каротиноиды

КАРОТИНОИДЫ (от лат. carota — морковь и греч. eidos — вид)

прир. пигменты от желтого до красно-оранжевого цвета, синтезируемые бактериями, водорослями, грибами, высшими растениями, некоторыми губками, кораллами и др. организмами; обусловливают окраску цветов и плодов. Представляют собой полиненасыщ. соед. терпенового ряда, построенные преим. по единому структурному принципу: по концам полиеновой цепи, состоящей из 4 изопреноидных остатков, расположены циклогексеновые кольца, или алифатич. изопреноидные остатки. В большинстве случаев содержат в молекуле 40 атомов углерода. Подразделяются на каротиноидные углеводороды, C₄₀-ксантофиллы, гомо-, апо- и нор-К. Свойства некоторых К. приведены в таблице. Из растит. материалов К. могут быть выделены экстракцией орг. растворителями, не содержащими пероксидов, на рассеянном свету в инертной атмосфере с послед. омылением и хроматографич. разделением. Каротиноидные углеводороды (каротины) наиб. широко представлены в высших растениях. Основные — β-, α-, γ-, ε-каротииы и ликопин (формулы Ia-Iд соотв.). Все они хорошо раств. в CHCl₃, CS₂ и бензоле, хуже — в эфире, гексане, жирах и маслах. Легко присоединяют O₂ воздуха, неустойчивы на свету и при нагр. в присутствии кислот и щелочей. С раствором SbCl₃ в CHCl₃ дают характерное синее окрашивание (λ_макс 590 нм).

β-Каротин — темно-рубиновые кристаллы; в природе распространен в виде наиб. стабильного mpанс-изомера по всем двойным связям. В растворах под действием света, при нагр. или добавлении иода частично изомеризуется в цис-изомеры. При воздействии O₂ или нагревании в присутствии воздуха β-каротин постепенно окисляется и обесцвечивается; продуктами окисления являются разл. эпоксиды (напр., 5,6-эпокси- и 5,8-эпокси-β-каротины) и производные β-ионона. Гидрирование в присутствии катализатора приводит к частичному или полному восстановлению двойных связей. β-Каротин м. б. выделен экстракцией сухой моркови, люцерны, гречихи, пальмового масла и др. растит. материалов. В пром. масштабе его получают микробиол. путем с помощью гетероталлич. мукорового гриба Blakeslea trispora, используя отходы крахмально-паточного производства или мукомольной промышленности (кукурузная, соевая мука), а также синтетически из производных витамина А по схеме:

α-Каротин — красные кристаллы; содержится в тех же растениях, что и β-каротин, но в значительно меньшем количестве (до 25% от содержания β-каротина). При нагр. с этилатом Na частично превращ. в β-каротин; оптически активен ([α]_D +315°). Ликопин — кристаллы красно-фиолетового цвета; красящее вещество томатов. Содержится также в плодах мн. родов растений; м. б. выделен из томатов или получен синтетич. путем. C₄₀-Ксантофиллы содержат в изопреноидной цепи одну или несколько гидроксильных, алкоксильных, эпоксидных, альдегидных или кетонных групп. В природе распространены лютеин (Iе), виолоксантин (Iж), неоксантин (II), фукоксантин (III), криптоксантин (Iз), кантоксантин (I, R = R' = ж), астаксантин (I, R = R' = з) и др.

В группу гомо — К. объединены прир. пигменты, содержащие в молекуле более 40 атомов С. Выделены К. с 45, 50 и 56 атомами С. Апо-К. представлены соед. с укороченной полиеновой цепью (37 и менее атомов С). Нор-К. включают соед., в которых сохранена полиеновая цепочка, но отсутствуют один или неск. углеродных фрагментов; содержат 39 или менее атомов С, напр., биксин (I; R = COOH, R' = COOCH₃). В природе К. встречаются как в своб. состоянии, так и в виде гликозидов, каротинпротеинов или эфиров, образованных с одной или более молекулами жирных кислот. Впервые К. были выделены из стручков перца, позже — из желтой репы и моркови Daucus carota, откуда и получили свое название. Среди растений К. в наиб. количестве содержатся в абрикосах (50–100 мкг/г), моркови (80–120 мкг/г), листьях петрушки (100 мкг/г). Качественно и количественно К. определяют по интенсивности максимума поглощения света в видимой области, а также с помощью хроматографии. В организме животных К. не синтезируются, а поступают с пищей. К., имеющие в своем составе хотя бы одно кольцо А (см. формулу I), являются предшественниками витамина А. Превращ. в организме этих К., содержащих 40 атомов С, в витамин А с 20 атомами осуществляется расщеплением молекулы К. по центр. двойной связи или ступенчатым расщеплением, начиная с конца молекулы.

Наиб. А-витаминной активностью обладает β-каротин (условно ее принимают равной 100%), активность α-каротина 53%, γ-каротина 48%, криптоксантина 40%. К. участвуют в фотосинтезе, транспорте кислорода через клеточные мембраны, защищают зеленые растения от действия света; у животных стимулируют деятельность половых желез, у человека повышают иммунный статус, защищают от фотодерматозов, как предшественники витамина А играют важную роль в механизме зрения; прир. антиоксиданты. К. используют в качестве пром. пищ. красителей, компонентов витаминного корма животных, в мед. практике — для лечения пораженных кожных покровов. При потреблении в пищу больших количеств К. гипервитаминоз не наблюдается.

^{Лит.: Бриттон Г., Биохимия природных пигментов, пер. с. англ., М., 1986; Кретович В. Л., Биохимия растений. 2 изд.. М., 1986; Гудвин Т., Мерсер Э., Введение в биохимию растений, пер. с англ., т. 1–2, М., 1986; Carotenoids, ed. by О. Isler [u. a.], Basel Stuttg., 1971; Foppen F., "Chromatographic Reviews", 1971, v. 14, p. 133–298.}

_{Л. А. Вакулова, Г. И. Самохвалов}