Xanthophyll er en fællesbetegnelse for en gruppe gule, fedtopløselige pigmenter, der findes naturligt i planter, især i frugt og grøntsager.

Det hører til den bredere klasse af carotenoidpigmenter, som også omfatter carotener og lycopen.

Xanthophyll-pigmenter spiller en vigtig rolle i fotosynteseprocessen og giver beskyttelse mod oxidativ stress i planter.

A. Kemisk struktur og egenskaber

Xanthophyller er derivater af tetraterpener, der består af 40 kulstofatomer arrangeret i et alternerende dobbeltbindingssystem.

De indeholder iltatomer i form af hydroxyl- (-OH), epoxy- eller ketogrupper, som adskiller dem fra carotener.

Almindelige xantofylpigmenter omfatter lutein, zeaxanthin, violaxanthin og neoxanthin.

Xanthophyller er generelt gule, orange eller røde i farven, med varierende nuancer afhængigt af deres specifikke kemiske struktur.

De er lipofile (fedtopløselige) forbindelser og er uopløselige i vand, men opløselige i organiske opløsningsmidler som hexan, chloroform og ethanol.

a. Kemisk struktur

Xanthophyller er en klasse af carotenoidpigmenter, som har en iltet struktur, der indeholder iltatomer i form af hydroxyl- (-OH), epoxy- eller ketogrupper. Den grundlæggende strukturelle rygrad i xanthophyller er en tetraterpen, der består af otte isoprenoidenheder, som er bundet sammen og danner en lang konjugeret kæde med 40 kulstofatomer. Den specifikke kemiske struktur af de enkelte xanthophyller varierer afhængigt af antallet, placeringen og typen af iltede funktionelle grupper, der er til stede, samt tilstedeværelsen og placeringen af dobbeltbindinger.

Nogle almindelige eksempler på xanthophyll-strukturer omfatter:

Lutein: 3R,3'R,6'R-β,ε-caroten-3,3′-diol

Zeaxanthin: 3R,3'R-β,β-caroten-3,3′-diol

Violaxanthin: 5,6,5′,6′-diepoxy-5,6,5′,6′-tetrahydro-β,β-caroten-3,3′-diol

Neoxanthin: 5′,6′-epoxy-6,7-didehydro-5,6,5′,6′-tetrahydro-β,β-caroten-3,5,3′-triol

b. Fysisk-kemiske egenskaber

Molekylvægt: Xanthophyller har relativt høje molekylvægte, typisk mellem 568 og 616 g/mol, afhængigt af deres specifikke struktur.

Farve: Xanthophyller udviser en bred vifte af farver, herunder gul, orange og rød, på grund af deres unikke konjugerede dobbeltbindingssystem og tilstedeværelsen af iltede funktionelle grupper.

Opløselighed: Xanthophyller er lipofile (fedtopløselige) forbindelser og er uopløselige i vand, men opløselige i forskellige organiske opløsningsmidler, såsom hexan, chloroform, ethanol og acetone.

Absorption af lys: Xanthophyller udviser stærk absorption i det synlige område af det elektromagnetiske spektrum, typisk mellem 400-500 nm, hvilket bidrager til deres klare farver og deres rolle i fotosyntesen.

Isomerisering: Xanthophyller kan eksistere i forskellige geometriske isomeriske former, såsom cis- og transisomerer, hvilket kan påvirke deres fysisk-kemiske egenskaber og biologiske aktiviteter.

Termisk stabilitet: Xanthophyller er generelt stabile ved moderate temperaturer, men langvarig udsættelse for høje temperaturer eller lys kan føre til nedbrydning og tab af farve.

Følsomhed over for oxidation: Ligesom andre carotenoider er xanthophyller modtagelige for oxidation, især i nærvær af lys, ilt og visse pro-oxidanter, hvilket kan resultere i dannelsen af oxidationsprodukter og tab af deres biologiske aktiviteter.

B. Kilder og forekomst:

Xanthophyller er vidt udbredt i naturen og findes i forskellige planter, herunder frugt og grøntsager, såsom majs, spinat, grønkål, appelsiner og æggeblommer.

De findes også i visse alger, bakterier og svampe.

Nogle af de rigeste kilder til xanthophyller omfatter morgenfrueblomster, som ofte bruges til kommerciel udvinding af disse pigmenter.

a. Plantekilder

(1) Grønne bladgrøntsager

Xanthophyller findes i rigelige mængder i grønne bladgrøntsager som spinat, grønkål, grønkål og sennepsgrønt.

Den dominerende xantofyl i disse kilder er lutein, sammen med mindre mængder zeaxanthin og neoxanthin.

(2) Majs og majsprodukter

Majs og majsbaserede produkter som majsolie, majsmel og popcorn er rige kilder til xanthophyller, især lutein og zeaxanthin.

Indholdet af xanthophyll kan variere afhængigt af sorten, vækstbetingelserne og forarbejdningsmetoderne.

(3) Frugt og grøntsager

Forskellige frugter og grøntsager indeholder forskellige niveauer af xanthophyller, herunder appelsiner, peberfrugter, tomater, græskar, squash og meloner.

Den specifikke xantofylprofil kan variere, idet nogle kilder er rigere på lutein, mens andre indeholder højere niveauer af zeaxanthin eller andre xantofylpigmenter.

(4) Æggeblommer

Æggeblommer er en fremragende kilde til xanthophyller, primært lutein og zeaxanthin, som aflejres i æggeblommerne på grund af hønernes kost.

Indholdet af xanthophyll i æggeblommer kan variere afhængigt af foderets sammensætning og hønens race.

b. Alge- og mikrobielle kilder

(1) Mikroalger

Visse arter af mikroalger, såsom Haematococcus pluvialis og Chlorella, er kendt for at producere høje niveauer af xantofyl, især astaxanthin og lutein.

Disse algekilder bruges ofte til kommerciel produktion af xanthophyller til forskellige formål.

(2) Bakterier og svampe

Nogle bakterier og svampe har vist sig at producere xantofylpigmenter, selv om den kommercielle udnyttelse af dem er begrænset sammenlignet med plante- og algekilder.

Eksempler er bakteriearten Bradyrhizobium og svampen Xanthophyllomyces dendrorhous, som kan producere henholdsvis zeaxanthin og astaxanthin.

c. Kommercielle kilder

(1) Morgenfrue blomster

Morgenfrueblomster (Tagetes erecta) er en af de primære kommercielle kilder til udvinding af xanthophyller, især lutein og zeaxanthin.

Morgenfrueoleoresin, der udvindes af kronbladene, er en rig kilde til disse pigmenter og bruges i vid udstrækning i fødevare-, foder- og kosttilskudsindustrien.

(2) Paprika og rød peber

Paprika og rød peber (Capsicum annuum) udnyttes også kommercielt til udvinding af xantofylpigmenter, primært capsanthin og capsorubin.

Disse xanthophyll-rige ekstrakter bruges som naturlige farvestoffer og antioxidanter i fødevarer.

C. Biologiske funktioner

I planter spiller xanthophyller en afgørende rolle i den fotosyntetiske proces ved at deltage i lyshøstningskomplekserne og beskytte det fotosyntetiske apparat mod oxidativ skade.

De fungerer også som antioxidanter, der fjerner frie radikaler og beskytter cellerne mod oxidativ stress.

Hos mennesker og dyr er xanthophyller som lutein og zeaxanthin vigtige for øjets sundhed og menes at beskytte makula og nethinden mod skader forårsaget af blåt lys og oxidativ stress.

a. Fotosyntesens funktion

Xanthophyller spiller en afgørende rolle i den fotosyntetiske proces i planter, alger og nogle fotosyntetiske bakterier. De er komponenter i lyshøstningskomplekset (LHC) i vesikelmembranen i kloroplaster og fungerer som tilbehørspigmenter sammen med klorofyl. Klorofyl absorberer lysenergi i de blå og grønne områder af det synlige spektrum, som derefter overføres til klorofyl for at igangsætte den fotosyntetiske elektrontransportkæde.

Denne lysopsamlende funktion af xanthophyller forbedrer den samlede effektivitet af fotosyntesen, især under dårlige lysforhold.

b. Fotobeskyttelse

Lutein er fotobeskyttende og beskytter det fotosyntetiske apparat mod oxidativ skade forårsaget af overskydende lysenergi. Under stærke lysforhold er lutein involveret i xanthophyll-cyklussen, en proces, der spreder overskydende energi i form af varme, hvilket forhindrer dannelsen af reaktive oxygenarter (ROS) og oxidativ stress. Xanthophyll-cyklussen, som omfatter omdannelse af små xanthophyller, phloem-xanthophyller og zeaxanthin, hjælper med at regulere energistrømmen og beskytter det fotosyntetiske maskineri mod fotoinhibering og fotoskader.

c. Antioxidant-aktivitet

Lutein har stærke antioxidantegenskaber, da det slukker reaktive iltarter (ROS) og neutraliserer frie radikaler. Det konjugerede dobbeltbindingssystem og tilstedeværelsen af oxygenholdige funktionelle grupper i luteinmolekylerne gør dem i stand til at opsamle og neutralisere en række reaktive oxygenarter som monolinære oxygenarter, superoxidradikaler og peroxylradikaler. Denne antioxidantaktivitet hjælper med at beskytte celler og væv mod skader forårsaget af oxidativ stress, som er blevet sat i forbindelse med forskellige sygdomme og aldringsprocessen.

d. Øjensundhed og syn

To specifikke luteinpigmenter, lutein og zeaxanthin, er særligt vigtige for øjnenes sundhed og syn.

Disse pigmenter er koncentreret i makula, det centrale område af nethinden, som er ansvarlig for synet i høj opløsning. Lutein og zeaxanthin fungerer som filtre mod blåt lys og beskytter makula- og nethindeceller mod oxidativ skade forårsaget af blåt lys med høj energi og UV-stråling. De menes at spille en rolle i at reducere risikoen for aldersrelateret makuladegeneration (AMD), som er den førende årsag til synstab hos ældre.

e. Andre potentielle sundhedsfordele

De potentielle sundhedsmæssige fordele ved lutein er blevet undersøgt inden for en række områder, herunder

Kardiovaskulær sundhed: Nogle undersøgelser tyder på, at lutein ved at reducere oxidativt stress og inflammation kan have en beskyttende virkning mod hjerte-kar-sygdomme.

Kognitiv funktion: Foreløbig forskning tyder på, at lutein, især lutein og zeaxanthin, kan have en positiv effekt på den kognitive funktion og kan reducere risikoen for aldersrelateret kognitiv tilbagegang.

KRÆFTFOREBYGGELSE: Den potentielle rolle af luteins antioxidante og antiinflammatoriske egenskaber i kræftforebyggelse er blevet udforsket, men der er behov for mere forskning på dette område.

D. Anvendelser

a. Farvestoffer og tilsætningsstoffer til fødevarer

Xanthophyller bruges i vid udstrækning som naturlige fødevarefarvestoffer til at give en række gule, orange og røde toner til en række forskellige fødevarer.

Almindelige anvendelser omfatter

Mælkeprodukter (f.eks. ost, smør, yoghurt)

Bageriprodukter (f.eks. brød, kager, kiks)

Drikkevarer (f.eks. frugtjuice, læskedrikke, alkoholholdige drikkevarer)

Konfekture (f.eks. slik, fudge)

Saucer og krydderier

Xanthophyller foretrækkes ofte frem for syntetiske farvestoffer på grund af deres naturlige oprindelse og sundhedsmæssige fordele.

Specifikke xantofylpigmenter, der bruges som farvestoffer i fødevarer, omfatter lutein, zeaxanthin, capsaicin og xantofyl fra safran.

b. Tilsætningsstoffer til dyrefoder

Xanthophyller, især lutein og zeaxanthin, tilsættes dyrefoder, primært til fjerkræ og akvakultur.

Disse pigmenter forbedrer farven på æggeblommer, slagtekyllingeskind og fiskekød, hvilket gør dem mere attraktive for forbrugerne. Xanthophyller i foder forbedrer også dyrenes reproduktionsevne og generelle sundhed. Kommercielle kilder til xanthophyller til brug i fodertilsætningsstoffer omfatter morgenfrueekstrakter, algekilder (f.eks. haematococcus) og syntetiske former.

c. Kosttilskud og helsekost

Luteintilskud, især dem, der indeholder lutein og zeaxanthin, markedsføres som nutraceuticals på grund af deres potentielle fordele for øjets sundhed og synet. Disse kosttilskud er ofte rettet mod personer med risiko for aldersrelateret makuladegeneration (AMD) eller personer, der ønsker at bevare et sundt syn. Xanthophyll-tilskud kan også markedsføres for deres antioxidantegenskaber og potentielle fordele for hjerte-kar-sundhed og kognitiv funktion.

d. Kosmetik og produkter til personlig pleje

Xanthophyller bruges i en række kosmetiske produkter og produkter til personlig pleje på grund af deres farve- og antioxidantegenskaber.

Deres anvendelser omfatter

Læbestifter, lipgloss og andre læbeprodukter (fås i gule, orange eller røde nuancer)

Hudplejeprodukter (f.eks. cremer, lotions, serum) med antioxidante og fotobeskyttende egenskaber

Hårplejeprodukter (f.eks. shampoo, balsam), der giver farveforbedring til blondt eller hvidt hår

E. Regulatorisk status og sikkerhed:

Xanthophyller er generelt anerkendt som sikre (GRAS) af U.S. Food and Drug Administration (FDA) til brug som fødevaretilsætningsstoffer og farvestoffer.

De er godkendt til brug i forskellige fødevarer og kosmetiske produkter i mange lande, med forbehold for lovgivningsmæssige retningslinjer og specificerede grænseværdier.

Xanthophyller anses for at være sikre for mennesker inden for de anbefalede kostindtag, men høje doser kan forårsage bivirkninger som carotenodermi (gulfarvning af huden).

a. Regulatorisk status

(1) Anvendelser inden for fødevarer og foder

I USA anser Food and Drug Administration (FDA) generelt xanthophyller for at være sikre (GRAS) til brug som fødevaretilsætningsstoffer og -ingredienser. FDA har fastlagt specifikke regler og retningslinjer for brugen af lutein i fødevarer, herunder maksimalt tilladte niveauer og mærkningskrav. Xanthophyller er også godkendt til brug som tilsætningsstoffer til dyrefoder med specifikke regler for brug til forskellige dyrearter.

(2) Kosttilskud

I USA er luteintilskud reguleret som diætetiske ingredienser i henhold til Dietary Supplement Health and Education Act (DSHEA). Producenter af luteofyltilskud skal overholde Good Manufacturing Practices (GMP) og mærkningskrav, der er fastsat af FDA. I EU er luteintilskud reguleret i henhold til kosttilskudsdirektivet, som fastsætter retningslinjer for sikkerhed, kvalitet og mærkning af luteintilskud.

(3) Kosmetik og personlige plejeprodukter

Brugen af xanthophyller i kosmetik og produkter til personlig pleje er tilladt i forskellige jurisdiktioner, herunder USA, EU og andre lande. Tilsynsorganer, såsom Cosmetic Ingredient Review (CIR) i USA og Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS) i EU, vurderer sikkerheden ved xanthophyller til brug i kosmetiske produkter og giver vejledning om deres sikre koncentrationer og anvendelser.

b. Sikkerhed og toksikologiske overvejelser:

(1) Toksicitet og bivirkninger

Det er generelt accepteret, at lutein kan indtages sikkert af mennesker inden for det anbefalede kostindtag.

Overdreven indtagelse af xanthophyller, især fra kosttilskud, kan dog resultere i carotenoid-dermatose, en harmløs tilstand, der er kendetegnet ved gulfarvning af huden på grund af aflejring af carotenoid-pigmenter. Allergiske reaktioner på xanthophyller er meget sjældne, men er blevet rapporteret hos nogle personer.

(2) Interaktioner og kontraindikationer

Xanthophyller kan interagere med visse former for medicin, f.eks. kolesterolsænkende medicin (statiner) og antikoagulanter (blodfortyndende midler), og muligvis ændre deres optagelse eller virkning.

Personer med visse medicinske tilstande (f.eks. lever- eller nyresygdomme) bør konsultere en sundhedsperson, før de tager xantofyltilskud.

(3) Lovmæssige begrænsninger og retningslinjer

Myndighederne har fastsat maksimalt tilladte niveauer for brugen af lutein i fødevarer, dyrefoder og kosttilskud. Disse grænser er baseret på sikkerhedsvurderinger og risikovurderinger udført af reguleringsorganer og videnskabelige organer. Disse grænser er baseret på sikkerhedsvurderinger og risikovurderinger udført af reguleringsorganer og videnskabelige organer.

Producenter og formulatorer skal følge disse retningslinjer for at sikre en sikker brug af lutein i deres produkter.