Karotenoidy – gdzie występują, jak działają i które produkty zawierają ich najwięcej?

Intensywnie pomarańczowa marchew, czerwone pomidory, żółta kukurydza czy ciemnozielony jarmuż zawdzięczają swoje barwy między innymi karotenoidom. To naturalne barwniki roślinne, które od wielu lat znajdują się w centrum zainteresowania naukowców zajmujących się żywieniem człowieka. Nie są jedną substancją, lecz dużą grupą związków występujących przede wszystkim w warzywach, owocach, algach oraz niektórych mikroorganizmach. Sprawdźmy, czym są karotenoidy, jakie są ich najważniejsze rodzaje, gdzie występują najliczniej oraz dlaczego warto uwzględniać je w codziennej diecie.

Czym są karotenoidy?

Karotenoidy to liczna grupa naturalnych barwników rozpuszczalnych w tłuszczach. W roślinach uczestniczą w procesie fotosyntezy oraz chronią tkanki przed nadmiarem promieniowania słonecznego. To właśnie one odpowiadają za charakterystyczne żółte, pomarańczowe i czerwone zabarwienie wielu warzyw oraz owoców, choć występują również w zielonych liściach, gdzie ich obecność maskuje chlorofil. Do tej pory opisano ponad 850 różnych karotenoidów, jednak tylko kilkadziesiąt trafia do codziennej diety człowieka, a największe znaczenie mają beta-karoten, alfa-karoten, likopen, luteina, zeaksantyna oraz beta-kryptoksantyna.

Organizm człowieka nie potrafi sam wytwarzać karotenoidów, dlatego muszą być dostarczane wraz z pożywieniem. Część z nich, określana jako karotenoidy prowitaminy A, może zostać przekształcona w witaminę A. Pozostałe nie wykazują takiej właściwości, jednak również należą do naturalnych związków bioaktywnych obecnych w żywności. Najbogatszym źródłem karotenoidów pozostają właśnie różnorodne warzywa i owoce, dlatego ich ilość w diecie w dużej mierze zależy od codziennych nawyków żywieniowych.

Dlaczego karotenoidy są uznawane za związki bioaktywne?

Określenie „związki bioaktywne” oznacza, że karotenoidy mogą wpływać na funkcjonowanie organizmu, mimo że nie należą do składników odżywczych niezbędnych do życia, takich jak białka, tłuszcze, węglowodany, witaminy czy składniki mineralne. Część z nich pełni dodatkowo rolę prowitaminy A, natomiast pozostałe są przedmiotem licznych badań dotyczących ich udziału w naturalnych procesach zachodzących w organizmie. Z tego względu od wielu lat znajdują się w centrum zainteresowania naukowców zajmujących się żywieniem człowieka.

Najczęściej analizowane są właściwości przeciwutleniające karotenoidów oraz ich udział w ochronie komórek przed stresem oksydacyjnym. Badania dotyczą również ich biodostępności, sposobu wchłaniania oraz zależności między regularnym spożyciem produktów bogatych w karotenoidy a zdrowym modelem żywienia. Naukowcy podkreślają jednak, że największe korzyści przynosi dieta oparta na różnorodnych produktach, dostarczająca wielu różnych karotenoidów jednocześnie, a nie koncentrowanie się na jednym wybranym związku.

Rodzaje karotenoidów – czym różnią się poszczególne grupy?

Choć najczęściej mówi się po prostu o karotenoidach, w rzeczywistości jest to bardzo liczna grupa naturalnych związków chemicznych. Do tej pory naukowcy opisali ponad 850 różnych karotenoidów, dlatego dla ułatwienia podzielono je na dwie główne grupy różniące się budową chemiczną oraz właściwościami. W praktyce największe znaczenie ma jednak nie wybór jednego karotenoidu, lecz różnorodna dieta dostarczająca ich z wielu produktów roślinnych i części produktów pochodzenia zwierzęcego.

Pierwszą grupę stanowią karoteny, czyli związki zbudowane wyłącznie z atomów węgla i wodoru. Zaliczają się do nich między innymi beta-karoten, alfa-karoten oraz likopen. Beta-karoten i alfa-karoten należą jednocześnie do karotenoidów wykazujących aktywność prowitaminy A, ponieważ organizm może przekształcać je w witaminę A. Likopen nie posiada tej właściwości, jednak odpowiada za intensywnie czerwone zabarwienie pomidorów, arbuzów czy różowych grejpfrutów.

Drugą grupę tworzą ksantofile, które oprócz węgla i wodoru zawierają również atomy tlenu. Najbardziej znane są luteina, zeaksantyna, beta-kryptoksantyna, astaksantyna oraz kantaksantyna. Występują przede wszystkim w zielonych warzywach liściastych, kukurydzy, papryce, żółtkach jaj oraz organizmach morskich. Część z nich, podobnie jak beta-kryptoksantyna, również wykazuje aktywność prowitaminy A, natomiast pozostałe pełnią inne funkcje i nie mogą zostać przekształcone w tę witaminę. Różnorodny jadłospis pozwala dostarczać jednocześnie przedstawicieli obu grup karotenoidów.

Jak karotenoidy wpływają na organizm?

Najczęściej mówi się o właściwościach przeciwutleniających karotenoidów. Wiele z nich uczestniczy w neutralizowaniu części wolnych rodników powstających podczas naturalnych procesów metabolicznych, dlatego od lat są przedmiotem badań dotyczących stresu oksydacyjnego. Równocześnie karotenoidy prowitaminy A, takie jak beta-karoten, alfa-karoten i beta-kryptoksantyna, mogą zostać przekształcone przez organizm w witaminę A. Pozostałe związki, między innymi likopen, luteina, zeaksantyna i astaksantyna, nie wykazują takiej właściwości, jednak również należą do najlepiej poznanych roślinnych związków bioaktywnych.

Coraz więcej badań dotyczy również biodostępności karotenoidów, ponieważ ich wykorzystanie przez organizm zależy od wielu czynników. Najlepiej przyswajają się w obecności niewielkiej ilości tłuszczu, a rozdrobnienie produktów lub krótka obróbka cieplna często ułatwiają uwalnianie tych związków z komórek roślinnych. Z tego powodu organizm zwykle lepiej wykorzystuje karotenoidy z przecieru pomidorowego czy gotowanej marchewki podanej z oliwą niż z tych samych produktów spożywanych na surowo bez dodatku tłuszczu.

Nie. Poszczególne karotenoidy różnią się nie tylko budową chemiczną, ale również sposobem, w jaki są wykorzystywane przez organizm. Beta-karoten, alfa-karoten oraz beta-kryptoksantyna należą do karotenoidów o aktywności prowitaminy A, ponieważ mogą zostać przekształcone w witaminę A. Likopen, luteina, zeaksantyna czy astaksantyna nie wykazują tej właściwości, mimo że również należą do tej samej grupy naturalnych związków bioaktywnych. Oznacza to, że obecność jednego karotenoidu w diecie nie zastępuje pozostałych.

Karotenoidy różnią się także biodostępnością. Na ich wchłanianie wpływa między innymi budowa chemiczna, obecność tłuszczu w posiłku, sposób przygotowania żywności oraz rodzaj produktu, z którego pochodzą. Badania pokazują, że ksantofile, takie jak luteina czy zeaksantyna, często wchłaniają się inaczej niż karoteny, do których zalicza się beta-karoten i likopen. Z tego względu specjaliści nie wskazują jednego „najlepszego” karotenoidu.

W czym jest najwięcej karotenoidów?

Karotenoidy występują przede wszystkim w warzywach i owocach o intensywnych barwach – pomarańczowej, czerwonej, żółtej oraz ciemnozielonej. Nie każdy produkt zawiera jednak te same związki. Marchew i bataty dostarczają głównie beta-karotenu, pomidory są jednym z najlepszych źródeł likopenu, natomiast luteina i zeaksantyna dominują w zielonych warzywach liściastych. W praktyce największe korzyści przynosi urozmaicona dieta oparta na wielu kolorowych produktach roślinnych, ponieważ pozwala dostarczać różne rodzaje karotenoidów jednocześnie.

Warto pamiętać, że wysoka zawartość karotenoidów w przeliczeniu na 100 g nie zawsze oznacza, że dany produkt jest ich najważniejszym źródłem w codziennym jadłospisie. Znacznie większe znaczenie ma częstotliwość spożycia. Marchew, pomidory, papryka, dynia, szpinak czy jarmuż pojawiają się na talerzu zdecydowanie częściej niż egzotyczne owoce lub algi, dlatego to właśnie one dostarczają większości karotenoidów w europejskim modelu żywienia.

Produkty bogate w karotenoidy

Najwyższa zawartość karotenoidów nie zawsze oznacza, że dany produkt jest ich głównym źródłem w codziennej diecie. Znacznie większe znaczenie ma częstotliwość spożycia. Niektóre produkty pojawiają się na talerzu zdecydowanie częściej niż egzotyczne owoce, dlatego to właśnie one dostarczają większości karotenoidów w europejskim modelu żywienia.

Jak zwiększyć ilość karotenoidów w codziennej diecie?

Najprostszym sposobem jest regularne spożywanie warzyw i owoców o intensywnych barwach. Marchew, dynia, bataty, pomidory, papryka, szpinak, jarmuż, mango czy morele dostarczają różnych karotenoidów, dlatego warto uwzględniać je w jadłospisie przez cały rok. Im bardziej różnorodny talerz, tym większa szansa na dostarczenie zarówno beta-karotenu, jak i likopenu, luteiny, zeaksantyny czy beta-kryptoksantyny.

Karotenoidy rozpuszczają się w tłuszczach, dlatego ich przyswajanie zwiększa dodatek niewielkiej ilości oliwy z oliwek, oleju rzepakowego, awokado lub orzechów do posiłku. W wielu przypadkach korzystne okazuje się również rozdrobnienie produktów albo krótka obróbka cieplna. Przecier pomidorowy, pieczona dynia czy gotowana marchew podana z dodatkiem zdrowego tłuszczu zwykle dostarczają lepiej przyswajalnych karotenoidów niż te same produkty spożywane całkowicie na surowo.

Od czego zależy zawartość karotenoidów w żywności?

Ilość karotenoidów w produktach spożywczych zależy już od etapu uprawy roślin. Znaczenie mają między innymi gatunek i odmiana, stopień dojrzałości, dostęp do światła słonecznego, temperatura oraz warunki wzrostu. W wielu owocach i warzywach zawartość poszczególnych karotenoidów zwiększa się wraz z dojrzewaniem, dlatego w pełni dojrzałe pomidory, papryka czy morele zwykle zawierają ich więcej niż owoce zebrane zbyt wcześnie.

Wpływ ma również sposób przechowywania i przygotowania żywności. Karotenoidy są wrażliwe na działanie światła, tlenu oraz wysokiej temperatury, jednak obróbka cieplna nie zawsze oznacza ich mniejszą ilość. Krótkie gotowanie, duszenie lub przygotowanie przecieru mogą zwiększać dostępność części karotenoidów poprzez uwolnienie ich z komórek roślinnych. Z kolei długotrwałe przechowywanie, wielokrotne podgrzewanie czy smażenie w wysokiej temperaturze sprzyjają ich stopniowemu rozkładowi. Mrożenie warzyw i owoców zwykle pozwala zachować znaczną część karotenoidów, dlatego produkty mrożone pozostają ich wartościowym źródłem poza sezonem.

Czy warto sięgać po suplementy z karotenoidami?

Najlepszym źródłem karotenoidów pozostaje zróżnicowana dieta bogata w warzywa i owoce. W naturalnych produktach nie występują one pojedynczo, lecz tworzą mieszaninę wielu różnych związków, takich jak beta-karoten, likopen, luteina, zeaksantyna czy beta-kryptoksantyna. Oprócz nich żywność dostarcza również błonnika, witamin, składników mineralnych oraz innych substancji bioaktywnych, których nie odtworzy pojedynczy suplement. Z tego względu zarówno instytucje zajmujące się żywieniem, jak i autorzy przeglądów naukowych wskazują, że podstawą podaży karotenoidów powinny być produkty spożywcze, a nie preparaty dostępne w aptekach.

Suplementy zawierające luteinę, likopen, astaksantynę czy beta-karoten są przedmiotem licznych badań naukowych, jednak nie oznacza to, że powinny zastępować codzienną dietę. W większości przypadków eksperci zalecają przede wszystkim regularne spożywanie różnorodnych warzyw i owoców, ponieważ pozwala to dostarczać wiele karotenoidów jednocześnie w ich naturalnych proporcjach. Suplementację warto rozważać wyłącznie w uzasadnionych sytuacjach i zgodnie z zaleceniami lekarza lub dietetyka, zwłaszcza że wysokie dawki niektórych preparatów z beta-karotenem nie są odpowiednie dla wszystkich grup osób.

Źródła

• Institute of Medicine (US). Dietary Reference Intakes for Vitamin C, Vitamin E, Selenium, and Carotenoids. National Academies Press, Washington (DC), 2000.
• Institute of Medicine (US). β-Carotene and Other Carotenoids. W: Dietary Reference Intakes for Vitamin C, Vitamin E, Selenium, and Carotenoids. National Academies Press, Washington (DC), 2000.
• National Institutes of Health (NIH), Office of Dietary Supplements. Vitamin A – Fact Sheet for Consumers.
• National Institutes of Health (NIH), Office of Dietary Supplements. Vitamin A – Fact Sheet for Health Professionals.
• Meléndez-Martínez A.J. i wsp. Chemistry, Occurrence, Properties, Applications, and Encapsulation of Carotenoids. Foods.
• Bohn T. i wsp. From carotenoid intake to carotenoid blood and tissue concentrations – implications for dietary intake recommendations. Nutrition Reviews.
• Rodriguez-Amaya D.B. Food Carotenoids: Chemistry, Biology and Technology. Wiley Blackwell.
• Proceedings of the Nutrition Society. Bioavailability of carotenoids in human subjects.
• National Academies Press. Dietary Reference Intakes: The Essential Guide to Nutrient Requirements – Carotenoids.

FAQ – najczęściej zadawane pytania