i carotenoidi sono responsabili dei colori giallo, arancione e rosso di frutta e verdura, ma si trovano anche nelle verdure verdi, nelle erbe aromatiche e nei cereali. Hanno effetti antiossidanti, antinfiammatori e, tra le altre cose, riducono il rischio di malattie cardiache e di alcuni tipi di cancro. Alcuni hanno attività provitaminica A e si convertono in vitamina A quando necessario.
Plants produce composti bioattivi con proprietà salutari per l'uomo nel contesto dei processi metabolici primari e secondari. I carotenoidi sono abbondanti in vari alimenti vegetali. Svolgono un ruolo fondamentale nei processi vitali biologici, chimici e fisiologici.
Gli articoli Nutrienti in modo esaustivo, Sostanze vegetali secondarie e I vegani spesso mangiano in modo non salutare forniscono una panoramica sulla classificazione di diversi gruppi di sostanze, sulla loro presenza in determinate piante e alimenti nonché sui possibili effetti positivi sulla salute umana, arricchiti con preziose informazioni sugli alimenti evitabili. errori dieta sana completa.
I carotenoidi (carotenoidi) sono tra le molecole più antiche conosciute e costituiscono un gruppo molto ampio di sostanze vegetali secondarie. Sono emersi circa tre miliardi di anni fa e inizialmente hanno lavorato nelle membrane cellulari come catene di molecole lipidiche lunghe, difficili da girare e modellare, rinforzanti le cellule. Nel corso dell'evoluzione, i carotenoidi hanno sviluppato negli organismi ulteriori funzioni fotosintetiche, fotoprotettive e aromatiche oltre alla loro funzione strutturante. 11
Gli scienziati hanno scoperto i carotenoidi nei pigmenti della radice di carota circa 200 anni fa. Attualmente, gli studi scientifici interdisciplinari si concentrano principalmente sui diversi effetti salutari dei carotenoidi in varie malattie croniche. Il più noto è probabilmente la capacità di alcuni caroteni, come il β-carotene, di convertirsi in vitamina A nell'organismo. La vitamina A è essenziale per la vista, la crescita, la funzione e la struttura dei tessuti, del sangue, delle ossa, nonché per il metabolismo e la riproduzione. 4,9,11
I carotenoidi sono tetraterpeni. Sono costituiti da otto unità isopreniche ripetute con strutture cicliche o lineari su entrambe le estremità delle catene di carbonio. Il loro rispettivo carattere colorante si basa su un sistema di numerosi doppi legami coniugati. I carotenoidi sono chimicamente instabili e tendono ad ossidarsi in presenza di luce, calore, ossigeno, acidi e ioni metallici. Inoltre sono insolubili in acqua. Tuttavia, come importanti lipocromi, si dissolvono nei grassi (cioè sono liposolubili o lipofili) e di solito si associano ai grassi (lipidi) nell'organismo. 4,5,11
I carotenoidi si dividono in caroteni privi di ossigeno (ad esempio α-carotene, β-carotene, γ-carotene e licopene) e ossicarotenoidi arricchiti di ossigeno. Le seconde sono meglio conosciute con il nome di xantofille (ad esempio fucoxantina, luteina e violaxantina). Le xantofille formano alcoli, aldeidi, chetoni e acidi carbossilici. I caroteni sono altamente solubili in solventi organici (ad esempio etere ed esano) e insolubili in solventi polari (ad esempio alcoli). Con le xantofille la situazione è invertita. 4,5,11
La biosintesi dei carotenoidi avviene attraverso vari processi complessi intrecciati nei cloroplasti. Vari processi chimici (catalisi, condensazione, trasformazione) formano il licopene dagli acidi grassi. Il licopene (licopene) può convertirsi in α-carotene e β-carotene. I caroteni producono xantofille, quindi la luteina è formata dall'α-carotene. I caroteni si convertono anche in criptoxantina e zeaxantina. La zeaxantina produce violaxantina. Infine, la neoxantina viene creata dalla violaxantina. Queste trasformazioni chimiche si riflettono nei naturali processi di maturazione e colorazione 4 (vedi anche il capitolo successivo).
I carotenoidi assorbono la luce in un ampio spettro, principalmente nella gamma di lunghezze d'onda del blu, e trasferiscono l'energia luminosa alla clorofilla per utilizzarla nella fotosintesi per avviare i processi fotochimici della fotosintesi. I carotenoidi sono immagazzinati nelle proteine di membrana di cloroplasti, cromoplasti, amiloplasti (plastidi di stoccaggio dell'amido) ed elaioplasti (plastidi di stoccaggio dei lipidi). Nei frutti, nei fiori e nelle radici i carotenoidi si trovano nei cromoplasti, mentre nei semi sono immagazzinati negli amiloplasti o negli elaioplasti. Le xantofille si trovano liberamente nei tessuti delle piante verdi e nei frutti e nei fiori si presentano come esteri di acidi grassi. 5.11
I cromoplasti (dal greco antico "chroma" = colore) spesso derivano dai cloroplasti. La trasformazione inizia non appena maturano i fiori e i frutti inizialmente verdi. La clorofilla scompare, la struttura fine cambia e carotenoidi e grassi si accumulano in fini goccioline. Qualcosa di simile accade con il colore autunnale delle foglie: la clorofilla si decompone, i carotenoidi vengono trattenuti e determinano la pigmentazione. Inoltre, i carotenoidi si trovano anche legati a proteine o zuccheri come derivati idrosolubili negli spazi cellulari (vacuoli). I carotenoidi sono più stabili in forma legata rispetto a quando esposti alla luce, all'aria e agli ossidanti. I carotenoidi sono vitali per l'organo fogliare di tutte le piante, mentre solo alcune specie vegetali contengono carotenoidi nei petali. 5.11
Le principali funzioni dei carotenoidi includono: 11.8
I carotenoidi sono il secondo pigmento più comune in natura dopo la clorofilla. Tuttavia, sono presenti in tutti gli organismi attraverso la catena alimentare. La scienza ha finora identificato circa 750 carotenoidi, 18 dei quali sono stati rilevati nell'organismo umano 11 (la fonte citata è del 2021). I più comuni sono α-carotene, β-carotene, γ-carotene, licopene, β-criptoxantina, luteina e zeaxantina. I carotenoidi presenti negli organismi animali e umani provengono generalmente da fonti alimentari vegetali (come erbe, frutta, cereali e verdure) o da fonti sintetiche (ad esempio coloranti alimentari). Il γ-carotene è il carotene principale presente in tutte le piante verdi e nei cianobatteri. Tuttavia anche gli afidi, i ragni rossi, alcuni archaea, batteri e funghi possono produrre caroteni, ad esempio il γ-carotene dai batteri verdi e il licopene dai batteri viola. Per quanto riguarda le xantofille, nelle piante e nelle alghe verdi prevalgono sia la luteina che la fucoxantina, che conferiscono alle alghe brune e diatomee la loro caratteristica colorazione. 11
Le fonti di carotenoidi importanti per l'uomo sono: 6,11
Nella maggior parte della frutta e della verdura, il β-carotene generalmente predomina rispetto al suo isomero geometrico α-carotene. Livelli significativamente elevati di α-carotene si trovano in un numero limitato di frutta e verdura come banane, patate dolci, carote, zucche e verdure verde scuro (come fagiolini, spinaci e broccoli). 1,4 Poiché l'α-carotene si converte in luteina, la luteina (quasi il 45%) e il β-carotene (25-30%) sono quelli predominanti, seguiti da violaxantina (10-15%) e neoxantina (10-15%) Forme di carotenoidi nelle verdure a foglia verde. 11
Nei cereali sono stati rilevati carotenoidi come luteina, zeaxantina e criptoxantina, nonché α-carotene e β-carotene, con un contenuto totale di carotenoidi nel mais significativamente superiore a quello nell'avena, nel grano o nell'orzo . Nella maggior parte delle specie di grano, la luteina rappresenta oltre l’85% della concentrazione totale di carotenoidi. 1
La neoxantina (gialla) è un componente naturale delle foglie delle verdure. La bissina è il componente principale della spezia o colorante Annatto ed è responsabile del colore bruno-rossastro. La crocina diventa giallo zafferano . Alcuni carotenoidi si trovano solo nelle alghe e nei frutti di mare. L'astaxantina si trova naturalmente nelle microalghe della specie Haematococcus pluvialis e come prodotto metabolico nel krill 16 . Questo carotenoide provoca la colorazione tipica delle piume di gamberetti, salmoni e fenicotteri attraverso l'assunzione di cibo (catena alimentare). 4
Potete trovare informazioni quantitative sulla presenza di carotenoidi in diversi alimenti di origine vegetale nei confronti dei nutrienti per gli ingredienti . Le linee guida per la classificazione degli alimenti vegetali in base al loro contenuto di carotenoidi sono suddivise nelle seguenti categorie: basso contenuto (0-100 μg/100g), contenuto moderato (100-500 μg/100g), alto contenuto (500-2000 μg/100g). ) e contenuto molto elevato (>2000 μg/100g). 1.4 Nella tabella citata (confronto dei nutrienti per gli ingredienti), molte erbe fresche e talvolta essiccate (come prezzemolo, basilico, coriandolo, ecc.) risultano alimenti molto ricchi di carotenoidi. Ciò è confermato da alcuni studi 13,14 (anche per l'aneto fresco e il cerfoglio 15 ); Tuttavia, secondo le nostre informazioni, tale ricerca è piuttosto rara.
Vari fattori - come varietà, genotipo e stadio di maturità, nonché tempo di raccolta, condizioni di crescita, trattamento post-raccolta, manipolazione, condizioni di conservazione, malattie delle piante e condizioni climatiche - influenzano la composizione e il contenuto di carotenoidi negli alimenti. Parti diverse della stessa pianta possono contenere anche tipi e quantità diverse di carotenoidi: ad esempio, la buccia dei frutti è generalmente più ricca di carotenoidi rispetto alla polpa. 4
Dei circa 750 carotenoidi conosciuti, l'organismo umano ne assorbe e metabolizza circa 40-50. La masticazione del cibo e l'azione degli enzimi nel processo digestivo rilasciano carotenoidi dal cibo. Questo serve a immagazzinare i carotenoidi nelle micelle. Le micelle sono lipidi disposti sfericamente e collegati nell'acqua. I sali biliari consentono la formazione di micelle aiutando a scomporre i lipidi. Ciò porta alla digestione e all'assorbimento di sostanze alimentari come i carotenoidi. Le lipasi sono enzimi che supportano questo processo scomponendo i lipidi in molecole più piccole. 9
La conversione del β-carotene in vitamina A avviene nelle cellule della parete dell'intestino tenue. I carotenoidi in eccesso raggiungono attraverso il flusso sanguigno altri tessuti, come il tessuto adiposo, la pelle e il tessuto sottocutaneo (riserve di carotene e xantofilla), il corpo luteo della retina (luteina, zeaxantina e mesozeaxantina), il pancreas e l'endotelio vascolare. 9
La natura del cibo ha un forte impatto sulla biodisponibilità dei carotenoidi. Gli studi riportano che la biodisponibilità del β-carotene negli alimenti crudi è piuttosto bassa perché i carotenoidi sono legati a complessi proteici, fibre e pareti cellulari per renderli resistenti alla digestione e alla degradazione e per limitarne il rilascio. 4 La fibra solubile limita potenzialmente la biodisponibilità dei carotenoidi perché influenza la viscosità del contenuto gastrointestinale, la dimensione delle goccioline lipidiche, la disponibilità di sali biliari e la lipolisi enzimatica dei trigliceridi.
Secondo diversi studi, il miglioramento della biodisponibilità può avvenire attraverso l’assunzione simultanea di minerali, la riduzione delle fibre, il rilascio del contenuto cellulare, l’ammorbidimento del materiale vegetale e la riduzione delle interazioni tra carotenoidi e altri componenti alimentari. 3,4,6 Ciò significa che un'attenta preparazione o il tipo di consumo possono aumentare notevolmente l'assorbimento dei carotenoidi. È stato dimostrato che fattori come tritare, cuocere o aggiungere grassi ne aumentano l'accessibilità e quindi l'assorbimento. 17 In questo caso la triturazione gioca il ruolo più importante. 17.18
In ogni caso, i grassi aumentano l’assorbimento dei carotenoidi dal cibo; Tuttavia, è molto più efficace tritare bene il cibo (masticarlo bene, frullarlo, ecc.). La cottura aiuta a destabilizzare le pareti cellulari e quindi contribuisce anche alla disponibilità; Tuttavia, allo stesso tempo distrugge gli ingredienti sensibili al calore come molte vitamine del gruppo B o la vitamina C. 18,20
Quando si tratta di assunzione di grassi, sono sufficienti grassi naturali come noci ( macadamia, noci, ecc.) o avocado . 18,19 Dovresti evitare l'aggiunta di olio o addirittura di burro poiché non forniscono risultati migliori in termini di biodisponibilità e causano più danni che benefici . Numerose pubblicazioni scientifiche però non tengono conto di questi fatti e si concentrano solo sul tema dell'olio: gli studi sottolineano che le concentrazioni plasmatiche di licopene e zeaxantina aumentano quando i carotenoidi vengono assorbiti utilizzando oli vegetali ( olio di cartamo ) come sostanza vettore. Allo stesso modo, uno studio ha mostrato l’effetto dell’olio di soia sull’assorbimento e sulla biodisponibilità dei carotenoidi di spinaci, lattuga, carote e pomodori. Le concentrazioni plasmatiche di α-carotene, β-carotene, luteina e licopene aumentavano con l’aumento della concentrazione di olio di soia. 4
I metodi di confezionamento e lavorazione (come il trattamento termico e vari processi di essiccazione) degradano significativamente il contenuto di carotenoidi. Per la maggior parte delle verdure, l'essiccazione riduce il contenuto di carotenoidi del 10-20%, la polverizzazione comporta ulteriori perdite, oltre all'autoossidazione, alle alte temperature, alla luce e all'aria. Il trattamento termico porta alla loro degradazione a causa della possibile isomerizzazione trans -to- cis del β-carotene e della luteina. Ciò è stato fatto in una serie di studi su frutta e verdura come piselli, broccoli, cavoli, spinaci e mais. 4.7
Sebbene il trattamento termico riduca il contenuto di carotenoidi, la concentrazione di alcuni carotenoidi aumenta con il riscaldamento (ad esempio il licopene) perché cambiano le strutture dei complessi proteina-carotenoide. Gli studi dimostrano che i livelli di luteina e β-carotene in varie verdure tendono ad aumentare durante la cottura e a diminuire durante la cottura a vapore. I livelli di violaxantina e neoxantina si riducono leggermente meno con la cottura che con la cottura a vapore. Sono necessari ulteriori studi per esplorare la natura dei diversi carotenoidi durante i trattamenti termali. 2,3,4
Anche le componenti climatiche e geografiche influenzano il contenuto di carotenoidi. La ricerca suggerisce che i frutti esposti ad alte temperature e maggiore luce solare migliorano la biosintesi dei carotenoidi per proteggere la pianta dalla fotoossidazione. 4
La produzione del β-carotene e della maggior parte degli altri carotenoidi è oggi relativamente poco costosa. L'industria alimentare utilizza alcuni carotenoidi (E160) per colorare e preparare cibi, bibite, succhi, burro, conserve, marmellate e pasticceria; Anche la violaxantina e l'astaxantina (E161j) vengono utilizzate come additivi nell'alimentazione animale, così come la luteina (E161b) e la cantaxantina (E161g, ad esempio dai finferli) per colorare la carne del salmone d'allevamento o per migliorare il colore dei tuorli d'uovo.
L'additivo alimentare beta-carotene (E160a) si ottiene dalle carote, mentre l'annatto (sinonimo: Bixin, Norbixin, E160b) proviene dal cespuglio di annatto ( Bixa orellana - dal Perù/Brasile, cioè Neotropici). 6.9 Il carotenoide licopene (E160d, sin.: licopene, leucopina) si trova in alte concentrazioni nei pomodori e nella rosa canina, la zeaxantina (E161h) è spesso prodotta sinteticamente o estratta da parti di piante e alghe ricche di zeaxantina, compresi i petali di calendula o Tagete ( Tagetes L.).
Altri caroteni utilizzati sono l'α, β e γ-carotene e la capsantina (E160c, il principale carotenoide dei peperoni rossi, così come la capsorubina). Ma anche xantofille come la flavoxantina (fino al 1994 approvata come E161a, ad es. dai fiori di tarassaco), la criptoxantina (ad es. dalle arance), la rubixantina (fino al 1994 approvata come E161d, ad es. dalla rosa canina) e la rodoxantina (fino al 1994 approvata come E161f).
Nella tecnologia farmaceutica i caroteni vengono utilizzati per colorare confetti, capsule, supposte, unguenti ed emulsioni. Nei trattamenti medici, il β-carotene puro agisce come farmaco per il trattamento sistemico delle malattie della pelle come farmaco di accompagnamento quando si somministrano farmaci fototossici e per prevenire danni cronici alla luce, alterazioni dei tessuti e tumori. La cantaxantina si trova nei prodotti abbronzanti. 6.9
Tuttavia, l’uso dei carotenoidi nell’industria alimentare è limitato a causa della loro bassa solubilità in acqua, biodisponibilità e rapido rilascio. I processi di incapsulamento migliorano la stabilità, la solubilità e la biodisponibilità dei carotenoidi. L'industria alimentare utilizza questa tecnica da più di 60 anni per confezionare ingredienti alimentari, enzimi, cellule o altri composti funzionali in piccole capsule; con l'obiettivo di proteggerli dalle influenze ambientali, prolungandone la durata di conservazione o mascherando le proprietà di componenti come aromi indesiderati. 4
Il sovradosaggio può portare a ipercarotenemia (ingiallimento della pelle), che è reversibile interrompendo l'assunzione di carotene. È possibile che il consumo di β-carotene da parte di fumatori con una storia di infarto miocardico aumenti il rischio di malattie cardiache fatali. Tuttavia, il β-carotene è considerato una sostanza sostanzialmente innocua. 4.5
La ricerca conferma ampiamente le numerose proprietà benefiche dei carotenoidi, come i loro effetti antiossidanti, antitumorali, antidiabetici, antinvecchiamento e antinfiammatori. Gli effetti dei carotenoidi provitamina A sono particolarmente apprezzati. Circa 50 dei circa 750 carotenoidi conosciuti producono sostanze con proprietà della provitamina A come α-, β- e γ-carotene nonché β-criptoxantina attraverso processi di scissione. Altri includono sapotexantina, criptocapsina e β-apo-8'-carotenale (beta-apo-8'-carotenale). Solo i carotenoidi con un anello ionico β hanno attività di provitamina A, che non è presente nei carotenoidi come il licopene, la luteina e la zeaxantina. 4
La vitamina A esiste come retinale, retinolo e acido retinoico. La vitamina è essenziale per mantenere la vista, modulare l'espressione genetica, promuovere lo sviluppo e la riproduzione embrionale, la crescita e la differenziazione cellulare, rafforzare il sistema immunitario, stimolare i processi metabolici nel tratto gastrointestinale e ridurre il rischio di cancro. 4
Da sottolineare le proprietà antiossidanti di tutti i carotenoidi, in particolare β-caroteni, α-caroteni, zeaxantina, β-criptoxantina, cantaxantina, astaxantina, luteina e licopene. Come antiossidanti, rallentano, inibiscono o prevengono l'ossidazione delle molecole e proteggono cellule, tessuti e organi dai danni causati dai radicali liberi. Grazie ai suoi doppi legami a catena lunga, il licopene è particolarmente efficace contro e protegge dallo stress ossidativo. 1.4 Le concentrazioni più elevate di licopene nell'uomo si misurano nelle ghiandole surrenali, nel fegato, nei testicoli e nella prostata. I tumori devono creare nuovi vasi sanguigni a partire da quelli preesistenti (angiogenesi; questo è importante per la vascolarizzazione e la crescita dei tumori). Il licopene ostacola questo processo a tal punto da essere considerato un promettente oggetto di ricerca al servizio della terapia del cancro. 12
I carotenoidi attivano alcuni geni che controllano la produzione di una proteina (connessina), che fa parte delle strutture di comunicazione cellulare. Le cellule utilizzano queste connessioni per scambiare segnali e sostanze messaggere per regolare la crescita delle cellule. Questo scambio di segnali non avviene più nelle cellule tumorali. La presenza di α- e β-carotene, zeaxantina, luteina o licopene sopprime la trasformazione delle cellule precedentemente danneggiate in cellule tumorali. Le proprietà antinfiammatorie di questi carotenoidi hanno un effetto benefico sulla cancerogenesi. L'assunzione o la concentrazione di carotenoidi nel sangue ha effetti positivi sul cancro del polmone, della prostata, dell'esofago, della cervice, dell'ovaio, del seno, dello stomaco e del colon. Gli studi hanno anche notato sinergie positive tra carotenoidi e composti fenolici attraverso una maggiore attività antiossidante negli organismi. 1,5,9
Tuttavia, i risultati di vari studi di intervento con il β-carotene suggeriscono che queste relazioni non sono necessariamente causali. È possibile che il β-carotene debba essere visto come un indicatore di una dieta ricca di frutta e verdura, che nel complesso ha un effetto di prevenzione del cancro grazie al suo contenuto di sostanze vegetali secondarie, vitamine e minerali. Tali prove sono disponibili anche per l’α-carotene, la luteina, il licopene, la zeaxantina e la β-criptoxantina. Un consumo sufficiente di carotenoidi potrebbe essere associato a un minor rischio di malattie cardiache, ossee, cutanee e oculari. 1.9
Quando si tratta di modificare i carotenoidi per trattare il diabete, il meccanismo d’azione non è ancora chiaro, ma l’effetto antiossidante, insieme ad altri processi, gioca un ruolo centrale. Una dieta ricca di carotenoidi riduce il rischio di artrosi del ginocchio, osteoporosi, artrite e stimola la crescita ossea. Studi approfonditi dimostrano l’effetto preventivo del licopene sulle malattie cardiovascolari. Studi clinici dimostrano che il licopene abbassa i livelli di colesterolo totale. Studi recenti dimostrano il ruolo dei carotenoidi come regolatori immunitari sotto forma di terapie nelle infezioni virali come COVID-19 e HIV. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per confermare ciò. 1,4,8
È controverso se le sostanze vegetali secondarie sintetizzate o rimosse dalla pianta, inclusa la maggior parte dei carotenoidi, abbiano anche effetti sulla salute. In ogni caso, i carotenoidi sono ideali come biomarcatori grazie alla loro grande diversità strutturale e distribuzione. Gli studi registrano l'assunzione giornaliera di verdure misurando la quantità di carotenoidi nel sangue o nei prodotti escretori. 4
I carotenoidi sono di fondamentale importanza per le piante e svolgono diverse funzioni nella fotosintesi, nella protezione dalla luce, nella colorazione, nella sintesi dei fitormoni e nella trasmissione del segnale. I carotenoidi come sostanze vegetali secondarie offrono anche numerose potenzialità di promozione della salute per l’uomo e sono cruciali come precursori della sintesi della vitamina A e come antiossidanti negli alimenti. Aiutano in modo significativo a ridurre lo stress ossidativo e a ridurre il rischio di varie malattie. I carotenoidi si trovano principalmente nella frutta e nella verdura, ma sono molto ben rappresentati anche nelle erbe aromatiche.
Nonostante la complessità dell’argomento, nella pratica vale quanto segue: preferire un’alimentazione varia, a base vegetale e orientata alla stagione, con il minor numero possibile di alimenti biologici non trasformati. Ciò significa che puoi beneficiare in modo ottimale dei diversi effetti positivi delle sostanze vegetali secondarie. Dovremmo mangiare cibi di origine vegetale quanto più crudi e non trasformati possibile o prepararli in modo delicato per sfruttare appieno il loro potenziale nutrizionale. Per quanto riguarda i carotenoidi, tenete presente i nostri ulteriori consigli per la preparazione e il consumo per una biodisponibilità ottimale. Poiché le sostanze vegetali secondarie si trovano spesso negli strati esterni, sbucciare con attenzione la verdura e la frutta. In quanto vegano o onnivoro, consulta l'articolo I vegani spesso mangiano cibi malsani. Errori nutrizionali evitabili . Molte delle nostre descrizioni alimentari recentemente modificate forniscono informazioni specifiche su quali delle sostanze menzionate sono maggiormente rappresentate nell'ingrediente in questione.
Molti ricercatori non credono che Wikipedia sia una fonte autorevole. Uno dei motivi è che le informazioni sulla letteratura citata e sugli autori sono spesso mancanti o inaffidabili. I nostri pittogrammi per i valori nutrizionali forniscono anche informazioni sulle calorie (kcal).
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