Ликопин

Ликопин
Изображение химической структуры
Изображение молекулярной модели
Общие
Систематическое
наименование		 2,6,10,14,19,23,27,31-​октаметилдотриаконтатридекаен-​2,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,30
Сокращения ψ-каротин
Хим. формула C40H56
Физические свойства
Молярная масса 536,87 г/моль
Термические свойства
Температура
 • плавления 174 °C
Классификация
Рег. номер CAS 502-65-8
PubChem 446925
Рег. номер EINECS 207-949-1
SMILES
 
InChI
 
Кодекс Алиментариус E160d
ChEBI 15948
ChemSpider 394156
Безопасность
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondОгнеопасность 1: Следует нагреть перед воспламенением (например, соевое масло). Температура вспышки выше 93 °C (200 °F)Опасность для здоровья 0: Не представляет опасности для здоровья, не требует мер предосторожности (например, ланолин, пищевая сода)Реакционноспособность 0: Стабильно даже при действии открытого пламени и не реагирует с водой (например, гелий)Специальный код: отсутствует
1
0
0
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе

Ликопин  — каротиноидный пигмент, определяющий окраску плодов некоторых растений, например томатов, гуавы, арбуза. Нерастворим в воде[1].

Молекулярная формула: C40H56. Ликопин содержится во многих красно-оранжевых частях растений, это главный компонент, определяющий красный цвет плодов томатов.

Ликопин является нециклическим изомером бета-каротина. Защищает части растения от солнечного света и окислительного стресса. В клетках растений ликопин выступает как предшественник всех остальных каротиноидов, включая бета-каротин.

Впервые ликопин был выделен в 1910 году, а структура молекулы была определена к 1931 году[2].

Зарегистрирован в качестве пищевой добавки с номером E160d.

Структура и физические свойства

Структурно ликопин представляет собой тетратерпен, собранный из восьми изопреновых единиц. Наличие 11 сопряженных двойных связей обуславливает светопоглощающее свойство ликопина и его способность к лёгкому окислению. При окислении ликопин даёт эпоксиды различного состава. Ликопин поглощает все длины волн видимого света, кроме самых длинных, поэтому он имеет красную окраску[2].

В растениях и фотосинтетических бактериях ликопин синтезируется в виде полностью-транс-изомера, но в общей сложности возможно существование 72 геометрических стероизомеров молекулы ликопина[3].

На свету или при нагревании ликопин может подвергнуться изомеризации с образованием цис-изомеров. В человеческом кровотоке различные цис-изомеры составляют больше, чем 60 % от общей концентрации ликопина, но биологические эффекты отдельных изомеров не исследованы[4]. Ликопин не растворим в воде, растворим только в органических растворителях и маслах.

Биосинтез ликопина в растениях

Ликопин синтезируется растениями и фотосинтетическими бактериями. Схема биосинтеза ликопина у высших растений:

1) Первый этап — формирование изопреновой цепи: из изопренилфосфата в присутствии геранилгеранилсинтазы образуется геранилгеранилпирофосфат.

2) Два геранилгеранилпирофосфата в присутствии фитоенсинтазы образуют фитоен

3) В ходе дегидрирования под действием фитоендесатуразы образуется зета-каротин

4) Дальнейшее дегидрирование под действием зетакаротиндесатуразы приводит к образованию ликопина[1]

Фармакокинетика

Ликопин не синтезируется в человеческом организме, он поступает только с пищей.

Всасывание ликопина в желудочно-кишечном тракте зависит от наличия в пище жиров. Оптимальная абсорбция достигается при тепловой обработке ликопинсодержащей пищи с жирами. Ликопин в составе липидной мицеллы должен подойти к стенке тонкого кишечника, при этом он располагается в глубине мицеллы. В энтероцит такая мицелла попадает путём пассивной диффузии. В кровоток ликопин выходит в составе хиломикрона. Биодоступность ликопина обычно составляет около 40 %[2].

В крови ликопин транспортируется вместе с липопротеинами, причем ликопин связывается с липопротеинами низкой плотности (ЛПНП) — в отличие от многих других полярных липофильных антиоксидантов, которые связываются с липопротеинами высокой плотности (ЛПВП)[3]. Это, во многом, объясняет важное значение ликопина в защите от окислительного стресса, поскольку именно окисленные ЛПНП (а не ЛПВП) играют основную роль в патогенезе сосудистых заболеваний.

Ликопин из пищи обнаруживается в крови в первые же сутки. Максимум концентрации наблюдается через 24 часа после однократного приема. В тканях ликопин начинает обнаруживаться позднее, приблизительно через месяц регулярного приема. Зависимость между принимаемой дозой и увеличением концентрации в плазме — нелинейная[4]. Например, длительный прием двукратной дозы ликопина приводит к увеличению концентрации в плазме только на 15—30 %[5]. Содержание ликопина в плазме обычно колеблется в широких пределах от 50 до 900 нМ/л и коррелирует с традициями потребления томатов в данной стране или конкретной семье. Существенно меньше ликопина содержится в плазме пожилых людей. Ликопин также обнаруживается в яичках (4,3 нМ/г), надпочечниках (1,9 нМ/г), печени (1,3 нМ/г)[6].

Существует предположение, что каротиноиды могут взаимодействовать между собой при усвоении в желудочно-кишечном тракте человека. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что имеет место небольшой синергический эффект при совместном приеме ликопина и бета-каротина. Возможно, диетарный бета-каротин несколько (порядка 5 %) улучшает усвоение ликопина[7].

Отрицательные воздействия

Ликопин нетоксичен, но известны случаи его чрезмерного потребления. В одном случае у женщины среднего возраста, которая долго и чрезмерно употребляла томатный сок, кожа и печень приобрели оранжево-жёлтую окраску и повысился уровень ликопина в крови. После трёх недель на диете, не содержащей ликопин, цвет её кожи возвратился к нормальному[5][нет в источнике]. Это окрашивание кожи, известное как ликопенодермия, не является симптомом опасных для жизни и здоровья процессов[6].

Содержание ликопина в продуктах питания

Основным диетарным источником являются томаты — до 80 % от общего потребления (в западных странах). В зависимости от сорта, ликопина в них содержится от 5 до 50 мг/кг. Содержание ликопина обычно коррелирует с интенсивностью красной окраски плода. Термическая обработка незначительно влияет на содержание ликопина. Зато упаривание и ужаривание приводит к концентрированию ликопина в конечном продукте. Так, если в свежих томатах содержится до 50 мг/кг, то в кетчупе уже до 140 мг/кг, а в томатной пасте — до 1500 мг/кг[4].

Продукты Содержание ликопина, мг/кг
Томаты 5—50
Томатный соус 62—134
Томатная паста 54—1500
Грейпфрут 34
Гуава 54
Арбуз 23—72

Чемпионом по содержанию ликопина традиционно считаются томаты (хотя это не совсем так). На самом деле первая семерка по содержанию ликопина выглядит так

(усреднённые данные, мкг/кг свежего продукта):

  • 1) шиповник — 6800;
  • 2) гуава — 5200;
  • 3) арбуз — 4500;
  • 4) томат — 2600;
  • 5) папайя — 1800;
  • 6) грейпфрут — 1400;
  • 7) сладкий перец — 160.

Рекомендуемый уровень потребления

Установлено, что западная диета обеспечивает 0,6—1,6 мг ликопина в сутки[8]. В то же время есть данные, что, например, в некоторых регионах Польши люди потребляют в среднем 7,5 мг/сут[9]. Очевидно, что такие различия связаны с ролью томатов в разных диетах.

Согласно Рекомендации по уровню потребления пищевых и биологически активных веществ, следует употреблять порядка 5 мг ликопина в сутки, верхний допустимый уровень потребления — 10 мг в сутки[10].

Функции ликопина в организме человека

Несмотря на то, что ликопин относится к каротиноидам, он не обладает А-витаминной активностью[4].

Основная функция ликопина в человеческом организме — антиоксидантная. Снижение окислительного стресса замедляет развитие атеросклероза, а также обеспечивает защиту ДНК, что может предотвращать онкогенез[11]. Потребление ликопина, а также ликопин-содержащих продуктов приводит к достоверному уменьшению маркеров окислительного стресса у человека[12]. Ликопин самый сильный каротиноид-антиоксидант, присутствующий в крови человека. Несколько пилотных исследований позволяют предположить наличие сигнальной роли ликопина в отношении некоторых клеточных культур. В частности, предполагается, что ликопин может замедлять пролиферацию клеток как сигнальный метаболит.

Профилактика онкологических заболеваний

Проведено порядка ста исследований по профилактике онкологических заболеваний с помощью ликопина или ликопин-содержащих продуктов. Данные противоречивые, что связано с косвенным характером экспериментов. Установлено, что риск развития некоторых видов рака обратно пропорционален содержанию в крови (или суточному потреблению) ликопина. Такие выводы можно сделать в отношении рака простаты, желудка и легких[13].

Профилактика сердечно-сосудистых заболеваний

Показано, что риск развития атеросклероза и связанных с ним ишемических заболеваний обратно пропорционален содержанию в крови (или суточному потреблению) ликопина[8]. Причём более выражена обратная зависимость: низкий уровень ликопина увеличивает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний[13]. Систематический обзор и метаанализ рандомизированных исследований показал, что добавка ликопина оказывает благотворное влияние на уровни артериального давления, значительно снижала систолическое и диастолическое артериальное давление у гипертоников[14].

Профилактика заболеваний глаз

Продукт окисления ликопина — 2,6-циклоликопин-1,5-диол был обнаружен в сетчатке глаза человека и обезьяны[15].

Высокий уровень ликопина обнаружен не только в пигментном эпителии сетчатки, но и в цилиарном теле человека[16]. Сетчатка является почти прозрачной тканью, поэтому пигментный эпителий и сосудистая оболочка подвергаются воздействию света, и каротиноиды, в том числе ликопин, также играют здесь роль защиты от индуцированного светом повреждения[17]. Ликопин, как неспецифический антиоксидант, замедляет перекисные процессы в тканях, в том числе в хрусталике. В клиническом исследовании обнаружена обратная зависимость между содержанием ликопина в крови и риском развития катаракты[18]. Не обнаружено зависимости между уровнем потребления ликопина и риском развития дистрофии жёлтого пятна, а также глаукомы[19].

Воспалительные заболевания

Есть сведения, что ликопин может применяться как лечебное средство при некоторых воспалительных заболеваниях. Так, положительный результат был достигнут при лечении гингивита ликопином (8 мг/сут)[20].

Промышленное получение

Спелый помидор — иллюстрация цвета ликопина

Получают ликопин либо путём экстракции из растений (томатов), либо путём биотехнологического синтеза из биомассы гриба Blakeslea trispora[21]. Экстракция — более распространенный и дорогой путь, и до сих пор ведется поиск оптимальных растворителей ликопина. Биотехнологический путь более дешевый. Помимо Blakeslea trispora, ликопин возможно получать из рекомбинантной кишечной палочки.

Использование

Ликопин зарегистрирован в качестве разрешённой пищевой добавки к пище и имеет номер E160d (относится к красителям)[22]. Используется в фармацевтической и косметической промышленности в качестве биологически активной добавки к пище (как активное вещество) и в качестве красителя.

Объединённый экспертный комитет ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) в 2006 году установил допустимое суточное потребление (ДСП) ликопина как пищевой добавки в количестве 0,5 мг/кг массы тела[23]. В 2008 году Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) согласилось с позицией учёных JECFA, однако уточнило, что текущее потребление ликопина из продуктов питания и в качестве пищевой добавки может превышать ДСП для некоторых групп населения[24].

Примечания

  1. ↑ 1 2 Armstrong GA, Hearst JE. Genetics and molecular biology of carotenoid pigment biosynthesis. The FASEB Journal. 1996 Feb; Vol. 10, No. 2. Pages: 228−37. DOI:10.1096/fasebj.10.2.8641556
  2. ↑ 1 2 3 Goñi I, Serrano J, Saura-Calixto F. J Agric Food Chem. 2006 Jul 26;54(15):5382-7. Bioaccessibility of beta-carotene, lutein, and lycopene from fruits and vegetables.[1]
  3. ↑ 1 2 Goulinet S, Chapman MJ. Plasma LDL and HDL subspecies are heterogeneous in particle content of tocopherols and oxygenated and hydrocarbon carotenoids: relevance to oxidative resistance and atherogenesis. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1997;17:786-96 [2] Архивная копия от 16 сентября 2010 на Wayback Machine
  4. ↑ 1 2 3 4 Clinton SK. Lycopene: chemistry, biology, and implications for human health and disease Nutr Rev. 1998 Feb;56(2 Pt 1):35-51 [3] Архивная копия от 9 ноября 2016 на Wayback Machine
  5. ↑ 1 2 Lee CY, Isaac HB, Huang SH, Long LH, Wang H, Gruber J, Ong CN, Kelly RP, Halliwell B. Limited antioxidant effect after consumption of a single dose of tomato sauce by young males, despite a rise in plasma lycopene Free Radic Res. 2009 Jun;43(6):622-8.[4] Архивная копия от 19 ноября 2016 на Wayback Machine
  6. ↑ 1 2 Brady WE, Mares-Perlman JA, Bowen Sapuntzakis M. Human serum carotenoid concetrations are related to physiologic and lifestyle factors. J Nutr 1996;126:129-37 [5] Архивная копия от 28 сентября 2009 на Wayback Machine
  7. ↑ Elizabeth J. Johnson4, Jian Qin, Norman I. Krinsky*, and Robert M. Russell Ingestion by Men of a Combined Dose of beta -Carotene and Lycopene Does Not Affect the Absorption of beta -Carotene but Improves That of Lycopene The Journal of Nutrition Vol. 127 No. 9 September 1997, pp. 1833—1837 [6]
  8. ↑ 1 2 VandenLangenberg GM Influence of using different sources of carotenoid data in epidemiologic studies J Am Diet Assoc. 1996 Dec;96(12):1271-5
  9. ↑ Bronkowska M, Biernat J. Evaluation of lycopene intake in daily food rations of women from the Lower Silesia region Rocz Panstw Zakl Hig. 2009;60(1):31-4.[7] Архивная копия от 19 ноября 2016 на Wayback Machine
  10. ↑ РЕКОМЕНДУЕМЫЕ УРОВНИ ПОТРЕБЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ и БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ, МЕТОДИКА N МР 2.3.1.1915-04 .[8] Архивная копия от 13 января 2010 на Wayback Machine
  11. ↑ Visioli F, Riso P, Grande S, Galli C, Porrini M Protective activity of tomato products on in vivo markers of lipid oxidation. Eur J Nutr. 2003 Aug;42(4):201-6.[9] Архивная копия от 20 мая 2015 на Wayback Machine
  12. ↑ Devaraj S, Mathur S, Basu A, Aung HH, Vasu VT, Meyers S, Jialal I. A dose-response study on the effects of purified lycopene supplementation on biomarkers of oxidative stress. J Am Coll Nutr. 2008 Apr;27(2):267-73.[10] Архивная копия от 19 ноября 2016 на Wayback Machine
  13. ↑ 1 2 A. Venket Rao, PhD and Sanjiv Agarwal, PhD Role of Antioxidant Lycopene in Cancer and Heart Disease Journal of the American College of Nutrition, Vol. 19, No. 5, 563—569 (2000) [11] Архивная копия от 12 декабря 2009 на Wayback Machine
  14. ↑ Mahnaz Rezaei kelishadi, Omid Asbaghi, Behzad Nazarian, Fatemeh Naeini, Mojtaba Kaviani. Lycopene Supplementation and Blood Pressure: Systematic review and meta-analyses of randomized trials (англ.) // Journal of Herbal Medicine. — 2022-02-01. — Vol. 31. — P. 100521. — ISSN 2210-8033. — doi:10.1016/j.hermed.2021.100521.
  15. ↑ Khachik F., Bernstein P.S.,Garland D.L. Identification of lutein and zeaxantin oxidation products in human and monkey retinas // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci., 1997, 38, 1802—1811
  16. ↑ Bernstein P.S., Khachik F., Carvalho L.S., Muir G.J., Zhao D.-Y., Katz N.B. Identification and quantitation of carotenoids and their metabolites in the tissues of the human eye // Exp. Eye Res., 2001, 72, 215—223.
  17. ↑ Elaine W-T Chong Dietary antioxidants and primary prevention of age related macular degeneration: systematic review and meta-analysis BMJ. 2007 October 13; 335(7623): 755
  18. ↑ Dherani M.Blood levels of vitamin C, carotenoids and retinol are inversely associated with cataract in a North Indian population.Invest Ophthalmol Vis Sci. 2008 Aug;49(8):3328-35. Epub 2008 Apr 17.[12] Архивная копия от 19 ноября 2016 на Wayback Machine
  19. ↑ Kang JH, Pasquale LR, Willett W, Rosner B, Egan KM, Faberowski N, Hankinson SE Antioxidant intake and primary open-angle glaucoma: a prospective study. Am J Epidemiol. 2003 Aug 15;158(4):337-46.[13] Архивная копия от 19 ноября 2016 на Wayback Machine
  20. ↑ Chandra RV, Prabhuji ML, Roopa DA, Ravirajan S, Kishore HC Efficacy of lycopene in the treatment of gingivitis: a randomised, placebo-controlled clinical trial Oral Health Prev Dent. 2007;5(4):327-36 [14] Архивная копия от 25 января 2018 на Wayback Machine
  21. ↑ Описание патента 2115678
  22. ↑ СанПиН 2.3.2.1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок»
  23. ↑ World Health Organization. LYCOPENE (SYNTHETIC) // Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives. Архивировано 13 октября 2022 года.
  24. ↑ EFSA assesses safety of lycopene in foods (англ.). European Food Safety Authority. Дата обращения: 13 октября 2022. Архивировано 13 октября 2022 года.

Литература

  • Gerster, H. The potential role of lycopene for human health. J. Amer. Coll. Nutr. 16: 109—126, 1997
  • Stahl, W. and Sies, H. lycopene: a biologically important carotenoid for humans? Arch. Biochem. Biophys. 336: 1—9, 1996

Ссылки