Wat is de structuur van carotenoïden?
Carotenoïden behoren tot de klasse van terpenoïden van organische verbindingen, met name de tetraterpenoïden. Het zijn fytochemicaliën, die bijna uitsluitend in planten voorkomen, en zijn onderverdeeld in twee categorieën: zuurstofvrije carotenen en zuurstofhoudende xantofylen. Terpenoïden kunnen worden afgeleid, althans theoretisch, door moleculen van isopreen met elkaar te verbinden of te "polymeriseren", CH 2 = C (CH 3 ) CH = CH 2 . Tetraterpenoïde skeletten bevatten vier 10-koolstof-terpeeneenheden voor een totaal van 40 koolstofatomen. Beperking van de definitie, de International Union of Pure and Applied Chemistry verwijst naar de structuur van carotenoïden als die tetraterpenoïden die formeel zijn afgeleid van het acyclische moederlycopeen.
In de structuur van carotenoïden zijn er precies 40 skeletkoolstoffen, in theorie af te leiden door isopreeneenheden te verbinden en samengesteld uit alleen koolstof, waterstof en mogelijk zuurstof. De structuur van carotenoïden bevat ook een component genaamd de chromofoor, die verantwoordelijk is voor de kleur van het molecuul. Deze organische verbindingen zijn biologisch en nutritioneel belangrijk en zijn onlosmakelijk verbonden met het levensbehoudende proces van fotosynthese.
Polymerisatie is mogelijk omdat isopreen twee dubbele bindingen bezit. Elk isopreenmolecuul heeft vijf koolstofatomen, dus het combineren van twee moleculen resulteert in een enkele keten van 10 koolstofatomen. De groei kan verder gaan dan deze lengte, omdat de tweede dubbele binding voor elk deelnemend molecuul ongebruikt blijft. Er is een grote verscheidenheid aan terpenoïde structuren die kunnen ontstaan, omdat het isopreenmolecuul niet symmetrisch is. Verbinden kan van kop tot kop, van kop tot staart of van staart tot staart plaatsvinden; hoe langer de ketting, hoe groter het aantal combinaties.
Carotenoïden behoren tot de nutritionele heilzame voedingsmiddelen die in fruit en groenten worden gevonden. Onder de voedingsstoffen zijn luteïne, zeaxanthine en lycopeen. De meeste carotenoïden bezitten antioxiderende eigenschappen. Sommige, waaronder alfa- en beta-caroteen en beta-cryptoxanthine, kunnen door het lichaam worden omgezet in een structureel vergelijkbaar retinol, vitamine A. De heldere kleuren van groenten, vooral het geel van maïs, het oranje van wortelen en het rood van tomaten , bestaat vanwege de carotenoïden.
Het deel van het molecuul dat de kleuren produceert die in de structuur van carotenoïden worden gevonden, is de chromofoor, wat 'kleurlager' betekent. Het wordt grotendeels bepaald door de ononderbroken verzameling afwisselende dubbele bindingen in het molecuul. Deze verzameling pi-elektronen absorbeert energie die samenvalt met een deel van het zichtbare spectrum. Wat overblijft door middel van niet-geabsorbeerde kleuren, bepaalt de kleur van het fruit of de groente. Aldus absorbeert een gele groente licht, met name in het blauwe deel van het spectrum.
Carotenoïden worden aangetroffen in plantenchloroplasten en chromoplasten. Ze hebben twee specifieke functies. De verbindingen absorberen zowel licht dat kan worden gebruikt in het proces van fotosynthese door energieoverdracht en dienen om delicate chlorofylmoleculen te beschermen tegen blootstelling aan schadelijk ultraviolet licht. In de herfst in sommige delen van de wereld, als de hoeveelheid chlorofyl afneemt, onthullen de carotenoïden zich vaak in de prachtige kleuren van veel planten die veranderen met de seizoenen. Afbraakproducten van veel van de carotenoïden geven aangename aroma's; sommige van dergelijke verbindingen worden gebruikt in de essentie-, parfum- en smaakstoffenindustrie.