קרוטנואידים: מבנה, פונקציות, סיווג, אוכל - ביולוגיה - 2025

קרוטנואידים הנם תרכובות כימיות שנמצאות כמות גדולה של מזון מעובדים יומי. מדובר בקבוצה גדולה, המקיפה כמה סוגים של מולקולות.

באופן כללי, הקרוטנואידים מחולקים לשתי קבוצות: קרוטנים וקסנטופילים. בתוך כל אחד מהם נמצאים מספר רב של תרכובות, כמו בטא-קרוטן ולוטאין. לתרכובות אלה יש חשיבות חיונית בגוף, מכיוון שהם עוזרים בשיפור תפקודים מסוימים כמו ראייה.

עגבנייה הינה מקור למצוינות קרוטנואידים. מקור: מאת סקוט באואר, USDA ARS, באמצעות ויקימדיה Commons

קבוצת הקרוטנואידים היא מושא המחקר של מומחים רבים שביצעו מחקרם תרומות יקרות ערך באמת. עם זאת, מולקולות אורגניות אלה ממשיכות להישאר קבוצה ידועה מעט, אך הן תרמו רבות לאיזון ושמירה על תפקודי הגוף.

חשוב לקחת בחשבון קרוטנואידים בעת האכילה, שכן בנוסף ליתרונות הבריאותיים הם מספקים טעם ותיבול טעימים, ייחודיים מסוגו.

מבנה כימי

הקרוטנואידים שייכים לקבוצת הטרפנואידים, ואלה הם סדרה של תרכובות שמקורן בחומצה mevalonic (שמקורן באצטיל CoA). טרפנים הם נגזרות של איזופרן, פחמימן המורכב מחמישה אטומי פחמן.

באופן ספציפי, קרוטנואידים הם טטרטרפנים ומורכבים מארבעים אטומי פחמן. אטומים אלה יוצרים שרשראות מצומדות שיכולות להסתיים בטבעות פחמן, מוחלפות ובלתי רוויות בכל אחד מקצותיהן.

יש להם מבנה איזופרנואיד, כלומר יש להם מספר משתנה של קשרים כפולים מצומדים. זה חשוב מכיוון שהוא קובע את אורך הגל של האור שהמולקולה תספוג. בהתאם לסוג האור שהוא סופג, הוא ייתן צבע ספציפי לירק או לצמח בו הוא נמצא.

מבנה כימי של בטא קרוטן. מקור: מאת KES47 (קובץ: Beta-carotene.png), באמצעות Wikimedia Commons

מולקולות שיש בהן מעט קשרים כפולים סופגות אור באורך גל קצר יותר. לדוגמא, יש מולקולה המכילה רק שלושה קשרים מצומדים, ולכן היא יכולה רק לתפוס אור אולטרה סגול, היא חסרת צבע.

יש סוג אחר של קרוטנואיד שמכיל במבנה שלו בסך הכל אחד-עשר קשרים כפולים מצומדים וסופג אפילו אדום.

נכסים

קרוטנואידים הם פיגמנטים מסיסים בשומן, מה שאומר שהם מסיסים מאוד בשמנים ושומנים. באופן דומה, הם אינם סינתטיים, אלא מיוצרים באופן טבעי על ידי צמחים, כמה חיידקים פוטוסינתטיים ואצות. כמו כן, הם מסיסים בממסים אורגניים כמו קטון, דיאתיל אתר, מתנול וכלורופורם, בקרב רבים אחרים.

במגע עם חומצה, הקרוטנואידים אינם יציבים ביותר. זה גורם להופעת תגובות מחזור או איזומריזציה.

אם לוקחים בחשבון כי הם הידרופוביים, קרוטנואידים יימצאו בסביבות הקשורות לליפידים, כמו פנים קרומי התא.

בשל נוכחותם של קשרים כפולים במבנה הכימי שלהם, תרכובות אלה רגישות מאוד לאלמנטים מסוימים בסביבה, כגון: אוקסיגנים, פרוקסידים, מתכות, חומצות, אור וחום, בין היתר.

באופן דומה, בהתחשב במבנה הכימי שלהם, רבים מהקרוטנואידים הקיימים בטבע הם מבשרי ויטמין A. כדי שהקרוטנואיד יהיה מבשר לוויטמין A, חייבים להתקיים שני תנאים: נוכחות של ß- יונון והיכולת בגוף החיה להפוך אותו לרטינול.

בין הקרוטנואידים שיכולים לתפקד כמבשרים לוויטמין A, אנו יכולים להזכיר: α-carotene, ß-zeacarotene ו- ß-cryptoxanthin, בקרב רבים אחרים (בערך 50).

מִיוּן

קרוטנואידים מסווגים לפי נוכחות או היעדר חמצן בשרשרתם, לשתי קבוצות גדולות: קסנטופילים, שהם אלו שיש להם חמצן, וקרוטנים, שהם אלה שאינם.

-קסנתופילים

קסנטופילים הם תרכובות כימיות השייכות לקבוצת הקרוטנואידים המכילים פחמן, מימן וחמצן במבנה הכימי שלהם. זהו פיגמנט בשפע במיוחד בצמחים רבים, והוא אחראי לצבעו הצהוב והכתום של חלקם.

פיגמנט זה אינו בלעדי לצמחים ואצות, שכן הוא קיים גם במבנים מסוימים של בעלי חיים, כמו חלמון הביציות ובשלד הגז של כמה סרטנים.

בין הקסנטופילים הידועים ביותר הם:

אסטקסנטין

זהו קרוטנואיד מסיס בשומן. ניתן למצוא אותם בעיקר באצות מיקרוסקופיות, בשמרים ובחיות מסוימות כמו סרטנים, פורל ובעיקר בנוצות של כמה ציפורים.

התועלת והחשיבות של אסטקסנטין נעוצה בכוחו הנוגד חמצון, נוגדי הסרטן, אנטי-סוכרתיים ואנטי-דלקתיים מוכחים. כאשר נבלעים אסטקסנטין באופן קבוע, מתקבלים יתרונות מסוימים, כגון: תפקוד חיסוני מוגבר, שמירה על בריאות הלב וכלי הדם והפחתת הטריגליצרידים בדם, בין היתר.

כמו כן, לאסטקסנטין יש תכונות הגנה מסוימות כנגד פעולות הפוגע של אור השמש על גלגל העין.

לוטאין

זהו פיגמנט השייך לקבוצת הקרוטנואידים, במיוחד קסנטופילים. פיגמנט זה מספק ירקות בהם יש צבע צהוב עז. זוהי נגזרת של דיהידרוקסי של α- קרוטן.

לוטאין הוא קסנטופיל בשפע. בין התכונות המועילות שלו לבני אדם, ניתן להזכיר שהוא מגן על העיניים, כמו גם על העור.

ויולהקסנטין

ניתן למצוא אותו בקליפת התפוזים והמנדרינות, כמו גם מספר גדול של פרחים צהובים. הוא מתקבל על ידי חמצון של זקסנטין.

-קרוטנים

הם ידועים בשם זה מכיוון שהם היו מבודדים לראשונה מהגזר (Daucuc carota). קרוטנים הם משפחה של תרכובות כימיות המאפיינות הצגת צבע שנמצא בין אדום לצהוב, ועובר דרך כתום.

מבחינה כימית הם מורכבים משרשרת פחמימנית קצרה, שאינה מכילה חמצן בטבעות הטרמינליות שלה.

בין הקרוטנים הנחקרים ביותר שאנו יכולים להזכיר:

בטא קרוטן

זהו הקרוטנואיד השופע ביותר. זהו מקור בסיסי של ויטמין A לגוף, מכיוון שכאשר הוא ראוי לו, בטא-קרוטן הופך לוויטמין האמור.

כל זה מתרחש ברמה של רירית המעי. יש להם מספר גדול של יתרונות לבני אדם, ביניהם אחד החשובים שבהם הוא נוגדי חמצון.

אלפא קרוטן

בדרך כלל זה נמצא באותם מזונות, המלווה בבטא-קרוטן. על פי ההערכה, תרכובת כימית זו מגינה על הגוף מפני סוגים מסוימים של סרטן, כמו סרטן צוואר הרחם.

ליקופן

הוא מצוי בעיקר בעגבניות, סיכה ופלפלים. באמצעות מחקרים שונים נקבע כי הוא מקטין את הסיכוי להתפתחות סוגים שונים של סרטן. באופן דומה הוא מסוגל להוריד את הכולסטרול הקיים בדם.

מאפיינים

קרוטנואידים הם תרכובות כימיות הממלאות תפקודים מסוימים, ביניהם ניתן להזכיר:

• הם מעורבים בתהליך הפוטוסינתזה. הסיבה לכך היא שמדובר בפיגמנטים הקיימים בצמחים המסוגלים לספוג אור באורכי גל שונים.
• לקרוטנואידים יש פונקציה פרוביטמין A. זה אומר שכמה קרוטנואידים, כמו קרוטנים, הם צורות מקדימות של רטינול (ויטמין A). ברגע שהם נמצאים בגוף, באמצעות מנגנונים ביוכימיים שונים בתאים, הם הופכים לרטינול, שיש לו יתרונות רבים לבני אדם. במיוחד ברמת חוש הראיה.
• הם מועילים מאוד לבני האדם, מכיוון שהם תורמים לשמירה על מצב בריאותי טוב, מסייעים במניעת פתולוגיות שונות כמו סרטן ומחלות עיניים, בין היתר.

מקורות מזון לקרוטנואידים

קרוטנואידים הם יסודות חשובים בגוף, מכיוון שהם מספקים מגוון רחב של יתרונות מבחינת מיטוב ושיפור תפקודי גוף מסוימים. למרות זאת, אין לגוף את המנגנונים לסנתז אותם, ולכן הם מתקבלים באמצעות התזונה היומית.

אנשים רבים חושבים שמזונות עשירים בקרוטנואידים הם בהכרח אדום, כתום או צהוב. עם זאת, זה לא המקרה, מכיוון שיש אפילו ירקות ירוקים בהם קיימת נוכחות משמעותית של תרכובות אלה.

מזונות עשירים בקרוטנואידים. מקור: Pixabay

במובן זה, קרוטנואידים נמצאים במספר גדול של מזונות, כולם ירקות, חלקם מופיעים להלן:

• גזר
• כרוב
• גבעת מים
• תרד
• פלפל אדום
• עגבנייה
• חסה
• אבטיח
• פפאיה
• מִשׁמֵשׁ
• תפוז
• מנגו
• גויאבה
• תּוּת
• שזיף
• פילפלים
• אספרגוס
• פטרוזיליה

אלה רק כמה מהמזונות בהם ניתן למצוא קרוטנואידים. חשוב מאוד לזכור אותם ולכלול אותם בתזונה היומית.

בזכות היתרונות העצומים שהם מספקים, הם כיום חלק בלתי נפרד מהצריכה היומית והיתרונות שלהם זוכים להכרה רחבה.

יתרונות

קרוטנואידים מייצגים מספר רב של יתרונות לבני אדם. זו הסיבה שהם חייבים להיכלל בתזונה היומית על מנת שתהיה זמינות של תרכובות אלה.

מחקרים שונים מדווחים כי היתרונות של תרכובות אלה הם רבים, והידוע שבהם הוא:

השפעה נוגדת חמצון

זוהי אחת ההשפעות המפורסמות ביותר של קרוטנואידים, אף כי האופן בו היא מתרחשת לא הובנו כראוי.

בכדי להבין את ההשפעה הנוגדת החמצון של הקרוטנואידים, חשוב לקחת בחשבון ידע מסוים בביולוגיה המולקולרית של האורגניזם. יש לו כמה מנגנונים לטיהור מה שנקרא רדיקלים חופשיים, הגורמים לו נזק משמעותי.

בגוף יש מולקולות מסוימות המזיקות לו מאוד. אלה כוללים: O ^-2 , HO ו- NO (מיני חמצן וחנקן תגוביים), כמו גם H ₂ O ₂ ו- HONO. בשל הנזק לרקמות שהם גורמים, יש צורך בגוף להיפטר מהם. והיא עושה זאת באמצעות תהליכים שונים.

אחד המנגנונים הללו משתמש בתרכובות כימיות מסוימות המסוגלות לשנות או לחסל אותם. בין התרכובות הללו ניתן למצוא: טוקופרולים, פלבנואידים וקרוטנואידים, בין היתר.

כמה מחקרים הראו כי קרוטנואידים הם מדכאי O2, כמו גם סוכן המסייע במניעת נזק לרקמות מהסוג שנקרא ממין חמצן וחנקן תגובתי שהוזכרו לעיל.

קרוטנואידים הוכחו באופן אמין כחומרים יעילים ביותר בהפעלת O-2, והימנעו במידה רבה מהנזקים הפוטוקסידטיביים של מולקולה זו ברקמות.

נזק זה יינתן על ידי פעולת האור, הפועלת על מולקולות מסוימות, וגורמת להיווצרות תרכובות שעלולות להזיק לתאים.

מערכת לב וכלי דם

זוהי אמונה המשותפת בין המומחים השונים בתחום כי הכללתם בתזונה של מזונות עשירים בקרוטנואידים תורמת להפחתה בסיכון לחלות במחלות המסכנות את מערכת הלב וכלי הדם, כמו יתר לחץ דם ופתולוגיות הקשורות בעורקים הכליליים.

המנגנון המדויק שבאמצעותו תורמים הקרוטנואידים לבריאותה הטובה של מערכת הלב וכלי הדם הוא עדיין תעלומה. עם זאת, הרופאים מסכימים כי תזונה מאוזנת צריכה לכלול מזונות המכילים קרוטנואידים, בין אם מדובר בקרוטנים או קסנטופילים.

השפעה נגד סרטן

חלק מהקרוטנואידים, כמו ליקופן, מקטינים את שכיחותם של סוגים מסוימים של סרטן, כמו סרטן הערמונית, הריאה ודרכי העיכול.

באותה וריד יש לקרוטנואידים תרכובות המכונות אצטילן, אשר מוכרים מכיוון שהם מסייעים במניעת התפתחות גידולים.

עם זאת, זהו תחום בו נותר הרבה ללמוד. ארגון הבריאות העולמי קובע כי הטענה כי קרוטנואידים מגנים מפני סרטן היא "אפשרית, אך אינה מספקת", ולכן אנו עדיין צריכים לחכות לתוצאות של מחקרים רבים שעדיין נמצאים בעיצומם.

למרות זאת, נראה כי הכל מצביע על כך שהתוצאות יהיו חיוביות וכי לקרוטנואידים יש תפקיד חשוב במניעת מחלה איומה זו.

הם מועילים בבריאות העיניים

אם לוקחים בחשבון שחלק מהקרוטנואידים הם מבשרי רטינול (ויטמין A), הם מהווים מקור מצוין לגוף כדי להשיג את הכמות שהוא דורש.

רטינול הוא תרכובת כימית הפועלת ברמה של הרשתית על מנת לייעל את תפקודם של קולטני העיניים, ומשפרת מאוד את חדות הראייה, במיוחד בכל הנוגע לראיית לילה.

הם מחזקים את מערכת החיסון

נכון להיום, ישנם מספר מחקרים שהראו כי קרוטנואידים, בין היתרונות הרבים שלהם, מחזקים את מערכת החיסון. זה חשוב, מכיוון שזהו האחראי על התמודדות עם כל פתוגן שעלול לפגוע בגוף, כמו חיידקים ווירוסים, בין היתר.

הפניות

1. אמודי א. קרוטנואידים: מאפיינים ויישומים. טכנולוגיית מזון. 1978; (32): 38-42, 78.
2. Halliwell B, Murcia MA, Chirico S, Aruoma OI. (1995) רדיקלים חופשיים ונוגדי חמצון במזון ובחיים - מה הם עושים ואיך הם עובדים. Crit Rev Food Sci and Nutr.; 35 (1/2): 7-20.
3. היגוארה-צ'אפארה I, Félix-Valenzuela L, Goycoolea FM. (2006) אסטקסנטין: סקירה של הכימיה והיישומים שלה. מבקר המזון Sci Nutr. ; 46: 185-196.
4. . Kong KW, Khoo HE, et al, (2010). חושף את כוחו של הליקופן הפיגמנט האדום הטבעי, מולקולות, 15, 959-987
5. Meléndez-Martínez AJ Vicario I, Heredia FJ, (2007) פיגמנטים קרוטנואידים: שיקולים מבניים ופיזיקו-כימיים, ארכיון התזונה האמריקנית הלטינית, 57 (2)
6. Sánchez A, Flores –Cotera L, et al (1999) קרוטנואידים: מבנה, פונקציה, ביוסינתזה, ויסות ויישומים, הכמרית Latinoamericana de Microbiología, 41: 175-191,