Бета-каротин – самый значимый из каротинов, являющихся ненасыщенными углеводородами. Это жирорастворимый витамин, и усваивается он только соотвественно в присутствии жиров. В виде кристаллов бета-каротин окрашен в фиолетово-красный оттенок, а маслянистый раствор – в оттенки желтого и оранжевого.

Впервые его синтезировали в 1956 году, но исследования велись еще с 1831 года, когда Вакенродер выделил бета-каротин из моркови. Природный каротин более активен, чем синтезированная химическим путем его форма. К тому же синтетический аналог способен вызывать аллергические реакции.

Каротин и название получил от латинского «carota» - морковь, именно в ней находится его рекордное количество. Это пигмент желто-оранжевого оттенка, содержащийся в растениях, соответственно придавая им цвет. Образуется в них путем фотосинтеза и в зависимости от дозы каротина меняется насыщенность цвета – от желтого до насыщенного красного.

Бета-каротин может использоваться как пищевой краситель, в основном лимонадах, соках и маргарине. Официально он зарегистрирован под кодом 160а как пищевая добавка. Производится в основном из природных источников.

В уникальном крымском соленом озере Сасык-Сиваш обнаружены огромные «залежи» природного бета-каротина. Здесь под воздействием ультравысокого содержания соли и радиации солнца, водоросли смогли приспособиться и производить бета-каротин.

Действие бета-каротина

Действие витамина наглядно демонстрируют многочисленные имена, данные ему при разнообразных опытах – «источник молодости и долголетия» или «эликсир молодости», а также его называют природным оружием обороны.

При попадании в организм, бета-каротин путем сложных реакций синтезируется в витамин А (ретинол), чем существенно отличается от остальных каротиноидов.

Кроме того, что бета-каротин является поставщиком ретинола в ткани организма, он сам оказывает большое полезное защитное действие:

• является сильнейшим антиоксидантом, способным защищать ткани организма от воздействия радикалов, вызывающих развитие онкологических заболеваний и болезней сердечно-сосудистой системы, предохраняет ткани от преждевременного старения;
• согласно проведенным исследованиям бета-каротин оказался профилактическим средством от рака легких и рака шейки матки;
• высокая концентрация бета-каротина снижает рост таких болезней, как атеросклероз или ишемическую болезнь сердца, воздействуя на уровень холестерина;
• оказывает профилактику солнечных ожогов, тем самым защищает кожу от вредного воздействия ультрафиолета, также оказывает косметическое действие на кожу, волосы и ногти;
• важный компонент здорового зрения, бета-каротин замедляет развитие катаракты, глаукомы и отвечает за здоровое состояние сетчатки, позволяя хорошо видеть и в пожилом возрасте;
• незаменим при лечении заболеваний желудка и мочеполовой системы;
• используют для ускорения регенерации кожи при ожогах, ранах и язвах, способен наращивать костную ткань, что используют в лечении зубов и полости рта;
• бета-каротин главный друг мужчин в поддержании здорового функционирования предстательной железы;
• сохранение иммунитета и, соответственно, борьба с инфекционными процессами, по результатам исследований большие порции натурального бета-каротина существенно затормаживают разрушение клеток при СПИДе.

Бета-каротин не токсичен даже в больших дозировках, чем отличается от витамина А, но он менее активен, особенно в виде масляного раствора. Очень важно для усвоения наличие желчи в кишечнике, у детей способность к усвоению меньше. Усваивается приблизительно 10-40% из-за волокнистой структуры каротина, остальная часть выводится естественным путем.

Витамин имеет свойство откладываться в жизненно-важных органах, коже и в подкожно-жировой прослойке.

Бета-каротин синтезируется в ретинол лишь при возникновении дефицита последнего в соотношении 6:1, а до этого бета-каротин работает антиоксидантом. По эффективности 1 мг бета-каротина приравнивается к 0,17 мг витамина А, а в рационе это соотношение выражается в девятикратной дозировке бета-каротина.

Бета-каротин подвергается разрушительному действию окисления и ультрафиолета, также негативно воздействует длительное хранение и обезвоживание продуктов (натертая морковь уже через четверть часа теряет часть витамина). А вот заморозка наоборот сохраняет весь каротин, точно так же как и термообработка – морковь усиливает свои свойства антиоксиданта в 5 раз!

Суточная норма

Суточная норма бета-каротина составляет от 2 до 6 мг для взрослых и начинает возрастать во время беременности и усиленных тренировках у спортсменов. Кстати будущим мамам стоит принимать бета-каротин вместо витамина А, т.к. он не оказывает токсического действия гипервитаминоза, в отличие от последнего, и значит не сможет навредить здоровью малыша.

Знаменитый Поль Брегг в своей книге «Чудо голодания» рекомендует на завтрак есть салаты из моркови и капусты с добавлением зелени, ведь именно в них более чем достаточно каротина. Но рекомендуем делать заправку к этим овощам, например, оливковым маслом. Ведь без содействия жиров, бета-каротин пройдет транзитом через ваш организм .

Принимать бета-каротин лучше с едой, т.к. для его усвоения обязательно требуется некоторое количество жира. Иначе он будет приниматься просто зря.

Недостаток бета-каротина

Недостаток бета-каротина может привести к негативным последствиям, первыми его признаками являются:

• сухая шелушащаяся кожа;
• угревая сыпь;
• нездоровые волосы и слоящиеся ногти;
• ослабление иммунитета;
• падение зрения;
• у детей наблюдается замедление роста.

Несмотря на то, бета-каротин является провитамином А, не стоит пренебрегать его действием. Последние исследования заставляют серьезнее относиться к нему, как к самостоятельному компоненту полноценной жизнедеятельности организма.

Повышенные дозы бета-каротина

Переизбыток из продуктов животного происхождения может привести к токсическому отравлению организма, а вот растительные источники могут лишь оздоровить вас. Разве что кожа на ладонях, стопах и локтях может приобрести желтоватый оттенок. Переживать не стоит – этот процесс обратим, как только выйдут излишки витамина, окраска пропадет и восстановится естественный тон кожи.

Естественные источники бета-каротина

Есть один важный признак, по которому можно определить содержание каротина – окраска продукта. Все растительные источники имеют в цветовой гамме зеленый, желтый, оранжевый и красный цвета. К ним можно отнести: морковь, облепиховое масло, щавель, абрикосы, арбуз, капусту, кабачки, помидоры, тыкву, цикорий, шпинат. К источникам животного происхождения относятся печень, молоко домашнее, желток яйца.

Взаимодействие с другими веществами

1. Витамины С и Е главные союзники и усилители бета-каротина в антиоксидантном действии в процессах старения, профилактике инсультов и онкологических заболеваний. Причем совместное действие намного усиливало эффект, несмотря на то, что каждый из компонентов сам по себе сильный антиоксидант.
2. Витамин Е способствует защите от разрушения;
3. Бета-каротин намного качественнее усваивается в присутствии витамина Р, жиров и белков.

Исследования в США показали, что при разделении доз бета-каротина на 3 приема, повышают его способность усваиваться больше, чем одна дневная доза того же объема.

Показания к назначению

Бета-каротин используется в медицине как лечебное средство, так и профилактическое (прием может быть постоянным или назначается курс лечения) :

Иногда возникает необходимость в наружном применении в таких случаях: псориаз, тонзиллит, обработка ран, ожогов и обморожений, дерматозы, витилиго, пигментация на коже.

Принимающие бета-каротин утверждают, что им стало легче переносить жару летом.

Есть противопоказания по приему бета-каротина:

• повышенная индивидуальная чувствительность;
• существующая передозировка витамином А;
• лечение алкогольной зависимости, гепатитов и цирроза печени;
• хронические заболевания почек.

При приеме бета-каротина могут развиваться побочные действия в виде аллергии, высыпаний, зуда на коже, отеки, головокружения, болевые ощущения в костях и суставах, ухудшение аппетита, тошнота.

Витамин выпускают в таких фармакологических формах – таблетки, желатиновые капсулы, масляный раствор для перорального и наружного применения, раствор для ингаляций. Бета-каротин включен в состав поливитаминов.

Чтобы максимально получить пользу от приема бета-витамина стоит соблюдать несколько советов:

• хранить продукты в темном и нежарком месте;
• овощи желательно есть в сыром виде или быстро протушить с добавлением масла (можно салаты заправлять кашей, каши варить на молоке или добавлять немного сливочного масла);
• не хранить долго продукты и приготовленную пищу употреблять сразу.

Источниками бета-каротина могут быть продукты растительного и животного происхождения.

В каких продуктах содержится бета-каротин?

Бета-каротин в продуктах присутствует в составе оранжевых и красных овощей и фруктов, а также в их масляных экстрактах и некоторых маслах.
Богаты бета-каротином: масло облепихи и шиповника, пальмовое масло; также он содержится в моркови, тыкве, помидорах, капусте, картофеле, брокколи, персиках и абрикосах.
Содержат бета-каротин печень животных и домашней птицы, молоко и желток яиц.

Натуральный бета-каротин усваивается лучше из морковного пюре или сока, чем из целой моркови. То есть, из тех субстанций, в которых концентрация вещества будет выше. Необходимо учесть, что для усвоения бета-каротина необходимы жиры, например, йогурт, сливки, сметана и т.п.

Признаками дефицита бета каротина могут быть: сухая шелушащаяся кожа, угревая сыпь, нездоровые волосы и слоящиеся ногти, падение зрения или ослабление иммунитета.

В косметических средствах бета-каротин можно встретить довольно часто.
Например, его содержат:

• — Солнцезащитные крема. Для защиты кожи от УФ-облучения.
• — Средства для кожи лица, рук, тела. Бета-каротин для кожи используется для ее смягчения, снижения сухости кожи, предотвращения старения, снижения воспаления, включая акне, стимуляции заживления.
• — Средства для ногтей. Каротин пользуют в этих средствах для их укрепления и ускорения роста.
• — Средства для волос. Бета-каротин для волос хорош тем, что делает их шелковистыми, устраняет их ломкость и образование секущихся концов.

Прием одновременно нескольких антиоксидантов способствует их синергизму. Бета-каротин с витамином Е усиливают действие друг друга.

Бета — каротин добавка содержится в Оксилике.

«Оксилик» — биологически активная добавка, помогающая сохранить молодость, остановить старение кожи, благодаря синергизму входящих в него витаминов и микроэлементов: селена бета-каротина, витамина С и Е, ликопина.

Крымская морская соль включает бета-каротин и все биокомпоненты в свою кристаллическую решетку,сохраняя таким образом живую биологию моря. Розовый цвет воды в соляных озерах Крыма обусловлен высокой концентрацией в них уни- кальной мокроводоросли , которая является единственным природным источником, в котором содержание бета-каротина может дости- гать 60-70% ее общего содержания.

Бета - каротин обеспечивает организм чело- века провитамином А в легко усваиваемом виде и в необходимом количестве.

ПОЛУЧЕНИЕ КАРОТИНОВ ИЗ ВОДОРОСЛИ DUNALIELLA SALINA

В УСЛОВИЯХ КРЫМСКИХ СОЛЕВЫХ ПРОМЫСЛОВ

Авторы:
Давидович Николай Александрович, канд.биол.наук, старший научный сотрудник
Стюпан Андрей Витальевич

Вводная часть

Каротин (от латинского carota – морковь) – жёлто-оранжевый пигмент, синтезируемый бактериями, грибами, водорослями, высшими растениями. Его присутствие объясняет желтую, оранжевую, красную окраску плодов, корнеплодов, листьев растений.

По своей химической природе каротин – это непредельный углеводород из группы терпеноидов. Эмпирическая формула С40H56, молекулярный вес 536,9. Химический синтез β-каротина был осуществлен в 1956 г. Различают несколько изомерных форм каротина, среди них наиболее известен β-каротин (бета-каротин). Структурная формула β-каротина:

Нерастворим в воде, но хорошо растворяется в органических растворителях; относятся к липофильным соединениям, т. е. растворим в маслах. В кристаллическом виде он имеет фиолетовокрасную окраску, в масляном растворе – от желтой до оранжевой.

Растворы каротиноидов в органических растворителях при спектрофотометрических исследованиях дают характеристические полосы поглощения в основном в видимой области спектра, а стереоизомеры показывают их также и в ультрафиолетовой области. Это один из наиболее точных показателей, используемых при идентификации этих веществ. Характерной является также особенность каротиноидов избирательно абсорбироваться на минеральных и некоторых органических абсорбентах, что позволяет разделять их при помощи методов хроматографирования. Для отдельных каротиноидов характерны некоторые специфические реакции, в том числе цветные.

Следует учитывать, что каротиноиды в чистом виде отличаются высокой лабильностью – они весьма чувствительны к воздействию солнечного света, кислорода воздуха, нагреванию, воздействию кислот и щелочей. Под влиянием этих неблагоприятных факторов они подвергаются окислению и разрушению. В тоже время, входя в состав различных комплексов, они проявляют намного большую стабильность.

Наравне с черно-коричневыми меланинами, каротины являются самыми распространенными пигментами в природе: за год в масштабах Земли их синтезируется около 100 млн. тонн (более 3 тонн в секунду). В природе каротиноиды могут находиться в различных состояниях: в свободном виде они чаще встречаются в пластидах растений, мышечной ткани рыб, яйцах птиц, в виде эфиров жирных кислот – в хроматофорах и эпидермальных структурах растений, в форме каротин-протеинов – в эпидермальных тканях животных и т. д.

Животные (в том числе и человек) не способны синтезировать каротиноиды de novo, их поступление зависит только от источников питания. Усвоение каротиноидов, как и других липидов, происходит в дуоденальной области тонкого кишечника. Под влиянием желудочно-кишечной среды (например кислотности желудочного сока), наличия специфических рецепторов протеинов каротиноиды могут разрушаться окислителями или энзимами или метаболизировать, как например β-каротин в витамин А. Позвоночные в процессе пищеварения способны расщеплять молекулу β -каротина на две молекулы витамина А. Поэтому β-каротин называют также провитамином А. Провитаминные свойства β-каротина и его окислительное преобразование в витамин А являются общими для всех животных.

Каротин, являющийся провитамином витамина А, крайне важен в питании человека, он незаменим для зрения, роста, репродукции, защиты от различных бактериальных и грибковых заболеваний, нормального функционирования кожи и слизистых. Бета-каротин характеризуется наибольшей известной в природе способностью к дезактивации синглетного кислорода. Последний обладает высокой химической активностью, влияет на процессы, связанные с разрушением различных веществ на свету, ответственен за повреждение ДНК в живых организмах, влияет на процессы старения кожи и т.д. Среднее естественное (без биологических добавок) потребление каротина с пищей в разных странах составляет 1,8-5,0 мг/сутки. Согласно методическим рекомендациям по нормам рационального питания «НОРМЫ физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» от 18 декабря 2008 г. (МР 2.3.1.2432 -08) 1 физиологическая потребность в бета-каротине для взрослых – 5 мг/сутки (вводится впервые). 6 мкг бета-каротина эквивалентны 1 мкг витамина А. Верхний допустимый уровень потребления бета-каротина не установлен; длительный прием бета-каротина не сопровождается какими-либо побочными эффектами. При избытке каротина в организме наблюдается состояние гиперкаротинемии – однако, в отличие от избыточного витамина А, каротин малотоксичен. Бета-каротин зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е160a.

Всемирный рынок каротиноидов в 2000 г. оценивался в $786 млн., в том числе пищевое применение – $209 млн., кормовые добавки – $462 млн., фармацевтическая и косметическая продукция – $115 миллионов. Как ожидается, рынок каротиноидов возрастет до $919 млн. к 2015 г 2. Бета-каротин составляет около трети всего рынка каротиноидов. Стоимость синтетического β-каротина порядка 500 долларов США/кг.

Следует указать на то, что каротин, полученный из природных источников относится к натуральным продуктам, потребность в которых возрастает с каждым годом.

Природные источники каротиноидов и их использование

Красители бывает натурально-идентичными (синтетическими) или натуральным (природными).

Природные источники каротиноидов очень многообразны, многие из них довольно широко используются для получения каротиноидсодержащих продуктов. В странах с тропическим климатом источником получения каротиноидсодержащих продуктов служат красное пальмовое масло и клубни батата. Довольно богаты каротиноидами плоды цитрусовых, абрикосы, хурма. Из источников, присущих средним широтам, в том числе и климатическим зонам Украины, можно выделить плоды моркови, тыквы, томатов, сладкого перца, облепихи, шиповника, рябины. При этом ряд каротиноидсодержащих препаратов на основе природного растительного сырья выпускается украинской фармацевтической промышленностью. В частности, выпускается масло шиповника (содержит не менее 0,6 г/л каротиноидов), масло из плодов облепихи (содержание каротиноидов составляет не менее 1,8 г/л).

Среди натуральных красителей наиболее востребованный – бета-каротин (Е160а). Согласно последним данным, на данный пигмент тратиться около 30% от общего объема средств, расходуемых производителями пищевых продуктов на закупки натуральных красителей.

Один из наиболее ценных источников натурального бета-каротина – водоросль D. salina, из которой получают краситель, содержащий в своем составе 96% этого пигмента. Смесь каротинов из пальмового масла содержит 35% альфа-каротина и 65% – бета-каротина. По своей природе бета-каротин - жирорастворимый пигмент. Его искусственно доводят до формы вододисперсной эмульсии. Для напитков необходимы высокостойкие кислотоустойчивые эмульсии бета-каротина. Если в процессе хранения эмульсия разрушается, то обычно на горлышке бутылки образуется окрашенное кольцо. Во избежание проявления такого порока необходимо применять краситель с эмульгирующей системой, подобранной в соответствии с особенностями производства и состава напитка. В качестве эмульгаторов используются полисорбат 80, сорбитан моноолеат, камеди, эфиры сахарозы (по отдельности или в различных сочетаниях). Светостойкость бета-каротина приемлема для напитков в прозрачной упаковке, однако она очень ослабляется в присутствии кислорода и усиливается при добавлении аскорбиновой кислоты.

Следующий по объемам мирового потребления краситель из группы каротиноидов – паприка (Е160с). Его доля на рынке в денежном выражении – 20%. Пигменты паприки получают из олеорезинов сладкого перца Capsicum annum L.

Пигменты паприки по своей природе жирорастворимы. Их вододисперсные эмульсии выпускаются в формах, пригодных для получения как прозрачных, так и с различной степенью замутненности растворов. Пигменты паприки чувствительны к свету и кислороду, но не чувствительны к рН. Для их стабилизации могут использоваться аскорбиновая кислота, альфатокоферол и экстракт розмарина. Хорошо очищенный краситель при дозировках, необходимых для окрашивания, не придает продуктам ощутимых посторонних привкусов и запахов.

Также к группе каротиноидов относится желто-оранжевый натуральный краситель аннато (Е160b), получаемый из семян растения Bixa orellana. Родина аннато – Центральная и Южная Америка. Аннато – легко культивируемое дерево, которое достигает периода плодоношения в 4-5 лет и дает урожай в течение 20 лет. Аннато является одним из наиболее экономически значимых натуральных красителей в мире. Крупнейшими производителями семян аннато являются Перу, Бразилия и Кения, а крупнейшими импортерами – США, Япония и Европа.

Жирорастворимый пигмент биксин экстрагируют из семян аннато этанолом или маслом. Водорастворимый пигмент норбиксин получают методом щелочного гидролиза биксина. Водный раствор аннато производится в виде щелочного раствора с рН, равным 10,5, поэтому при работе с ним необходимо соблюдать меры предосторожности. Недавно был исследован путь преобразования каротиноида ликопина (красный пигмент томата) в биксин. В настоящее время ведутся работы по выведению биксинпродуцирующих помидоров. Биксин слабо растворим в маслах – 0,1–0,3% (в/в). Он чувствителен к pH, при понижении которого оттенок смещается от желто-оранжевого до розового. Кислотность не влияет на стабильность этого пигмента. Биксин имеет хорошую термос табильность при температуре, не превышающей 100°C, но быстро разрушается при температуре свыше 125°C. Биксин устойчив к окислению, но чувствителен к свету, как и другие каротиноиды. Для увеличения стабильности в красители на основе биксина добавляют антиоксиданты.

Доля биксина на рынке натуральных красителей – 7%. Водорастворимый норбиксин выпускается в стандартной (устойчивой при рН около 4) и специальной кислотоустойчивой (до рН 2,5) формах. Также на основе биксина производятся вододисперсные эмульсии, позволяющие получать замутненные растворы.

Способы получения бета-каротина из природного сырья

Наиболее старым, но все еще используемым, является способ производства из моркови. Способ отличается крайне высокой трудоемкостью и низкой рентабельностью: для получения 1 кг каротина кристаллического необходимо переработать около 15 т моркови, т.е. это равно ее сбору с 1 га при средней урожайности.

На Украине преобладающая часть 80% бета-каротина производится сейчас из биомассы мукорового гриба Blakeslea trispora. В производстве используются отходы мукомольной, консервной и мясомолочной промышленности. Каротин экстрагируют из биомассы гриба органическим растворителем в растительном масле, либо получаемую биомассу высушивают без экстракции. В первом случае степень извлечения каротина более высокая, до 50%. Во втором случае получают порошок с содержанием бета-каротина 6-7%. Себестоимость получения продукта и по этой технологии высокая.

Преимущества использования водоросли Dunaliella salina в качестве источника каротиноидов

Красители на основе бета-каротина натурального происхождения имеют более высокую стабильность, чем натурально-идентичные. Кроме того, в натурально-идентичном и микробилогическом (бактериальном и фунгинальном) бета-каротине часть пигмента находится в форме труднорастворимых кристаллов. Каротин имеет много изомерных форм; синтетическиый вариант не позволяет добиться необходимого соотношения изомеров, в точности повторяющего природный комплекс. Это же относиться и к сопутствующим каротиноидам, включая каротины и ксантофиллы.

В условиях, благоприятных для роста и размножения, клетки D. salina имеют зеленую окраску и содержат лишь около 0,3 % β -каротина от сухой массы, т.е. столько же сколько листья растений и клетки других некаротиноносных водорослей. Только в условиях, задерживающих рост и размножение клеток, в последних аккумулируется β -каротин в виде оранжевых масляных глобул расположенных в межтилакоидных промежутках хлоропласта. Среди параметров, регулирующих процессы роста, размножения и каротинообразования, первоочередное значение имеют интенсивность света, концентрация осмотически действующих солей, температура и содержание в среде биогенных элементов. Чем выше освещенность, тем интенсивнее каротинообразование. Избыточному накоплению β -каротина в ее клетках способствуют также повышенная концентрация осмотически действующих солей в среде обитания (до 5 М NaCl), экстремальные температуры (выше или ниже ростового оптимума), недостаток биогенных элементов в питательной среде (особенно голодание по азоту). Таким образом, биосинтез β-каротина в клетках микроскопичаской водоросли Dunaliella salina - легко регулируемый процесс, а значит себестоимость β -каротина, получаемого из водорослей, выращенных в нестерильных условиях под открытым небом в будущем будет снижаться на основе дальнейшего совершенствования технологического процесса.

Биология и систематика водоросли

Dunaliella salina Teod. (дуналиелля солоноводная) – одноклеточная жгутиковая микроводоросль (рис. 1) из отдела Зеленых водорослей.

Рис. 1 Dunaliella salina Teodoresco, видимая под микроскопом при разных увеличениях. Длина масштабного отрезка 20 мкм.

Таксономическое положение:

• Царство (Kingdom) Plantae
• Класс (Class) Chlorophyceae
• Отдел (Division) Chlorophycota
• Порядок (Order) Volvocales
• Семейство (Family) Dunaliellaceae
• Род (Genus) Dunaliella
• Вид (Species) Dunaliella salina

Род Dunaliella включает 29 солоноводных, морских, пресноводных и почвенных видов; 6 из них найдены на территории Украины исключительно в соленых водоемах. Хорошо известна Dunaliella salina – дуналиелла солоноводная, развивающаяся в гипергалинных водоемах юга Украины, включая степной Крым. В массовом количестве она вызывает красное “цветение”, особенно выраженное в период летнего испарения воды из мелководных лагун. Иногда на поверхности таких лагун образуется солевой концентрат в виде пластинок из кристаллов соли4. Таким образом, Dunaliella salina в состоянии жить в рапе, в которой достигнута точка насыщения и происходит кристаллизация и осаждение солей.

Клетки водоросли разнообразной формы: овальные, эллипсоидные, яйцевидные, грушевидные, иногда шаровидные, цилиндрические или веретеновидные; радиально- или билатерально симметричные, редко дорсивентральные или слегка ассиметричные. Размеры клеток весьма разнообразны. Длина может быть от 5 мк до 29 мк, ширина от 4 мк до 20 мк; объём клеток от 70 куб.мк до 4500 куб.мк5. Хлоропласт по цвету чаще всего зелёный, иногда жёлтый или бурый. По форме хлоропласт обычно чашевидный с пиреноидом и глазком, реже без них.

В отличие от многих других водорослей, клетки дуналиелли лишены целлюлозной или пектиновой оболочки и окружены лишь тонкой эластичной протоплазматической мембраной (плазмалеммой). По обе стороны от папиллы, на выпуклом апикальном конце клетки прикреплены два жгутика, с обычной микроструктурой (9 + 2 микротрубочки). Обычно жгутики одинаковой длины, равной или превышающей длину клетки. У молодых, только что разделившихся клеток один из жгутиков может быть короче другого. Как и вся клетка, жгутики покрыты протоплазматической мембраной. Клетки водоросли способны двигаться благодаря веслоподобным движениям жгутиков. Дуналиелля проявляет ярко выраженный положительный фототаксис.

Для Dunaliella salina характерны как бесполый, так и половой типы размножения. Первый является преобладающим. Деления клеток продольное. Последовательность деления органелл строго не детерминирована и легко нарушается, особенно в старых культурах. При этом образуются уродливые формы. В неблагоприятных условиях дуналиелла способна образовывать цисты бесполого происхождения. Цисты имеют шаровидную форму, толстую двойную оболочку и гранулированное содержимое, освобождение которого при прорастании происходит через щель в оболочке. Перед прорастанием цисты, её содержимое красного цвета зеленеет и делится с образованием 2-4 клеток. Половой процесс у Dunaliella salina - гологамного типа. Копуляция может происходить как на свету, так и в темноте. В результате слияния двух клеток образуется неподвижная зигота, покрытая оболочкой (иногда слоистой). Перед прорастанием происходит редукционное деление с образованием 2-32 клеток. Количество последних зависит от размеров зиготы и условий, в которых она развивалась.

Исследование биологии D. salina и экологических факторов, вызывающих ее переход к активному накоплению β-каротина в естественных условиях, показало, что биосинтез этого соединения является приспособительной реакцией организмов в ответ на экстремальные условия роста, к которым относятся изменения солености и минерального состава среды, температуры и освещенности, а также сочетания комплекса указанных параметров.

Оценка запасов каротиноидов в водоемах соляных промыслов Крымского полуострова

Нами были исследованы несколько водоемов солевых промыслов Крымского полуострова и юга Украины, в частности Сакского (Рис.2), Сивашского и Херсонского сольпромов.

Рис. 2. Сакский сольпром. Вид бассейнов для садки соли с высоты 2 км. Белого цвета – выпаренная соль; красно-коричневый цвет бассейнов обусловлен в значительной степени высокой концентрацией в рапе клеток Dunaliella

В Таблице 2 представлены средние данные по ряду наблюдений за 2007 год. Всего было обработано 90 проб. Наиболее адекватными для оценки численности водоросли в течение года являются ее модальные значения, которые оказались в пределах 19 – 37 млн.кл/л.

Таблица 2. Средние и модальные значения численности (млн.кл./л) Dunaliella salina в исследуемых водоемах Херсонского сольпрома

Содержание каротинов в клетке в значительной мере зависит от размера клетки и условий роста. По 80 определениям мы нашли, что содержание каротинов в среднем составляло 0,69 нанограмм /клетку при очень широком варьировании от 0,03 до 31,26 нг/кл. Заметим, что сильное варьирование исходных параметров не позволяет с большой вероятностью события оценить содержание каротинов в расчете на клетку для каждого конкретного случая. Кроме того, использовать полученное среднее значение для оценки содержания каротинов в литре воды по данным о численности клеток в исследуемых водоемах не вполне корректно также по той причине, что зависимость концентрации каротинов (мг/л) от концентрации клеток (млн.кл./л) в воде, как выяснилось, носит нелинейный характер (рис. 3) и хорошо описывается уравнением:

Рис. 3. Зависимость концентрации каротинов (мг/л) от концентрации клеток (млн.кл./л) в исследованных водоемах.

где х – концентрация клеток, млн.кл./л; у – концентрации каротинов, мг/л.

Приняв во внимание модальные концентрации клеток в водоемах, и воспользовавшись полученным уравнением, получим, что “обычное” (наиболее часто встречающееся) содержание каротинов в этих водоемах (по взятым пробам) составляет 3,42 – 4,51 мг/л.

Фактическое распределение содержания каротина в 1 л воды по частоте встречаемости в 80 пробах из исследуемых водоемов, представленное на рис. 4, подтверждает сделанный расчет.

Рис. 4. Распределение содержания каротина (мг/л) по частоте встречаемости в 80 пробах из исследуемых водоемов.

Таким образом, на одном квадратном метре бассейна при средней толщине слоя рапы 25 см текущее содержание каротина будет равняться 855 – 1128 мг, что соответствует 8,6 – 11,3 кг/га. Подчеркнем, что такое содержание каротина является типичным для водоемов соляных промыслов в их “естественном” состоянии, направленном на получение и добычу соли, когда не ставится цель получения каротина как продукта производства. Иногда (6% случаев) в естественных условиях в водоемах достигались очень высокие концентрации каротинов, превышавшие 50 мг/л, из них в двух случаях – более 100 мг/л при концентрации клеток более 3 млрд./л.

Практика показывает, что концентрацию каротинов в рапе можно повысить в десятки и сотни раз при использовании следующих технологических приемов:

• управляемое (в имеющихся водоемах) выращивание водоросли с использованием оптимальных режимов солености, внесения биогенных элементов и регулирования состава солей;
• инициация накопления каротинов в клетках водорослей при изменении должным образом режимов солености, освещенности слоя (регулирование толщины слоя воды), концентрации биогенных элементов (особенно азота);
• защита популяции водоросли от хищников (рачок Artemia salina) путем изменения солености;
• отстаивание, с использованием явления фототаксиса водорослей;
• флотация.

Дальнейшее соосаждение каротина с гидроокисью магния позволяет еще больше увеличить концентрацию каротина и получить продукт (пасту), допускающую длительное хранение каротина без разложения. Это очень важно, если учесть сезонность вегетации водоросли в естественных водоемах; открывается возможность последующей переработки пасты и извлечения из нее каротина в зимние, менее загруженные месяцы.

Предыдущий опыт получения каротина в условиях соленых лиманов юга Украины

Метод массового культивирования D. salina с целью полупромышленного получения β-каротина был впервые положен в основу создания экспериментального каротинового хозяйства площадью 0,5 га на базе Сакского химического завода в Крыму в 1965-1968 гг (Рис. 56). Для выращивания водоросли использовалась дешевая хлормагниевая рапа и удобрения (суперфосфат, аммиачная селитра, калийная соль и др.) Опытное хозяйство располагало пятнадцатью 200-литровыми пластиковыми лотками, четырьмя однокубовыми и четырьмя пятикубовыми бетонированными бассейнами, в которых размножали посевной материал, а также рядом промышленных бассейнов с земляным дном (рис. 5), в которых проходил второй этап – накопление каротина. Опыты, проведенные в этом хозяйстве в 1965-1968 гг., показали возможность получения на юге Украины до 120 кг каротина/га за вегетационный сезон (7 месяцев).

Ведущие производители и примеры продукции с содержанием каротина, получаемого из водоросли Dunaliella salina

Массовое культивирование Dunaliella salina с целью получения бета-каротина осуществляется сегодня в Австралии, Израиле, Испании, Китае, США. Крупнейшие в мире биотехнологические фирмы: Betatene Pty Ltd на юге Австралии и Western Biotechnology Pty Ltd на западе Австралии, входящие в международную корпорацию Cognis7, имеют пруды для выращивания Dunaliella площадью более 800 гектар (рис. 6)..

В США Cyanotech Inc. (рис. 7) и Microbio Resources, Inc. (San Diego, Калифорния, США), производят каждая по 1,5 т β-каротина в год из биомассы дуналиелли. Имеются данные о том, что компания Microbio Resources инвестировала в развитие мощностей по выращиванию Dunaliella и получению из нее каротина свыше 15 млн. долларов США

Крупные производители бета-каротина имеются также в Индии (Arora aromatics, Uttar Pradesh) и Китае (Shandong Binzhou Tianjian Biotechnology Co., Ltd.)8. Например, фирма Arora aromatics готова ежемесячно поставлять 5 тонн порошка (сухой биомассы) Dunaliella.

Массовое производство каротина налажено в Израиле (компания Nature Beta Technologies9).

В Украине и России единственным на сегодняшний день (по заявлению самой фирмы) производителем натуральных каротиноидов из гриба Blakeslea является группа "НПП "ВИТАН" 10. Фирма производит и реализует такую продукцию как:

• Биомасса бета-каротина с содержанием бета-каротина 6-7%.
• Биомасса ликопина с содержанием ликопина 3-5%.
• Масляные растворы бета-каротина в рафинированном дезодорированном подсолнечном масле, в которых содержится от 0,2 до 1,0% бета.
• Масляная суспензия бета-каротина 2,5...30%
• Кристаллы бета-каротина 95%
• Диетическая добавка "Каренол+", содержит 0,2% раствора бета-каротина в подсолнечном масле.
• Масло каротиновое содержит 0,015% бета-каротина, растворенного в подсолнечном масле.

Заключение

Мировой опыт получения каротинов из солоноводной одноклеточной водоросли Dunaliella salina показывает не только возможность, но и перспективность этого биотехнологического направления. Условия водоемов Крыма и юга Украины обеспечивают достаточную сырьевую базу для производства каротина. Грамотно используемые технологические приемы в состоянии существенно повысить выход конечного продукта. Предыдущий, в целом положительный опыт выращивания водоросли в опытно-промышленных масштабах свидетельствует о реальности данного проекта.

Ученые доказали, что витамин А оказывает влияние практически на все органы и системы организма человека, а его недостаток негативно отражается на состоянии нашего здоровья.

Каждому человеку важно знать в каких продуктах и в каком количестве содержится витамин А, для того, чтобы правильно организовать свое питание.

Витамин А включает в себя целую группу близких по своим химическим свойствам веществ. Наиболее распространенными считаются два из них:

1. Ретинол – часто называют «правильным» витамином А благодаря высокой биологической активности, в связи с чем его считают в питании наиболее ценным.
2. Бета-каротин – это еще не подготовленный для усвоения организмом витамин А. Использование данного вещества организмом возможно только после превращения в ретинол.

Для того, чтобы всегда точно знать где содержится А необходимо запомнить, что ретинол, как правило, содержат в большом количестве животные продукты питания, тогда как источники бета-каротина содержится в растительной пище.

Суточная норма

Многим ретинол известен, как вещество, способствующее росту и развитию костной ткани. Именно по данной причине, специалисты рекомендуют употреблять продукты с витамином А – детям.

Для того, чтобы избежать проблем со зрением, улучшить иммунитет, позаботиться о здоровье сердца важно знать, в каких продуктах содержится витамин А и бета каротин в достаточном количестве. При нехватке ретинола в организме человека возникает риск раннего старения, «падает» зрение, ухудшается восприятие цветов, появляются кожные сыпи, активизируется чрезмерное выпадение волос, возникает повышенная чувствительность зубов, характерны проблемы с иммунитетом.

Суточная норма витамина А для взрослого человека составляет 1500 – 2000 мкг. Для детей в зависимости от их возраста дневная норма в пределах 375-700 мкг. Врачи рекомендуют одну треть суточной нормы, употреблять в виде полноценного ретинола, а остальное – за счет продуктов питания с высоким содержанием бета-каротина.

В продуктах

Ретинол

Рыбий жир – лидер по содержанию ретинола, в 100 граммах содержится – 1900 мкг, далее следует говяжья печень – 8000 мкг, печень свиная и трески – по 4000 мкг. Гораздо меньшее содержится ретинола в яйцах – 400 мкг, молочных продуктах: сливочном масле – 400 – 500 мкг, а в молоке – всего 25 мкг. Не все виды молока содержат ретинол, а лишь молоко коров, рацион которых состоял из травы и сена. Вследствие высокого содержания бета-каротина в коровьих кормах, летом или осенью доля ретинола существенно возрастает как в самом молоке, так и в масле. Именно благодаря ретинолу молоко (а также и сливочное масло) приобретает характерный желтоватый оттенок, свидетельствующий о высоком содержании бета-каротина в питании животных.

Каротин

Бета-каротин содержится в продуктах растительного происхождения. Больше всего бета-каротина в моркови – 8320 мкг, красном остром перце, зеленом луке – по 2000 мкг, тыкве – 4750 мкг, абрикосах – 1600 мкг.

Большое количество бета-каротина содержится практически во всех оранжевых или темно-зелёных овощах, картофеле, моркови, манго, капусте и других продуктах питания. Для превращения, в нашем организме, бета-каротина в полноценный ретинол необходимо наличие в пище небольшого количества жира. Жир нужен для того, чтобы в пищеварительном тракте произошло выделение желчи. Употребление бета-каротина без жира приводит к его потере – практически на 90%. Для синтеза готового витамина А из бета-каротина организму также необходимы ряд других веществ, в том числе токоферол и холин. Потому диетологи рекомендуют заправлять растительные салаты растительным маслом или сметаной.

Количество в продуктах питания: таблица

Исследованиями сотрудников Российской академии медицинских наук не рекомендовано превышение суточной нормы витамина А. Используя таблицу содержания ретинола в продуктах питания, можно скорректировать свой рацион, выбрав необходимые продукты его источники.

Ретинол в продуктах	мкг на 100 г
Масло из печени трески	30000
Печень из птицы	3300
Печень из говядины	8000
Печень из свинины	4000
Печень из трески	4000
Желток куриный	630
Сыр	270
Сливки	380
Масло сливочное	500
Творог	120
Молоко коровье	25

Как повысить усвояемость

1. Разрушив оболочку можно повысить усвоение бета-каротина из продуктов растительного происхождения. Например: овощи можно сварить, или употреблять измельченными в сыром виде.
2. Вареная морковь содержит больше биологически доступного бета-каротина по сравнению с сырой, однако необходимо помнить, что варка или жарка некоторых других овощей (например, капусты) наоборот – снижают уровень полезных веществ.
3. Тепловая обработка продуктов, в которых содержится ретинол, приводит к потерям витамина в среднем на 20-40%.
4. Наш организм способен накапливать небольшое количество витамина А в печени (а иногда и в тканях) и использовать его по мере необходимости.
5. Продукты, где содержится бета-каротин и токоферол лучше готовить вместе. Овощи, содержащие бета-каротин, необходимо употреблять в пищу с некоторым содержанием жиров для его наилучшего усвоения.

Сбалансированное питание является гарантией нашего здоровья и хорошего самочувствия. Зная каких продуктах есть витамин А в достаточном количестве, можно скорректировать свой дневной рацион, избежать недостатка этого важного вещества в организме.

Практически с детства мы слышим, что на нашем столе должно быть больше овощей и фруктов. Именно они содержат витамины и минералы, которые так необходимы нашему организму для нормальной работы. Сюда же можно отнести каротиноиды. Что это такое? Какую роль эти вещества играют в организме? Рассмотрим далее.

Что представляют собой каротиноиды

Это именно те самые вещества, которые делают овощи и фрукты желтыми, оранжевыми. Растительному организму каротиноиды необходимы для поглощения солнечной энергии. Надо отметить, что цветовые пигменты присутствуют абсолютно в каждом представителе царства живых организмов.

Среди всех известных пигментов они наиболее распространены и представлены в большом разнообразии.

Свойства каротиноидов

Разные группы этих соединений обладают различной способностью к поглощению солнечного света. Но есть некоторые свойства, которые их объединяют:

• Каротиноиды не растворяются в воде.
• Обладают хорошей растворимостью в органических растворителях: бензоле, гексане, хлороформе.
• Способны избирательно абсорбироваться на минеральных абсорбентах, это свойство используется для их разделения методом хроматографии.
• В чистом виде каротиноиды обладают высокой лабильностью: хорошо поддаются воздействию солнечных лучей, чувствительны к кислороду, не выдерживают сильного нагревания, воздействия кислот и щелочей. Под влиянием этих негативных факторов краситель каротин разрушается.
• В составе протеиновых комплексов каротиноиды становятся более стабильными.

Разновидности каротиноидов

Несмотря на то что все вещества входят в одну группу и имеют близкую структуру, они классифицируются в зависимости от цветовой пигментации на 2 группы:

1. Каротины. Это углеводороды В структуре отсутствуют атомы кислорода.
2. Ксантофиллы - окрашены в различные цвета, начиная от желтого и заканчивая красным.

Каротиноиды - это:

• Альфа-каротин. В большом количестве обнаружен в овощах оранжевого цвета. Попадая в организм, способен превращаться в витамин А. Недостаток альфа-каротина приводит к развитию сердечно-сосудистых патологий.

• Бета-каротин. Содержится в желтых фруктах и овощах. Защищает организм от пагубного воздействия свободных радикалов. Это мощный антиоксидант, который можно назвать защитником иммунной системы.
• Лютеин. Стоит на страже здоровья сетчатки глаз, защищая ее от вредного воздействия ультрафиолета. При регулярном употреблении снижает риск развития катаракты на 25%. Много лютеина содержится в шпинате, капусте, кабачках и моркови.
• Бета-криптоксантин. Снижает риск развития воспалительных патологий, особенно ревматоидного артрита и других заболеваний суставов. В большом количестве содержится в цитрусовых, тыкве, сладком перце.
• Ликопин. Принимает непосредственное участие в нормализации холестеринового обмена. Предотвращает развитие атеросклероза, помогает бороться с лишним весом. Подавляет развитие патогенной микрофлоры кишечника. Источником ликопина являются томаты, паста томатная, арбузы.

Все виды каротиноидов играют важную роль в жизнедеятельности живых организмов.

Роль каротиноидов

Рассмотрим значение этих пигментов для человека:

• Каротиноиды - это вещества, которые являются провитаминами витамина А. В организме он не вырабатывается, но нужен для нормальной жизнедеятельности.
• Оказывают влияние на состояние кожных покровов и слизистых оболочек.
• Каротиноиды выполняют антиоксидантную функцию.
• Оказывают иммуностимулирующее воздействие.
• Предотвращают хромосомные мутации.
• Принимают участие в генетических программах уничтожения раковых клеток.
• Оказывают тормозящее влияние на процесс деления клеток.
• Подавляют онкогены.
• Тормозят развитие воспалительных процессов, которые приводят к дегенеративным заболеваниям.
• Поддерживают здоровье органов зрения.

• Активизируют ферменты, которые разрушают вредные вещества.
• Оказывают влияние на регулярность менструального цикла у женщин.
• Помогают поддерживать водный баланс.
• Способствуют транспорту кальция через клеточную мембрану.
• В организме человека каротиноиды - это вещества, которые используются еще и как запас кислорода в нейрональной дыхательной цепочке.

Из перечня видно, что каротиноиды играют важную роль в организме, а так как синтезироваться они не могут, то должны поступать извне.

Природные источники красящих пигментов

Все желтые фрукты и овощи в своем составе содержат каротиноиды. Обнаружены эти вещества и в зелени, просто из-за зеленого хлорофилла они незаметны, а в осенний период именно они придают листьям яркую окраску.

Среди основных источников каротиноидов можно назвать:

• Пальмовое масло. Его считают лидером по содержанию кофермента Q10, витамина Е и каротиноидов.
• Морковь.
• Плоды рябины.
• Перец оранжевого цвета.
• Кукуруза.
• Все цитрусовые.
• Хурма.
• Абрикосы.
• Тыква.
• Шиповник.
• Персики.
• Томаты.
• Облепиха.

Обнаружены пигменты и в цветах, например, лепестки календулы богаты каротиноидами, пыльце растений. Содержатся они и в яичном желтке, и в некоторых сортах рыбы.

Процесс усвоения пигментов в организме человека

После попадания данных веществ в организм процесс усвоения начинается в тонком кишечнике с участием определенной группы ферментов. Но в процессе исследований установлено, что усвоение каротиноидов происходит лучше, если употребляются мелко измельченные продукты и подвергшиеся термической обработке.

Важно для полного усвоения и наличие жира. Например, если из сырой моркови усвоится всего около 1% каротиноидов, то после добавления масла процент повысится до 25.

Витамин А в ампулах

Если в организм с пищей поступает недостаточное количество каротиноидов, то можно решить эту проблему, принимая синтетические поливитамины, содержащие эти вещества. Производители выпускают средства в виде:

В составе могут, кроме витамина А, содержаться и другие компоненты:

• Витамины группы В.
• Витамин С.
• Фолиевая кислота.
• Никотинамид.
• Биотин.
• Пантотеновая кислота.
• Кальций.
• Витамин К.
• Фосфор.
• Магний и железо.
• Кремний и ванадий.
• Молибден и селен.

Витамин А в ампулах необходимо принимать только после консультации с доктором, чтобы не спровоцировать передозировки.

Дозировка каротиноидов

Если в продуктах питания содержится мало каротина (что это такое, мы уже рассмотрели), то необходимо принимать синтетические препараты.

Доза в сутки должна составлять не менее 25 000 МЕ витамина А. При наличии некоторых патологий придется осуществлять корректировку дозы, снижая или повышая ее.

Для лучшего усвоения необходимо суточную норму разделить на два приема. Дозировка также зависит от того, принимается ли комплекс витаминов или добавка, содержащая только одну разновидность каротина: альфа-каротин, бета-каротин, ликопин.

Надо иметь в виду, что в сутки в организм взрослого человека витамин каротин должен поступать в количестве 2-6 мг. Для примера, в одной моркови содержится 8 мг, но не стоит забывать, что не все количество будет усвоено организмом.

Кому показан прием каротиноидов

• Для уменьшения риска развития онкологических патологий предстательной железы, легких.
• Для защиты сердечной мышцы от заболеваний.
• С целью снижения скорости развития возрастных изменений в сетчатке глаза.
• Чтобы укрепить иммунную систему.

Основной эффект от их применения связан с тем, что каротиноиды - это природные антиоксиданты. Молекулы способны нейтрализовать нестабильные свободные радикалы. Но надо отметить, что, несмотря на похожесть между собой, каждая группа каротиноидов оказывает свое воздействие на определенный тип тканей в организме человека.

Не все виды каротиноидов с одинаковой успешностью превращаются в витамин А, лучше всего это получается у бета-каротина, а вот альфа-каротин и криптоксантин способны к таким метаморфозам, но в меньшей степени.

Противопоказания к применению

Не стоит также сочетать прием витаминов с терапией другими лекарственными средствами. Перед использованием обязательно надо посоветоваться с врачом.

Побочные проявления

Если в пищу поступает достаточное количество продуктов, содержащих каротин (что это такое, вам уже известно), и вдобавок принимаются синтетические витамины, существует риск передозировки и развития побочных эффектов. Первым признаком будет окрашивание в оранжевый цвет кожи на руках и ступнях. Опасности это не представляет, при снижении дозировки все приходит в норму.

Если имеет место одновременный прием различных групп каротиноидов, то они мешают усвоению друг друга, а в некоторых случаях могут нанести вред организму.

Перед применением таких веществ, особенно при наличии хронических патологий, обязательно надо получить консультацию у врача.

Каротиноиды в профилактике болезней

Если эти вещества будут поступать в организм постоянно и в достаточном количестве, они могут сыграть профилактическую роль в предупреждении некоторых патологий:

1. Предохраняют от многих видов раковых заболеваний. Например, ликопин подавляет развитие раковых клеток в предстательной железе. В ходе исследований было установлено, что регулярное употребление блюд с содержанием томатов, которые богаты ликопином, снижает риск развития рака простаты на 45%. Способен данный каротиноид защитить и от рака желудка и пищеварительного тракта.
2. Альфа-каротин снижает риск заболевания раком шейки матки, а лютеин и зеаксантин уберегут от онкологии легких.
3. Потребление каротиноидов снижает риск развития сердечных патологий. Постоянное присутствие этих веществ в пище снижает риск инфаркта на 75%.
4. Все каротиноиды отлично справляются с плохим холестерином.
5. Снижается риск на сетчатке, что становится причиной слепоты в пожилом возрасте.
6. Каротиноиды предупреждают поражение хрусталика.
7. Снижается риск заболевания катарактой.

Можно привести некоторые факты и дать полезные рекомендации по применению этой группы веществ.

Казалось бы, при таком обилии продуктов современный человек не может испытывать дефицита каротиноидов, но, как отмечают специалисты, практически 40-60% взрослого населения недополучают этих веществ с пищей. Именно поэтому питание должно быть разнообразным и с большим содержанием овощей и фруктов.

Если этого нет, необходимо покупать синтетические витамины и биологически активные добавки, чтобы обеспечить полноценную работу организма.