类胡萝卜素

类胡萝卜素属于所谓的 次生植物化合物，对于人类而言，这不是必不可少的，但对 健康。 类胡萝卜素是亲脂性（脂溶性）彩色颜料。 它们出现在植物有机体的色质体中，使许多植物和果实呈黄色至微红色。 类胡萝卜素也可以在绿色植物的叶绿体中检测到，其颜色被叶绿素的绿色所掩盖。 类胡萝卜素只能由植物有机体合成。 在那里，在光合作用过程中，它们参与了 吸收 光及其将能量转移到叶绿素上。 他们还拓宽了 吸收 光合生物中蓝绿色光谱范围内的光谱，并作为光保护因子。 此外，类胡萝卜素作为抗氧化剂可保护叶绿素 分子 使植物免受光氧化损害，并保护食用富含类胡萝卜素植物性食物的动物免受侵略性的影响 氧气 物种–“氧化 应力”。 今天，已知有500-600种不同的类胡萝卜素，其中约10％可以转化为 维生素A （视黄醇）通过人体新陈代谢，因此具有维生素A的特性。 具有此属性的最著名的代表是 β-胡萝卜素。 这种类胡萝卜素具有最高的 维生素A 活性。 维生素A 仅存在于动物有机体中，此外 β-胡萝卜素也可以由其他类胡萝卜素形成，例如α-胡萝卜素和β-隐黄质。 在通常的营养条件下，可以在人血清中检测到约40种不同的类胡萝卜素，以下是生物体中的主要类胡萝卜素。

  • α-胡萝卜素
  • Β-胡萝卜素
  • 番茄红素
  • 叶黄素
  • 玉米黄质
  • α-隐黄质
  • β-隐黄质

Β-胡萝卜素 占血浆中总类胡萝卜素的15-30％。

生物化学

化学上，类胡萝卜素由八个类异戊二烯单元组成，并由具有共轭双键的烃链组成，该共轭双键的两端均可带有不同的取代基。 它们可以分为胡萝卜素，包括 加氢 和 碳和叶黄素，其中还包含 氧气。 胡萝卜素最重要的代表是α-和β-胡萝卜素以及 番茄红素 叶黄素叶黄素，玉米黄质以及β-隐黄质。 黄色，红色和橙色的水果和蔬菜主要含有胡萝卜素，而60-80％的叶黄素存在于绿色蔬菜中。 β-胡萝卜素代表最丰富的类胡萝卜素，尽管菠菜和其他各种蔬菜中叶黄素的含量较高 卷心菜 品种或 番茄红素 在西红柿中要高得多。

吸收

整体 吸收 类胡萝卜素的比率非常低，范围为1％至50％。 随着饮食类胡萝卜素摄入量的增加，吸收率降低。 另外，吸收取决于以下因素。

  • 食物种类– 膳食纤维，例如果胶，会降低吸收。
  • 食品中存在类胡萝卜素的形式–随着晶体尺寸的增加，吸收率降低
  • 与其他食品成分（尤其是脂肪）结合使用-必须确保饮食中的脂质，以确保最佳吸收
  • 处理类型–热处理，机械粉碎促进吸收。

例如，生胡萝卜中的β-胡萝卜素仅被约1％吸收，因为它被包裹在复杂的，不易消化的 蛋白质, 血脂 和 碳水化合物 在植物细胞中。 随着加工程度的增加–在热和机械粉碎的影响下，例如 烹调 或在番茄酱生产中–吸收率增加。 类胡萝卜素的吸收遵循脂质吸收的途径，这需要存在脂肪和脂肪。 胆汁酸。 类胡萝卜素与其他脂溶性营养素一起，在受到以下因素的影响从食物中释放后，被包装成胶束。 胆汁酸 并运送到小肠的上皮细胞 黏膜。在那里，醛固酸视网膜由维生素A活性类胡萝卜素-β-和α-胡萝卜素以及β-隐黄质形成-由于双加氧酶被氧化裂解-一到两个 分子 视网膜的β-胡萝卜素可以形成。 视网膜通过以下方式转化为实际的维生素A（视黄醇） 酒精 脱氢酶。 随后，视黄醇酯化 分子 含棕榈，硬脂酸，油酸和亚麻酸 酸分别发生，导致视黄酯的合成。 双加氧酶对类胡萝卜素的氧化裂解和维生素A的形成主要发生在小肠的细胞中 黏膜。 但是，维生素A活性类胡萝卜素也可以在其他组织细胞中转化为维生素A，例如 肝, 肾 和 肺. 氧 大概是金属离子 铁，是维持双加氧酶活性所必需的。 最后，酶促裂解的程度以及因此合成的维生素A的量取决于类胡萝卜素或蛋白质的摄入量， 铁 状况，并同时摄入脂肪和脂溶性 维生素 –维生素A，D，E，K。研究表明，饱和 脂肪酸 与不饱和脂肪酸相比，对类胡萝卜素的吸收具有更大的积极作用。 讨论了以下原因。

  • 多烯脂肪酸-PFS-例如omega-3和-6脂肪酸会增加胶束大小，从而降低扩散速率
  • PFS改变胶束表面的电荷，对上皮细胞的亲和力产生负面影响
  • 与饱和脂肪相比，PFS在脂蛋白VLDL中占据的空间更大，从而限制了其他脂质的空间，例如类胡萝卜素，视黄醇和 维生素E -生育酚。
  • ω-3 脂肪酸 抑制VLDL合成。 VLDL对于血清中类胡萝卜素的运输很重要。
  • PFS增加了对维生素E的需求，维生素E是一种抗氧化剂，可分别保护类胡萝卜素和维生素A免受氧化

运输和储存

所得的视黄酯，未酯化的视黄醇，胡萝卜素以及叶黄素均存储在小肠的乳糜微粒中 黏膜。 乳糜微粒属于脂蛋白类，具有从脂蛋白上皮细胞释放脂溶性物质的任务。 小肠 到 淋巴 并将它们以血清的形式运输到 肝 或周围组织。 只有一小部分的视黄酯和类胡萝卜素被吸收到肝外组织中并转化为维生素A。 肝。 较大部分到达肝脏。 途中，负载的乳糜微粒被酶降解为“乳糜微粒残留物”，被肝脏的实质细胞吸收。 在肝脏中，类胡萝卜素和视黄酯进一步转化为维生素A。 然后将合成的视黄醇转运到肝脏的星状细胞，然后再酯化。 形成的视黄醇的80％以上存储在肝星状细胞中。 相反，肝脏的实质细胞仅具有较低的维生素A含量。 必要时，维生素A从肝脏释放，与视黄醇结合蛋白（RBP）和运甲状腺素蛋白结合- 甲状腺素结合前白蛋白-并在血清中转运至靶细胞。 从肝脏释放的类胡萝卜素分布在脂蛋白的所有部分，尤其是VLDL， 低密度脂蛋白 和 高密度脂蛋白胆固醇，并在 血液 等离子体。 这 低密度脂蛋白 所含比例超过总类胡萝卜素的一半 浓度。 类胡萝卜素存在于人体的所有器官中，尽管各个组织中的类胡萝卜素水平却有所不同。 肝脏–主要储存器官– 肾上腺，睾丸（睾丸）和黄体（卵巢黄体）。 相比之下， 肾, 肺，肌肉， 心, 脑 or 皮肤 显示较低的类胡萝卜素水平。 如果我们考虑绝对 浓度 以及组织对生物体总重量的贡献，约65％的类胡萝卜素位于脂肪组织中。

生理上重要的功能

抗氧化 活性类胡萝卜素作为人体抗氧化剂网络的重要组成部分，能够使活性氧化合物失活-淬灭。 这些包括，例如，过氧自由基，超氧自由基离子，单线态氧， 加氢 这些化合物既可以作为外源性诺克素在光依赖性反应中发挥作用，也可以通过有氧代谢过程以内源性方式对生物体起作用。 这种反应性物质也称为自由基，可以与 血脂，尤其是多不饱和的 脂肪酸 和 胆固醇, 蛋白质, 核酸, 碳水化合物 以及DNA并对其进行修饰或破坏。 类胡萝卜素，尤其是β-胡萝卜素， 番茄红素，叶黄素和角黄素特别参与了 排毒 单线态氧和过氧自由基。 “淬火”的过程是一种物理现象。 类胡萝卜素充当能量的中间载体–当与单线态氧反应时，它们以热的形式与环境相互作用释放能量。 这样，反应性单重态氧变得无害。 类胡萝卜素代表最有效的天然“单氧淬灭剂”。 过氧自由基的失活取决于氧分压。 类胡萝卜素仅在低氧浓度下才作为有效的抗氧化剂。 另一方面，在高氧分压下，类胡萝卜素会产生促氧化作用。 由于 排毒 单线态氧和过氧自由基的形成，防止了自由基的形成，并且脂质过氧化的链反应被中断。 这样，类胡萝卜素可以防止氧化 低密度脂蛋白 胆固醇，这是动脉粥样硬化（动脉粥样硬化，动脉硬化）发展的危险因素。 由于类胡萝卜素是在促氧化剂失活过程中消耗的，因此应注意确保饮食中摄入足够的类胡萝卜素。 这 抗氧化剂 类胡萝卜素的保护作用越强，其保护作用就越强 浓度 在血清中。 如果类胡萝卜素与 维生素E （生育酚）和谷胱甘肽-三肽 氨基酸 谷氨酸，甘氨酸和 cysteine - 在 抗氧化剂 效果也可以增强。 如果由于缺乏抗氧化剂而使抗氧化剂的保护体系减弱，则前氧化剂占主导地位，具有氧化性 应力 可能发生。 通过抵消生物学上重要分子的氧化变化，增加类胡萝卜素的摄入量可降低某些疾病的风险。 这些包括

抗癌作用根据大量的流行病学研究，富含类胡萝卜素的水果和蔬菜的摄入量增加，与患肿瘤的风险降低有关。 对于肺，食道，胃，大肠癌尤其如此（结肠 和直肠）， 前列腺，子宫颈/胶质（子宫颈），乳腺（乳腺）和 皮肤 癌症。 类胡萝卜素在癌变的三阶段模型中发挥保护作用，尤其是在促进和进展阶段

  • 抑制肿瘤细胞的增殖和分化。
  • 通过使自由基排毒并防止其发展来防止氧化性DNA和细胞损伤。
  • 通过促进人体的自然防御系统来增强免疫反应-这尤其涉及B和T细胞的增殖，T辅助细胞的数量以及自然杀伤细胞的活性。
  • 通过间隙连接刺激细胞通讯。

间隙连接是细胞-细胞通道或两个相邻细胞之间的直接连接。 通过这些成孔的蛋白质复合物–连接体–发生了低分子信号和重要物质的交换，这些物质除其他外还调节了生长和发育过程。 这样的过程在致癌作用中也起作用。 间隙连接保持细胞之间的接触，并通过信号交换实现受控的细胞生长。 肿瘤启动子通过间隙连接抑制细胞间通讯。 最后，与正常细胞相比，肿瘤细胞几乎没有细胞间信号传导，导致细胞不受控制的生长。通过通过缝隙连接增强细胞通讯，维生素A活性类胡萝卜素和不含维生素原A的类胡萝卜素（如角黄素或番茄红素）均可抑制肿瘤细胞生长和增殖。 另外，类胡萝卜素 虾青素 角黄素可能会干扰起始阶段。 它们抑制特定的1期 酶，尤其是细胞色素P450依赖性单加氧酶，例​​如CYP1 A1或CYPA2，​​被认为与致癌物的产生有关。 的类似效果 虾青素 和角黄素也观察到某些阶段2 酶。 黄斑黄斑的年龄相关性退化黄斑黄斑（黄斑）是视网膜的一部分，是最清晰的视力区域。 与其他组织相比，那里的类胡萝卜素 叶黄素和玉米黄质 具体地积累。 根据流行病学研究，充足的食物摄入 叶黄素和玉米黄质 可以减少 年龄相关性黄斑变性 （AMD）。 这种作用归因于类胡萝卜素的物理化学特性–它们充当特定的滤光片和抗氧化剂。 AMD是造成严重后果的常见原因 视力障碍 在老年人中，可以与 失明 在晚年。 防晒效果–皮肤保护类胡萝卜素的皮肤保护作用可归因于其抗氧化特性。 水果和蔬菜，尤其是含有β-胡萝卜素的蔬菜和水果的摄入量增加，与皮肤类胡萝卜素水平的增加有关。 β-胡萝卜素被用作口服药物的研究 防晒 与对照组相比，当每天服用大于20 mg的β-胡萝卜素/天，持续12周时，该药物显示紫外线引起的红斑明显减少（皮肤泛红）。 总体而言，β-胡萝卜素可用于增强皮肤的基本保护。

生物利用度

胡萝卜素和叶黄素的热稳定性不同。 无氧的胡萝卜素相对热稳定。 相反，大多数氧化的叶黄素在加热时被破坏。 例如，这可以解释为什么加热的蔬菜更少 健康-比未加热的蔬菜具有促进作用。 此外，食品的加工程度也起着重要作用。 加工番茄产品（例如番茄汁）中的番茄红素比未加工番茄中的番茄红素含量更高，并且β-胡萝卜素的摄取量随着添加的含类胡萝卜素食物的粉碎程度的增加而增加。 类胡萝卜素的含量在很大程度上取决于季节，成熟度，生长，收获和储存条件，并且在植物的不同部位可能有很大差异。 例如， 卷心菜 叶黄素和β-胡萝卜素的含量明显高于内叶。 警告。 根据德意志联邦共和国关于男女类胡萝卜素供应状况的可用数据，β-胡萝卜素的供应并非最佳。