Karotenoidler iki ana sınıfa ayrılır:

1. Ksantofiller: Bu karotenoidler moleküler yapılarında oksijen içerir. Örnekler arasında genellikle yeşil yapraklı sebzelerde bulunan lutein ve zeaksantin bulunur. Göz sağlığında, özellikle AMD’ye karşı koruyucu rolleriyle bilinirler.
2. Karotenler: Bunlar tamamen hidrokarbonlardır ve yapılarında oksijen bulunmaz. Beta-karoten, alfa-karoten ve likopen bu sınıfa aittir ve havuç ve domates gibi gıdalarda görülen turuncu ve kırmızı pigmentlerden sorumludur.

Bilinen 600’den fazla karotenoid vardır, bunların yaklaşık 40’ı insan gıdalarında bulunur ve sadece küçük bir kısmı A vitaminine dönüştürülebilir. Beta-karoten en iyi bilinen pro-vitamin A karotenoididir.

Karotenoidler hem bitkilerde hem de insan vücudunda birden fazla rolü yerine getirir:

1. Fotosentez: Bitkilerde karotenoidler, klorofilin verimli bir şekilde absorbe edemediği dalga boylarındaki ışığı absorbe eder. Fotosentez sırasında ışık enerjisinin klorofil moleküllerine aktarılmasına yardımcı olurlar, böylece bitkilerin enerji üretmek için kullanabilecekleri ışık spektrumunu genişletirler. Beta-karoten ve lutein gibi karotenoidler, mavi ve mor spektrumdaki ışığı emer ve enerjiyi fotosentez için klorofil moleküllerine aktarır. Bu, bitkilerin enerji üretimi için kullanabileceği ışık aralığını genişletir.
2. Antioksidan Aktivite: Karotenoidler güçlü antioksidanlardır, yani yaşlanma ve kanser ve kardiyovasküler hastalıklar da dahil olmak üzere kronik hastalıkların gelişimi ile bağlantılı olan oksidatif strese neden olan serbest radikalleri nötralize ederler. UV Hasarından Koruma, Karotenoidler, fotosentez sırasında üretilen singlet oksijeni ve diğer reaktif oksijen türlerini (ROS) söndürerek bitkileri fotooksidatif hasardan korur. Bu koruyucu mekanizma bitki hücrelerinin zarar görmesini engeller.
3. A Vitamini Öncüsü: Beta-karoten gibi karotenoidler vücutta A vitaminine (retinol) dönüştürülür. A vitamini görme (özellikle düşük ışık koşullarında), bağışıklık fonksiyonu ve hücre büyümesi için gereklidir. Beta-karoteni A vitaminine dönüştürme yeteneği, genetik farklılıklar nedeniyle kişiye göre değişir.
4. Tozlaşma ve Tohum Dağılımı: Karotenoidlerin verdiği parlak renkler tozlayıcıları ve tohum dağıtıcıları çekerek bitkinin üremesine yardımcı olur.

Karotenoidler öncelikle bitki bazlı gıdalarda, özellikle de canlı renklere sahip olanlarda bulunur. Bazı önemli kaynaklar şunlardır:

• Meyveler**: Mango, papaya, kavun ve kayısı beta-karoten ve lutein gibi karotenoidler açısından zengindir.
• Sebzeler**: Havuç, tatlı patates, ıspanak, lahana, domates ve dolmalık biber mükemmel kaynaklardır. Ispanak ve lahana gibi yapraklı yeşillikler yüksek miktarda lutein ve zeaksantin içerir.
• Algler ve Fotosentetik Bakteriler**: Bu organizmalar da diyet takviyelerinde ve endüstriyel kullanımlarda uygulamaları olan karotenoidler üretir.

1. Karotenoidlerin sağlık üzerindeki etkileri üzerine yapılan araştırmalar, antioksidan özelliklerini ve kronik hastalıkların önlenmesindeki potansiyel rollerini vurgulayarak önemli ölçüde genişlemiştir. Bazı önemli bulgular şunlardır:
2. Kanser Önleme: Karotenoidler, özellikle beta-karoten ve likopen, belirli kanser riskini azaltmadaki rolleri açısından incelenmiştir. Örneğin likopen daha düşük prostat kanseri riskiyle ilişkilendirilirken, beta-karoten sigara içmeyenlerde akciğer kanseri riskinin azalmasıyla ilişkilendirilmiştir.
3. Yaşa Bağlı Makula Dejenerasyonu (AMD): Her ikisi de ksantofil olan lutein ve zeaksantin retinada birikir ve YBMD’ye yol açabilecek oksidatif hasara karşı koruma sağladığı düşünülmektedir. Göz sağlığını korumadaki koruyucu rolleri birçok çalışma tarafından desteklenmektedir.
4. Kardiyovasküler Sağlık: Beta-karoten ve likopen gibi karotenoidler, oksidatif stresi ve enflamasyonu azaltarak ve lipid profillerini iyileştirerek kardiyovasküler hastalıklara karşı korunmaya yardımcı olabilir. Bazı çalışmalar, bu karotenoidlerin daha yüksek seviyelerini daha düşük kalp hastalığı riski ile ilişkilendirmiştir.
5. Bağışıklık Desteği: Beta-karoten, A vitamininin öncüsü olarak, bağışıklık fonksiyonunun korunmasında hayati bir rol oynar. Bağışıklık tepkisi için çok önemli olan T-hücrelerinin üretimini ve düzenlenmesini destekler.

Karotenoidler sağlık açısından önemli faydalar sağlarken, araştırmalar olumlu etkilerinin tüm meyve ve sebzelerde bulunan faktörlerin bir kombinasyonundan kaynaklanabileceğini göstermektedir. Çeşitli renkli meyve ve sebzeler açısından zengin bir diyet tüketmek, genel sağlığa katkıda bulunan karotenoidler ve diğer önemli bitkisel besinler, lif ve vitaminlerin dengesini sağlar.

Karotenoidler artık ticari ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle işlenmiş gıdalarda, içeceklerde ve takviyelerde gıda renklendiricileri olarak eklenirler. Ayrıca, karotenoidler kozmetikte antioksidan ve cilt koruyucu özellikleri için kullanılmaktadır. Bu kullanımların ötesinde, karotenoidler, beyindeki oksidatif hasarı azaltmadaki rolleri göz önüne alındığında, Alzheimer gibi hastalıklar için potansiyel tedavi olarak araştırılmaktadır.

Son çalışmalar, karotenoidlerin görme ve kronik hastalıkların önlenmesinin ötesindeki etkilerini araştırmakta, cildin korunması, bilişsel işlev ve Alzheimer gibi hastalıkların tedavisinde terapötik ajanlar olarak potansiyellerini keşfetmektedir. Ayrıca, bazı deniz organizmalarında bulunan astaksantin gibi karotenoidler, anti-enflamatuar özellikleri açısından incelenmektedir.

Karotenoidlerin tarihsel olarak anlaşılması ve yapısal olarak aydınlatılması, 19. yüzyılda ve 20. yüzyılın başlarında gerçekleşen temel çalışmalarla birlikte yüzyıllar boyunca önemli ölçüde gelişmiştir. İlk olarak havuçta tanımlanan karotenoidlerin daha sonra karmaşık yapılara, hayati biyolojik rollere ve insan sağlığında çok sayıda uygulamaya sahip olduğu anlaşılmıştır.

Tarihsel Keşif ve Yapısal Aydınlatmalar

Karotenoidler ilk olarak 1839 yılında Heinrich Wackenroder tarafından havuçtan kimyasal olarak izole edilmiştir. Havuçtaki turuncu renkten sorumlu pigment olan beta-karoteni başarılı bir şekilde izole etti ve bu, bu bileşik sınıfının en erken bilimsel olarak tanınmasına işaret etti. Ancak 19. yüzyılın sonları ve 20. yüzyılın başlarına kadar biyolojik süreçlerdeki ve insan sağlığındaki önemleri takdir edilmeye başlanmadı.

20. Yüzyılın Başlarındaki Gelişmeler:

Karotenoidlerin yapısal olarak incelenmesi 20. yüzyılda önemli adımlar attı. Richard Willstätter ve Arthur Stoll** 1906 yılında yumurta sarısından lutein ve zeaksantinin izole edilmesi de dahil olmak üzere önemli katkılarda bulunmuşlardır. Willstätter daha sonra karotenoidler de dahil olmak üzere bitki pigmentleri üzerine yaptığı çalışmalarla Nobel Kimya Ödülü’nü (1915) kazandı.

1930’lar** karotenoidlerin moleküler yapılarının anlaşılmasında çok önemliydi. Paul Karrer 1928’de beta-karotenin kimyasal yapısını belirledi ve bu başarısı için 1937’de Nobel Kimya Ödülü’nü aldı. Bu zamana kadar, karotenoidlerin insan vücudunda A vitamini öncüleri olarak hareket edebileceği kabul edildi ve hayati besin maddeleri olarak rolleri iyice yerleşti. 20. yüzyılın ortalarında karotenoidlerin hem bitki fizyolojisindeki hem de insan sağlığındaki öneminin araştırılmasına devam edildi.

Büyük Keşiflerin Zaman Çizelgesi:

• 1839: Heinrich Wackenroder havuçtan beta-karoteni izole ederek daha ileri çalışmalar için zemin hazırladı.
• 1873: Moritz Traube, Wackenroder’in Daucus cinsi bitkilerden (havuç) beta-karoten izolasyonunu takiben “karotenoidler” terimini önerdi.
• 1906: Richard Willstätter ve Arthur Stoll lutein ve zeaksantini izole ederek karotenoidlerin sınıflandırılmasını genişletti.
• 1928: Paul Karrer, karotenoidlerin yapısal olarak aydınlatılmasında önemli bir dönüm noktası olan beta-karotenin moleküler yapısını belirledi.
• 1930s: Araştırmacılar, başta beta-karoten olmak üzere bazı karotenoidlerin insan vücudunda A vitaminine dönüştürülebildiğini keşfetti.
• 1940s: Bilim insanları karotenoidlerin fotosentez ve bitki biyolojisindeki rolünü araştırmaya başladı.
• 1950s: Çalışmalar, karotenoidlerin ışık emici pigmentler olarak hareket ederek bitkileri ultraviyole (UV) radyasyondan koruduğunu ortaya koydu.
• 1960s: Karotenoidler, özellikle gelişmekte olan ülkelerde A vitamini eksikliğini önlemedeki rolleri de dahil olmak üzere sağlık yararlarıyla ilişkilendirildi.
• 1970s: Karotenoid tüketimi ve bazı kanserlerin daha düşük oranları arasında bir ilişki olduğunu gösteren ön çalışmalara dayanarak, karotenoidler kanser riskini azaltma potansiyelleriyle dikkat çekti.
• 1980s: Gıda, kozmetik ve takviyelerde kullanılmak üzere karotenoidlerin endüstriyel ekstraksiyonu ve saflaştırılması için yeni yöntemler geliştirildi.
• 1990s: Karotenoid bakımından zengin diyetler, sağlık bilincine sahip hareketlerin bir parçası olarak popüler hale geldi ve havuç, domates ve yeşil yapraklı sebzeler gibi karotenoid bakımından zengin gıdalar halk sağlığı önerilerinde vurgulandı.
• 2000’ler-Günümüz**: Devam eden araştırmalar, karotenoidlerin sağlığa faydaları, özellikle antioksidan özellikleri ve kardiyovasküler hastalık ve yaşa bağlı makula dejenerasyonu (AMD) gibi kronik hastalıkları önlemedeki potansiyel rolleri üzerine odaklanmıştır.

1. Willstätter, R., & Stoll, A. (1913). Investigations on Chlorophyll. Annalen der Chemie, 355(1-2), 1-78.
2. Karrer, P. (1930). Chemistry of the Carotenoids. Nobel Lecture, The Nobel Foundation.
3. Stahl, W., & Sies, H. (2003). Antioxidant activity of carotenoids. Molecular aspects of medicine, 24(6), 345-351.
4. Britton, G., Liaaen-Jensen, S., & Pfander, H. (Eds.). (2004). Carotenoids: Volume 4: Natural Functions. Birkhäuser.
5. Krinsky, N. I., & Johnson, E. J. (2005). Carotenoid Actions and Their Relation to Health and Disease. Molecular Aspects of Medicine, 26(6), 459-516.
6. Stahl, W., & Sies, H. (2005). Bioactivity and Protective Effects of Natural Carotenoids. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Basis of Disease, 1740(2), 101-107.
7. Rao, A. V., & Rao, L. G. (2007). Carotenoids and Human Health. Pharmacological Research, 55(3), 207-216.
8. Britton, G. (2008). Carotenoids: Natural Functions. Basel: Birkhäuser.
9. Maiani, G., Castón, M. J. P., Catasta, G., Toti, E., Cambrodón, I. G., Bysted, A., … & Granado-Lorencio, F. (2009). Carotenoids: Actual Knowledge on Food Sources, Intakes, and Bioavailability and Their Protective Role in Humans. Molecular Nutrition & Food Research, 53(S2), S194-S218.