DSC56 (11)

48 1. Rctinoi ł karotenoidy — witamina A i jej prowitaminy

(E 161 c), rubiksantyna (E 16ld), wiolaksantyna (E l(u. rodoksantyna (E 161 f) i kantaksantyna (E 16 lg); z chemicznej punktu widzenia ksantode są pochodnymi karotenów zawiei jącymi grupę (grupy) hydroksylową (-e), jak np. kryptoksan" tyna, grupę (-y) karbonylową (-e), jak np. kantaksantyna, cjy też epoksydową (-e), jak np. auroksantyna.

1.12. Uwagi końcowe

Ścisłe genetyczne pokrewieństwo retinolu z jego prekursorami, tj. prowitj. minami A, warunkuje podobieństwo budowy, właściwości, metod oznaczania i otrzymywania oraz znaczenia biologicznego karotenów i witaminy A.

Karoteny, podobnie jak retinol, są nierozpuszczalne w wodzie, natomiast dobrze rozpuszczają się w tłuszczach i rozpuszczalnikach organicznych.

Obecność wielu wiązań podwójnych w alifatycznym łańcuchu cząsteczki karotenów warunkuje możliwość istnienia licznych izomerów geometrycznych cis-trans. Teoretycznie w przypadku ^-karotenu, w którego cząsteczce wy. stępuje dziewięć sprzężonych wiązań podwójnych w łańcuchu alifatyczny^ może istnieć aż 512 (2⁹) cis-trans-izomerów. W rzeczywistości ze względu na zawady przestrzenne liczba tego rodzaju izomerów wynosi w przypadku ^-karotenu — 20, a-karotenu — 32 i y-karotenu — 64.

Karoteny można otrzymywać na trzy różne sposoby: przez wyodrębnianie ich ze źródeł naturalnych, przede wszystkim z bogatych w prowitaminy A surowców roślinnych (np. marchwi) oraz metodami syntezy mikrobiologicz-nęj lub chemicznej. Te ostatnie mają największe znaczenie praktyczne i są niemal identyczne z metodami syntezy retinolu.

Wyodrębnianie karotenów z materiału roślinnego polega na ich ekstrakcji z suchego, rozdrobnionego surowca za pomocą rozpuszczalnika organicznego, po czym nadmiar rozpuszczalnika podlega oddestylowaniu, a pozostały zagęszczony roztwór poddawany jest działaniu wodorotlenku sodu w celu zmydlenia substancji tłuszczowych. Karoteny pozostają we frakcji nie ulegającej zmydleniu i są z niej wydzielane metodą ekstrakcji przy użyciu eteru naftowego lub heksanu. Otrzymany ekstrakt miesza się z metanolem i pozostawia na pewien czas w spokoju. Po rozwarstwieniu mieszaniny obydwie utworzone warstwy oddziela się jedną od drugiej, przy czym w warstwie węglowodorowej znajdują się karoteny jako takie, a w warstwie metanolowej — tlenowe pochodne tych karotenów, np. ksantofile. Dalsze rozdzielanie karotenów możliwe jest jedynie przy wykorzystaniu metod chromatograficznych. W konkretnym przypadku wyodrębniania karotenów z marchwi schemat technologiczny obejmuje rozdrabnianie surowca i wyciskanie z niego soku.

Zawarte w soku z marchwi białka poddawane są koagulacji przez zakwaszenie do pH 4,2 i ogrzewanie do 80 - 90°C. Występujące w soku z marchwi prowitaminy A są adsorbowane przez koagulujące białka. Otrzymany koagu-lat suszy się, rozdrabnia i poddaje ekstrakcji za pomocą oleju lub rozpuszczalnika organicznego, np. benzyny. W ten sposób z ok. 15 kg marchwi można uzyskać ok. 1 g mieszaniny karotenów, składającej się w 85% z /(-karotenu, w 15% z a-karotenu i w ok. 0,1% z y-karotenu.

Wiadomo, że liczne mikroorganizmy wykazują zdolność wytwarzania różnorodnych karotenoidów. Niektóre z nich, np. Phycomyces blakesleanus, mogą syntetyzować znaczące ilości //-karotenu. Stwarza to możliwość otrzymywania prowitamin A metodami biotechnologicznymi.

Największe znaczenie mają jednakże metody syntezy chemicznej. Podobnie jak w przypadku właściwej witaminy, karoteny można syntetyzować z a- lub B-jononów oraz okten-4-dionu-2,7. Na przykład //-karoten został po raz pierwszy otrzymany w 1950 r. z dwóch cząsteczek acetylenowego karbinolu C₁₆, który w reakcji Grignarda z okten-4-dionem-2,7 tworzył diacetylenowy tetrol z typowym dla //-karotenu szkieletem węglowym. Po częściowym, selektywnym uwodornieniu i dehydratacji pod działaniem kwasu p-toluenosul-fonowego uzyskano pożądany produkt Jeszcze lepsze wyniki daje synteza oparta na wykorzystaniu aldehydu 0-c₁₄ (porównaj z syntezą retinolu) i kompleksu acetylenowego z wytworzeniem pośredniego produktu, jakim jest acetylenowy karbinol C₁₆ o nieco innej budowie niż analogiczny karbinol C₁₆z pierwszych syntez. W wyniku kondensacji tego zmodyfikowanego acetylenowego karbinolu C₁₆ z nienasyconym diketonem C₈, jakim jest okten-4--dion-2,7, uzyskuje się diacetylenowy tetrol C₄₀, z którego, metodami typowymi dla syntezy retinolu, otrzymuje się syntetyczny //-karoten.

Należy ze szczególną uwagą podkreślić, że jedynie takie karotenoidy, które mają w swojej cząsteczce co najmniej jeden pierścień trimetylocykloheksenowy i łańcuch alifatyczny zbudowany z 22 atomów węgla, w którym to łańcuchu znajduje się 9 sprzężonych wiązań podwójnych, a więc o charakterze izo-prenoidowym, mogą przekształcać się w organizmie zwierzęcym w retinol, a zatem są prowitaminami A. Likopen, a także <5- i e-karoteny nie spełniają tego warunku i dlatego nie są prekursorami retinolu. Nic tedy dziwnego, że //-karoten, w którego cząsteczce występują dwa pierścienie trimetylocyklohek-senowe, wykazuje dwukrotnie większą aktywność jako prowitamina A, niż jego a- i y-izomery mające w swoich cząsteczkach tylko jeden taki pierścień.

Produkty utlenienia prowitamin A, niezależnie od postaci grupy zawierającej atom tlenu, jak również karotenoidy z dłuższym lub krótszym łańcuchem alifatycznym wykazują mniejszą aktywność biologiczną niż właściwe prowitaminy A.