5832-8 (ang.).

[4] PaulP. Karrer PaulP., Ernst Jucker(inne języki), Carotenoide, Basel: Verlag Birkhäuser, 1948 .

[5] EmilE. Chroboczek EmilE., Henryk Skąpski(inne języki), Ogólna uprawa warzyw. Podręcznik dla studentów akademii rolniczych, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, 1975, OCLC 749840977 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]