karotenoidy

karotenoidy [gr.] — žlté, oranžové, žltozelené a červené farbivá vyskytujúce sa predovšetkým v rastlinách, ďalej v hubách, riasach, baktériách, ako aj v živočíchoch a živočíšnych produktoch; v súčasnosti je známych takmer 700 prirodzene sa vyskytujúcich karotenoidových pigmentov. Sú to najrozšírenejšie lipofilné farbivá mnohých druhov ovocia a zeleniny (sfarbujú rôzne časti rastlín, napr. listy, kvety, plody a semená, pričom v ovocí a zelenine jedného druhu sa bežne nachádza viacero druhov karotenoidov). Vyskytujú sa vo všetkých fotosyntetizujúcich rastlinných pletivách, kde sú prítomné ako fotochemicky aktívne zložky chromoplastov a chloroplastov (predstavujú doplnkové farbivá dôležité pri fotosyntéze na prenos svetelnej energie na chlorofyl a pri ochrane bunky pred UV žiarením). Syntetizujú sa len v rastlinách a mikroorganizmoch (živočíchy nie sú schopné karotenoidy syntetizovať, potravou získané karotenoidy iba premieňajú na látky odlišnej štruktúry alebo ich ukladajú v niektorých tkanivách).

Z chemického hľadiska patria medzi tetraterpény, ich molekula je spravidla zložená z ôsmich izoprénových jednotiek (→ izoprenoidy). Určitá časť karotenoidov vytvára väzbu s proteínmi, vzniknuté konjugáty sa nazývajú karotenoproteíny. Farebnosť karotenoidov je spôsobená prítomnosťou reťazca konjugovaných dvojitých väzieb v molekule. Karotenoidy sú rozpustné v nepolárnych rozpúšťadlách vrátane tukov a rastlinných olejov a nerozpustné vo vode. Delia sa na karotény, ktorých molekuly sú tvorené len izoprénovými jednotkami, a xantofyly, ktoré sú kyslíkatými derivátmi karoténov (obsahujú jednu alebo viac hydroxylových skupín, prípadne aj ketoskupinu, aldehydovú skupinu, karboxylovú skupinu ap.).

K najjednoduchším karoténom patrí lykopén nachádzajúci sa napr. v rajčiakoch a šípkach, pričom k najvýznamnejším patria deriváty obsahujúce na jednom alebo na obidvoch koncoch uhlíkového reťazca jonónový cyklus (→ jonóny): α-karotén, β-karotén, γ-karotén. Tieto a iné karotenoidy (spolu okolo 50 zlúčenín) sú provitamínmi A (prekurzormi vitamínu A, v tele človeka a živočíchov sa môžu premeniť na vitamín A), pričom najvýznamnejším a najhojnejšie sa vyskytujúcim je β-karotén, ktorý sa ako hlavný pigment nachádza napr. v koreni mrkvy, v paprike, listovej zelenine (tvorí 10 – 20 % prítomných karotenoidov), marhuliach a mangu. β-karotén a α-karotén sú hlavnými zložkami karotenoidov prítomných v relatívne veľkom množstve (až 0,2 %) v palmovom oleji. Karotény a iné karotenoidy sa vstrebávajú v tenkom čreve. V bunkách pečene, čreva a iných orgánov z nich pôsobením enzýmu karotenáza vzniká vitamín A. Z jednej molekuly β-karoténu sa tvoria dve molekuly vitamínu A (z iných provitamínov A sa tvorí len jedna molekula vitamínu A). Karotény sa ukladajú v pečeni, podkožnom tuku, v srdci, nervovom tkanive, kostnej dreni, nadobličkách, vo vaječníkoch, v semenníkoch a placente.

Xantofyly vznikajú v rastlinách a riasach ako produkty oxidácie karoténov, ich obsah je však obvykle nižší než obsah karoténov. Najrozšírenejší je fukoxantín vyskytujúci sa vo veľkom množstve v morských riasach, ďalej k nim patria luteín, zeaxantín (nachádza sa v kukurici), kapsantín, kapsorubín (v paprike), kryptoxantín (v pomaranči, paprike), bixín (v obaloch semien stromu bixa farbiarska), krocetín (v šafrane). Pri živočíchoch (vrátane človeka) sa karotenoidy vyskytujú najmä v povrchových tkanivách (v koži, šupinách, perí), vo vaječnom žĺtku a ako zrakové pigmenty, sú však rastlinného pôvodu. Hlavnými farbivami zásobných tukov vtákov a cicavcov sú xantofyly luteín a zeaxantín, ktoré sa vyskytujú aj vo vaječnom žĺtku. Červeným farbivom rýb z čeľade lososovité a väčšiny kôrovcov (napr. kreviet, krabov a rakov) je astaxantín, ktorý je viazaný na proteíny.

Karotenoidy majú pozitívny vplyv na imunitný systém človeka a pre svoje antioxidačné vlastnosti sa uplatňujú v prevencii chronických chorôb. Prírodné karotenoidy chránia ľudskú kožu pred vysokou intenzitou slnečného žiarenia a pred UV žiarením, ktoré môže byť príčinou rakoviny kože. Následkom nadmerného požitia karotenoidov alebo zníženej schopnosti premieňať karotenoidy na vitamín A (vyskytuje sa pri poruchách pečene alebo pri prekrmovaní mrkvou) môže vzniknúť hyperkarotenémia, ktorá je charakteristická žltým sfarbením kože (najmä na dlaniach a chodidlách) a tuku (karotenóza). Karotenoidy ako prírodné farbivá sa vo forme čerstvých alebo usušených častí rastlín alebo extraktov z nich oddávna používali na farbenie potravín. Ich stabilita v prírodných produktoch závisí od prostredia, prítomnosti stabilizujúcich, resp. interagujúcich látok, ako aj od podmienok skladovania a spracovania. V súčasnosti sa ako potravinárske farbivá (napr. na farbenie margarínov, syrov, jogurtov, ovocných džúsov, cestovín a cukrárenských výrobkov) i ako antioxidanty využívajú najmä syntetické karotenoidy, najznámejší a technologicky najdôležitejší je β-karotén, ktorý sa pridáva aj do farmaceutických a kozmetických prípravkov. V potravinách sa okrem karotenoidov vyskytuje aj veľké množstvo produktov ich katabolizmu, takzvané degradované karotenoidy (napr. retinol a kyselina abscisová, ako aj norizoprenoidy, ktoré sú dôležité z hľadiska arómy potravín). Oxidáciou a štiepením napr. α-karoténu vzniká α-jonón a β-jonón, ktoré sa nachádzajú v niektorých siliciach a sú významnými zložkami arómy kvetín a ovocia.