<DENNE ARTIKEL SKAL OPDELES OG NIVEAU-DELES>

Karotenoider – en pille eller en gulerod?

Karotenoider er pigmentfarvestoffer, der spiller en vigtig rolle for mennesker og dyr. Vi kan ikke selv danne denne vigtige stofgruppe fra grundelementerne, men er afhængige af at få dem udefra. Heldigvis er de meget udbredte. Karotenoider forekommer i høj grad sammen med det grønne klorofyl samt de blålige, violette og rødlige anthocyaniner i frugt og grøntsager.

Moderne bioteknologi gør det muligt at producere store mængder karotenoider, men det har vist sig meget vanskeligt at eftergøre den effekt, der opnås med hele karotenoidrige frugter og grøntsager, når der blot indgives et enkelt eller nogle få karotenoider.

========================================= = Karotenoiders forekomst i naturen Man har indtil nu fundet omkring 600 forskellige naturlige karotenoider, med lutein, beta-cryptoxathin, lycopen, alfa-karoten og beta-karoten som de mest almindelige. Karotenoider er blandt naturens mest udbredte og vigtigste pigmentstoffer, og kendes fra den gule farve i citroner og ananas, fra den orange farve i morgenfruer, appelsiner, gulerødder, og fra den røde farve i tomater og rosernes hyben. Desuden er provitamin-A karotenoider til stede i stor mængde i mørktfarvede frugter og grøntsager. Den iøjnefaldende farve på mange planter skyldes altså pigmentstoffer, som hører til gruppen af karotenoider, men karotenoider kan også dannes af arkebakterier, af fotosyntetiserende bakterier og af andre bakterier, samt af alger og svampe.

Det mest udbredte karotenoid i planter er lutein (som er af xanthofyl-typen dvs. oxygenerende karotonoider, og som findes i planters blade, men som er skjult af bladenes dominerende grønne farver). Rå palmeolie er én af de rigeste kilder til karotenoider i naturen. Olivenolie er også rig på karotenoider.

Karotenoid-pigmenternes funktion i blade er at opfange sollyset og sende de energi-anslåede elektroner videre til klorofylpigmenterne, hvorved fotosyntesen kan sættes i gang. Karotenoiderne absorberer lys i den blå del af spektret. Denne egenskab gør plantecellers kloroplaster i stand til at "fange" en større fraktion af strålingsenergien. Karotenoider findes i både blade, plantestængel og oplagringsorganer samt i blomster og frugter, hvor de ved deres iøjnefaldende farver er med til at tiltrække bestøvende insekter og dyr. Karotenoider er ofte det primære pigment i blomster og frugter.

Nogle nedbrydningsprodukter af karotenoiderne er vigtige duftstoffer, som bruges i bl.a. parfumeindustrien. Blomsterdufte skyldes ofte disse stoffer. Sort te, gammel tobak, grapefrugt osv. lugter netop af disse karotenoid-nedbrydningsprodukter.

Opdagelse af karoteoiderne Gulerodens beta-karoten blev allerede isoleret i krystallinsk form i 1831 af Heinrich Wilhelm Ferdinand Wackenroder, og i 1837 gav den svenske kemiker Jöns Jacob Berzelius de gule pigmenter i efterårsløvet navnet "xanthofyller". Gulerodens "karoten" gav navn til hele stofgruppen. I 1919 opdagede en amerikansk forsker, at indholdet af en livsnødvendig "fedtopløselig faktor A" i mælk forekom i forhold til det gule farvestof i de planter, som koen havde spist. I 1928 lykkedes det at helbrede rotter for mangelsygdomme ved at give dem karoten. Man var dermed kommet på sporet af vitaminerne, og året efter opdagede man, at karoten fra planter omdannes til A-vitamin i dyrs og menneskers lever.

I 1937 fik Paul Karrer Nobelprisen for sine undersøgelser af karotener og A-vitamin og året efter i 1938 fik Richard Kuhn Nobelprisen for sin forskning i karotener og vitaminer.

Betydning for dyr Dyr kan ikke danne karotenoider, men de optager karotenoider fra føden og ændrer dem kemisk. Den gule farve på mange fugles ben er karotenoider. Det er også karotenoider, som giver de kraftige røde farver hos mange hanfugle. De røde, orange og gule dækvinger hos mange insekter skyldes også karotenoider. F.eks. er det karotenoider, som gør mariehønen rød (eller orange eller gul hos mindre kendte mariehønearter).

Hos dyr koncentreres karotenoiderne ofte i lever, binyrer, æggestokke, æg, testikler, hud, øjne og i køernes mælk. Karotenoider har stor betydning for dyr. Nogle karotenoider er forstadier til A-vitamin, og efter behov omdannes leverens oplagrede karotenoider til A-vitamin. Analyser af blod og brystmælk hos mennesker har vist tilstedeværelse af op til 50 forskellige karotenoider, som altså er blevet optaget og omsat i menneskekroppen.

Nogle dyr, bl.a. visse frøer og blæksprutter absorberer både karotener og xanthofyller i leveren og fedtdepoterne. Men der findes dyr, som især absorberer karotener eller især absorberer xanthofyller. Heste optager f.eks. kun karotener i deres tarm, hvorimod høns kun oplagrer xanthofyller fra føden. Mange fisk og hvirvelløse dyr optager også kun xanthofyller (dvs. karotenoidtyper, som indeholder iltatomer; se nedenfor).

Karotenoiderns kemi Karotenoider er kæder af carbonatomer. Oxygenfrie karotenoider kaldes "karotener" (f.eks. beta-karoten, som giver gulerødder deres orange farve). Karotener er altså normalt kun opbygget af carbon-atomer og hydrogen-atomer.

Hvis molekylerne indeholder iltatomer kaldes de xanthofyller ("xantho" betyder gul, og de er netop ofte gule). Et eksempel er zeaxanthin, der gør majs gule. Undertiden er der carbonringe i enderne af kæderne, og hvis der er hydroxygrupper i hver ende (som hos zeaxanthin) bliver molekylet mere polært, og virker af denne grund måske forstærkende på cellemembraners struktur.

Molekylerne indeholder dobbeltbindinger og kan derfor optræde i talrige isomer-former. F.eks. vil beta-caroten kunne optræde i 272 isomerformer, og lycopen (i bl.a. tomater) vil kunne optræde i 1056 isomerformer. Forskellen på alfa-, beta- og gamma-formerne er, at dobbeltbindingerne sidder på forskellige steder på kulstof-kæden. (Faktisk har alle karotener to græske forbogstaver, og "beta-caroten" hedder egentlig "beta,beta-caroten").

Produktion Det første syntetisk-producerede karotenoid, beta-caroten, har man produceret siden 1954 efter en metode, som blev opdaget i 1950. Der produceres stadig syntetisk karoten. I 1995 havde man f.eks. planer om at producere over 500 ton syntetisk beta-caroten årligt. Det er dog ikke meget i forhold til naturens enorme katotenoidsyntese. Man har beregnet, at naturen producerer ca. 100 millioner tons karotenoider årligt, bl.a. i havets tang og andre havalger.

Seks karotenoider produceres i dag syntetisk (idet firmaerne Hoffmann-La Roche og BASF producerer beta-karoten, canthaxanthin, astaxanthin, citranaxanthin og to apocarotenoider).

Astaxanthin findes naturligt i rejer og tilsættes foderet til laks og ørred i havbrug, for at give fiskene farve. Det er et af de mest antioxidant-virkende stoffer, man kender, og vil måske kunne bruges som sygdomsforebyggende stof. Men i betragtning af den uhyre store forskning, der har været omkring karotenoiders virkning hos mennesker, uden at det er lykkedes afklare mekanismerne og samspillet med andre mikronæringsstoffer eller stoffer i menneskets reaktionsveje, kan det nok forventes, at der ikke vil være den store interesse for at producere enkelte karotenoider. Men dyrkning i stor skala af organismer, der naturligt producerer forskellige karotenoider i større mængder kan blive interessant.

Mikroalgen Dunaliella salina , der kun er 9 mikrometer stor, kan syntetisere store mængder af karotenoider (op til 15% af dens tørvægt), når den udsættes for stress i form af kraftigt lys, høj saltholdighed eller mangel på føde. Det ses tydeligt ved, at den grønne alge skifter farve, og bliver orange. Dunaliella salina er den plante, der indeholder den største mængde karotenoider – herunder alfa-karoten, beta-karoten, zeaxanthin, lutein, cryptoxanthin og lycopen samt en stor mængde umættede fedtsyrer, specielt linolensyre.

A-vitamin Af de omkring 600 forskellige karotenoider, der kendes i dag, kan omkring 50 omdannes til A-vitamin. Stoffets omdannelse i vores krop sker ved, at den centrale dobbeltbinding først spaltes, hvorved der dannes to retinal-molekyler. (Denne spaltning foretages af enzymet beta-caroten-15,15'-deoxygenase). Retinal-molekylerne kan derefter omdannes til retinol ved en kemisk reduktionsproces. Retinol er en af de mest aktive former for A-vitamin, men det kan i kroppen omdannes til andre ligeledes aktive A-vitaminformer, såsom retinoinsyre. Fra animalsk føde optages retinol direkte som A-vitamin, – uden behov for den omdannelse, som kræves, når provitamin-A karotenoider optages fra vegetabilsk føde.

Vitamin A deponeres bl.a. i lever og fedtvæv til senere brug. Desuden behøves zink, fordi zink kræves af det protein (retinol-bindingsprotein), som binder og transporterer A-vitamin. Jern er også nødvendig for at etablere et lager af A-vitamin. Vegetarer skal især spise megen frugt og grønt, da de ikke får noget bidrag fra dyriske produkter, såsom æg, mælk og lever.

En gulerod dækker betakaroten-dagsbehovet for et menneske. En stor gulerod er på 100 gram, og indeholder ca. 10 mg (10.000 mikrogram) beta-karoten. Når den spises, absorberes ca. 30 %, og af beta-karoten omdannes ca. halvdelen til retinol, og resten, altså 15 %, bliver lagret som beta-karoten.

A-vitaminet har mange vigtige funktioner i kroppen. Det har betydning for synet, idet det bruges til produktionen af et farvestof i øjets nethinde (synspurpur), der er nødvendigt for at kunne se i dunkel belysning. (Dette pigment aktiveres, når lyset rammer øjets nethinde, hvorved der frembringes det elektriske signal, som med nerver sendes til hjernen og bliver til et synsindtryk). A-vitaminet har også betydning for vækst. A-vitaminet har betydning for regulering af generne (og for fosterets udvikling af organerne, bl.a. knoglevæksten). A-vitamin er også vigtig for forplantningsevnen, f.eks. for dannelsen af nye sædceller celledeling og cellers udvikling til forskellige celletyper. A-vitamin er også vigtig for smagssansen. A-vitamin er også vigtigt for immunforsvaret, bl.a. imod bakterielle infektioner, og slimhinders evne til at danne barrierer for bakterie og virus, og A-vitaminet hjælper immunsystemets hvide blodlegemer til at bekæmpe infektioner. Karotenoider kan modvirke øjensygdomme, idet A-vitaminmangel medfører, at hornhinden bliver meget tør, og at nethinden (retina) skades. Natteblindhed er det første tegn på A-vitaminmangel. I det gamle Ægypten viste man, at natteblindhed kunne kureres ved at spise lever. A-vitaminet er vigtigt for overfladeceller i luftvejene, urinrørene og tarmkanalen, og A-vitaminet er vigtig for huden og modvirker tør hud. Man har behandlet patienter med acne, psoriasis og andre hudsygdomme med vitamin A (nemlig med de syntetiske retinoider med handelsnavnene Accutane og Roaccutane). På grund af giftrisiko gives det dog kun til de mest alvorlige tilfælde af acne mv.

Giftvirkning Høj indtagelse af A-vitamin (hypervitaminosis A) kan medføre fødselsskader, lever-abnormaliteter og sygdomme i centralnervesystemet. (F. eks. kan indtagelse af for meget A-vitamin i vitaminpiller medføre kvalme, opkast, hovedpine, svimmelhed, sløret syn og ukoordinerede muskler).

Antioxidanter Ifølge nogle undersøgelser virker karotenoider forebyggende mod brystkræft, og ifølge et studie sker det måske ved at hæmme østrogen. Nogle undersøgelser tyder på, at karotenoider virker mod tyktarmskræft, og ifølge et studie sker det måske ved at nedsætte blodets indhold af et hormon, insulin-lignende vækstfaktor-I. Flere andre undersøgelser tyder på, at karotenoider kan modvirke kræftudvikling, bl.a. ved at hæmme visse vækstfaktorer eller ved at fremme syntesen af visse kræfthæmmende enzymer. Men forskningsresultaterne viser også, at isolerede karotenoider virker dårligere end karotenoiderne i deres naturlige blandinger i f.eks. frugten.

Karotenoider er kraftige antioxidanter, der antagelig er med til at fjerne den skadelige virkning af oxidativt stress, som er årsag til mange kroniske lidelser. F.eks. er lycopen (gamma,gamma-caroten) et karotenoid, som ikke omdannes til vitamin A, men dette meget "umættede" karotenoid anses for at være særlig god til at medvirke til at inaktivere de farlige single-iltatomer (de såkaldte frie radikaler). Lycopen-karotenoidet har en stærkere antioxidativ virkning end de fleste andre kendte karotenoider. Især tomater og andre røde frugter og grøntsager bidrager til indtaget af lycopen.

Der er stor interesse for at opklare karotenoidernes virkningsmekanisme. Der er imidlertid publiceret talrige forsøg med modstridende resultater, og det viser sig nu tydeligere og tydeligere, at man ikke kan undersøge et enkelt karotenoid ad gangen, da der synes at være et komplekst samspil mellem de enkelte karotenoider og formentlig også et samspil med andre mikronæringsstoffer i den føde, der bliver indtaget. Desuden har nogle karotenoider, især i større mængder, vist sig at have en uhensigtsmæssig virkning og at de i nogle tilfælde endog kan være farlige. Et eksempel på det sidste var den overraskende konstatering, at tilskud af beta-caroten var farligt for rygere. Der er også andre eksempler på forskning, som tyder på, at tilskud af antioxidanter kan have den modsatte virkning af, hvad man umiddelbart skulle tro, og at antioxidanter undertiden direkte kan fremme dannelsen af frie radikaler. Omvendt synes kost med indhold af antioxidanter at være gavnlige.

Det er således langt fra afklaret, hvad man skal anbefale. Men med et rigeligt indtag af friske frugter og grøntsager, er man godt stillet.

Kilder:
Dyrkning af den karotenoid-producerende mikroalge Dunaliella salina:

Om at karotenoider måske virker forebyggende mod kræft ved at hæmme østrogen:
Breast Cancer Res Treat. 2006 Oct 19; : 17051425 "Lycopene and other carotenoids inhibit estrogenic activity of 17beta-estradiol and genistein in cancer cells." Af Keren Hirsch , Andrea Atzmon , Michael Danilenko , Joseph Levy og Yoav Sharoni.

Om at karotenoider måske virker mod tyktarmskræft ved at nedsætte insulin-lignende vækstfaktor-I i blodet:
Eur J Cancer Prev. 2007 Aug ;16 (4):298-303 17554202 "Tomato lycopene extract supplementation decreases insulin-like growth factor-I levels in colon cancer patients". Af Shlomo Walfisch , Yossi Walfisch , Elena Kirilov , Nadia Linde , Haim Mnitentag , Riad Agbaria , Yoav Sharoni og Joseph Levy.

Om at tomat-karotenoider modvirker vækstfaktorer, som fremmer kræftudvikling:
Eur J Nutr. 2006 Mar 24; : 16565789 "Lycopene inhibition of IGF-induced cancer cell growth depends on the level of cyclin D1". Af Amit Nahum , Lior Zeller , Michael Danilenko , Owen Prall , Colin Watts , Robert Sutherland , Joseph Levy og Yoav Sharoni.

Om at karotenoider indvirker på aktiveringen af visse gener, som måske kan modvirke kræftudvikling:
Mol Cancer Ther. 2005 Jan ;4 (1):177-86 15657364 "Carotenoids activate the antioxidant response element transcription system. Af Anat Ben-Dor , Michael Steiner , Larisa Gheber , Michael Danilenko , Noga Dubi , Karin Linnewiel , Anat Zick , Yoav Sharoni og Joseph Levy.

Diskussionen om hvorvidt antioxidant-tilskud er et gode.

Om astaxanthin i laks mv.:

Om lycopen i tomater:

Om betacaroten i gulerødder: