Каротин: природный пигмент и провитамин A¶

Каротин — природный жирорастворимый пигмент оранжево-жёлтого цвета, относящийся к классу каротиноидов; служит основным провитамином A в рационе человека и животных. В организме каротин превращается в витамин A (ретинол), участвуя в обеспечении сумеречного зрения, роста и дифференциации клеток. Название происходит от латинского carota — морковь, впервые пигмент был выделен из корнеплодов моркови в 1831 году химиком Берцелиусом.

¶Химические свойства и строение

Каротин — углеводород из группы каротиноидов с молекулярной формулой C₄₀H₅₆. Существует несколько изомеров, наиболее распространённые — α-, β- и γ-каротин. β-каротин обладает наибольшей провитаминной активностью: его молекула содержит два бета-иононовых кольца, каждое из которых при расщеплении может дать одну молекулу ретинола. α-каротин даёт только одну молекулу витамина A, а γ-каротин — активностью обладает, но значительно более слабой.

Каротин нерастворим в воде, но хорошо растворяется в жирах и органических растворителях (хлороформ, бензол, сероуглерод). Устойчив к кислотам, но разрушается под действием кислорода, света и высоких температур. Двойные связи сопряжённой системы в молекуле обеспечивают способность поглощать синий и фиолетовый свет, что и придаёт веществу характерный оранжевый цвет.

¶Распространение в природе

Каротин синтезируют растения, водоросли и некоторые микроорганизмы; животные получают его только с пищей. Основные природные источники:

• морковь (до 30 мг на 100 г продукта);
• тыква, сладкий перец, помидоры;
• зелень — шпинат, петрушка, укроп;
• хурма, абрикосы, персики, облепиха;
• красная морская капуста (ламинария);
• пальмовое масло (бета-каротиновый сорт).

В растительных клетках каротин локализован в хромопластах и выполняет функцию светосборника в фотосинтезе, а также защищает ткани от фотоповреждений. У ряда водорослей и бактерий каротиноиды образуют комплекс с белками — фоторецепторы.

¶Обмен в организме человека

При употреблении с пищей каротин всасывается в тонком кишечнике в составе мицелл вместе с жирами. Далее он транспортируется в составе хиломикронов в печень, где под действием фермента 15,15'-диоксигеназы превращается в ретиналь, а затем — в ретинол. Синтез витамина A из каротина происходит только при наличии белков-переносчиков и достаточного количества цинка и железа.

Биодоступность каротина относительно невысока: усваивается около 10–30 % от принятого количества. Повышается она при употреблении растительных продуктов с жирами (растительное масло, сметана) и снижается при избытке пищевых волокон и нарушениях работы печени и кишечника.

¶Роль в питании и физиологии

β-каротин — основной источник витамина A для населения большинства стран. Дефицит витамина A приводит к нарушению сумеречного зрения (гемералопии), сухости слизистых оболочек, снижению устойчивости к инфекциям. По данным ВОЗ, дефицит остаётся распространённой проблемой в развивающихся странах, особенно среди детей раннего возраста.

Помимо провитаминной функции, каротин обладает антиоксидантными свойствами: он способен инактивировать свободные радикалы и однокислородные молекулы, возникающие при фотоокислении. Исследования связывают регулярное употребление богатых каротином овощей со снижением ряда хронических заболеваний, однако прямая причинно-следственная связь в клинических испытаниях не всегда подтверждается.

¶Применение

• Пищевая промышленность — каротин (Е160а) используется как натуральный краситель оранжево-жёлтого цвета для маргарина, масла, напитков, кондитерских изделий.
• Корма для животных — добавляется в комбикорма для кур-несушек (влияет на цвет желтка) и рыбы (цвет мяса лосося).
• Медицина и БАД — выпускается в виде масляных капсул как источник провитамина A и антиоксидант.
• Косметология — входит в состав средств для защиты кожи и ухода за ней.

¶Каротин и каротинемия

При избыточном употреблении моркови, тыквы, апельсинов или морковного сока возможно окрашивание кожи в жёлто-оранжевый оттенок — каротинемию. Состояние безобидно, не сопровождается поражением глаз (в отличие от желтухи) и проходит при ограничении продуктов, богатых каротином. Наиболее заметна каротинемия на ладонях, подошвах и переносице.

¶История

Впервые каротин был выделен в чистом виде в 1831 году шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом из морковного корнеплода. В 1913 году Элмер Макколлум показал, что экстракт моркови восстанавливает рост крыс при дефиците витамина A, что подтвердило провитаминную роль каротина. В 1930-е годы структура молекулы была полностью установлена, а в 1950-е — синтезирован первый β-каротин.

¶Источники

• Березовский В. М. «Химия витаминов»
• Робер П. «Биохимия» (раздел о каротиноидах)
• WHO. Vitamin and Mineral Requirements in Human Nutrition
• Данные USDA FoodData Central по содержанию каротиноидов в продуктах