Carotenoid

Carotenoid là gì?

Một hợp chất hóa học tự nhiên Carotenoid được tìm thấy hầu hết trong các sắc tố thực vật, những thực vật có màu sắc mà chúng ta ăn hàng ngày. Thực vật, và một số loại carotenoid cung cấp màu cam, đỏ hoặc vàng khi chúng ta ăn chúng có lợi cho sức khỏe.

Một số thực phẩm từ động vật cũng chứa carotenoid, chẳng hạn như nhuyễn thể, động vật giáp xác và cá. Bản thân động vật biển này không sản sinh ra được carotenoid, nhưng chúng ăn nhiều thực vật có chứa tảo hoặc chúng ăn các sinh vật biển khác đã ăn nhiều carotenoid nên tổn hợp được carotenoid. Lòng đỏ trứng cũng chứa một lượng đáng kể carotenoid, đặc biệt là khi gà mái được cho ăn thức ăn giàu carotenoid.

Carotenoid là một hợp chất hóa học tự nhiên được tìm thấy hầu hết trong các sắc tố thực vật.

Carotenoid được biết đến nhiều nhất là beta-carotene , nguồn cung cấp vitamin A chính từ thực vật. Một số carotenoid đã được phát hiện là có lợi cho sức khỏe được liệt kê ở đây cryptoxanthin, alpha-carotene và astaxanthin lycopene, lutein, zeaxanthin. Chúng chỉ tình cờ được tìm thấy trong các loại thực phẩm rất bổ dưỡng và nó đều hoạt động như chất chống oxy hóa

Một số nghiên cứu chỉ ra rằng carotenoid được biết đến là một dạng sắc tố hữu cơ được tìm thấy những loài sinh vật có thể quang hợp và trong thực vật. Như tảo, một số nấm và một vài loại vi khuẩn chẳng hạn. Nó là tên của một nhóm những hợp chất có công thức cấu tạo gần giống nhau và có tác dụng trong việc bảo vệ cơ thể cũng gần như nhau chứ không phải một tên gọi riêng.

Khoảng 600 loại carotenoid khác nhau đã được các nhà khoa học phát hiện ra. Chúng được phân vào hai nhóm chính là carotenoid và xanthophylis tùy theo cấu tạo.

Con người không thể tự tổng hợp ra carotenoid mà chỉ có thể sử dụng carotenoid từ việc ăn thực vật để cung cấp các nhóm chất cần thiết trong quá trình phát triển và bảo vệ cơ thể con người.

Tác dụng của carotenoid chống lại những tác nhân oxy hóa từ bên ngoài tới cơ thể. Có tới khoảng 600 nhóm carotenoid khác nhau đã được thống kê, và trong số này thì có tới 50 nhóm được tìm thấy ở thực phẩm. Trong máu của chúng ta chỉ có khoảng 15 loại. Để giúp sự ổn định sức khỏe của con người, 15 loại này góp phần quan trọng.

Điều chế sản xuất

Điều tra, nghiên cứu, chiết xuất và tinh chế một số thực vật phổ biến ở Việt Nam chứa các carotenoid, đồng thời nghiên cứu một số đặc tính sinh học của chúng lên cơ thể sinh vật, chuột. Thăm dò khả năng ứng dụng của các hợp chất trên vào sản xuất thuốc và thực phẩm thuốc phục vụ đời sống. Thu thập các thực vật chứa các carotenoid, tách chiết chất carotenoid bằng các hệ dung môi, tinh sạch carotenoid bằng sắc ký bản mỏng điều chế, sắc ký cột trên gel silicagel.

Nghiên cứu một số tính chất hóa lý và hoạt tính sinh học của các carotenoid như khả năng chống oxy hóa, kháng khuẩn. Khi thử hoạt tính của ba chế phẩm β-caroten, lycopen, lutein kết quả thu được lên hai enzyme catalase, peroxidase. Ở một thử nghiệm khác, tác dụng của ba chế phẩm β-caroten, lycopen, lutein thu được lên khả năng sinh trưởng của 12 loài vi sinh vật và chuột khi cho chúng uống cùng CCl4.

Tách chiết được β-caroten từ rau dệu bằng dung môi ete-dầu, tinh sạch bởi sắc ký lọc gel silicagel, lycopen từ cà chua bằng hệ dung môi n-hexan: axeton (6:4) và tinh sạch bằng sắc ký lọc gel silicagel, lutein từ cánh hoa cúc vạn thọ bằng hệ dung môi ete dầu, tinh sạch bằng sắc ký lọc gel silicagel. Đã khảo sát được thành phần β-carotenoid, lycopen, lutein từ 31 mẫu thực vật ở Việt Nam. Ở một số mẫu chứa nhiều lá rau sam, rau má… còn 1 nguồn nguyên liệu phổ biến là rau rệu mới được phát hiện thêm. Trong quả cà chua chín nhũn là nguồn cung cấp phong phú lycopen nhất. Trong các mẫu nghiên cứu hầu như đều có lutein với hàm lượng tương đối cao tuy nhiên cánh hoa cúc vạn thọ là mẫu có nhiều nhất.

Cơ chế hoạt động

Alpha-carotene, beta-carotene và beta-cryptoxanthin là những thành phần chuyển đổi được thành vitamin A trong cơ thể và tất cả đều được gọi là carotenoids, phần còn lại của carotenoids được liệt kê không thể được chuyển đổi thành vitamin A. Một tên gọi khác được gọi là carotenoids không chứa vitamin A. Đối với cơ thể chúng ta, hoạt chất beta-carotene là nguồn cung cấp vitamin A chính.

Ủy ban Thực phẩm và Dinh dưỡng khuyên chúng ta không nên tự bổ sung beta-carotene. Chỉ khi thiếu vitamin A chúng ta mới nên bổ sung beta-carotene. Một hướng dẫn liều lượng an toàn mà bạn có thể tham khảo sử dụng.

Ở độ tuổi thanh thiếu niên và người trưởng thành có thể dùng từ 6 đến 15mg chất bổ sung beta-carotene mỗi ngày.

Trẻ em, nên dùng từ 3 đến 6 mg chất bổ sung beta-carotene mỗi ngày tùy theo lứa tuổi.

Carotenoids thường được sử dụng trong thực phẩm và thức ăn chăn nuôi do đặc tính màu của chúng. Các carotenoid tự nhiên được sử dụng để củng cố màu sắc của cá, làm tăng cảm nhận của người tiêu dùng về chất lượng. Một ví dụ là việc bổ sung carotenoid vào thức ăn cho cá để truyền màu sắc cho cá hồi nuôi.

Các đặc tính dinh dưỡng của carotenoid cũng thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp thực phẩm. Một số lượng lớn các nghiên cứu khoa học đã xác nhận lợi ích của carotenoid đối với sức khỏe và việc sử dụng cho mục đích này đang tăng lên nhanh chóng. Bên cạnh đó, carotenoid đã được đề xuất như một hợp chất có giá trị gia tăng có thể góp phần làm cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học vi tảo trở nên khả thi về mặt kinh tế.

Trong số tất cả các carotenoid tự nhiên hiện có, năm loại có thể được coi là những chất có liên quan nhất về mặt kinh tế. Các ứng dụng chính của carotenoid hiện là chất bổ sung chế độ ăn uống, thực phẩm tăng cường, màu thực phẩm, thức ăn gia súc và dược phẩm và mỹ phẩm.

Carotenoid được biết đến là một tiền chất của vitamin A.

β-carotene, được biết đến rộng rãi nhất trong số các carotenoid, được biết đến là một tiền chất của vitamin A, có thể là một số loại carotenoid khác. Carotenoid có đặc tính chống oxy hóa và một số lượng lớn các nghiên cứu đã xác nhận lợi ích của chúng đối với sức khỏe. Đặc biệt, carotenoid được cho là có tác dụng giảm nguy cơ mắc các bệnh thoái hóa và ung thư, đặc biệt là ở người cao tuổi, như đã giải thích ở trên.

Ngành y tế đưa carotenoid vào trong thực phẩm chức năng không kê đơn (OTC) và trong danh sách thực phẩm tăng cường. Đây là một trong những phân khúc phát triển nhanh nhất của ngành nhưng vẫn còn tương đối nhỏ so với phân khúc màu. Các ngành công nghiệp dược phẩm và mỹ phẩm cũng chủ yếu sử dụng carotenoid cho các đặc tính tạo màu của chúng, mặc dù việc sử dụng chúng bởi các công ty dược phẩm và mỹ phẩm đang tăng lên nhanh chóng do đặc tính dinh dưỡng của chúng.

Một ví dụ về sản phẩm mới từ phân khúc này là 'viên uống làm đẹp' có chứa carotenoid lycopene. Sản phẩm này thuộc một phân khúc thị trường mới được biết đến với tên gọi 'Cosmeticceuticals', nhằm mục đích kết hợp mỹ phẩm và các thành phần thực phẩm dinh dưỡng để tạo ra các sản phẩm cải thiện làn da và mái tóc.

Các carotenoid giống hệt nhau được tổng hợp hóa học chiếm lĩnh thị trường nhưng các carotenoid chiết xuất tự nhiên đang ngày càng phổ biến do nhu cầu ngày càng tăng đối với các sản phẩm tự nhiên của người tiêu dùng. Carotenoid tự nhiên có thể được chiết xuất từ ​​nguyên liệu thực vật như cà chua, tảo và nấm. Các carotenoid riêng lẻ có sẵn ở nhiều dạng khác nhau.

Các dạng phổ biến nhất là bột hòa tan trong nước lạnh, nhũ dầu và hạt. Nồng độ dao động từ 0,2 đến 100%. Nồng độ phổ biến nhất là 10%. Hỗn hợp hoặc hỗn hợp carotenoid cũng có sẵn chứa hai hoặc nhiều carotenoid khác nhau. Giống như các carotenoid riêng lẻ, hỗn hợp có sẵn ở nhiều dạng khác nhau bao gồm, dạng bột phân tán trong nước, dạng huyền phù dầu và dạng hạt. Nồng độ của hỗn hợp dao động từ 1 đến 30%, với nồng độ phổ biến nhất là 10%.

Carotenoid được sử dụng rộng rãi làm chất tăng màu trong thực phẩm tự nhiên bao gồm lòng đỏ trứng, thịt gà hoặc cá. Tuy nhiên, trong số hơn 400 loại carotenoid đã biết, chỉ một số ít trong số đó đã được sử dụng thương mại, bao gồm β-carotene, lycopene, asthaxanthin và lutein. Một trong những ưu điểm chính trong việc sử dụng vi tảo làm chất mang carotenoid trong công nghiệp thực phẩm là nhiều hợp chất chống oxy hóa khác có trong sinh khối vi tảo có tác động tích cực đến sức khỏe con người, đôi khi tác dụng hiệp đồng với carotenoid.

Ngoài ra, nếu carotenoid được xử lý trong nền vi tảo (sinh khối khô được làm giàu carotenoid) thì một số khoáng chất mà sự hiện diện vốn có của sinh khối tảo cũng được cung cấp trong công thức. Những khoáng chất này có tác dụng tích cực đối với sức khỏe con người, đặc biệt là trong việc tăng cường các hoạt động đồng hóa. Carotenoid cũng đã được sử dụng làm chất bảo quản trong mỹ phẩm và các sản phẩm bảo vệ năng lượng mặt trời.

Do hàm lượng carotenoid, giá trị thương mại của vi tảo tăng lên và việc sử dụng chúng được mở rộng rộng rãi vào nhiều ứng dụng của thị trường thực phẩm. Điều đó bao gồm việc sử dụng Arthrospira , Chlorella , Dunaliella, Spirulina và Aphanizomenon làm thực phẩm chức năng có thể tìm thấy trên thị trường dưới dạng thuốc viên, viên nén và viên nang. Những vi tảo này cũng đã được tích hợp trong công thức dinh dưỡng của mì ống, đồ ăn nhẹ, đồ ngọt, đồ uống và kẹo cao su bong bóng.

Vi tảo cũng được sử dụng để cải thiện chất lượng màu cá trong nuôi trồng thủy sản. Salmonids được cung cấp từ các loài vi tảo làm giàu astaxanthin, đặc biệt là Haematococcus pluvialis.

Ứng dụng môi trường: Carotenoid trong lọc sinh học, vi tảo đã được quan tâm như là nguồn nguyên liệu đầy hứa hẹn cho nhiên liệu sinh học. Năng suất của các vi sinh vật quang hợp này trong việc chuyển đổi carbon dioxide thành lipid giàu carbon vượt rất nhiều so với năng suất của các cây trồng có dầu nông nghiệp mà không phải cạnh tranh đất canh tác. Tuy nhiên, sản xuất sinh khối tảo làm giàu lipid ở quy mô lớn vẫn chưa khả thi về mặt kinh tế và vẫn đòi hỏi những nỗ lực lớn trong việc phát triển công nghệ phù hợp cho phép giảm chi phí sản xuất sinh khối ở quy mô lớn ít nhất là ở mức độ lớn.

Những tiến bộ gần đây trong sinh học hệ thống, kỹ thuật di truyền và các phương pháp thu lợi nhuận từ các phần nhỏ của dư lượng sinh khối mở ra các kịch bản mới để làm cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học từ vi tảo trở nên phù hợp về mặt kinh tế trong khoảng thời gian khoảng 15 năm. Carotenoid thực sự là một trong những sản phẩm sinh học chính mà quá trình sản xuất cần thiết để làm cho việc sản xuất nhiên liệu sinh học trở nên khả thi về mặt kinh tế. Do đó, nghịch lý là sản xuất các hợp chất có giá trị gia tăng cao như carotenoid cho đến nay phải là cách duy nhất để tiếp cận sản xuất kinh tế nguồn năng lượng có giá trị thấp làm nhiên liệu sinh học từ vi tảo.