Karotenoidy - źródła w diecie, właściwości

Karotenoidy są jedną z najlepiej poznanych grup barwników roślinnych, występujących powszechnie w przyrodzie, a jednocześnie pełniących szereg istotnych funkcji biologicznych u ludzi i zwierząt. Badania prowadzone od lat 30. XX wieku pozwoliły na identyfikację setek związków należących do tej grupy, jednak tylko niewielka część z nich ma znaczenie fizjologiczne. Ze względu na zdolność do konwersji niektórych związków do witaminy A oraz silne właściwości przeciwutleniające, karotenoidy są istotnym elementem dietetyki.

1. Budowa karotenoidów
2. Źródła karotenoidów
3. Właściwości prozdrowotne karotenoidów

Budowa karotenoidów

Karotenoidy to naturalne barwniki syntetyzowane głównie przez rośliny, algi, grzyby i niektóre bakterie, które nadają tkankom barwy od żółtej przez pomarańczową po czerwoną. Są to związki organiczne zbudowane z czterdziestu atomów węgla tworzących specyficzny szkielet, który odpowiada za ich intensywne zabarwienie i zdolność do pochłaniania światła.

Karotenoidy dzieli się na dwie główne grupy: karoteny i ksantofile. Karoteny to związki pozbawione atomów tlenu, z których najważniejsze to β-karoten, α-karoten i likopen. Ksantofile natomiast zawierają tlen, a należą do nich luteina, zeaksantyna, czy astaksantyna. Zróżnicowanie strukturalne warunkuje ich właściwości fizykochemiczne, np. rozpuszczalność w tłuszczach i podatność na degradację. Część karotenoidów przekształcanych jest w retinol, główną formę witaminy A w organizmie.

Źródła karotenoidów

β-karoten obecny jest głównie w marchwi, batatach, dyni, morelach i mango, a likopen w pomidorach, arbuzach i czerwonych grejpfrutach. Luteina i zeaksantyna dominują w zielonych warzywach liściastych, takich jak jarmuż i szpinak, choć ich barwa bywa maskowana przez chlorofil. Astaksantyna występuje w organizmach morskich, głównie u krewetek, krabów i łososia. Obróbka cieplna i mechaniczna źródeł karotenoidów może zwiększać ich biodostępność, jednak przekroczenie pewnych progów temperatury oraz czasu obróbki dochodzi do ich degradacji. Przez to przetwory, takie jak koncentraty pomidorowe, czy soki marchwiowe, nierzadko zawierają więcej karotenoidów, niż surowe odpowiedniki.

Zalecany dzienny poziom spożycia beta-karotenu (prowitaminy A) i retinolu (witaminy A)

Właściwości prozdrowotne karotenoidów

Zdrowie metaboliczne i sercowo-naczyniowe

Karotenoidy, naturalne pigmenty o właściwościach przeciwzapalnych i przeciwutleniających, wykazują potencjalnie korzystny wpływ na zdrowie metaboliczne i sercowo-naczyniowe. Przeglądy badań wskazują, że zwiększone spożycie lub wyższe stężenie karotenoidów we krwi, zwłaszcza β-karotenu, luteiny, likopenu, astaksantyny i β-kryptoksantyny, wiąże się z obniżeniem markerów zapalnych (CRP, IL-6), mniejszym ryzykiem zespołu metabolicznego, cukrzycy typu 2 i chorób układu krążenia. Ponadto, ich niedobory są częstsze u osób z nadwagą i otyłością.

Działanie neuroprotekcyjne

Karotenoidy, w tym luteina, zeaksantyna, astaksantyna i β-karoten, wykazują silne działanie neuroprotekcyjne poprzez ograniczanie stresu oksydacyjnego, stanu zapalnego i zaburzeń mitochondrialnych. Badania przedkliniczne i obserwacyjne sugerują, że wyższe ich stężenia wiążą się z mniejszym ryzykiem chorób neurodegeneracyjnych, takich jak Alzheimer, Parkinson czy udar. U pacjentów z Alzheimerem obserwuje się niższy poziom luteiny i zeaksantyny, a ich suplementacja może wspomagać pamięć i koncentrację.

Jakość widzenia

Ponadto w chorobach siatkówki, jak jaskra, czy retinopatia cukrzycowa, karotenoidy wspierają funkcję plamki żółtej, chronią komórki zwojowe i mogą poprawiać jakość widzenia, co czyni je obiecującym elementem strategii prewencyjnych i terapeutycznych.

Zdrowie jelit

Warto też dodać, że karotenoidy wykazują korzystny wpływ na zdrowie jelit poprzez wspieranie równowagi mikrobioty, wzmacnianie bariery jelitowej, zwiększanie produkcji mucyn i ekspresji białek ścisłych połączeń, a także modulowanie odpowiedzi zapalnej, jednak ich działanie zależy od rodzaju związku i modelu badawczego. W kontekście zdrowia wątroby, szczególnie w chorobach takich jak NAFLD, niższe stężenia α- i β-karotenu oraz likopenu we krwi wiążą się z wyższym ryzykiem i nasileniem choroby, a ich większe spożycie może działać ochronnie i łagodzić objawy, choć nie wszystkie karotenoidy wykazują taki efekt.

Źródła:

• Hajizadeh-Sharafabad F, Zahabi ES, Malekahmadi M, Zarrin R, Alizadeh M. Carotenoids supplementation and inflammation: a systematic review and meta-analysis of randomized clinical trials. Crit Rev Food Sci Nutr. 2022;62(29):8161-8177. doi:10.1080/10408398.2021.1925870
• Sumalla-Cano S, Eguren-García I, Lasarte-García Á, Prola TA, Martínez-Díaz R, Elío I. Carotenoids Intake and Cardiovascular Prevention: A Systematic Review. Nutrients. 2024;16(22):3859. Published 2024 Nov 12. doi:10.3390/nu16223859
• Iqbal WA, Mendes I, Finney K, Oxley A, Lietz G. Reduced plasma carotenoids in individuals suffering from metabolic diseases with disturbances in lipid metabolism: a systematic review and meta-analysis of observational studies. Int J Food Sci Nutr. 2021;72(7):879-891. doi:10.1080/09637486.2021.1882962
• Jiang YW, Sun ZH, Tong WW, et al. Dietary Intake and Circulating Concentrations of Carotenoids and Risk of Type 2 Diabetes: A Dose-Response Meta-Analysis of Prospective Observational Studies. Adv Nutr. 2021;12(5):1723-1733. doi:10.1093/advances/nmab048
• Beydoun MA, Chen X, Jha K, Beydoun HA, Zonderman AB, Canas JA. Carotenoids, vitamin A, and their association with the metabolic syndrome: a systematic review and meta-analysis. Nutr Rev. 2019;77(1):32-45. doi:10.1093/nutrit/nuy044
• Yao N, Yan S, Guo Y, et al. The association between carotenoids and subjects with overweight or obesity: a systematic review and meta-analysis. Food Funct. 2021;12(11):4768-4782. doi:10.1039/d1fo00004g
• Manochkumar J, Doss CGP, El-Seedi HR, Efferth T, Ramamoorthy S. The neuroprotective potential of carotenoids in vitro and in vivo. Phytomedicine. 2021;91:153676. doi:10.1016/j.phymed.2021.153676
• Qu M, Shi H, Wang K, Wang X, Yu N, Guo B. The Associations of Plasma/Serum Carotenoids with Alzheimer's Disease: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Alzheimers Dis. 2021;82(3):1055-1066. doi:10.3233/JAD-210384
• García-Romera MC, Silva-Viguera MC, López-Izquierdo I, López-Muñoz A, Capote-Puente R, Gargallo-Martínez B. Effect of macular pigment carotenoids on cognitive functions: A systematic review. Physiol Behav. 2022;254:113891. doi:10.1016/j.physbeh.2022.113891
• Lem DW, Gierhart DL, Davey PG. Carotenoids in the Management of Glaucoma: A Systematic Review of the Evidence. Nutrients. 2021;13(6):1949. Published 2021 Jun 6. doi:10.3390/nu13061949
• Lem DW, Gierhart DL, Davey PG. A Systematic Review of Carotenoids in the Management of Diabetic Retinopathy. Nutrients. 2021;13(7):2441. Published 2021 Jul 16. doi:10.3390/nu13072441
• Silva Meneguelli T, Duarte Villas Mishima M, Hermsdorff HHM, Martino HSD, Bressan J, Tako E. Effect of carotenoids on gut health and inflammatory status: A systematic review of in vivo animal studies. Crit Rev Food Sci Nutr. 2024;64(30):11206-11221. doi:10.1080/10408398.2023.2234025
• Hu B, Sui J, Wang Y, et al. A systematic review of dietary and circulating carotenoids and liver disease. Food Funct. 2024;15(19):9813-9832. Published 2024 Sep 30. doi:10.1039/d4fo03082f