Karotenoid dan Xantofil

Karotenoid adalah pigmen larut lemak yang dibangun dari rantai poliena terkonjugasi panjang, yang bertanggung jawab atas banyak warna kuning, oranye, dan merah pada makanan nabati. Mereka terbagi menjadi karoten (hidrokarbon murni seperti beta-karoten dan likopen) dan xantofil (karotenoid yang mengandung oksigen seperti lutein dan zeaksantin), dan dipelajari sebagai pemadam oksigen singlet, sebagai sumber provitamin A dalam makanan, dan sebagai pigmen makula mata.

Definition

Karotenoid adalah pigmen isoprenoid C40 dengan sistem ikatan rangkap terkonjugasi yang diperpanjang; xantofil adalah subkelas teroksigenasi yang mengandung gugus hidroksil, keto, atau epoksi, dibedakan dari karoten yang murni hidrokarbon.

Scope

Topik ini mencakup struktur dan klasifikasi karotenoid dan xantofil, kimia rantai poliena penyerap cahaya dan perilaku antioksidannya, konversi provitamin A, peran lutein dan zeaksantin di retina, dan pelajaran dari uji coba suplemen beta-karoten skala besar. Ini adalah referensi biokimia dan nutrisi, bukan panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana karotenoid dan xantofil diklasifikasikan dan apa yang memberi mereka warna?
• Apa dasar kimia dari aktivitas antioksidan dan pemadam oksigen singlet mereka?
• Karotenoid mana yang merupakan provitamin A dan bagaimana mereka diubah?
• Mengapa lutein dan zeaksantin terakumulasi di mata, dan apa yang diungkapkan oleh uji coba beta-karoten?

Key concepts

• Karoten versus xantofil
• Kromofor poliena terkonjugasi
• Pemadaman oksigen singlet
• Konversi provitamin A
• Lutein dan zeaksantin sebagai pigmen makula
• Penyerapan dan bioavailabilitas yang bergantung pada lemak

Key theories

Pemadaman oksigen singlet berbasis poliena

Rantai poliena terkonjugasi memungkinkan karotenoid menyerap cahaya dan menghilangkan energi oksigen singlet dan radikal peroksil sebagai panas, mode antioksidan yang berbeda dari donasi hidrogen senyawa fenolik.

Perilaku pro-oksidan yang bergantung pada konteks

Pada konsentrasi tinggi atau tekanan oksigen tinggi, beberapa karotenoid dapat bertindak sebagai pro-oksidan, sebuah konsep yang digunakan untuk menafsirkan bahaya tak terduga dalam uji coba suplemen beta-karoten dosis tinggi.

Mechanisms

Sistem ikatan rangkap terkonjugasi yang diperpanjang pada karotenoid menyerap cahaya tampak, memberikan warnanya, dan memungkinkan mereka untuk memadamkan oksigen singlet secara fisik dengan menerima energi eksitasinya dan melepaskannya sebagai panas, serta untuk mengais radikal peroksil. Karotenoid provitamin A seperti beta-karoten dipecah menjadi retinal dan retinol, berkontribusi pada status vitamin A. Lutein dan zeaksantin secara selektif terakumulasi di makula, tempat mereka menyaring cahaya biru dan memadamkan spesies reaktif. Karena karotenoid bersifat lipofilik, penyerapannya bergantung pada lemak makanan dan matriks makanan, dan pada konsentrasi tinggi atau tekanan oksigen, perilaku antioksidannya dapat berbalik menjadi efek pro-oksidan.

Clinical relevance

Biokimia karotenoid mendasari kontribusi diet terhadap status vitamin A dan studi pigmen makula dalam kesehatan mata, dan uji coba suplemen beta-karoten merupakan tolok ukur untuk memahami mengapa antioksidan dosis tinggi yang terisolasi dapat berperilaku tidak terduga. Entri ini mendukung pemahaman mekanistik dan bukti dan bukan merupakan dasar untuk keputusan suplemen atau pengobatan.

Epidemiology

Asupan makanan kaya karotenoid yang lebih tinggi dikaitkan dalam studi observasional dengan berbagai hasil kesehatan, namun uji coba acak beta-karoten dosis tinggi pada perokok menemukan peningkatan insiden kanker paru-paru, sebuah kontras yang menjadi pusat bagaimana bidang ini menafsirkan asupan karotenoid berbasis makanan versus berbasis suplemen.

Evidence & guidelines

Bukti berkisar dari kimia pigmen dan penyerapan melalui studi nutrisi observasional hingga uji coba suplemen acak skala besar; uji coba beta-karoten khususnya membentuk kembali pandangan tentang suplementasi antioksidan terisolasi. Tidak ada panduan klinis yang dikeluarkan di sini.

History

Kimia karotenoid ditetapkan melalui pekerjaan abad kedua puluh tentang pigmen tumbuhan dan hubungan karoten-ke-vitamin-A. Minat nutrisi meningkat dengan penelitian tentang bioavailabilitas dan biokonversi pada tahun 1990-an dan 2000-an, sementara uji coba Alpha-Tocopherol, Beta Carotene tahun 1994 dan studi terkait mendorong pemikiran ulang besar tentang suplementasi karotenoid dosis tinggi.

Debates

Mengapa suplemen beta-karoten dosis tinggi meningkatkan risiko kanker paru-paru pada perokok?

Uji coba pada perokok berisiko tinggi menemukan bahwa suplemen beta-karoten meningkatkan insiden kanker paru-paru, bertentangan dengan ekspektasi observasional, memicu hipotesis tentang perilaku pro-oksidan pada konsentrasi tinggi dan tekanan oksigen serta tentang hilangnya matriks makanan pelindung.

Key figures

• Norman Krinsky
• Robert M. Russell
• Clive E. West
• Richard A. Bone

Seminal works

• castenmiller-1998
• krinsky-2003
• atbc-1994

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara karoten dan xantofil?

Keduanya adalah karotenoid, tetapi karoten (seperti beta-karoten dan likopen) adalah hidrokarbon murni, sedangkan xantofil (seperti lutein dan zeaksantin) juga mengandung atom oksigen dalam strukturnya.

Mengapa lemak makanan penting untuk penyerapan karotenoid?

Karotenoid larut dalam lemak, sehingga mereka diserap bersama dengan lipid makanan; makanan dengan sedikit lemak mengurangi jumlah karotenoid yang diserap.