Carotenoidi

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Struttura molecolare del β-carotene, un carotenoide

I carotenoidi sono una classe di pigmenti organici che possono essere rinvenuti nelle piante o in altri organismi fotosintetici, come le alghe ed alcune specie di batteri. Esistono oltre 600 tipi di carotenoidi conosciuti; vengono normalmente suddivisi in due classi: i caroteni (che sono idrocarburi quindi privi di ossigeno) e le xantofille (che invece lo contengono). Sono pigmenti accessori che nella fotosintesi consentono di assorbire lunghezze d'onda differenti rispetto alla clorofilla e che proteggono quest'ultima dalla fotoossidazione^[1].

[modifica] Proprietà chimiche

I carotenoidi sono molecole costituite da una lunga catena di atomi di carbonio (costituita da 35-40 atomi e definita catena polienica), spesso terminante in un anello. La struttura della catena permette di dividere i carotenoidi in due classi:

le xantofille, costituite da catene contenenti atomi di ossigeno; appartengono a questa classe importanti pigmenti come la luteina e la zeaxantina.
i caroteni, costituiti invece da molecole prive di ossigeno e formate solo da idrogeno, oltre che da carbonio. Appartengono a questa classe il licopene ed il carotene, che è forse il più conosciuto di questi pigmenti e che dà il nome alla classe, contenuto nelle carote e responsabile del tipico colore arancione di questa radice.

La tipica colorazione rosso-arancio delle foglie autunnali è dovuta alla presenza, all'interno delle piante stesse, dei pigmenti carotenoidi.

Il tipico colore dei carotenoidi, che spazia dal giallo pallido all'arancione fino al rosso acceso, è una diretta conseguenza della struttura molecolare di questi composti. Le catene polimeriche che li compongono sono infatti caratterizzate dalla presenza di doppi legami, che interagiscono tra di loro permettendo agli elettroni degli atomi interessati di muoversi più liberamente; all'aumentare dei doppi legami nella catena, aumenta anche la libertà di movimento degli elettroni. Questo fa sì che lo spettro della luce assorbita da queste molecole diminuisca; come conseguenza di ciò, aumenta la lunghezza d'onda della luce riflessa, ed essa appare perciò di un colore tendente al rosso.

Il tipico colore delle foglie di molte piante caducifoglie in autunno è dovuto alla colorazione dei carotenoidi; nelle piante superiori, infatti, questi pigmenti son normalmente presenti in quantità inferiore rispetto alla clorofilla, e in condizioni normali il colore predominante di questi vegetali è il verde. Quando però nei mesi freddi la pianta interrompe la crescita e si prepara a perdere le foglie, la clorofilla si degrada rapidamente lasciando come pigmenti predominanti i carotenoidi, che donano alle foglie il tipico colore rossastro dei mesi autunnali.

[modifica] Proprietà fisiologiche

Negli organismi fotosintetici, i carotenoidi giocano un ruolo centrale nel processo di fotosintesi: infatti da una parte prendono parte alla catena di trasporto dell'energia, e dall'altra proteggono il centro di reazione dall'ossidazione. Negli organismi non fotosintetici, invece, queste molecole sembrano avere un ruolo importante nei meccanismi anti-ossidativi.

I carotenoidi possiedono molte proprietà fisiologiche, e hanno importanti effetti sia nelle piante che in altri organismi. A causa della loro particolare struttura molecolare, sono capaci di legare ed eliminare i radicali liberi, e giocano in questo senso un ruolo importante nel sistema immunitario dei vertebrati. Inoltre, studi epidemiologici hanno evidenziato come le persone con elevati livelli di β-carotene mostrino più bassi rischi di contrarre il cancro ai polmoni.

Gli animali sono incapaci di sintetizzare i carotenoidi, e devono necessariamente assumerli tramite la dieta. Oltre agli effetti fisiologici sopra descritti sono anche importanti, in alcuni animali superiori, per aspetti ornamentali legati al corteggiamento. La livrea rosa dei fenicotteri e di alcune specie di salmoni, ad esempio, e la colorazione rossa delle aragoste sono dovute ai carotenoidi. È probabile che l'importanza dei carotenoidi come fattore ornamentale sia correlata alle loro proprietà fisiologiche, e costituisca un indicatore dello stato di salute di un individuo, permettendo fornando così durante il corteggiamento un riferimento utile per la scelta del partner.

[modifica] Proprietà organolettiche

Alcuni prodotti della degradazione dei carotenoidi sono importanti fragranze, e vengono perciò attivamente utilizzati nell'industria dei profumi. Molti carotenoidi costituiscono infatti dei composti tipicamente responsabili della profumazione dei fiori, ed anche i tipici odori del tabacco, del tè e di molti frutti dipendono da molecole derivate dalla rottura di alcuni carotenoidi.