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Importancia nutricional de los pigmentos carotenoides

Meléndez Martínez, Antonio Jesús; Vicario Romero, Isabel; Heredia Mira, Francisco José

Abstract

Los pigmentos carotenoides son compuestos responsables de la coloración de gran número de alimentos vegetales y animales, como zanahorias, zumo de naranja, tomates, salmón y yema del huevo. Desde hace muchos años, se sabe que algunos de estos compuestos, como a y b-caroteno, así como la b-criptoxantina, son provitaminas A. No obstante, estudios recientes han puesto de manifiesto las propiedades antioxidantes de estos pigmentos, así como su eficacia en la prevención de ciertas enfermedades del ser humano, como la aterosclerosis o incluso el cáncer. Todo ello ha hecho que desde un punto de vista nutricional, el interés por estos pigmentos se haya incrementado notoriamente.

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Home SobrelaRevista HistoriadeA LA N CuerpoEditorial Suscripciones Edicionespublicadas Normasparapublicar Contáctenos Año2011,Volum e n 61Núm ero4 Año2011,Volumen61 Número4 Desarrolladopor: ArtículoNo.123456789101112131415161718 HOME>EDICIONES>Año2004,Volumen54Número2 ArtículosGenerales Importancianutricionaldelospigmentoscarotenoides AntonioJ.MeléndezMartínez,IsabelM.Vicario,FranciscoJ.Heredia. AreadeNutriciónyBromatología.FacultaddeFarmacia.UniversidaddeSevilla.España. RESUMEN Importancianutricionaldelospigmentoscarotenoides Los pigmentos carotenoides son compuestos responsables de la coloración de gran número de alimentosvegetalesyanimales,comozanahorias,zumodenaranja,tomates,salmónyyemadel huevo. Desde hace muchos años, se sabe que algunos de estos compuestos, como a y b caroteno, así como la bcriptoxantina, son provitaminas A. No obstante, estudios recientes han puestodemanifiestolaspropiedadesantioxidantesdeestospigmentos,asícomosueficaciaenla prevención de ciertas enfermedades del ser humano, como la aterosclerosis o incluso el cáncer. Todo ello ha hecho que desde un punto de vista nutricional, el interés por estos pigmentos se hayaincrementadonotoriamente. Palabrasclave:Antioxidantes,carotenoides,provitaminaA. SUMMARY Nutritionalimportanceofcarotenoidpigments Carotenoidsareresponsibleforthecolourofagreatnumberofbothvegetableandanimalfoods, suchascarrots,orangejuice,tomato,salmonandeggyolk.Ithasbeenknownformanyyearsthat someofthesecompounds,suchasaandbcarotene,aswellasbcryptoxanthin,areprovitamins A. However, recent studies have shown the antioxidant properties of these compounds and their efficiencyinthepreventionofcertainhumandiseases,suchasatherosclerosisorcancer.Because of allthis,the interest inthese compounds has increasedsubstantiallyfrom a nutritionalpoint of view. Keywords:Antioxidants,carotenoids,provitaminA. INTRODUCCION La principal función de los pigmentos carotenoides, tanto en vegetales como en bacterias, es captar energía luminosa, energía que es luego transferida a las clorofilas para ser transformada durantelafotosíntesis. Debido a la presencia en su molécula de un cromóforo consistente total o principalmente en una cadenadedoblesenlacesconjugados(Figura1)proporcionanafrutosyverdurascoloresamarillos, anaranjados y rojizos. Están presentes en todos los tejidos fotosintéticos, junto con las clorofilas, asícomoentejidosvegetalesnofotosintéticos,comocomponentesdecromoplastos,quepueden ser considerados como cloroplastos degenerados. Los carotenoides siempre acompañan a la clorofila en una relación de tres a cuatro partes de clorofila por una parte de carotenoide. Estos pigmentos se encuentran en frutas y vegetales amarillos y en los cloroplastos de tejidos verdes, donde están enmascarados por la clorofila hasta que el tejido envejece. El contenido en carotenoides de las frutas aumenta durante la maduración, si bien parte de la intensificación del colorsedebealapérdidadeclorofila. FIGURA1 Estructurasquímicasdecaroteno, criptoxantina,licopeno,luteinayzeaxantina Venezuela,30deJuniode2015  Enviar Hastahacepocosaños,granpartedelaimportancianutricionaldeestospigmentosharadicadoen el hecho de que algunos de ellos poseían actividad provitamínica A, si bien recientemente se ha puestodemanifiestoquelarelevanciadeestoscompuestosvamásallá,alhabersedemostrado que juegan un papel importante en la prevención de diversas enfermedades degenerativas humanas. Distribucióndecarotenoidesenlosalimentos Lospigmentoscarotenoidesestánampliamentedistribuidosentrelosseresvivos(Tabla1).Esen los vegetales donde se encuentran en mayor concentración y variedad, aunque también se encuentran en bacterias, algas y hongos, así como en animales, si bien éstos no pueden sintetizarlos. Se estima que en la naturaleza se producen anualmente más de 100.000.000 de toneladas de carotenoides . La mayor parte de esta cantidad se encuentra en forma de fucoxantina(endiversasalgas)yenlostresprincipalescarotenoidesdelashojasverdes:luteína, violaxantina y neoxantina. En algunas especies, como Lactuca sativa, la lactucaxantina es un pigmentomayoritario TABLA1 Distribucióndecarotenoidesendiversosalimentos Alimento Carotenoidesmayoritarios Zanahoria(Daucuscarota)ycaroteno Naranja(Citrussinensis) Violaxantina,criptoxantina,luteína, zeaxantina Mango(Mangiferaindica) Violaxantina,caroteno Tomate(Lycopersicumesculentum) Licopeno Pimientorojo(Capsicumanuum) Capsantina,capsorrubina Melocotón(Prunuspersica) criptoxantina,luteína Papaya(Caricapapaya)criptoxantina,caroteno Guayaba(Psidiumguajava) Licopeno,caroteno Ciruela(Spondiaslutea) criptoxantina Ladistribucióndecarotenoidesentrelosdistintosgruposdeplantasnopresentaunpatrónúnico. Enverduras,elcontenidoencarotenoidessigueelmodelogeneraldeloscloroplastosdetodaslas plantas superiores,siendogeneralmente luteína,  caroteno, violaxantina y neoxantina, en este orden, los mayoritarios . En pequeñas cantidades se encuentran zeaxantina,  caroteno,   criptoxantina y anteraxantina. En frutos, las xantofilas suelen encontrarse en mayor proporción, aunqueenalgunoscasos,lospigmentosmayoritariossoncarotenos,comoeselcasodellicopeno deltomate.Aveces,enciertosfrutosocurrequealgúncarotenoide,ademásdesermayoritario,se limitaaunasolaespeciedeplantas.Capsantinaycapsorrubinaseencuentrancasiexclusivamente enfrutosdelgéneroCapsicumysonlosprincipalespigmentosquedancoloralpimientorojo.Hay quetenerencuentaqueelpatróndecarotenoidesenunmismofrutovaríaenfuncióndefactores comolavariedadylascondicionesclimáticas,entreotros. Enlosanimales,loscarotenoidessonincorporadosatravésdeladietaysealmacenaneneltejido adiposo sin transformarse. La yema del huevo debe su color a dos xantofilas, luteína y zeaxantina,yatrazasdecaroteno,mientrasquelaastaxantinaesresponsabledelcolorrosado de la carne del salmón . En ocasiones, algunos carotenoides como la astaxantina, se unen a proteínas originando unos compuestos conocidos como carotenoproteínas, lo cual ocurre en algunoscrustáceos.Lascarotenoproteínasconfierenaestosanimalescoloresverdososoazulados, si bien cuando estos complejos se desnaturalizan durante el cocinado se pone de manifiesto el colorrojodelcarotenoide. Importanciadeloscarotenoidesenladieta Ademásdelacontribucióndeloscarotenoidesalcoloratractivodelas frutas yverduras, destaca, por su importancia a nivel fisiológico y dietético, la propiedad de algunos de ellos de tener actividadcomoprovitaminaA(8,9). La vitamina A es esencial para la visión nocturna y necesaria para mantener sanos la piel y los tejidos superficiales. Puede aportarse com o tal vitamina, llamada retinol, com o algunos análogos menosactivos,ocomosusprecursores,loscarotenoides.Elretinolesunalcoholcíclico,insaturado, de veinte átomos de carbono, compuesto por un núcleo de ionona y una cadena lateral insaturada.Enlamoléculaderetinol(Figura2)existencincodoblesenlacesconjugados,incluidoel dobleenlacedelanillodeβiononaqueestáconjugadoconlosdelacadenalateral. FIGURA2 Estructuradelretinol NotodosloscarotenoidessonprecursoresdelavitaminaA,porloquepodemosdividirlosendos grandes grupos: provitamínicos y no provitamínicos. El número de carotenoides precursores de vitaminaAoscilaentre50y60,destacandoloscarotenos(,ycaroteno)yalgunasxantofilas (criptoxantina). LacapacidaddeloscarotenosparaactuarcomoprovitaminaAdependedelaconversiónenretinol por los animales, así como de la presencia de  ionona. Los carotenos que contienen como mínimo un anillo de  ionona pueden convertirse en retinol en los animales. De esta forma, el carotenoide más importante al respecto es el  caroteno, que contiene dos de estos anillos (Figura1).Elyelcaroteno(Figura1),sinembargo,nopuedenconvertirseenretinolenlos animales con la misma eficacia que el  caroteno, ya que el anillo  del  caroteno no puede convertirse en el organismo en  ionona, y la estructura abierta de la cadena del  caroteno no puede hacerse cíclica en los animales. Es por ello por lo que el  caroteno y el  caroteno se transformanenretinolconlamitaddeeficienciaqueelcaroteno.Laactividadbiológicadelanillo de  ionona en los carotenos cesa por la introducción de un grupo hidroxilo. La  criptoxantina (Figura1),conunanillode iononasustituído porunhidroxilo yelotro intacto,tiene lamisma actividadprovitamínicaAqueycaroteno.Lazeaxantina(Figura1)tienedosanillosde iononahidroxilados,porloquenoactúacomoprovitaminaA. En la actualidad el término provitamina A se usa para todos los carotenoides que presentan cualitativamente actividad de  caroteno. Nutricionalmente el carotenoide provitamínico más importanteeselcaroteno,quesedefiníahastahacepococomoelquetenía1/6delaactividad deretinol.Enrealidad,resultabastantedifícilhacerunaestimaciónexactadelosequivalentesde retinol,yaquelabiodisponibilidaddeloscarotenoides,provitamínicosono,dependedeunaserie de factores, como por ejemplo el tipo de carotenoide, la matriz en la que se encuentran, el procesadodelalimento,interacciónconotroscarotenoidesasícomoconlagrasaylafibra,status nutricional,edadeinfecciónporparásitos.Debidoatodoello,existeunaimportantecontroversia entornoalautilidaddeestosequivalentes.Noobstante,enlaactualidad,elcomitéquefijalos niveles de ingesta de referencia (Dietary Reference Intake Committee) considera que un equivalente de retinol equivale a 12  g de  caroteno o a 24  g de otros carotenoides provitamínicos . La molécula de  caroteno es, en realidad, una estructura doble de retinol y, teóricamente, su división debería dar lugar a dos moléculas de retinol. La disparidad entre la estructura química y la actividad biológica del  caroteno se debe, en parte, a la absorción incompleta y, en parte, a la falta de estequiometría de la reacción, debido a la formación de metabolitosoxidadosderetinol.Enrelaciónconestocabedecirque,porejemplo,loscarotenoides ingeridosconlosalimentos seabsorbenen menorgradoqueloscarotenoidespuros, porloque losfactoresdeconversiónvanadependerdelaprocedenciadeloscarotenoides.Así,porejemplo, seconsideraque2gdecarotenoensoluciónoleosaequivalena1gderetinol.Además,en estos pigmentos cabe la posibilidad de isomería cis/trans, presentando los isómeros cis menor actividad como provitamina A que las formas trans. Es, por tanto, muy importante evitar la formacióndeisómeroscisduranteelprocesadodealimentosricosencarotenoides. Por otra parte, desde hace tiempo se viene postulando que los carotenoides actúan como potenciadores positivos de la respuesta inm une . En este sentido, parece ser que elevadas dosis decarotenoaumentanelratioentreloslinfocitosCD4yCD8,queesmuybajoenenfermosde VIH(16). Sin embargo, el hecho de que los carotenoides estén suscitando últim amente un gran interés se debeaunaseriedeestudiosquedemuestransuactividadantioxidante.Desdeunpuntodevista nutricional,sepuededefinirunantioxidantecomoaquellasustanciapresenteenlosalimentosque disminuyesignificantementelosefectosadversosdeespeciesreactivascomolasdeloxígenoyel nitrógeno,encondicionesfisiológicasnormalesenhumanos(14). La actividad antioxidante de estos pigmentos depende de una serie de factores, como su estructura química (tamaño, número de sustituyentes, configuración cis o trans, etc.), su concentración,lapresiónparcialdeoxígenoosuinteracciónconotrosantioxidantes,sobretodolas vitaminasCyE.Enunprincipioestosestudiossellevaronacabobasándoseprincipalmenteenel caroteno;elmecanismodelaactividadantioxidantedeestecompuestoestárelacionadoconsu carácter hidrofóbico y con su capacidad para "retirar" el oxígeno singlete y desactivar radicales libres.Sehasugeridoasimismoqueelcarotenopuedepasardeserantioxidanteaprooxidante en función de la concentración y la presión de oxígeno, entre otros factores . Existen estudios in vitroqueapuntanquelaactividadantioxidantedeestecompuestoesmayorqueladeltocoferol (28,29) . También se ha demostrado que otros carotenoides, como la astaxantina, responsable delcolor de lacarne desalmón,sonbuenosantioxidantes (3034).Otroscarotenoidescon dicha actividad son luteína, zeaxantina, cantaxantina y licopeno. En este punto, cabe comentar que en muchasocasioneslosresultadosobtenidosenrelaciónconelestudiodelaactividadantioxidante de los carotenoides son poco concisos y en algunos casos contradictorios, debido a la gran variedaddemétodosyexperimentosdiseñados.Así,porejemplo,algunosensayosindicanquela actividadantioxidantedelaastaxantinaessuperioraladeotroscarotenoides(34),mientrasque enotrosestudiossellegaalaconclusióninversa(21). En un interesante ensayo en el que participaron voluntarios de cinco países, se ha puesto de manifiesto que la suplementación con carotenoides no implica una aumento de la resistencia de las lipoproteínas de baja densidad frente a la oxidación; no obstante, los resultados de dicho ensayo demostraron que el consumo de frutas y verduras ricas en carotenoides sí implicaba un aumento de resistencia frente a los procesos oxidativos. De igual forma se observó que el incremento de los niveles plasmáticos de carotenoides estaba asociado con un menor daño del ADNyunamayoractividadreparadora.Deformaprevia,sehabíasugeridoqueelenriquecimiento delipoproteínasdebajadensidadconcarotenoylicopenomejoraladefensafrentealoxígeno singlete. Este enriquecimiento de las proteínas de baja densidad se consiguió sometiendo a voluntariossanosasuplementaciónconzumodetomate.Enotroestudioreciente,sehallegado a la conclusión de que tanto los carotenoides del pimentón como el  caroteno inhiben la peroxidaciónlipídicainvivo(37). Todo esto ha llevado a que se investigue el papel de estos compuestos en la prevención de enfermedadesdegenerativascomoaterosclerosis,cáncer,envejecimiento,cataratas,degeneración macular relacionada con la edad, etc. . El papel protector para las células humanas frente a la radiaciónultravioletadediversosantioxidantescomo caroteno,tocoferoly ácido ascórbico ha sido evaluado, llegándose a la conclusión de que el primero es el más eficiente, probablemente debido a su localización en la membrana celular . Luteína y zeaxantina, dos de los carotenoides mayoritarios en el suero humano, se localizan en cantidades apreciables en la retina, protegiéndola debido a sus propiedades antioxidantes (43) . En cuanto al licopeno, se ha demostrado invivoque una dieta rica en tomate mantenida durante dos semanas protege a los linfocitos frente al radical dióxido de nitrogeno y al oxígeno singlete (44) . De forma previa se comprobóqueeramásefectivoqueelcarotenoenlaproteccióncelularfrentealradicaldióxido denitrógeno.Elpapeldelcarotenoenlaprevencióndeenfermedadescoronariashasidoobjeto de una serie de estudios que proporcionan unos datos a veces contradictorios, por lo que se postula que dicha prevención se debe más al consumo de alimentos ricos en  caroteno que a dicho pigmento en particular . Por lo que respecta al efecto en el estatus antioxidante de fumadores, se ha comprobado que la suplementación con una combinación de  caroteno y vitaminas C y E aumenta los niveles plasmáticos de antioxidantes y la actividad de enzimas antioxidantesenfumadoresvaronesconhiperlipemia. Hay estudios que relacionan la aparición de algunos tipos de cáncer con la carencia de ciertos carotenoides en la dieta, por lo que son considerados compuestos anticancerígenos . Varias investigaciones epidemiológicas han mostrado que el riesgo de padecer cáncer es inversamente proporcional al consumo de vegetales y frutas ricos en carotenoides. Si bien muchos de estos estudios se han centrado en el  caroteno, otros carotenoides eficaces en la prevención de la enfermedad son  criptoxantina, zeaxantina, astaxantina e incluso el carotenoide no coloreado fitoeno . En un estudio reciente, se ha demostrado una relación inversa entre el consumo de alimentosricosenluteína(comoespinacaolechuga)yelcáncerdecolon,tantoenhombrescomo en mujeres . De igual forma se ha demostrado que los carotenoides típicos del pimiento rojo (Capsicum annuum L.) como capsantina y sus ésteres y capsorrubina, entre otros, son efectivos agentes antitumorales . La protección de los pigmentos carotenoides frente al cáncer y a otras enfermedades crónicas podría deberse, además de a sus propiedades antioxidantes, a otros efectos como la inhibición de la proliferación de células, mejora de la diferenciación celular, estimulacióndelacomunicaciónintercelularyfiltracióndelaluzazul,entreotros. Como se observa de lo anteriormente expuesto, en la actualidad son muchos los investigadores que trabajan en las propiedades antioxidantes y antitumorales de estos compuestos, por lo que continuamente se están aportando nuevos datos al respecto y poniéndose de manifiesto estas propiedadesenotroscarotenoides.Cabeseñalarquelamayoríadelosestudiossobrelaactividad antioxidante de los carotenoides se han llevado a cabo in vitro, aunque en los últimos años el númerodeensayorinvivohaaumentadoconsiderablemente. Nivelesdeingestayrecomendaciones La actividad provitamínica A de algunos carotenoides, como caroteno, caroteno y  criptoxantina,estáampliamentedemostrada,comoyasehacomentadoconanterioridad,porlo queenlasingestasrecomendadasdevitaminaAseconsideranestoscarotenoidesprovitamínicos. Estas ingestas recomendadas estánexpresadas como equivalentesderetinol(ER) (1equivalente de retinol = 1  g de retinol = 12  g de  caroteno = 24  g de  caroteno = 24  g de   criptoxantina). Se ha estimado que el consumo medio de vitamina A oscila entre los 744 y 811 equivalentesderetinolpordíaenloshombresylos530y716equivalentesderetinolpordíaen lasmujeres.Considerandoequivalentesderetinol,seestimaqueaproximadamenteun26%yun 34% de la vitamina A consumida por hombres y mujeres, respectivam ente, es proporcionada por loscarotenoidesprovitamínicos. Por otro lado, las observaciones epidemiológicas parecen indicar que el consumo de alimentos ricosencarotenoidesestárelacionadoconunmenorriesgodepadecerenfermedadescrónicas.Sin embargo, estas evidencias no son suficientes para establecer requerimientos para estos compuestos, ya que los efectos observados podrían deberse a otros compuestos presentes en alimentos ricos en carotenoides. No obstante se recomienda aumentar el consumo de frutas y vegetalesricosenestospigmentos(14). REFERENCIAS 1. RodriguezAmayaDB.Carotenoidsandfoodpreparation:theretentionofprovitamin.A carotenoidsinprepared,processedandstoredfoods.Washington,D.C.:OMNI/USAID; 1997. 2. BrittonG.Carotenoids.En:HendryGAF,HoughtonJD,editores.Naturalfoodcolorants.2. GlasgowandLondon:Blackie;1996.p.197243. 3. BrittonG.Carotenoids.En:DeyPM,HarborneJB,editores.MethodsinplantBiochemistry. 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