Каротини-це складні органічні речовини, багаті циклічними включеннями. Ці пігменти надають фруктам і овочам жовто-оранжевий колір. Отримані з натуральних продуктів або створені штучним шляхом з’єднання знайшли застосування в харчовій промисловості, а також косметології як безпечні барвники, що надають природний яскравий колір. Їм присвоєно код харчової добавки Е160а. у зв’язку з тим, що бета-каротин є попередником вітаміну А, в якості добавки в продукції він не тільки не приносить шкоди, але навіть є корисним, за що дуже високо цінується.

Що таке каротини, формула

Каротини-це пігменти, що відносяться до класу каротиноїдів. Це ненасичені вуглеводні, що мають у складі подвійні ковалентні зв’язки. Хімічна формула С40Н56. Представлені жорсткими ланцюгами, на кінцях яких розташовуються дві циклічні угруповання. Серед каротинів найбільш значущий бета-каротин, названий так за те, що має два ідентичних бета-кільця.

Дані пігменти широко поширені в природі і зустрічаються в плодах рослин, у водоростях, грибах, у бактерій. У них вони виконують функцію потужних антиоксидантів, оскільки завдяки складній структурі здатні поглинати світлові хвилі, що призводять до виникнення мутацій, опіків, пухлин. Крім того, з’єднання захищає клітини від окисного стресу. Наявність каротину вносить істотний внесок в аромат багатьох овочів і фруктів, оскільки він попередник кетона – іонона, що визначає стійкий запах, наприклад, моркви.

Харчова добавка має вигляд порошку низької щільності відтінку від жовтого до червоно-оранжевого, складається з дрібних кристаликів. Має нейтральний або слабо виражений специфічний стійкий морквяний запах. Не розкладається довгий час при дотриманні умов зберігання, не схильна до впливу високої кислотності. Нестійка до впливу підвищеної вологості, прямих сонячних променів, може самозайматися при відкритому доступі кисню при кімнатній температурі.

Молекула каротину

Е160а випускають в сухому порошкоподібному і рідкому вигляді. Каротини добре розчинні в органічних розчинниках, таких як спирти, ефіри, речовини ароматичного ряду (бензоли, феноли), пропіленгліколь, хлорвмісні сполуки (хлороформ), вуглеводні (гексан), а також жири. Не розчиняються у воді.

Хімічний склад, характеристики, харчова цінність

У складі Е160а знаходиться комплекс каротинів: альфа -, гамма-і бета-форми. Потрапляючи в організм, при наявності жирів вони розчиняються і швидко всмоктуються в кров. У печінці відбувається розщеплення молекули бета-каротину і біотрансформація в ретинол – вітамін А.тому з’єднання не калорійне і не бере участь в енергетичному обміні.

Висока харчова цінність полягає не в калорійності, а в здатності перетворюватися в життєво необхідну речовину, позитивно впливає на здоров’я. Бета-каротин – це природне джерело жиророзчинного істинного вітаміну А.Аксерофтол виконує ряд важливих функцій, головні з яких – захист клітин від дії агресивних окислювачів, а також нормалізація метаболізму, забезпечення росту, затримка клітинного старіння. При нестачі ретинолу виникає спочатку гіповітаміноз, що виражається в поступовому зниженні імунітету, бачення в темряві, в загальному погіршенні самопочуття. Потім слід авітаміноз-патологічний стан, обумовлений гострою нестачею вітаміну. Основні симптоми:

  • куряча сліпота;
  • сухість шкірних покривів, слизової (кон’юнктиви);
  • порушення роботи імунної системи, виникнення вторинного імунодефіциту;
  • закупорка слізних каналів;
  • запальні ураження шкіри (дерматити) з сверблячкою і лущенням.

До авітамінозу призводить незбалансоване харчування і мізерна дієта, в якій недостатньо продуктів тваринного і рослинного походження. Крім того, з’єднання не засвоюється, якщо відсутні жири.

Історія використання

Знайомство з каротиноїдами почалося в 19 столітті, коли німецький вчений Вільгельм Генріх Фердинанд Вакенродер виділив з моркви особливу барвник. Він дав йому назву на честь латинського слова carota-морква. Після цього почалися масштабні дослідження жовто-помаранчевих фарбувальних сполук.

По всьому світу біологи екстрагували з різних видів і частин рослин схожі пігменти. Швед Йенс Якоб Берцеліус в 1837 році отримав їх з осіннього листя, данський хімік Вільям Крістофер Цейзе, вивчаючи морквяні каротини, робив спроби визначити їх хімічну формулу. Великий внесок в ідентифікацію вніс російський вчений діяч Микола Андрійович Бородін, який припустив, що одержувані речовини являють собою комплекс каротиноїдів.

Тільки в 1907 році Ріхард Мартін Вільштеттер, професор хімік-органік з Німеччини, спільно зі своїм колегою миттю, точно визначив формулу каротинів. Це наукове відкриття допомогло наблизитися до розуміння структурного виду молекули( що було зроблено в 1930 році), її функцій.

Одночасно з ретельним вивченням бета-каротину відбувалося осмислення функцій і метаболізму вітаміну А.коли медики прийшли до висновку, що каротини в раціоні сприяють поліпшенню стану багатьох хворих зі схожою симптоматикою, почалося їх промислове виробництво.

В кінці 20-початку 21 століття використання бета-каротину вийшло на світовий рівень. З розвитком харчової промисловості виникла необхідність в безпечних і натуральних барвниках, які давали б такий же яскравий колір, як синтетичні, але при цьому не завдавали шкоди здоров’ю. Фірми перейшли до активного застосування рослинних пігментів. Каротини не тільки не роблять негативного ефекту, але навіть корисні, можуть класифікуватися як біологічно активні добавки до їжі. При цьому виходить насичений відтінок, не втрачається товарний вигляд продукту. На сьогоднішній день Е160а дозволена у всіх країнах світу.

Отримання та виробництво

Надходять у продаж каротини діляться на синтетичні (Е160і) і натуральні (160ii). Штучно синтезовані отримують за допомогою біотехнологічних методів з водоростей, грибів або мікроорганізмів. За функціональною активністю і властивостями вони нічим не відрізняються від екстрагованих з натуральної сировини пігментів.

Виділення натурального каротину з рослин проводиться в кілька етапів в лабораторних умовах. Для екстракції добре підходять такі культури як морква і гарбуз. Послідовність стадій:

  • Вихідний матеріал обережно висушується при впливі низьких позитивних температур. Занадто інтенсивне температурний вплив неминуче призводить до розкладання потрібного з’єднання, тому температурний режим не повинен перевищувати 100 °С.сировина подрібнюється.
  • Як розчинник (екстрагент) найчастіше використовуються хлорвмісні сполуки, наприклад, дихлоретан. Його додають до сухої суміші. У спеціальних установках-екстракторах, відбувається екстрагування барвника протягом 1,5 годин.
  • Розчин переміщається в випарник, куди подають вуглекислий газ, що зв’язує дихлоретан і видаляє його з продукту при постійній температурі менше 50 °С.
    Проводять реакцію омилення утворився концентрату. Вона полягає у взаємодії складного ефіру з водою, при якому виділяється спирт і кислі солі. Для цього вносять 10% гідроксид калію. Процес йде 20 хвилин в реакторі, оснащеному холодильником. Випадає осад з виходом каротину в 80% і домішками мила.
  • Отриману масу відкидають і фільтрують через ємнісний фільтр, обробляють спиртом для позбавлення від непотрібних мильних та інших фарбувальних з’єднань.
    Потім в реакторі з мішалкою і охолоджувальному пристроєм матеріал знову піддають взаємодії з дихлоретаном, на цьому етапі відбувається повторна екстракція з омиленого осаду.
  • Екстракт згущують у вакуумному дистиляторі.
  • Отриманий перенасичений розчин проходить ряд повторних кристалізацій в спеціальних кристалізаторах при охолодженні.
  • Після третьої кристалізації кристали каротину для додаткового очищення промивають спиртом, потім висушують.

При такому способі отримання вихід каротину становить 90%. Основний постачальник-США. Промислове виробництво стикається з низкою проблем. По-перше, необхідні грамотні співробітники, знайомі з методами екстракції сполук з рослинних залишків. По-друге, під час роботи доводиться взаємодіяти з токсичним дихлоретаном. По-третє, вміст каротинів в овочах і фруктах варіює від врожаю до врожаю і залежить від погодних умов, родючості грунту, біотичних факторів. Тому процентний вихід не завжди стабільний.

З розвитком біотехнології був запропонований новий метод отримання каротину, пов’язаний з мікробіологічним синтезом. Для цього підбираються найбільш невибагливі культури мікроорганізмів, які могли б жити на відносно недорогих поживних середовищах. Це істотно здешевлює і спрощує процес виробництва. Як правило, синтетиками є пігментовані дріжджі або гриби видів Phycomyces blakesleeanus, Blakeslea trispora. Інший критерій відбору-висока концентрація шуканого каротину. Вона відзначається у одноклітинних водоростей Dunaliella salina, яких також успішно вирощують в умовах лабораторії.

Отримання Е160і за участю штамів цвілевих грибків Blakeslea trispor включає кілька стадій:

  • Приготування ферментативних середовищ з крохмалю, кукурудзяного або соєвого борошна, подрібненого насіння бавовни, меляса.
  • Підготовка спор гетероталличних грибів ( + ) і (–), які при змішуванні дають найбільшу концентрацію пігменту в міцелії. Різностатеві форми витримуються в пробірках з агаром (суміш полісахаридів) 7 днів.
  • Висів культури на поживні середовища, спочатку окремо ( + ) і ( -).
  • Після проростання, яке завершується після 48-годинного періоду, отримані різностатеві штами змішуються при + 26 °С і посиленої аерації в спеціальному ферментері.
  • Суміш вирощується ще протягом тижня при постійних умовах середовища.
  • Всередину додаються стимулятори росту, що сприяють більш швидкому розростанню і інтенсифікації вироблення каротину. Як правило, такі сполуки відносяться до класу кетонів – іонон, або ж є вуглеводнями – Гас. Стимулюють накопичення і триспорові кислоти.
  • Найвища концентрація барвника спостерігається після завершення росту міцелію, у другій фазі росту колонії. Цей етап-основна ферментація, під час якої відбувається основний синтез каротину.
  • Міцелій інактивують за допомогою термообробки при температурному режимі 75-80 °С, потім пропускають через фільтр.
    Отриману масу відправляють в млин, де вона перетирається до порошкоподібного стану.
  • Проводять екстракцію за допомогою соняшникової олії, спирту, петролейним ефіром (суміш аліфатичних вуглеводнів, що не мають ароматичних вставок).

Вихід бета-каротину при такому способі отримання досягає 92%. Технологічно процес простіший, не пов’язаний з роботою зі складним і масивним виробничим обладнанням. При цьому не доводиться контактувати з небезпечними для життя екстрагентами, а концентрація пігменту в міцелії передбачувана і відтворювана. Таким чином пігмент синтезують в Іспанії.

Менш ефективна Біотехнологічна методика отримання каротину з одноклітинної водорості Dunaliella salina. Культивування пов’язане з великими витратами в порівнянні з вирощуванням грибків. Для високої концентрації речовини рослині необхідно забезпечити оптимальну освітленість, солоність, pH води, додавання різних мінеральних елементів. Виділення з середовища клітин трудомістке, включає складні процеси фільтрації, впливу хімічними реагентами, використання дисперсних систем. Важко йде і процес екстрагування, для якого необхідне застосування органічних розчинників, що не завжди можливо при синтезі харчової добавки. Вихід ускладнюється значними за об’ємною часткою домішками гліцерину, складовими іноді близько 30% від одержуваного каротину, але компенсується масовістю виробництва. Незважаючи на труднощі, на ринку представлена добавка, синтезована таким способом, поставками займається Австралія.

Бета-каротин

Бета-каротин-це жовто-помаранчева речовина з групи каротиноїдів, яке зустрічається в більшому обсязі і найчастіше. Його накопичують клітини багатьох рослин для власних потреб, а в організмі людини і тварин він перетворюється в істинний вітамін А, що виконує безліч регуляторних функцій. Завдяки особливій структурі молекули бета-каротину здатні поглинати світло певної довжини хвилі (280-550 нм), за рахунок чого рослини більш повно використовують енергію сонця під час фотосинтезу. Крім того, пігмент захищає рослинні клітини від атаки синглетного кисню, різних пероксидів, оскільки має яскраво виражену антиоксидантну активність.

У тварин бета-каротин грає не менш важливу роль. Основна його роль-метаболічна, Регуляторна. У людини він перетворюється в вітамін А, необхідний для протікання багатьох життєво важливих процесів організму. Функція:

  • Бере участь у синтезі основного зорового пігменту – родопсину. Сприяє нормальному функціонуванню нічного зору, розрізнення світла і тіні, зволоженню слизової очі, запобігаючи інфікування патогенами, які пошкоджують пересихаючу рогівку.
  • Впливає на формування кісткової тканини, ріст кісток і зубів.
    Кофермент багатьох хімічних реакцій, в тому числі синтезу статевих гормонів.
  • Необхідний для злагодженого і швидкого функціонування імунної системи: забезпечує вироблення антитіл, інтерферону, лізоциму, активує Т-лімфоцити.
  • Сприяє засвоєнню вітаміну D за рахунок збудження відповідних рецепторів.
  • Нормалізує роботу печінки, формування і відходження жовчних кислот через регуляцію виділення таурину.
  • Незамінний компонент в ланцюзі синтезу колагену, а також соматомедину, який забезпечує наростання м’язової маси.

Бета-каротин-це високо активна речовина, яка бере участь в різних процесах організму. Тому його недолік відразу ж виявляється. Однак каротиноїди здатні накопичуватися, тому дефіцит пігменту в їжі не моментально викликає негативну симптоматику, а тільки після того, як виснажаться природні запаси. В сучасних умовах це відбувається рідко, в основному в країнах, що розвиваються в дитячому віці, тому що дитині вітаміну потрібно більше. У більшій дозі потребують вагітні та годуючі жінки. Фахівці не рекомендують рано відмовлятися від грудного вигодовування ще й тому, що з молоком матері дитина отримує доступну форму провітаміну і ретинолу.

Дефіцит найчастіше виникає не через відсутність пігменту в їжі, а при порушеннях засвоюваності. Це так званий вторинний дефіцит, провокований хронічним алкоголізмом, тривалим пасивному або активному курінні, дисфункції жовчоутворення і тонкого кишечника, при якому гірше всмоктуються ліпіди.

Вплив на організм

Харчова добавка Е160а корисна для здоров’я, не робить негативного впливу. У Продукти харчування її додають небагато, вона підтримує збалансованість раціону, особливо якщо він бідний на овочі і фрукти. Надмірне вживання їжі, багатої каротинами, може привести до зміни забарвлення шкіри, проте це буває в рідкісних випадках.

Шкода для організму, протипоказання, побічні ефекти

У допустимих дозах бета-каротин не завдає шкоди організму. Вживаючи продукти, в складі яких є харчова добавка каротинів, неможливо отримати будь-якої негативний ефект. Єдиний виняток-наявність у людини індивідуальної непереносимості. Лікарські препарати пігменту мають протипоказання:

  • хронічна ниркова недостатність;
  • печінкова недостатність;
  • гіпервітаміноз;
  • гіперчутливість;
  • цироз;
  • запальні захворювання печінки вірусної природи (гепатити);
  • хронічний алкоголізм.

Вагітні жінки при збалансованому раціоні не потребують добавок каротину або вітаміну А, занадто високі дози можуть привести до каліцтв плоду, тому що з’єднання здатне надавати на розвивається ембріон тератогенний вплив. Тому при підготовці до вагітності і під час виношування дитини про всі біологічно активних добавках слід консультуватися з лікарем.

Побічні ефекти виникають рідко, але можуть включати нудоту, розлад шлунково-кишкового тракту, запаморочення, сухість у роті, поява свербежу і почервоніння, виразки шкірних покривів, слабке порушення зору. При надмірному вживанні їжі, багатої бета-каротином, виникає каротинодермія – пожовтіння шкіри. Цей стан не супроводжується болями і нешкідливо, незабаром проходить.

У деяких людей харчова добавка може викликати алергію, що виражається в кашлі, висипу, диспепсії. Це стосується, найчастіше, синтетичної Е160і. алергічну реакцію викликають суперечки гриба, погано очищений міцелій або частинки водоростей.

Останні наукові дані показують, що бета-каротин підвищує ймовірність появи ракових пухлин у курців і людей, що знаходяться в постійному контакті з токсичними сполуками (на виробництві азбесту). Зростає ризик раку легенів і простати.

Корисні властивості

Позитивні якості бета-каротину використовуються в багатьох галузях діяльності. У харчовій промисловості Е160а надає стійкий і яскравий колір продукції, при цьому не змінюючи смак і не приносячи шкоди здоров’ю.

У фармацевтиці препарати бета-каротину завдяки безлічі корисних властивостей високо цінуються як профілактичний і лікувальний засіб. Виражена імуномодулююча активність цього каротиноїду дозволяє застосовувати його в якості натурального стимулятора імунної системи. Користь обумовлена рядом факторів:

  • посилення розмноження Т-клітин імунітету;
  • антиоксидантна дія;
  • збільшення активності макрофагів, які крім прямого контакту зі збудниками
  • захворювань займаються презентацією антигену, що безпосередньо пов’язано з
  • продукуванням антитіл;
  • підвищує концентрацію інтерферонів;
  • запобігання передчасної кератинізації шкірних покривів.

Е160а в продуктах харчування не робить вираженого лікувального ефекту, тому що дозування там обмежена. Однак вона виступає не тільки як ефективний барвник, але і як БАД, вносить істотний внесок в різноманітність раціону, є більш корисною заміною багатьох штучно синтезованих барвників.

У яких продуктах міститься

Каротини як група пігментів зустрічаються в багатьох продуктах харчування, в більшій кількості в них представлений бета-каротин.

Найменування продукту вміст мг / 100 г

  • Обліпиха 10,0
  • Морква Червона 9,0
  • Шипшина 2,6
  • Кріп 1,4
  • Морква жовта 1,1
  • Перець солодкий 1,0
  • Яйце куряче 0,9
  • Персики 0,5

У продукції тваринного походження каротини знаходяться в запасеному стані в глибоких шарах шкіри, в печінці. У курячих яйцях велика концентрація провітаміну міститься в жовтку. Як правило, чим більш виражена забарвлення, тим вище вміст пігментів.

Застосування каротину

Каротини використовуються в багатьох сферах. Основна маса виробленої Е160а витрачається на харчову промисловість, де добавка застосовується в якості барвника. У медицині широкого поширення набули ліки бета-каротину, які призначають для ліквідації дефіциту вітаміну А в складі комплексної терапії, а також при лікуванні деяких інших хвороб. У косметології важливо антиоксидантну дію речовини і сприятливий вплив на шкіру.

Застосування каротину в харчовій промисловості

Е160а додають в продукти харчування для додання або посилення жовто-оранжевого кольору. Натуральний пігмент погано змішується з водою, але при емульгуванні з жиросодержащими розчинниками здатний довгий час зберігати забарвлення. Каротини можна зустріти в складі таких товарів, як:

  • Соуси (кетчуп, майонез);
  • Порошкові Супи швидкого приготування;
  • сир;
  • хлібобулочні вироби;
  • макарони;
  • десерт;
  • печиво;
  • начинка для цукерок;
  • розчинні концентрати фруктових напоїв.

Гранично допустима концентрація з’єднання в різних категоріях продуктів строго регламентована. Добова доза прийому становить 5 мг на 1 кг маси тіла. У США і Європі, в тому числі в Росії, Е160а заборонена для дитячого харчування, орієнтованого на вік до 3 років. Це пов’язано з тим, що синтетична добавка може спровокувати шкірні висипання.

Застосування каротину в медицині

Бета-каротин володіє власною фармакологічною активністю, тому є діючою речовиною деяких лікарських препаратів. Їх призначають для корекції різних станів:

  • куряча сліпота;
  • гіповітаміноз вітаміну А;
  • вітиліго;
  • хронічні дерматози (псоріаз);
  • тривало поточні процесу загоєння ран.

В окремих випадках кошти на основі каротину можуть рекомендуватися вагітним і годуючим жінкам. Однак дозування здійснює тільки фахівець, він же і приймає рішення про необхідність вживання ліків.

Застосування каротину в косметології

У косметиці бета-каротин використовується в основному в складі різних кремів і масок. Пігмент здатний уповільнювати старіння клітин за рахунок антиоксидантної функції. Тому його часто включають в антивікові засоби.

Косметологи стверджують, що каротин допомагає впоратися з надмірною пігментацією шкіри, а також позбавляє від кіл під очима. У зв’язку з тим, що провітамін регулюють обмін кератину, він благотворно впливає на стан шкірного покриву, зменшує сухість і стягнутість, сприяє оздоровленню шкіри. У кремах до і після засмаги бета-каротин грає захисну роль. Він перешкоджає негативному впливу ультрафіолетового випромінювання, знижуючи ймовірність виникнення злоякісних новоутворень, вирівнюючи вироблення пігменту меланіну.

Інструкція по застосуванню

Конкретні дозування залежать від тяжкості стану і супутніх захворювань. Як правило, профілактична доза становить 1 мг/кг.піки прийому – осінні та весняні періоди в умовах нестачі природних джерел вітаміну. При порушеннях пігментації вживають 25 мг на добу протягом декількох місяців, потім знижують до 0,01 г/кг, продовжують прийом ще кілька тижнів.

Сонцезахисні креми рекомендується починати використовувати за кілька тижнів до активної засмаги для накопичення каротину в підшкірно-жировому шарі.

Де купити і скільки коштує каротин

Препарати бета-каротину можна придбати в аптеці, капсульні форми коштують близько 300 грн, жувальні таблетки дешевші – близько 130 грн, ще менше ціна у масляних розчинів для прийому всередину 30-40 грн.

Харчова добавка продається в роздріб в різних інтернет-магазинах. Ціна варіює від 50-100 грн. Оптом продають заводи-виробники і фірми-перекупники.

Джерело

 

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Please enter your comment!
Please enter your name here