แคโรทีนอยด์: โครงสร้างหน้าที่การจำแนกอาหาร - ชีววิทยา - 2026

นอยด์เป็นสารประกอบทางเคมีที่มีอยู่ในจำนวนมากของอาหารที่กินในชีวิตประจำวัน นี่คือกลุ่มขนาดใหญ่ที่มีโมเลกุลหลายประเภท

โดยทั่วไปแล้วแคโรทีนอยด์แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม ได้แก่ แคโรทีนและแซนโธฟิลล์ ภายในมีสารประกอบจำนวนมากเช่นเบต้าแคโรทีนและลูทีน สารประกอบเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อร่างกายเนื่องจากช่วยปรับปรุงการทำงานบางอย่างเช่นการมองเห็น

มะเขือเทศเป็นแหล่งของแคโรทีนอยด์ที่ยอดเยี่ยม ที่มา: โดย Scott Bauer, USDA ARS, Wikimedia Commons

กลุ่มของแคโรทีนอยด์เป็นเป้าหมายของการศึกษาโดยผู้เชี่ยวชาญหลายคนซึ่งจากการวิจัยของพวกเขาได้สร้างผลงานที่มีคุณค่ามาก อย่างไรก็ตามโมเลกุลอินทรีย์เหล่านี้ยังคงเป็นกลุ่มที่รู้จักกันน้อย แต่มีส่วนอย่างมากในการปรับสมดุลและการบำรุงรักษาการทำงานของร่างกาย

เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงถึงแคโรทีนอยด์เมื่อรับประทานเนื่องจากนอกจากประโยชน์ต่อสุขภาพแล้วยังให้รสชาติและเครื่องปรุงรสที่อร่อยซึ่งเป็นเอกลักษณ์เฉพาะของชนิดนี้

โครงสร้างทางเคมี

แคโรทีนอยด์อยู่ในกลุ่มของเทอร์พีนอยด์ซึ่งเป็นกลุ่มของสารประกอบที่มาจากกรดเมวาโลนิก (มาจาก Acetyl CoA) Terpenes เป็นอนุพันธ์ของไอโซพรีนซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอนที่ประกอบด้วยคาร์บอนห้าอะตอม

โดยเฉพาะแคโรทีนอยด์คือเตตระเทอร์พีนและประกอบด้วยคาร์บอนสี่สิบอะตอม อะตอมเหล่านี้ก่อตัวเป็นโซ่คอนจูเกตที่สามารถสิ้นสุดในวงแหวนคาร์บอนแทนที่และไม่อิ่มตัวที่ปลายแต่ละด้าน

พวกมันมีโครงสร้างไอโซพรีนอยด์ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีพันธะคู่คอนจูเกตที่ผันแปรได้ สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากเป็นตัวกำหนดความยาวคลื่นของแสงที่โมเลกุลจะดูดซับ ขึ้นอยู่กับชนิดของแสงที่ดูดซับมันจะให้สีที่เฉพาะเจาะจงกับผักหรือพืชที่อยู่ในนั้น

โครงสร้างทางเคมีของเบต้าแคโรทีน ที่มา: โดย KES47 (ไฟล์: Beta-carotene.png) ผ่าน Wikimedia Commons

โมเลกุลที่มีพันธะคู่น้อยจะดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า ตัวอย่างเช่นมีโมเลกุลที่มีพันธะคอนจูเกตเพียงสามพันธะดังนั้นจึงสามารถจับแสงอัลตราไวโอเลตได้เท่านั้นจึงไม่มีสี

มีแคโรทีนอยด์อีกประเภทหนึ่งที่มีพันธะคู่คอนจูเกตทั้งหมดสิบเอ็ดพันธะและดูดซับสีแดงได้

คุณสมบัติ

แคโรทีนอยด์เป็นเม็ดสีที่ละลายในไขมันซึ่งหมายความว่าสามารถละลายได้ในน้ำมันและไขมัน ในทำนองเดียวกันพวกมันไม่ได้สังเคราะห์ แต่ผลิตโดยพืชตามธรรมชาติแบคทีเรียสังเคราะห์แสงและสาหร่ายบางชนิด ในทำนองเดียวกันพวกมันละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์เช่นคีโตนไดเอทิลอีเธอร์เมทานอลและคลอโรฟอร์มเป็นต้น

เมื่อสัมผัสกับกรดแคโรทีนอยด์จะไม่เสถียรมาก สิ่งนี้ทำให้เกิดปฏิกิริยา cyclization หรือ isomerization

คาโรทีนอยด์จะพบได้ในสภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับไขมันเช่นภายในเยื่อหุ้มเซลล์

เนื่องจากมีพันธะคู่ในโครงสร้างทางเคมีสารประกอบเหล่านี้จึงมีความไวต่อองค์ประกอบบางอย่างในสิ่งแวดล้อมเช่นออกซีเจนเปอร์ออกไซด์โลหะกรดแสงและความร้อนเป็นต้น

ในทำนองเดียวกันโดยคำนึงถึงโครงสร้างทางเคมีของพวกเขาแคโรทีนอยด์จำนวนมากที่มีอยู่ในธรรมชาติเป็นสารตั้งต้นของวิตามินเอเพื่อให้แคโรทีนอยด์เป็นสารตั้งต้นของวิตามินเอต้องมีเงื่อนไขสองประการ: การมีอยู่ของß- ไอโอโนนและความสามารถในร่างกายของสัตว์ในการเปลี่ยนเป็นเรตินอล

ในบรรดาแคโรทีนอยด์ที่สามารถทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของวิตามินเอเราสามารถพูดถึง: α-carotene, ß-zeacarotene และß-cryptoxanthin เป็นต้น (ประมาณ 50)

การจัดหมวดหมู่

แคโรทีนอยด์ถูกจำแนกตามการมีหรือไม่มีออกซิเจนในโซ่ของพวกมันออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่ แซนโธฟิลล์ซึ่งเป็นกลุ่มที่มีออกซิเจนและแคโรทีนซึ่งเป็นกลุ่มที่ไม่มี

-Xanthophylls

แซนโธฟิลล์เป็นสารประกอบทางเคมีที่อยู่ในกลุ่มของแคโรทีนอยด์ที่มีคาร์บอนไฮโดรเจนและออกซิเจนในโครงสร้างทางเคมี เป็นเม็ดสีที่อุดมสมบูรณ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพืชหลายชนิดมีหน้าที่ทำให้สีเหลืองและสีส้มของพืชบางชนิด

รงควัตถุนี้ไม่ได้มีไว้สำหรับพืชและสาหร่ายเท่านั้นเนื่องจากมีอยู่ในโครงสร้างของสัตว์บางชนิดเช่นไข่แดงและในโครงกระดูกภายนอกของกุ้งบางชนิด

ในบรรดาแซนโธฟิลล์ที่รู้จักกันดี ได้แก่ :

Astaxanthin

เป็นแคโรทีนอยด์ที่ละลายในไขมัน ส่วนใหญ่สามารถพบได้ในสาหร่ายขนาดเล็กยีสต์และสัตว์บางชนิดเช่นกุ้งปลาเทราท์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในขนของนกบางชนิด

ประโยชน์และความสำคัญของแอสตาแซนธินอยู่ที่สารต้านอนุมูลอิสระที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าต้านมะเร็งยาต้านเบาหวานและต้านการอักเสบ เมื่อรับประทานแอสตาแซนธินเป็นประจำจะได้รับประโยชน์บางอย่างเช่นเพิ่มการทำงานของระบบภูมิคุ้มกันรักษาสุขภาพหัวใจและหลอดเลือดและลดไตรกลีเซอไรด์ในเลือดเป็นต้น

ในทำนองเดียวกันแอสตาแซนธินมีคุณสมบัติในการป้องกันการกระทำที่เป็นอันตรายของแสงแดดในลูกตา

ลูทีน

เป็นเม็ดสีที่อยู่ในกลุ่มของแคโรทีนอยด์โดยเฉพาะแซนโธฟิลล์ เม็ดสีนี้ให้ผักที่มีสีเหลืองเข้ม มันเป็นอนุพันธ์ของ dihydroxy ของα-carotene

ลูทีนเป็นแซนโธฟิลล์ที่มีมากที่สุด ในบรรดาคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์สำหรับมนุษย์อาจกล่าวได้ว่าช่วยปกป้องดวงตาและผิวหนัง

Violaxanthin

พบได้ในเปลือกของส้มและส้มเช่นเดียวกับดอกไม้สีเหลืองจำนวนมาก ได้จากการออกซิเดชั่นของซีแซนทีน

-Carotenes

พวกเขาเป็นที่รู้จักในชื่อนี้เนื่องจากถูกแยกออกจากแครอทเป็นครั้งแรก (Daucuc carota) แคโรทีนเป็นกลุ่มของสารประกอบทางเคมีที่มีลักษณะของการให้สีระหว่างสีแดงและสีเหลืองผ่านสีส้ม

ในทางเคมีประกอบด้วยโซ่ไฮโดรคาร์บอนสั้น ๆ ซึ่งไม่มีออกซิเจนในวงแหวนขั้วต่อ

ในบรรดาแคโรทีนที่ศึกษามากที่สุดที่เราสามารถพูดถึง:

เบต้าแคโรทีน

เป็นแคโรทีนอยด์ที่มีมากที่สุด เป็นแหล่งวิตามินเอพื้นฐานสำหรับร่างกายเนื่องจากเมื่อใดสมควรได้รับเบต้าแคโรทีนจะเปลี่ยนเป็นวิตามินดังกล่าว

ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นที่ระดับของเยื่อบุลำไส้ พวกมันมีประโยชน์มากมายสำหรับมนุษย์ซึ่งหนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุดคือเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ

อัลฟาแคโรทีน

โดยทั่วไปมักพบในอาหารประเภทเดียวกันซึ่งมีเบต้าแคโรทีนร่วมด้วย เชื่อกันว่าสารประกอบทางเคมีนี้ช่วยปกป้องร่างกายจากมะเร็งบางชนิดเช่นมะเร็งปากมดลูก

ไลโคปีน

พบมากในมะเขือเทศพินและพริก จากการศึกษาต่างๆพบว่าสามารถลดโอกาสในการเกิดมะเร็งชนิดต่างๆได้ ในทำนองเดียวกันสามารถลดคอเลสเตอรอลที่มีอยู่ในเลือดได้

คุณสมบัติ

แคโรทีนอยด์เป็นสารประกอบทางเคมีที่ทำหน้าที่บางอย่างซึ่งเราสามารถพูดถึง:

• พวกมันมีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เนื่องจากเป็นรงควัตถุที่มีอยู่ในพืชที่สามารถดูดซับแสงในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ
• แคโรทีนอยด์มีหน้าที่โปรวิทามินเอซึ่งหมายความว่าแคโรทีนอยด์บางชนิดเช่นแคโรทีนอยด์เป็นสารตั้งต้นของเรตินอล (วิตามินเอ) เมื่ออยู่ภายในร่างกายผ่านกลไกทางชีวเคมีต่างๆภายในเซลล์พวกมันจะถูกเปลี่ยนเป็นเรตินอลซึ่งมีประโยชน์มากมายสำหรับมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับของการมองเห็น
• มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับมนุษย์เนื่องจากมีส่วนช่วยในการรักษาสุขภาพที่ดีช่วยในการป้องกันโรคต่างๆเช่นมะเร็งและโรคตาเป็นต้น

แหล่งอาหารของแคโรทีนอยด์

แคโรทีนอยด์เป็นองค์ประกอบที่สำคัญในร่างกายเนื่องจากมีประโยชน์มากมายในแง่ของการเพิ่มประสิทธิภาพและปรับปรุงการทำงานของร่างกายบางอย่าง อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ร่างกายไม่มีกลไกในการสังเคราะห์ดังนั้นจึงได้รับจากอาหารประจำวัน

หลายคนคิดว่าอาหารที่อุดมด้วยแคโรทีนอยด์จำเป็นต้องมีสีแดงส้มหรือเหลือง อย่างไรก็ตามนี่ไม่ใช่กรณีเนื่องจากมีแม้แต่ผักสีเขียวซึ่งมีสารประกอบเหล่านี้อยู่มาก

อาหารที่อุดมด้วยแคโรทีนอยด์ ที่มา: Pixabay

ในแง่นี้แคโรทีนอยด์มีอยู่ในอาหารจำนวนมากผักทั้งหมดซึ่งบางส่วนมีการระบุไว้ด้านล่าง:

• แครอท
• กะหล่ำปลี
• แพงพวย
• ผักขม
• พริกแดง
• มะเขือเทศ
• ผักกาดหอม
• แตงโม
• มะละกอ
• แอปริคอท
• ส้ม
• มะม่วง
• ฝรั่ง
• สตรอเบอร์รี่
• พลัม
• พริกไทย
• หน่อไม้ฝรั่ง
• พาสลีย์

อาหารเหล่านี้เป็นเพียงไม่กี่ชนิดที่สามารถพบแคโรทีนอยด์ได้ เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องคำนึงถึงและรวมไว้ในอาหารประจำวัน

ด้วยผลประโยชน์มหาศาลที่พวกเขามอบให้ปัจจุบันเป็นส่วนสำคัญของการบริโภคประจำวันและผลประโยชน์ของพวกเขาได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง

ประโยชน์ที่ได้รับ

แคโรทีนอยด์เป็นตัวแทนของประโยชน์มากมายสำหรับมนุษย์ นี่คือเหตุผลที่พวกเขาต้องรวมอยู่ในอาหารประจำวันเพื่อให้มีสารประกอบเหล่านี้

การศึกษาต่างๆรายงานว่าประโยชน์ของสารประกอบเหล่านี้มีมากมายซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดคือ:

ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ

นี่เป็นหนึ่งในผลกระทบที่มีชื่อเสียงที่สุดของแคโรทีนอยด์แม้ว่าจะเกิดขึ้นได้อย่างไรก็ยังไม่เข้าใจอย่างถูกต้อง

เพื่อให้เข้าใจถึงฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของแคโรทีนอยด์สิ่งสำคัญคือต้องคำนึงถึงความรู้บางประการเกี่ยวกับอณูชีววิทยาของสิ่งมีชีวิต มีกลไกหลายอย่างในการชำระล้างอนุมูลอิสระที่เรียกว่าอนุมูลอิสระซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญ

ในร่างกายมีโมเลกุลบางอย่างที่เป็นอันตรายต่อมันอย่างมาก ซึ่งรวมถึง: O ^-2 , HO และ NO (สายพันธุ์ออกซิเจนและไนโตรเจนที่ทำปฏิกิริยา) เช่นเดียวกับ H ₂ O ₂และ HONO เนื่องจากเนื้อเยื่อถูกทำลายจึงจำเป็นที่ร่างกายจะต้องกำจัดมันออกไป และผ่านกระบวนการต่างๆ

หนึ่งในกลไกเหล่านี้ใช้สารประกอบทางเคมีบางชนิดที่สามารถเปลี่ยนรูปหรือกำจัดได้ ในบรรดาสารประกอบเหล่านี้ ได้แก่ โทโคฟีรอลฟลาโวนอยด์และแคโรทีนอยด์เป็นต้น

งานวิจัยบางชิ้นชี้ให้เห็นว่าแคโรทีนอยด์เป็นสารยับยั้ง O2 เช่นเดียวกับตัวแทนที่ช่วยป้องกันความเสียหายของเนื้อเยื่อจากสิ่งที่เรียกว่าออกซิเจนปฏิกิริยาและไนโตรเจนที่กล่าวถึงข้างต้น

มีการแสดงให้เห็นโดยสรุปแล้วว่าแคโรทีนอยด์เป็นสารที่มีประสิทธิภาพสูงในการยับยั้ง O-2 โดยส่วนใหญ่จะหลีกเลี่ยงความเสียหายจากการถ่ายภาพของโมเลกุลนี้บนเนื้อเยื่อ

ความเสียหายนี้จะได้รับจากการกระทำของแสงซึ่งกระทำต่อโมเลกุลบางชนิดทำให้เกิดการก่อตัวของสารประกอบที่อาจเป็นอันตรายต่อเซลล์

ระบบหัวใจและหลอดเลือด

เป็นความเชื่อที่แบ่งปันกันในหมู่ผู้เชี่ยวชาญต่างๆในพื้นที่ว่าการรวมอยู่ในอาหารที่อุดมไปด้วยแคโรทีนอยด์มีส่วนช่วยลดความเสี่ยงในการเป็นโรคที่ส่งผลต่อระบบหัวใจและหลอดเลือดเช่นความดันโลหิตสูงและโรคที่เกี่ยวข้องกับหลอดเลือดหัวใจ

กลไกที่แน่นอนที่แคโรทีนอยด์มีส่วนช่วยให้ระบบหัวใจและหลอดเลือดมีสุขภาพที่ดียังคงเป็นปริศนา อย่างไรก็ตามแพทย์ยอมรับว่าอาหารที่สมดุลควรรวมถึงอาหารที่มีแคโรทีนอยด์ไม่ว่าจะเป็นแคโรทีนหรือแซนโทฟิลล์

ฤทธิ์ต้านมะเร็ง

แคโรทีนอยด์บางชนิดเช่นไลโคปีนช่วยลดการเกิดมะเร็งบางชนิดเช่นมะเร็งต่อมลูกหมากปอดและทางเดินอาหาร

ในหลอดเลือดดำเดียวกันแคโรทีนอยด์มีสารประกอบที่เรียกว่า acetylenics ซึ่งได้รับการยอมรับเนื่องจากช่วยป้องกันการพัฒนาของเนื้องอก

อย่างไรก็ตามนี่เป็นสาขาที่ยังคงต้องเรียนรู้อีกมาก องค์การอนามัยโลกระบุว่าข้ออ้างที่ว่าแคโรทีนอยด์ป้องกันมะเร็งนั้น "เป็นไปได้ แต่ไม่เพียงพอ" ดังนั้นเรายังต้องรอผลการศึกษาหลายชิ้นที่ยังดำเนินการอยู่

อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะบ่งบอกว่าผลลัพธ์จะเป็นที่ชื่นชอบและแคโรทีนอยด์มีบทบาทสำคัญในการป้องกันโรคร้ายนี้

มีประโยชน์ต่อสุขภาพตา

เนื่องจากแคโรทีนอยด์บางชนิดเป็นสารตั้งต้นของเรตินอล (วิตามินเอ) จึงเป็นแหล่งที่ดีเยี่ยมสำหรับร่างกายในการรับปริมาณที่ต้องการ

เรตินอลเป็นสารประกอบทางเคมีที่ทำหน้าที่ในระดับของเรตินาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของตัวรับตาและปรับปรุงการมองเห็นอย่างมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเรื่องการมองเห็นตอนกลางคืน

พวกเขาเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกัน

จนถึงปัจจุบันมีงานวิจัยหลายชิ้นที่แสดงให้เห็นว่าแคโรทีนอยด์มีประโยชน์มากมายในการเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกัน นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากเป็นผู้ที่รับผิดชอบในการจัดการกับเชื้อโรคใด ๆ ที่สามารถทำลายร่างกายเช่นแบคทีเรียและไวรัสเป็นต้น

อ้างอิง

1. Emodi A. แคโรทีนอยด์: คุณสมบัติและการใช้งาน. Food Technol. 1978; (32): 38-42, 78.
2. Halliwell B, Murcia MA, Chirico S, Aruoma OI (1995) อนุมูลอิสระและสารต้านอนุมูลอิสระในอาหารและในร่างกาย: พวกมันทำอะไรและทำงานอย่างไร Crit Rev Food Sci และ Nutr .; 35 (1/2): 7-20.
3. Higuera-Ciapara I, Félix-Valenzuela L, Goycoolea FM (2549) แอสตาแซนธิน: การทบทวนเคมีและการใช้งาน Crit Rev Food Sci Nutr. ; 46: 185-196
4. . Kong KW, Khoo HE, et al, (2010). เปิดเผยพลังของไลโคปีนเม็ดสีแดงธรรมชาติโมเลกุล 15, 959-987
5. Meléndez-Martínez AJ Vicario I, Heredia FJ, (2007) เม็ดสีแคโรทีนอยด์: การพิจารณาโครงสร้างและเคมีฟิสิกส์, จดหมายเหตุโภชนาการในละตินอเมริกา, 57 (2)
6. Sánchez A, Flores –Cotera L, et al (1999) Carotenoids: โครงสร้าง, หน้าที่, การสังเคราะห์ทางชีวภาพ, ระเบียบและการใช้งาน, Rev. Latinoamericana de Microbiología, 41: 175-191,