Биологическая роль каротиноидов. В клетках растений каротиноиды локализованы в пластидах в виде глобул, кристаллов, белково-каротиноидных комплексов, входящих в структуру мембран [2,27]. Как вспомогательные пигменты фотосинтеза, каротиноиды являются компонентами фотосистем I и II [28]. Бета-каротин защищает реакционные центры фотосистем от фотоокисления, а ксантофиллы (лютеин, виолоксантин, неоксантин) выполняют светособирающую функцию [29,30]. Способность каротиноидов выполнять роль светофильтров связана с наличием в их структуре хромофорной группы с 9-11 сопряженными двойными связями. Уменьшение количества связей (менее 7) приводит к потере пигментами способности переводить электроны из возбужденного в основное состояние. Возможно, каротиноиды также служат одним из каналов транспортировки электронов в окислительно-восстановительных реакциях фотосинтеза, чем компенсируют отсутствие окисленной формы хлорофилла у сине-зеленых водорослей [31]. В нефотосинтезирующих тканях и органах растений каротиноиды выполняют не связанные с фотосинтезом функции: стабилизируют клеточные мембраны, образуя нестойкие пероксиды, предотвращают цепные реакции окисления, регулируют транспортную и биосинтетическую функции мембран, участвуют в процессах фототропизма, фототаксиса, размножения как у растений, так и у микроорганизмов [32,13,33,34]. Интенсивное освещение, низкая или высокая температура и стимулируют образование каротиноидов в клетках, что, по-видимому, является одним из способов адаптации растений к стрессу [16,35,36,37,38].
Животные, очевидно, могут лишь пассивно накапливать каротиноиды в тканях и не способны синтезировать их de novo [39,40]. Степень усвоения пигментов, их концентрация и разнообразие имеют видовые и половые различия [41,42,43,44]. До настоящего времени наиболее изучена провитаминная функция некоторых каротиноидов, способных трансформироваться в витамин А в кишечнике и печени животных [45,46,47]. Из всех известных каротиноидов только 10% проявляют провитаминную активность, которая убывает в ряду: -каротин - 100%, криптоксантин - 57%, -каротин - 53%, -каротин - 27%, торулин - 9%, торулародин - 3% [22,42,46]. Наиболее выраженная активность характерна для транс-трансформы любого изомера, у -, - и -каротинов она связана с наличием в их молекулах -иононовых циклов [48]. При катаболизме β-каротина по диоксигеназному (1) пути с участием кислорода происходит расщепление молекулы по 15-15’-двойной связи и образование двух молекул ретиналя [46,49] (рис.2).