Бета-каротин нужен нашему организму в очень небольших количествах, более того, избыток бета-каротина может иметь даже побочные эффекты.

Что такое бета-каротин – для чего нужен

Бета-каротин классифицируется в качестве каротиноида, естественного антиоксиданта , присутствующего в разнообразных растениях, которые выполняют важные функции в нашем организме.

Антиоксидант представляет собой молекулу, способную связывать и, следовательно, инактивировать свободные радикалы , – тип химически реактивных молекул, которые могут нанести непоправимый ущерб клеточной структуре.

Будучи антиоксидантом, бета-каротин выполняет важные функции в нашем организме:

• вместе с другими каротинами используется для синтеза витамина A , который имеет важное значение для роста и развития костей, для зрения, для воспроизводства;
• вместе с защищает кожу от повреждений из-за воздействия солнца , таких как сухость и старение кожи .

Где найти бета-каротин – не только морковь

Бета-каротин – это пигмент, который придаёт пище оранжево-красноватый цвет.

Наиболее обильно представлен в следующих продуктах:

• морковь , из которой был впервые выделен, картофель и перцы, а также кабачки, абрикосы, персики и грейпфруты.
• некоторые овощи, такие как мангольд, шпинат, салат и капуста содержат очень много бета-каротина, но он «скрыт» за ярко-зеленым хлорофиллом.
• бета-каротин присутствует также в некоторых зерновых (кукуруза, ячмень) и водорослях .

Свойства и преимущества бета-каротина

Благотворное действие бета-каротина, как антиоксиданта и предшественника витамина A, выражается в отношении к различным органов и систем:

• Для кожи : бета-каротин защищает кожу во время пребывания на солнце, предотвращая появление эритемы. Накопление бета-каротина в коже придаёт её желто-оранжевый цвет и усиливает действие меланина, ответственного за естественный загар. Даже в случае витилиго бета-каротин помогает избежать солнечных ожогов на белых участках кожи и, следовательно, более чувствительных.
• Для глаз: часть бета-каротина, попадающего в организм, передаётся в сетчатку, где превращается в витамин А. На этом уровне витамин A необходим, чтобы, вместе с другими пигментами (например, родопсином), реализовывать способность к ночному зрению. Следовательно, дефицит бета-каротина может привести к снижению способности .
• Для волос : бета-каротин, как провитамин A, является важным для благополучия клеток кожи и волосистой части головы. Витамин A является компонентом мембраны клетки и когда его не хватает может привести к чрезмерному производству кератина, и, следовательно, сухости кожи головы.
• Акне : витамин A входит в состав рубцов, бета-каротин, как внутренне, так и местно, может быть полезен для восстановления кожи лица после акне .

Медикаментозные добавки с бета-каротином

Несмотря на то, что бета каротин присутствует во многих продуктах питания, иногда можно столкнуться с его дефицитом, особенно при наличии кишечных патологий, которые ограничивают всасывание витамина A и его предшественников. Так как витамин A входит в состав многих биологических механизмов, симптомов, связанных с его дефицитом может быть несколько: сухость кожи и волос, частые инфекции, снижение остроты зрения, усталость, плохой аппетит .

В этих случаях полезно прибегнуть к использованию пищевых добавок на основе бета-каротина . Они могут содержать бета-каротин натурального происхождения, то есть экстракты, или синтетический.

Преимуществ дополнительно использования бета-каротина несколько:

• предотвращение рака груди и яичников у женщин в период менопаузы, благодаря антиоксидантному действию, которое нейтрализует свободные радикалы, ответственные за повреждения ДНК и ферментов, отвечающих за контроль репликации клеток;
• снижение риска солнечных ожогов , так как бета-каротин является пигментом, который может защитить от повреждений, вызванных воздействием солнца, даже в случае таких патологий, как протопорфирия, которая предрасполагает к солнечным ожогам.

Щепотка в день, и больше ничего!

Бета-каротин поступает в организм с продуктами питания, всасывается в кишечнике и накапливается в печени . Когда организму требуется витамин A, запас бета-каротина из печени мобилизируется и превращается в этот витамин.

Сколько же бета-каротина нам нужно в день? На самом деле, очень мало: всего 2 мг в день , которые содержатся в одной морковке (30 г), 5-6 абрикосах (130 г) или в 50 г шпината или мангольда.

Что касается пищевых добавок на основе бета-каротина, обычно дозировка составляет одну капсулу в день .

Отравление бета-каротином и побочные эффекты

Для того, чтобы получить все преимущества бета-каротина, достаточно принимать, как мы видели, 2 мг в день, но что произойдет, если принимать его в чрезмерных дозах?

• Отравление бета-каротином : в умеренных дозах бета-каротин придаст коже приятный цвет загара, но при избыточном потреблении эффект будет как при желтухе. Тем не менее, цвет кожи восстановится, если отказаться или снизить дозу бета-каротина.
• Увеличение заболеваемости раком у курильщиков : некоторые исследования показали, что у курящих людей бета-каротин повышает вероятность развития онкологии. Однако механизм, посредством которого бета-каротин способствуют появлению злокачественных опухолей у курящих, еще не выяснен.
• Усталость печени и почек : чрезмерное использование пищевых добавок с антиоксидантами может быть вредно для человека. Вместе с антиоксидантами нам приходится глотать вспомогательные вещества, – синтетические молекулы, которые отбирают ресурсы печени и почек для их метаболизма и экскреции.

Как мы видели, бета-каротин, будучи антиоксидантом, если принимать его в избытке может давать побочные эффекты. Здоровое и сбалансированное питание, без излишеств, обеспечит организм всем, что ему нужно. Обращаться к помощи пищевых добавок следует только в случаях реальной необходимости.

Наконец, от бета-каротин не полнеют : он не используется в нашем организме для производства энергию и не имеет влияния на общий обмен веществ!

Сегодня я расскажу, как получить золотистый, сияющий и привлекательный оттенок кожи без косметики и солярия. Заинтригованы? На самом деле, все достаточно просто. Эксперты из Университета Сент-Эндрюс собрали группу добровольцев, чтобы проанализировать влияние рациона на цвет кожи. Они сделали фотографии людей до начала курса питания и после. Оказалось, фрукты и овощи приводили к усилению природного красного и желтого подтона кожи (фактически она темнела). При оценки привлекательности, такая кожа признана самой здоровой и сексуальной.

Овощи (каротины) - справа!

Оттенок кожи зависит от сочетания пигментов: меланин, гемоглобин и каротины. Меланин зависит от вашей генетики и солнца, а вот гемоглобин находится в кровеносных сосудах, поэтому краснота кожи зависит от их тонуса и глубины залегания. Если вы получили синяк, то он будет менять цвет из-за распада гемоглобина на компоненты разного цвета. Именно гемоглобин делает щеки розовыми и позволяет людям краснеть при волнении, когда под действием выброса гормонов расширяются сосуды.

Доктор Росс Уайтхед, руководитель исследования, считает, что овощи и фрукты могут стать заменой соляриям (намного более здоровой). Также проводился отдельный эксперимент: ученые просили людей оценить привлекательность нескольких человек. В итоге чаще всего положительные отзывы получали "люди со здоровым цветом лица".

Ранее было известно, что некоторые овощи, такие как морковь, могут способствовать оранжевому цвету кожи и тем не менее, это не было настолько показательно. А вот теперь доказано экспериментальным путем, что увеличение пигментов в коже может быть заметно для других. Используя датчики света, исследователи показали, что красные и желтые оттенки были связаны с уровнем каротиноидов в коже.

Существуют сотни различных видов каротиноидов. Основными представителями каротиноидов у высших растений являются два пигмента — каротин (оранжевый) и ксантофилл (желтый). Но в данном эксперименте наиболее сильное влияние на кожу оказали ликопин из томатов и красного перца, а так же бета-каротин, содержащийся в моркови, а еще брокколи, кабачки, и шпинат. Цвет кожи может также зависеть и от химических веществ, называемых полифенолы, они содержатся в яблоках, чернике и вишне, которые вызывают прилив крови к поверхности кожи.

Росс Уайтхед, ведущий ученый эксперимента, опубликовал результаты исследований в журнале PLoS ONE. В своем интервью он сказал, что даже специалисты не предполагали такого разнопланового влияния овощей и фруктов, как показал эксперимент.

Основной источник каротиноидов – это зелень и овощи. Содержание каротиноидов в пище коррелирует с их содержинием в коже, причем каротиноиды находятся во всех слоях кожи. Также эти исследования установили, что оттенок кожи, который ей придают каротиноиды, воспринимается как более здоровый и сексуальный, чем загар, полученный только от солярия. Разумеется, оба цвета также эффективно между собой взаимодействуют.

Каротиноиды и цвет кожи

Каротиноиды – это большая группа пигментов, которые оказывают на наше здоровье очень широкий спектр положительных эффектов. Из них только бета-каротин может быть токсичным в высоких дозах. Однако в природных источниках каротинов находится их смесь (ликопен, бета-каротин, альфа-каротин, лютеин, зеаксантин и др), которые могут превращаться друг в друга, что делает их безопасными. Также к каротиноидам относится король антиоксидантов – астаксантин, про который я недавно писал.

Животные (в том числе и человек) не могут синтезировать каротиноиды de novo, их поступление зависит только от источников питания. Усвоение каротиноидов, как и других липидов, происходит в дуоденальной области тонкого кишечника. Под влиянием желудочно-кишечной среды (например кислотности желудочного сока), наличия специфических рецепторов протеинов каротиноиды могут разрушаться окислителями или энзимами или метаболизировать, как например b-каротин в витамин А в слизистой.

Источники каротиноидов:

Из источников, присущих средним широтам можно выделить плоды моркови, тыквы, томатов, сладкого перца, облепихи, шиповника, рябины. Темно-зеленые овощи также содержат каротиноиды. Зеленый хлорофилл маскирует содержащийся в них желто-оранжевый пигмент. Особенно богаты каротинами зеленые листья некоторых растений (например, шпината), корнеплоды моркови, плоды шиповника, смородины, томата и др. Альфа-каротин присутствует в моркови и тыкве, ликопин-в красных плодах (например, в арбузах, красных грейпфрутах и особенно в томатах, прошедших кулинарную обработку).

Много лютеина и зеаксантина в темно-зеленых овощах, в тыкве и красном перце, а криптоксантина-в манго, апельсинах и персиках. Некоторые культуры накапливают преимущественный тип каротиноидов: морковь и люцерна – каротины, томаты – ликопин, плоды паприки – капксантин и капсорубин, желтая кукуруза – криптоксантин и зеаксантин, аннато – биксин. Как вариант – томатная паста (та, в которой только измельченные томаты!)

Альфа-каротин. Альфа-каротин, также как бета-каротин и бета-криптоксантин, являются провитаминами, они могут быть преобразованы организмом человекав витамин А. Их пищевые источники — оранжевые продукты, такие как тыква иморковь. Низкий уровень каротиноидов в крови связан с развитием сердечно-сосудистых заболеваний. Суточная рекомендуемая норма потребления альфа-каротина 518 мкг / сут. Средилюдей 19 лет и старше только 23% получают эту норму.

Бета-каротин. Бета-каротин содержится во многих фруктах и овощах оранжевого и желтого цветов — дыня, морковь, сладкий картофель. Бета-каротин является мощным антиоксидантом, защищающим клетки организма от повреждений, вызванныхсвободными радикалами. Также считается, что этот каротиноид способствует повышениюфункции иммунной системы и может играть защитную роль вздоровье костей. Норма приема бета-каротина 3787 мкг / сутки. Среди взрослых 19ти лет и старше только 16% потребляют достаточное количество.

Бета-криптоксантин. Бета-криптоксантин содержится в овощах, таких как тыква, перец, и фруктах, таких как мандарины. Эпидемиологические исследования показывают, что антиоксидантный потенциал каротиноидов может защитить от окислительных процессов, которые могут привести к воспалению. Исследования показывают, что незначительное увеличение потребления бета-криптоксантина, эквивалентное одному стакану свежевыжатого апельсинового сока в день, уменьшает риск развития воспалительных заболеваний, таких как ревматоидный артрит. Норма бета-криптоксантина — 223 мкг / сут. Потребляют такое количество только 20% людей.

Лютеин / зеаксантин. Лютеин содержится в зеленых листовых овощах и обладает высоким уровнем антиоксидантной активности. Высокие уровни лютеина и зеаксантина (каротиноид, тесно связанный с лютеином, является его производным) уменьшают риск возрастной макулярной дегенерации, которая является ведущей причиной слепоты у пожилых людей. Лютеин и зеаксантин действуют как фильтры для синего цвета и создают возможности для сохранения зрения.В одном из исследований было выявлено, что пожилые люди с высоким содержанием лютеина / зеаксантина в потребляемой пище, имели самый низкий риск возрастной макулярной дегенерации. Норма потребления для лютеина / зеаксантина — 2055 мкг / сутки. Потребляют норму 17% взрослых людей.

Ликопин. Ликопин извлекают из помидоров, этот каротиноид является мощным антиоксидантом. Эпидемиологические исследования показали, что существует корреляция между увеличением потребления томатов и снижением риска рака простаты. Норма ликопина — 6332 мкг / сутки. Потребление взрослым населением 31%.

Не только оттенок, но и защита

лагодаря своим антиоксидантным и противовоспалительным свойствам, а также способности влиять на рост и деление клеток, каротиноиды защищают кожу от фотоповреждения и способствуют профилактике кожных заболеваний. Широко изучено систематическое защитное действие, оказываемое бета-каротином при солнечных ожогах (эритема). Мета-анализ нескольких исследований показал, что для максимального защитного эффекта требуется целевое потребление бета-каротина в течение, как минимум, 10 месяцев. Клинические исследования, также изучавшие повышенное потребление ликопина с фруктами и овощами, дали положительные результаты при лечении солнечных ожогов.

Не только кожа.

В ходе многих исследований были получены доказательства связи между регулярным потреблением пищевых продуктов с высоким содержанием каротиноидов и сниженным риском развития ряда заболеваний. Считается, что базовые механизмы защитного действия обусловлены антиоксидантной активностью каротиноидов и их биохимической способностью влиять на передачу сигнала в клетках.

Следовательно, достаточное потребление каротиноидов для поддержания собственной антиоксидантной системы организма препятствует развитию заболеваний, провоцируемых окислительным повреждением компонентов клеток. Поскольку эти питательные микроэлементы являются жирорастворимыми веществами, их действие, преимущественно, направлено на защиту клеточных мембран и липопротеинов от избыточного окисления. Каротиноиды способствуют профилактике клеточной мутации, а значит, развития рака. Кроме того, они препятствуют образованию атеросклероза – одной из причин развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Заключение.

1. Вы можете влиять на оттенок и состояние кожи диетой. Овощи не только дадут здоровый сияющий привлекательный оттенок кожи, но и защитят ее от старения. Плюс множетсво прочих положительных эффектов.

2. Варьируя содержание разных каротиноидов, вы можете получить свой идеальный оттенок кожи, при этом он будет на самом деле идти изнутри, а не намазываться как крем.

3. Как минимум – это шесть недель и три-четыре дозы овощей в день (можно съедать и в один-два приема). Потребление минимум трех порций овощей и фруктов в день, включая морковь, капусту и киви, дает коже здоровый вид и золотистое сияние. Причем, чтобы ощутить на себе эффект, достаточно всего шести недель. В принципе, даже 30 мг бета-каротина значительно замедляет фотостарение кожи.

4. Каротиноиды – это жирорастворимые соединения, поэтому обязательно добавляйте жиры (оливковое масло, сливочное масло) для лучшего их усвоения.

5. Термическая обработка и измельчение повышает процент усвоения каротиноидов. Здесь следует отметить, что большинство каротиноидов в растениях, особенно в овощах, ассоциированы с полисахаридами, липидами, белками. Эти комплексы способствуют сохранению каротиноидов, но препятствуют их усвоению организмом. По-этому биодоступность лютеина, а также зеаксантина из природного сырья составляет 10–20 % по сравнению с чистым веществом. Биодоступность же чистого бета-каротина непосредственно из моркови не более 20 %, а из брюквы – менее 1 %. Разрушить блоки каротиноидов с комплексообразователями можно путем кулинарной обработки содержащего их сырья: измельчения, пропаривания, щадящего нагревания.

Источники:

Оригинал исследования есть в свободном доступе:

Attractive Skin Coloration: Harnessing Sexual Selection to Improve Diet and Health,

Fruit, Vegetable and Dietary Carotenoid Intakes Explain Variation in Skin-Color in Young Caucasian Women: a Cross-Sectional Study.

Каротиноиды присутствуют во многих продуктах растительного происхождения. Несмотря на это, довольно сложно составить вкусный и в то же время полезный рацион. Кроме того, что питание должно быть максимально разнообразным, нужно знать, где содержится каротин и в каком виде он лучше усваивается, а также владеть информацией о симптомах недостатка или передозировки вещества.

В каких продуктах содержится бета-каротин

Конечно, в моркови. И не только в ней, но и в любом овоще, окрашенном в красные и желтые цвета. Помимо этого, бета-каротин присутствует во многих листовых культурах, где хлорофилл перекрывает оранжевый оттенок. К осени зеленый пигмент распадается и мы видим побуревшие листья и кусты.

Это интересно. Меньше всего бета-каротина содержится в овощах и фруктах желтого цвета, чуть больше - в оранжевых и рекордное количество - в насыщенно-красных растениях.

Продукты, богатые каротином:

• овощи - зеленый горошек, томаты, батат, брокколи, сладкий перец, кабачки, капуста, шпинат, тыква и морковь;
• фрукты - хурма, нектарины, сливы, манго, вишня, персики, абрикосы, дыня;
• ягоды - черная и красная смородина, черника, крыжовник, плоды шиповника.

Количество провитамина А в растениях зависит от времени года и степени зрелости. Больше всего вещества содержится в овощах, выращенных под открытым солнцем на экологически чистых и плодородных почвах.

Среди других продуктов - источников бета-каротина - можно отметить зеленый лук, различные листовые салаты, латук, щавель, горчицу, ботву свеклы и моркови, шпинат. Много провитамина А и в натуральной морской соли.

Многим покажется удивительным, но даже огурец содержит бета-каротин. Конечно, самого β-изомера в зеленце немного, всего лишь 1% от дневной нормы. Зато овощ богат каротиноидами лютеином и зеаксантином - в 100 г продукта находится 383% от суточной дозы.

Эти вещества так же, как и бета-каротин способны накапливаться в тканях глаза, обеспечивая защиту и остроту зрения.

Это интересно. Огромное количество провитамина А обнаружено в зеленых морских водорослях. В последние годы было предпринято много удачных попыток культивировать это удивительное растение в ограниченных водоемах. Так, оренбургские ученые еще в 2010 году начали выращивать полезную водоросль в одном из озер Соль-Илецка.

Какой корнеплод содержит больше каротина

Чемпионом по количеству провитамина А всегда считалась морковь. В 100 граммах овоща содержится минимум 6–7 мг полезного вещества. Чтобы удовлетворить суточную потребность взрослого человека в бета-каротине, потребуется всего пара свежих и сочных корнеплодов.

Однако проведенные не так давно исследования обнаружили, что в тыкве каротина ничуть не меньше чем в моркови. Оказывается, в 100 граммах бахчевой культуры содержится 3100 мкг растительного пигмента, что составляет 62% от суточной потребности. Чтобы получить от тыквы максимум пользы, готовить ее следует в духовке или на медленном огне, добавив молоко либо сливочное масло.

Бета-каротин: где содержится

Каротин в продуктах питания - это одна из возможностей восполнить дефицит витамина А в организме. Но для этого следует знать не только в чем содержится растительный пигмент, но и в каких количествах он присутствует.

Обладая этой информацией, можно составить очень вкусный и полезный рацион на каждый день как для ребенка, таки для взрослого человека.

Составим таблицу содержания бета-каротина в продуктах.

Продукты	Провитамин А (мг/100 грамм)
Морковь
Тыква
Батат (картофель сладкий)
Облепиха
Щавель
Петрушка, зелень
Ягоды шиповника
Шпинат
Перец сладкий
Манго
Зеленый лук, перо
Дыня
Абрикосы, свежие
Томаты
Персики
Хурма
Горошек зеленый
Кукуруза
Слива
Вишня
Огурец свежий

Из приведенной таблицы видно, в каких продуктах содержится наибольшее количество бета-каротина. Именно их следует включать в ежедневное питание.

Внимание. Уровень провитамина А в моркови во многом зависит от сорта корнеплода. Это следует учитывать при составлении рациона.

Овощи, фрукты и зелень не рекомендуется долго держать на свету без упаковки - это чревато утратой значительного количества полезных веществ и снижением пищевой ценности продуктов. Быстрая заморозка растений, напротив, полностью сохраняет их биологическую активность. Усиливают действие каротина токоферол и аскорбиновая кислота.

В качестве дополнения к продуктам питания для повышения уровня каротина в организме можно использовать БАДы, например, пищевую добавку Бета каротин от Солгар. .

Суточная норма бета - каротина

В некоторых обстоятельствах бета-каротина требуется значительно больше:

• выраженный дефицит витамина А;
• беременность и кормление грудью;
• серьезные спортивные и умственные нагрузки;
• стресс или период болезней;
• предрасположенность к сердечно-сосудистым недугам и атеросклерозу;
• раковая настороженность;
• проживание в экологически неблагоприятных районах или работа на вредном производстве;
• повышенная нагрузка на глаза, особенно у детей и студентов.

По мнению медиков, в рассмотренных случаях превышение среднедневной нормы бета-каротина вполне оправданно. К тому же большие порции провитамина А совершенно безопасны для организма и могут привести лишь к временному пожелтению кожных покровов. Избавиться от неприятного явления можно простой корректировкой рациона.

Каротин в моркови

Морковь считается лидером по содержанию бета-каротина. Его количество зависит от сорта и заметно повышается в ярко-оранжевых, сахаристых овощах с маленькой сердцевиной.

Сладкий корнеплод богат не только β-каротином, но и альфа-каротином (69% от дневной нормы), а также другими полезными веществами: фолиевой кислотой, бором, ванадием, кремнием, марганцем, молибденом, рубидием, кобальтом, калием.

Внимание. Морковь способна накапливать высокотоксичный микроэлемент ртуть, а также мышьяк и стронций. Поэтому употреблять в пищу лучше корнеплоды, выращенные своими руками.

Возникающее иногда позеленение верхушек обусловлено накапливанием в тканях овоща хлорофилла. Эти части могут горчить на вкус, но они вполне съедобны после отваривания.

Как усваивается каротин из моркови

Оранжевый овощ можно употреблять сырым или тушеным. Как ни странно, но в последнем случае он оказывается более полезным - лучше и быстрее усваивается, к тому же содержит на 14% больше каротина.

Чтобы в процессе готовки не потерять часть полезного витамина, кастрюлю следует держать закрытой. Блюдо, сваренное на медленном огне, будет иметь более насыщенный цвет и приятный вкус.

Из готовой моркови делают винегрет, добавляя в него растительное масло, обжаривают и кладут в супы или употребляют как гарнир к мясу и котлетам.

Тушеный овощ особенно показан при заболеваниях ЖКТ - он не вызывает метеоризма, легко усваивается и не раздражает слизистую.

Любителям сырой морковки лучше грызть ее целиком, съев предварительно 20–25 грамм сливочного масла. Однако такой способ употребления не очень комфортен, да и вкус простого корнеплода не всем нравится. Как вариант, из свежего овоща можно сделать вкуснейший салат, добавив в блюдо сметану, сахар или изюм, полить оливковым маслом либо молоком.

Очень богат каротином морковный сок, но только свежеприготовленный. Его нельзя употреблять с мучными изделиями и лакомствами, хотя для лучшего вкуса любители сладкого могут добавить ложечку меда.

Совет. В пищу можно использовать и ботву корнеплода. Зелень содержит много каротина, поэтому ее часто кладут в салаты или добавляют в супы.

Сорта моркови с высоким содержанием каротина

Ученые утверждают, что количество провитамина А зависит от степени зрелости корнеплодов, их хранения и времени уборки. Однако если в овоще изначально было много каротина, то его и останется больше после всех манипуляций.

Поэтому для возделывания на собственном участке лучше выбрать корнеплоды с высоким содержанием провитамина А.

Сорт моркови	Описание
Сладкоежка F1	Отличный гибрид, сладкий и сочный. Подходит для приготовления соков и детского питания. Урожайный.
Крофтон F1	Гибрид отличается очень длинным корнеплодом, отличной лежкостью и вкусом.
Леандр	Хороший старый сорт. Долго хранится, сладкий и урожайный.
Майор F1	Гибрид с длинным, ярким корнеплодом. Очень сочный.
Ниагара F1	Красивая, крупная морковь позднего срока созревания.
Небула F1	Овощ средней величины, цилиндрической формы. Урожайный и сладкий.
Осенний король	Проверенный сорт с сочным корнеплодом веретеновидной формы. Отлично хранится.

Это далеко не полный список моркови с высоким содержанием каротина. Можно еще отметить сорт Сентябрина, гибриды Романс F1, Санта Круз F1, Сироко F1 и Цетор F1.

Провитамин А, содержащийся в растительной пище, очень полезен и совершенно безопасен для организма. К тому же он доступен и дешев. Для покрытия суточной потребности каротина достаточно 1–2 морковок, которые можно съесть сырыми или отварить. Польза будет в том и другом случае.

Все материалы на сайте сайт представлены исключительно для ознакомления в информационных целях. Перед применением любых средств консультация с врачом ОБЯЗАТЕЛЬНА!

Крымская морская соль включает бета-каротин и все биокомпоненты в свою кристаллическую решетку,сохраняя таким образом живую биологию моря. Розовый цвет воды в соляных озерах Крыма обусловлен высокой концентрацией в них уни- кальной мокроводоросли , которая является единственным природным источником, в котором содержание бета-каротина может дости- гать 60-70% ее общего содержания.

Бета - каротин обеспечивает организм чело- века провитамином А в легко усваиваемом виде и в необходимом количестве.

ПОЛУЧЕНИЕ КАРОТИНОВ ИЗ ВОДОРОСЛИ DUNALIELLA SALINA

В УСЛОВИЯХ КРЫМСКИХ СОЛЕВЫХ ПРОМЫСЛОВ

Авторы:
Давидович Николай Александрович, канд.биол.наук, старший научный сотрудник
Стюпан Андрей Витальевич

Вводная часть

Каротин (от латинского carota – морковь) – жёлто-оранжевый пигмент, синтезируемый бактериями, грибами, водорослями, высшими растениями. Его присутствие объясняет желтую, оранжевую, красную окраску плодов, корнеплодов, листьев растений.

По своей химической природе каротин – это непредельный углеводород из группы терпеноидов. Эмпирическая формула С40H56, молекулярный вес 536,9. Химический синтез β-каротина был осуществлен в 1956 г. Различают несколько изомерных форм каротина, среди них наиболее известен β-каротин (бета-каротин). Структурная формула β-каротина:

Нерастворим в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях; относятся к липофильным соединениям, т. е. растворим в маслах. В кристаллическом виде он имеет фиолетовокрасную окраску, в масляном растворе – от желтой до оранжевой.

Растворы каротиноидов в органических растворителях при спектрофотометрических исследованиях дают характеристические полосы поглощения в основном в видимой области спектра, а стереоизомеры показывают их также и в ультрафиолетовой области. Это один из наиболее точных показателей, используемых при идентификации этих веществ. Характерной является также особенность каротиноидов избирательно абсорбироваться на минеральных и некоторых органических абсорбентах, что позволяет разделять их при помощи методов хроматографирования. Для отдельных каротиноидов характерны некоторые специфические реакции, в том числе цветные.

Следует учитывать, что каротиноиды в чистом виде отличаются высокой лабильностью – они весьма чувствительны к воздействию солнечного света, кислорода воздуха, нагреванию, воздействию кислот и щелочей. Под влиянием этих неблагоприятных факторов они подвергаются окислению и разрушению. В тоже время, входя в состав различных комплексов, они проявляют намного большую стабильность.

Наравне с черно-коричневыми меланинами, каротины являются самыми распространенными пигментами в природе: за год в масштабах Земли их синтезируется около 100 млн. тонн (более 3 тонн в секунду). В природе каротиноиды могут находиться в различных состояниях: в свободном виде они чаще встречаются в пластидах растений, мышечной ткани рыб, яйцах птиц, в виде эфиров жирных кислот – в хроматофорах и эпидермальных структурах растений, в форме каротин-протеинов – в эпидермальных тканях животных и т. д.

Животные (в том числе и человек) не способны синтезировать каротиноиды de novo, их поступление зависит только от источников питания. Усвоение каротиноидов, как и других липидов, происходит в дуоденальной области тонкого кишечника. Под влиянием желудочно-кишечной среды (например кислотности желудочного сока), наличия специфических рецепторов протеинов каротиноиды могут разрушаться окислителями или энзимами или метаболизировать, как например β-каротин в витамин А. Позвоночные в процессе пищеварения способны расщеплять молекулу β -каротина на две молекулы витамина А. Поэтому β-каротин называют также провитамином А. Провитаминные свойства β-каротина и его окислительное преобразование в витамин А являются общими для всех животных.

Каротин, являющийся провитамином витамина А, крайне важен в питании человека, он незаменим для зрения, роста, репродукции, защиты от различных бактериальных и грибковых заболеваний, нормального функционирования кожи и слизистых. Бета-каротин характеризуется наибольшей известной в природе способностью к дезактивации синглетного кислорода. Последний обладает высокой химической активностью, влияет на процессы, связанные с разрушением различных веществ на свету, ответственен за повреждение ДНК в живых организмах, влияет на процессы старения кожи и т.д. Среднее естественное (без биологических добавок) потребление каротина с пищей в разных странах составляет 1,8-5,0 мг/сутки. Согласно методическим рекомендациям по нормам рационального питания «НОРМЫ физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» от 18 декабря 2008 г. (МР 2.3.1.2432 -08) 1 физиологическая потребность в бета-каротине для взрослых – 5 мг/сутки (вводится впервые). 6 мкг бета-каротина эквивалентны 1 мкг витамина А. Верхний допустимый уровень потребления бета-каротина не установлен; длительный прием бета-каротина не сопровождается какими-либо побочными эффектами. При избытке каротина в организме наблюдается состояние гиперкаротинемии – однако, в отличие от избыточного витамина А, каротин малотоксичен. Бета-каротин зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е160a.

Всемирный рынок каротиноидов в 2000 г. оценивался в $786 млн., в том числе пищевое применение – $209 млн., кормовые добавки – $462 млн., фармацевтическая и косметическая продукция – $115 миллионов. Как ожидается, рынок каротиноидов возрастет до $919 млн. к 2015 г 2. Бета-каротин составляет около трети всего рынка каротиноидов. Стоимость синтетического β-каротина порядка 500 долларов США/кг.

Следует указать на то, что каротин, полученный из природных источников относится к натуральным продуктам, потребность в которых возрастает с каждым годом.

Природные источники каротиноидов и их использование

Красители бывает натурально-идентичными (синтетическими) или натуральным (природными).

Природные источники каротиноидов очень многообразны, многие из них довольно широко используются для получения каротиноидсодержащих продуктов. В странах с тропическим климатом источником получения каротиноидсодержащих продуктов служат красное пальмовое масло и клубни батата. Довольно богаты каротиноидами плоды цитрусовых, абрикосы, хурма. Из источников, присущих средним широтам, в том числе и климатическим зонам Украины, можно выделить плоды моркови, тыквы, томатов, сладкого перца, облепихи, шиповника, рябины. При этом ряд каротиноидсодержащих препаратов на основе природного растительного сырья выпускается украинской фармацевтической промышленностью. В частности, выпускается масло шиповника (содержит не менее 0,6 г/л каротиноидов), масло из плодов облепихи (содержание каротиноидов составляет не менее 1,8 г/л).

Среди натуральных красителей наиболее востребованный – бета-каротин (Е160а). Согласно последним данным, на данный пигмент тратиться около 30% от общего объема средств, расходуемых производителями пищевых продуктов на закупки натуральных красителей.

Один из наиболее ценных источников натурального бета-каротина – водоросль D. salina, из которой получают краситель, содержащий в своем составе 96% этого пигмента. Смесь каротинов из пальмового масла содержит 35% альфа-каротина и 65% – бета-каротина. По своей природе бета-каротин - жирорастворимый пигмент. Его искусственно доводят до формы вододисперсной эмульсии. Для напитков необходимы высокостойкие кислотоустойчивые эмульсии бета-каротина. Если в процессе хранения эмульсия разрушается, то обычно на горлышке бутылки образуется окрашенное кольцо. Во избежание проявления такого порока необходимо применять краситель с эмульгирующей системой, подобранной в соответствии с особенностями производства и состава напитка. В качестве эмульгаторов используются полисорбат 80, сорбитан моноолеат, камеди, эфиры сахарозы (по отдельности или в различных сочетаниях). Светостойкость бета-каротина приемлема для напитков в прозрачной упаковке, однако она очень ослабляется в присутствии кислорода и усиливается при добавлении аскорбиновой кислоты.

Следующий по объемам мирового потребления краситель из группы каротиноидов – паприка (Е160с). Его доля на рынке в денежном выражении – 20%. Пигменты паприки получают из олеорезинов сладкого перца Capsicum annum L.

Пигменты паприки по своей природе жирорастворимы. Их вододисперсные эмульсии выпускаются в формах, пригодных для получения как прозрачных, так и с различной степенью замутненности растворов. Пигменты паприки чувствительны к свету и кислороду, но не чувствительны к рН. Для их стабилизации могут использоваться аскорбиновая кислота, альфатокоферол и экстракт розмарина. Хорошо очищенный краситель при дозировках, необходимых для окрашивания, не придает продуктам ощутимых посторонних привкусов и запахов.

Также к группе каротиноидов относится желто-оранжевый натуральный краситель аннато (Е160b), получаемый из семян растения Bixa orellana. Родина аннато – Центральная и Южная Америка. Аннато – легко культивируемое дерево, которое достигает периода плодоношения в 4-5 лет и дает урожай в течение 20 лет. Аннато является одним из наиболее экономически значимых натуральных красителей в мире. Крупнейшими производителями семян аннато являются Перу, Бразилия и Кения, а крупнейшими импортерами – США, Япония и Европа.

Жирорастворимый пигмент биксин экстрагируют из семян аннато этанолом или маслом. Водорастворимый пигмент норбиксин получают методом щелочного гидролиза биксина. Водный раствор аннато производится в виде щелочного раствора с рН, равным 10,5, поэтому при работе с ним необходимо соблюдать меры предосторожности. Недавно был исследован путь преобразования каротиноида ликопина (красный пигмент томата) в биксин. В настоящее время ведутся работы по выведению биксинпродуцирующих помидоров. Биксин слабо растворим в маслах – 0,1–0,3% (в/в). Он чувствителен к pH, при понижении которого оттенок смещается от желто-оранжевого до розового. Кислотность не влияет на стабильность этого пигмента. Биксин имеет хорошую термос табильность при температуре, не превышающей 100°C, но быстро разрушается при температуре свыше 125°C. Биксин устойчив к окислению, но чувствителен к свету, как и другие каротиноиды. Для увеличения стабильности в красители на основе биксина добавляют антиоксиданты.

Доля биксина на рынке натуральных красителей – 7%. Водорастворимый норбиксин выпускается в стандартной (устойчивой при рН около 4) и специальной кислотоустойчивой (до рН 2,5) формах. Также на основе биксина производятся вододисперсные эмульсии, позволяющие получать замутненные растворы.

Способы получения бета-каротина из природного сырья

Наиболее старым, но все еще используемым, является способ производства из моркови. Способ отличается крайне высокой трудоемкостью и низкой рентабельностью: для получения 1 кг каротина кристаллического необходимо переработать около 15 т моркови, т.е. это равно ее сбору с 1 га при средней урожайности.

На Украине преобладающая часть 80% бета-каротина производится сейчас из биомассы мукорового гриба Blakeslea trispora. В производстве используются отходы мукомольной, консервной и мясомолочной промышленности. Каротин экстрагируют из биомассы гриба органическим растворителем в растительном масле, либо получаемую биомассу высушивают без экстракции. В первом случае степень извлечения каротина более высокая, до 50%. Во втором случае получают порошок с содержанием бета-каротина 6-7%. Себестоимость получения продукта и по этой технологии высокая.

Преимущества использования водоросли Dunaliella salina в качестве источника каротиноидов

Красители на основе бета-каротина натурального происхождения имеют более высокую стабильность, чем натурально-идентичные. Кроме того, в натурально-идентичном и микробилогическом (бактериальном и фунгинальном) бета-каротине часть пигмента находится в форме труднорастворимых кристаллов. Каротин имеет много изомерных форм; синтетическиый вариант не позволяет добиться необходимого соотношения изомеров, в точности повторяющего природный комплекс. Это же относиться и к сопутствующим каротиноидам, включая каротины и ксантофиллы.

В условиях, благоприятных для роста и размножения, клетки D. salina имеют зеленую окраску и содержат лишь около 0,3 % β -каротина от сухой массы, т.е. столько же сколько листья растений и клетки других некаротиноносных водорослей. Только в условиях, задерживающих рост и размножение клеток, в последних аккумулируется β -каротин в виде оранжевых масляных глобул расположенных в межтилакоидных промежутках хлоропласта. Среди параметров, регулирующих процессы роста, размножения и каротинообразования, первоочередное значение имеют интенсивность света, концентрация осмотически действующих солей, температура и содержание в среде биогенных элементов. Чем выше освещенность, тем интенсивнее каротинообразование. Избыточному накоплению β -каротина в ее клетках способствуют также повышенная концентрация осмотически действующих солей в среде обитания (до 5 М NaCl), экстремальные температуры (выше или ниже ростового оптимума), недостаток биогенных элементов в питательной среде (особенно голодание по азоту). Таким образом, биосинтез β-каротина в клетках микроскопичаской водоросли Dunaliella salina - легко регулируемый процесс, а значит себестоимость β -каротина, получаемого из водорослей, выращенных в нестерильных условиях под открытым небом в будущем будет снижаться на основе дальнейшего совершенствования технологического процесса.

Биология и систематика водоросли

Dunaliella salina Teod. (дуналиелля солоноводная) – одноклеточная жгутиковая микроводоросль (рис. 1) из отдела Зеленых водорослей.

Рис. 1 Dunaliella salina Teodoresco, видимая под микроскопом при разных увеличениях. Длина масштабного отрезка 20 мкм.

Таксономическое положение:

• Царство (Kingdom) Plantae
• Класс (Class) Chlorophyceae
• Отдел (Division) Chlorophycota
• Порядок (Order) Volvocales
• Семейство (Family) Dunaliellaceae
• Род (Genus) Dunaliella
• Вид (Species) Dunaliella salina

Род Dunaliella включает 29 солоноводных, морских, пресноводных и почвенных видов; 6 из них найдены на территории Украины исключительно в соленых водоемах. Хорошо известна Dunaliella salina – дуналиелла солоноводная, развивающаяся в гипергалинных водоемах юга Украины, включая степной Крым. В массовом количестве она вызывает красное “цветение”, особенно выраженное в период летнего испарения воды из мелководных лагун. Иногда на поверхности таких лагун образуется солевой концентрат в виде пластинок из кристаллов соли4. Таким образом, Dunaliella salina в состоянии жить в рапе, в которой достигнута точка насыщения и происходит кристаллизация и осаждение солей.

Клетки водоросли разнообразной формы: овальные, эллипсоидные, яйцевидные, грушевидные, иногда шаровидные, цилиндрические или веретеновидные; радиально- или билатерально симметричные, редко дорсивентральные или слегка ассиметричные. Размеры клеток весьма разнообразны. Длина может быть от 5 мк до 29 мк, ширина от 4 мк до 20 мк; объём клеток от 70 куб.мк до 4500 куб.мк5. Хлоропласт по цвету чаще всего зелёный, иногда жёлтый или бурый. По форме хлоропласт обычно чашевидный с пиреноидом и глазком, реже без них.

В отличие от многих других водорослей, клетки дуналиелли лишены целлюлозной или пектиновой оболочки и окружены лишь тонкой эластичной протоплазматической мембраной (плазмалеммой). По обе стороны от папиллы, на выпуклом апикальном конце клетки прикреплены два жгутика, с обычной микроструктурой (9 + 2 микротрубочки). Обычно жгутики одинаковой длины, равной или превышающей длину клетки. У молодых, только что разделившихся клеток один из жгутиков может быть короче другого. Как и вся клетка, жгутики покрыты протоплазматической мембраной. Клетки водоросли способны двигаться благодаря веслоподобным движениям жгутиков. Дуналиелля проявляет ярко выраженный положительный фототаксис.

Для Dunaliella salina характерны как бесполый, так и половой типы размножения. Первый является преобладающим. Деления клеток продольное. Последовательность деления органелл строго не детерминирована и легко нарушается, особенно в старых культурах. При этом образуются уродливые формы. В неблагоприятных условиях дуналиелла способна образовывать цисты бесполого происхождения. Цисты имеют шаровидную форму, толстую двойную оболочку и гранулированное содержимое, освобождение которого при прорастании происходит через щель в оболочке. Перед прорастанием цисты, её содержимое красного цвета зеленеет и делится с образованием 2-4 клеток. Половой процесс у Dunaliella salina - гологамного типа. Копуляция может происходить как на свету, так и в темноте. В результате слияния двух клеток образуется неподвижная зигота, покрытая оболочкой (иногда слоистой). Перед прорастанием происходит редукционное деление с образованием 2-32 клеток. Количество последних зависит от размеров зиготы и условий, в которых она развивалась.

Исследование биологии D. salina и экологических факторов, вызывающих ее переход к активному накоплению β-каротина в естественных условиях, показало, что биосинтез этого соединения является приспособительной реакцией организмов в ответ на экстремальные условия роста, к которым относятся изменения солености и минерального состава среды, температуры и освещенности, а также сочетания комплекса указанных параметров.

Оценка запасов каротиноидов в водоемах соляных промыслов Крымского полуострова

Нами были исследованы несколько водоемов солевых промыслов Крымского полуострова и юга Украины, в частности Сакского (Рис.2), Сивашского и Херсонского сольпромов.

Рис. 2. Сакский сольпром. Вид бассейнов для садки соли с высоты 2 км. Белого цвета – выпаренная соль; красно-коричневый цвет бассейнов обусловлен в значительной степени высокой концентрацией в рапе клеток Dunaliella

В Таблице 2 представлены средние данные по ряду наблюдений за 2007 год. Всего было обработано 90 проб. Наиболее адекватными для оценки численности водоросли в течение года являются ее модальные значения, которые оказались в пределах 19 – 37 млн.кл/л.

Таблица 2. Средние и модальные значения численности (млн.кл./л) Dunaliella salina в исследуемых водоемах Херсонского сольпрома

Содержание каротинов в клетке в значительной мере зависит от размера клетки и условий роста. По 80 определениям мы нашли, что содержание каротинов в среднем составляло 0,69 нанограмм /клетку при очень широком варьировании от 0,03 до 31,26 нг/кл. Заметим, что сильное варьирование исходных параметров не позволяет с большой вероятностью события оценить содержание каротинов в расчете на клетку для каждого конкретного случая. Кроме того, использовать полученное среднее значение для оценки содержания каротинов в литре воды по данным о численности клеток в исследуемых водоемах не вполне корректно также по той причине, что зависимость концентрации каротинов (мг/л) от концентрации клеток (млн.кл./л) в воде, как выяснилось, носит нелинейный характер (рис. 3) и хорошо описывается уравнением:

Рис. 3. Зависимость концентрации каротинов (мг/л) от концентрации клеток (млн.кл./л) в исследованных водоемах.

где х – концентрация клеток, млн.кл./л; у – концентрации каротинов, мг/л.

Приняв во внимание модальные концентрации клеток в водоемах, и воспользовавшись полученным уравнением, получим, что “обычное” (наиболее часто встречающееся) содержание каротинов в этих водоемах (по взятым пробам) составляет 3,42 – 4,51 мг/л.

Фактическое распределение содержания каротина в 1 л воды по частоте встречаемости в 80 пробах из исследуемых водоемов, представленное на рис. 4, подтверждает сделанный расчет.

Рис. 4. Распределение содержания каротина (мг/л) по частоте встречаемости в 80 пробах из исследуемых водоемов.

Таким образом, на одном квадратном метре бассейна при средней толщине слоя рапы 25 см текущее содержание каротина будет равняться 855 – 1128 мг, что соответствует 8,6 – 11,3 кг/га. Подчеркнем, что такое содержание каротина является типичным для водоемов соляных промыслов в их “естественном” состоянии, направленном на получение и добычу соли, когда не ставится цель получения каротина как продукта производства. Иногда (6% случаев) в естественных условиях в водоемах достигались очень высокие концентрации каротинов, превышавшие 50 мг/л, из них в двух случаях – более 100 мг/л при концентрации клеток более 3 млрд./л.

Практика показывает, что концентрацию каротинов в рапе можно повысить в десятки и сотни раз при использовании следующих технологических приемов:

• управляемое (в имеющихся водоемах) выращивание водоросли с использованием оптимальных режимов солености, внесения биогенных элементов и регулирования состава солей;
• инициация накопления каротинов в клетках водорослей при изменении должным образом режимов солености, освещенности слоя (регулирование толщины слоя воды), концентрации биогенных элементов (особенно азота);
• защита популяции водоросли от хищников (рачок Artemia salina) путем изменения солености;
• отстаивание, с использованием явления фототаксиса водорослей;
• флотация.

Дальнейшее соосаждение каротина с гидроокисью магния позволяет еще больше увеличить концентрацию каротина и получить продукт (пасту), допускающую длительное хранение каротина без разложения. Это очень важно, если учесть сезонность вегетации водоросли в естественных водоемах; открывается возможность последующей переработки пасты и извлечения из нее каротина в зимние, менее загруженные месяцы.

Предыдущий опыт получения каротина в условиях соленых лиманов юга Украины

Метод массового культивирования D. salina с целью полупромышленного получения β-каротина был впервые положен в основу создания экспериментального каротинового хозяйства площадью 0,5 га на базе Сакского химического завода в Крыму в 1965-1968 гг (Рис. 56). Для выращивания водоросли использовалась дешевая хлормагниевая рапа и удобрения (суперфосфат, аммиачная селитра, калийная соль и др.) Опытное хозяйство располагало пятнадцатью 200-литровыми пластиковыми лотками, четырьмя однокубовыми и четырьмя пятикубовыми бетонированными бассейнами, в которых размножали посевной материал, а также рядом промышленных бассейнов с земляным дном (рис. 5), в которых проходил второй этап – накопление каротина. Опыты, проведенные в этом хозяйстве в 1965-1968 гг., показали возможность получения на юге Украины до 120 кг каротина/га за вегетационный сезон (7 месяцев).

Ведущие производители и примеры продукции с содержанием каротина, получаемого из водоросли Dunaliella salina

Массовое культивирование Dunaliella salina с целью получения бета-каротина осуществляется сегодня в Австралии, Израиле, Испании, Китае, США. Крупнейшие в мире биотехнологические фирмы: Betatene Pty Ltd на юге Австралии и Western Biotechnology Pty Ltd на западе Австралии, входящие в международную корпорацию Cognis7, имеют пруды для выращивания Dunaliella площадью более 800 гектар (рис. 6)..

В США Cyanotech Inc. (рис. 7) и Microbio Resources, Inc. (San Diego, Калифорния, США), производят каждая по 1,5 т β-каротина в год из биомассы дуналиелли. Имеются данные о том, что компания Microbio Resources инвестировала в развитие мощностей по выращиванию Dunaliella и получению из нее каротина свыше 15 млн. долларов США

Крупные производители бета-каротина имеются также в Индии (Arora aromatics, Uttar Pradesh) и Китае (Shandong Binzhou Tianjian Biotechnology Co., Ltd.)8. Например, фирма Arora aromatics готова ежемесячно поставлять 5 тонн порошка (сухой биомассы) Dunaliella.

Массовое производство каротина налажено в Израиле (компания Nature Beta Technologies9).

В Украине и России единственным на сегодняшний день (по заявлению самой фирмы) производителем натуральных каротиноидов из гриба Blakeslea является группа "НПП "ВИТАН" 10. Фирма производит и реализует такую продукцию как:

• Биомасса бета-каротина с содержанием бета-каротина 6-7%.
• Биомасса ликопина с содержанием ликопина 3-5%.
• Масляные растворы бета-каротина в рафинированном дезодорированном подсолнечном масле, в которых содержится от 0,2 до 1,0% бета.
• Масляная суспензия бета-каротина 2,5...30%
• Кристаллы бета-каротина 95%
• Диетическая добавка "Каренол+", содержит 0,2% раствора бета-каротина в подсолнечном масле.
• Масло каротиновое содержит 0,015% бета-каротина, растворенного в подсолнечном масле.

Заключение

Мировой опыт получения каротинов из солоноводной одноклеточной водоросли Dunaliella salina показывает не только возможность, но и перспективность этого биотехнологического направления. Условия водоемов Крыма и юга Украины обеспечивают достаточную сырьевую базу для производства каротина. Грамотно используемые технологические приемы в состоянии существенно повысить выход конечного продукта. Предыдущий, в целом положительный опыт выращивания водоросли в опытно-промышленных масштабах свидетельствует о реальности данного проекта.