A xantofill egy gyűjtőfogalom, amely a növényekben, különösen a gyümölcsökben és zöldségekben természetesen megtalálható sárga, zsírban oldódó pigmentek csoportjára utal.

A karotinoid pigmentek tágabb osztályába tartozik, amelybe a karotinok és a likopin is beletartozik.

A xantofill pigmentek alapvető szerepet játszanak a fotoszintetikus folyamatban, és védelmet nyújtanak a növényekben az oxidatív stressz ellen.

A. Kémiai szerkezet és tulajdonságok

A xantofillok a tetraterpének származékai, amelyek 40 szénatomból állnak, amelyek váltakozó kettőskötéses rendszerben helyezkednek el.

Oxigénatomokat tartalmaznak hidroxil- (-OH), epoxi- vagy keto-csoportok formájában, ami megkülönbözteti őket a karotinoktól.

A gyakori xantofill pigmentek közé tartozik a lutein, a zeaxantin, a violaxantin és a neoxantin.

A xantofillok általában sárga, narancssárga vagy vörös színűek, a sajátos kémiai szerkezetüktől függően különböző árnyalatokban.

Lipofil (zsírban oldódó) vegyületek, vízben nem oldódnak, de szerves oldószerekben, például hexánban, kloroformban és etanolban oldódnak.

a. Kémiai szerkezet

A xantofillok a karotinoid pigmentek egy osztálya, amelyek oxigénezett szerkezettel rendelkeznek, és oxigénatomokat tartalmaznak hidroxil- (-OH), epoxi- vagy keto-csoportok formájában. A xantofillok alapvető szerkezeti gerince egy tetraterpén, amely nyolc izoprenoid egységből áll, amelyek egymáshoz kapcsolódva egy hosszú, 40 szénatomos konjugált láncot alkotnak. Az egyes xantofillok sajátos kémiai szerkezete a jelen lévő oxigénezett funkciós csoportok számától, helyzetétől és típusától, valamint a kettős kötések jelenlététől és elrendeződésétől függően változik.

Néhány gyakori példa a xantofill szerkezetekre:

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

Zeaxantin: 3R,3'R-β,β-karotin-3,3′-diol

Violaxantin: 5,6,5,5′,6′-diepoxi-5,6,5,5′,6′-tetrahidro-β,β-karotin-3,3′-diol

Neoxantin: 5′,6′-epoxi-6,7-didehidro-5,6,5,5′,6′-tetrahidro-β,β-karotin-3,5,3′-triol

b. Fizikai-kémiai tulajdonságok

Molekulatömeg: A xantofillok molekulatömege viszonylag nagy, jellemzően 568 és 616 g/mol között mozog, sajátos szerkezetüktől függően.

Szín: A xantofillok a színek széles skáláját mutatják, beleértve a sárgát, a narancsot és a vöröset, ami egyedülálló konjugált kettős kötésrendszerüknek és az oxigénezett funkciós csoportok jelenlétének köszönhető.

Oldhatóság: A xantofillok lipofil (zsírban oldódó) vegyületek, vízben nem oldódnak, de különböző szerves oldószerekben, például hexánban, kloroformban, etanolban és acetonban oldódnak.

Fényelnyelés: A xantofillok erős abszorpciót mutatnak az elektromágneses spektrum látható tartományában, jellemzően 400-500 nm között, ami hozzájárul élénk színükhöz és a fotoszintézisben betöltött szerepükhöz.

Izomerizáció: A xantofillok különböző geometriai izomer formákban, például cisz- és transz-izomerekben létezhetnek, amelyek befolyásolhatják fizikai-kémiai tulajdonságaikat és biológiai aktivitásukat.

Hőstabilitás: A xantofillok általában mérsékelt hőmérsékleten stabilak, de a magas hőmérsékletnek vagy fénynek való tartós kitettség bomlásukhoz és színvesztéshez vezethet.

Oxidációs érzékenység: A többi karotinoidhoz hasonlóan a xantofillok is érzékenyek az oxidációra, különösen fény, oxigén és bizonyos prooxidánsok jelenlétében, ami oxidációs termékek képződését és biológiai aktivitásuk elvesztését eredményezheti.

B. Források és előfordulás:

A xantofillok széles körben elterjedtek a természetben, és számos növényben, köztük gyümölcsökben és zöldségekben, például kukoricában, spenótban, kelkáposztában, narancsban és tojássárgájában találhatók.

Bizonyos algákban, baktériumokban és gombákban is jelen vannak.

A xantofillokban leggazdagabb források közé tartozik a körömvirág virága, amelyet gyakran használnak e pigmentek kereskedelmi célú kinyerésére.

a. Növényi források

(1) Zöld leveles zöldségek

A xantofillok bőségesen megtalálhatóak a zöld leveles zöldségekben, például a spenótban, a kelkáposztában, a kelkáposztában és a mustárzöldben.

Az ezekben a forrásokban található uralkodó xantofill a lutein, valamint kisebb mennyiségben zeaxantin és neoxantin.

(2) Kukorica és kukoricatermékek

A kukorica és a kukoricából készült termékek, mint például a kukoricaolaj, a kukoricaliszt és a pattogatott kukorica, gazdag forrásai a xantofilloknak, különösen a luteinnek és a zeaxantinnak.

A xantofilltartalom a fajtától, a termesztési körülményektől és a feldolgozási módszerektől függően változhat.

(3) Gyümölcsök és zöldségek

A különböző gyümölcsök és zöldségek különböző mennyiségű xantofillt tartalmaznak, többek között a narancs, a paprika, a paradicsom, a sütőtök, a tök és a dinnye.

A konkrét xantofill-profil eltérő lehet, egyes források luteinben gazdagabbak, míg mások nagyobb arányban tartalmaznak zeaxantint vagy más xantofill-pigmenteket.

(4) Tojássárgája

A tojássárgája kiváló forrása a xantofilloknak, elsősorban a luteinnek és a zeaxantinnak, amelyek a tyúkok táplálkozásának köszönhetően a tojássárgájában rakódnak le.

A tojássárgája xantofilltartalma a takarmány összetételétől és a tyúk fajtájától függően változhat.

b. Algák és mikrobiális források

(1) Mikroalgák

Bizonyos mikroalga fajok, mint például a Haematococcus pluvialis és a Chlorella, nagy mennyiségű xantofillt, különösen asztaxantint és luteint termelnek.

Ezeket az algaforrásokat gyakran használják xantofillok kereskedelmi célú előállítására különböző alkalmazásokhoz.

(2) Baktériumok és gombák

Egyes baktériumok és gombák xantofill pigmenteket termelnek, bár kereskedelmi hasznosításuk a növényi és algás forrásokhoz képest korlátozott.

Ilyen például a Bradyrhizobium baktériumfaj és a Xanthophyllomyces dendrorhous gomba, amelyek képesek zeaxantint, illetve asztaxantint termelni.

c. Kereskedelmi források

(1) Körömvirág Virágok

A körömvirág (Tagetes erecta) virága az egyik elsődleges kereskedelmi forrás a xantofillok, különösen a lutein és a zeaxantin kivonására.

A körömvirág szirmaiból nyert oleorezin gazdag forrása ezeknek a pigmenteknek, és széles körben használják az élelmiszer-, takarmány- és étrend-kiegészítő iparban.

(2) Paprika és pirospaprika

A paprikát és a pirospaprikát (Capsicum annuum) szintén hasznosítják a xantofill pigmentek, elsősorban a kapszantin és a kapszorubin kivonására.

Ezeket a xantofillban gazdag kivonatokat természetes élelmiszer-színezékként és antioxidánsként használják.

C. Biológiai funkciók

A növényekben a xantofillok döntő szerepet játszanak a fotoszintetikus folyamatban, mivel részt vesznek a fénygyűjtő komplexekben és védik a fotoszintetikus apparátust az oxidatív károsodástól.

Antioxidánsként is működnek, elkapják a szabad gyököket és védik a sejteket az oxidatív stressztől.

Az emberekben és állatokban a xantofillok, mint a lutein és a zeaxantin, fontosak a szem egészségének megőrzése szempontjából, és úgy vélik, hogy védik a makulát és a retinát a kék fény és az oxidatív stressz okozta károsodástól.

a. Fotoszintézis funkció

A xantofillok döntő szerepet játszanak a növények, az algák és egyes fotoszintetizáló baktériumok fotoszintetikus folyamatában. A kloroplasztiszok hólyagmembránjának fénygyűjtő komplexének (LHC) összetevői, és a klorofillal együtt járulékos pigmentként működnek. A klorofillok a látható spektrum kék és zöld tartományában elnyelik a fényenergiát, amelyet aztán a klorofillok átadnak a fotoszintetikus elektrontranszportlánc beindításához.

A xantofillok e fénygyűjtő funkciója javítja a fotoszintézis általános hatékonyságát, különösen gyenge fényviszonyok között.

b. Fényvédelem

A lutein fotoprotektív hatású, és védi a fotoszintetikus apparátust a túlzott fényenergia okozta oxidatív károsodástól. Erős fényviszonyok mellett a lutein részt vesz a xantofill-ciklusban, egy olyan folyamatban, amely a felesleges energiát hő formájában eloszlatja, megakadályozva a reaktív oxigénfajok (ROS) és az oxidatív stressz kialakulását. A xantofill-ciklus, amely magában foglalja a kis xantofillok, a floem xantofillok és a zeaxantin egymásba történő átalakulását, segít szabályozni az energiaáramlást, és megvédi a fotoszintetikus gépezetet a fotoinhibíciótól és a fotokárosodástól.

c. Antioxidáns aktivitás

A lutein erős antioxidáns tulajdonságokkal rendelkezik, mivel kioltja a reaktív oxigénfajokat (ROS) és semlegesíti a szabad gyököket. A konjugált kettős kötésrendszer és az oxigéntartalmú funkciós csoportok jelenléte a lutein molekulákban lehetővé teszi, hogy a lutein számos reaktív oxigénfajt, például a monolitikus oxigénfajtákat, a szuperoxid gyököket és a peroxil gyököket elnyelje és semlegesítse. Ez az antioxidáns aktivitás segít megvédeni a sejteket és a szöveteket az oxidatív stressz okozta károsodástól, amelyet különböző betegségekkel és az öregedési folyamattal hoznak összefüggésbe.

d. A szem egészsége és látása

Két speciális luteinpigment, a lutein és a zeaxantin különösen fontos a szem egészsége és a látás szempontjából.

Ezek a pigmentek a makulában koncentrálódnak, a retina központi területén, amely a nagy felbontású látásért felelős. A lutein és a zeaxantin kék fényszűrőként működik, védi a makula és a retina sejtjeit a nagy energiájú kék fény és az UV-sugárzás által okozott oxidatív károsodástól. Úgy gondolják, hogy szerepet játszanak az időskori makuladegeneráció (AMD) kockázatának csökkentésében, amely az időseknél a látásvesztés vezető oka.

e. Egyéb lehetséges egészségügyi előnyök

A lutein lehetséges egészségügyi előnyeit számos területen vizsgálták, többek között a következőkben

Szív- és érrendszeri egészség: Egyes tanulmányok szerint a lutein az oxidatív stressz és a gyulladás csökkentése révén védőhatást gyakorolhat a szív- és érrendszeri betegségekkel szemben.

Kognitív funkciók: A lutein, különösen a lutein és a zeaxantin pozitív hatással lehet a kognitív funkciókra, és csökkentheti az időskori kognitív hanyatlás kockázatát.

RÁK MEGELŐZÉS: A lutein antioxidáns és gyulladáscsökkentő tulajdonságainak lehetséges szerepét a rák megelőzésében már feltárták, de ezen a területen további kutatásokra van szükség.

D. Alkalmazások

a. Élelmiszer-színezékek és adalékanyagok

A xantofillokat széles körben használják természetes élelmiszer-színezékként, hogy különböző élelmiszerek sárga, narancssárga és vörös árnyalatát biztosítsák.

Gyakori alkalmazások a következők

Tejtermékek (pl. sajt, vaj, joghurt)

Pékáruk (pl. kenyér, péksütemények, kekszek)

Italok (pl. gyümölcslevek, üdítőitalok, alkoholos italok)

Cukrászati termékek (pl. cukorka, karamell)

Mártások és fűszerek

A xantofillokat természetes eredetük és egészségügyi előnyeik miatt gyakran előnyben részesítik a szintetikus ételfestékekkel szemben.

Az élelmiszer-színezékként használt különleges xantofill-pigmentek közé tartozik a lutein, a zeaxantin, a kapszaicin és a sáfrányból származó xantofill.

b. Takarmány-adalékanyagok

A xantofillokat, különösen a luteint és a zeaxantint állati takarmányokhoz adják, főként baromfi és akvakultúra esetében.

Ezek a pigmentek fokozzák a tojássárgája, a brojlerek bőre és a halhús színét, és ezáltal vonzóbbá teszik azokat a fogyasztók számára. A takarmányban lévő xantofillok javítják az állatok szaporodási teljesítményét és általános egészségi állapotát is. A takarmány-adalékanyagokban használt xantofillok kereskedelmi forrásai közé tartoznak a körömvirágkivonatok, az algák (pl. hematokokkusz) és a szintetikus formák.

c. Táplálékkiegészítők és egészséges élelmiszerek

A lutein-kiegészítőket, különösen a luteint és zeaxantint tartalmazó kiegészítőket, a szem egészségére és a látás támogatására gyakorolt potenciális előnyeik miatt nutraceutikumként forgalmazzák. Ezek a táplálékkiegészítők gyakran az időskori makuladegeneráció (AMD) kockázatának kitett, vagy az egészséges látás megőrzésére törekvő embereket célozzák meg. A xantofill-kiegészítők antioxidáns tulajdonságaik, valamint a szív- és érrendszeri egészségre és a kognitív funkciókra gyakorolt potenciális előnyeik miatt is forgalmazhatók.

d. Kozmetikumok és testápolási termékek

A xantofillokat színező és antioxidáns tulajdonságaik miatt számos kozmetikai és testápolási termékben használják.

Alkalmazásuk a következőkre terjed ki

Rúzsok, szájfények és egyéb ajakápolási termékek (sárga, narancssárga vagy piros árnyalatokban kaphatók).

Antioxidáns és fényvédő tulajdonságokkal rendelkező bőrápolási termékek (pl. krémek, testápolók, szérumok).

Hajápolási termékek (pl. samponok, kondicionálók), amelyek a szőke vagy fehér haj színét javítják.

E. Szabályozási státusz és biztonság:

A xantofillokat az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala (FDA) általánosan biztonságosnak (GRAS) elismert élelmiszer-adalékanyagként és színezékként való felhasználásra.

Számos országban engedélyezték a különböző élelmiszerekben és kozmetikai termékekben való felhasználásukat, a szabályozási irányelvek és meghatározott határértékek betartásával.

A xantofillok emberi fogyasztása az ajánlott étrendi beviteli szinteken belül biztonságosnak tekinthető, de a nagy dózisok mellékhatásokat, például karotinodermiát (a bőr sárgulását) okozhatnak.

a. Szabályozási státusz

(1) Élelmiszer- és takarmányalkalmazások

Az Egyesült Államokban az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal (FDA) általánosságban biztonságosnak (GRAS) tartja a xantofillokat élelmiszer-adalékanyagként és összetevőként való felhasználásra.Az FDA külön szabályokat és iránymutatásokat állapított meg a lutein élelmiszerekben való felhasználására vonatkozóan, beleértve a megengedett maximális mennyiségeket és a címkézési követelményeket. A xantofillok állati takarmány-adalékanyagként való felhasználását is engedélyezték, a különböző állatfajok esetében történő felhasználásra vonatkozó egyedi előírásokkal.

(2) Étrend-kiegészítők

Az Egyesült Államokban a lutein-kiegészítőket az étrend-kiegészítőkről szóló egészségügyi és oktatási törvény (Dietary Supplement Health and Education Act, DSHEA) értelmében étrendi összetevőként szabályozzák. A luteofill-kiegészítők gyártóinak meg kell felelniük az FDA által meghatározott helyes gyártási gyakorlatnak (GMP) és címkézési követelményeknek. Az Európai Unióban a lutein-kiegészítőket az étrend-kiegészítőkről szóló irányelv szabályozza, amely a lutein-kiegészítőkre vonatkozó biztonsági, minőségi és címkézési iránymutatásokat állapít meg.

(3) Kozmetikumok és testápolási termékek

A xantofillok kozmetikumokban és testápolási termékekben való felhasználása számos joghatóságban engedélyezett, beleértve az Egyesült Államokat, az EU-t és más országokat.A szabályozó ügynökségek, mint például a Cosmetic Ingredient Review (CIR) az Egyesült Államokban és a Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS) az EU-ban, értékelik a xantofillok kozmetikai termékekben való felhasználásának biztonságosságát, és iránymutatást adnak a biztonságos koncentrációkról és alkalmazásokról.

b. Biztonsági és toxikológiai megfontolások:

(1) Toxicitás és mellékhatások

Általánosan elfogadott, hogy a luteint az emberek biztonságosan fogyaszthatják az ajánlott étrendi beviteli tartományon belül.

A xantofillok túlzott bevitele, különösen étrend-kiegészítőkből, azonban karotinoid dermatózist okozhat, egy ártalmatlan állapotot, amelyet a bőr sárgulása jellemez a karotinoid pigmentek lerakódása miatt. A xantofillok okozta allergiás reakciók nagyon ritkák, de egyeseknél előfordult már.

(2) Kölcsönhatások és ellenjavallatok

A xantofillok kölcsönhatásba léphetnek bizonyos gyógyszerekkel, például a koleszterinszint-csökkentő gyógyszerekkel (sztatinok) és a véralvadásgátlókkal (vérhígítók), esetleg megváltoztatva azok felszívódását vagy hatékonyságát.

Bizonyos betegségekben (például máj- vagy vesebetegségben) szenvedő egyéneknek a xantofill-kiegészítők szedése előtt konzultálniuk kell egészségügyi szakemberrel.

(3) Szabályozási korlátozások és iránymutatások

A szabályozó hatóságok megállapították a lutein élelmiszerekben, takarmányokban és étrend-kiegészítőkben való felhasználásának megengedett legmagasabb határértékeit. Ezek a határértékek a szabályozó ügynökségek és tudományos testületek által végzett biztonsági és kockázatértékeléseken alapulnak. Ezek a határértékek a szabályozó ügynökségek és tudományos testületek által végzett biztonsági értékeléseken és kockázatértékeléseken alapulnak.

A gyártóknak és a formulázóknak be kell tartaniuk ezeket az iránymutatásokat, hogy biztosítsák a lutein biztonságos használatát termékeikben.