Xantofila

Estrutura da criptoxantina, unha xantofila con grupo OH.

Estrutura da violaxantina, unha xantofila con grupos epoxi e OH.

A clorofila verde enmascara a presenza de carotenoides (carotenos e xantofilas) nas follas, pero poden apreciarse as cores amarelas das xantofilas nas follas en outono, cando estas perden a clorofila.

A cor da xema do ovo débese ás xantofilas luteína e zeaxantina que contén.

As xantofilas, do grego xánthos (ξάνθος), "amarelo", e phýllon (φύλλον), "folla", son pigmentos amarelos terpénicos, que forman parte do grupo dos carotenoides, xunto cos carotenos. Recibiron o seu nome porque formaban unha banda amarela nos primeiros experimentos de cromatografía de extractos de pigmentos vexetais. A súa estrutura molecular é similar á dos carotenos, pero diferéncianse deles en que as xantofilas conteñen átomos de osíxeno, ausentes nos carotenos. Este osíxeno forma parte de grupos hidroxilo (OH) ou son osíxenos que forman pontes entre átomos e que substitúen a dous átomos de hidróxeno (epóxidos). Por teren estes grupos, as xantofilas son máis polares ou hidrófilas ca os carotenos, e esta diferenza permite separalas dos carotenos en moitos tipos de cromotografía. Mentres que as xantofilas son amarelas, os carotenos teñen unha cor máis laranxa.

Igual que os outros carotenoides as xantofilas encóntranse en grandes cantidades nas follas da maioría das plantas, onde funcionan como un pigmento fotosintético que colabora na absorción de enerxía da luz. A súa presenza nas follas faise evidente cando estas perden a clorofila en outono e toman a cor das xantofilas e carotenos. As xantofilas actúan modulando a enerxía da luz abbsorbida e quizais serven como un axente de "enfriamento" ou desexcitación (quenching) non fotoquímico que se encarga de tratar as formas excitadas de clorofila (clorofila triplete), que se producen en exceso na fotosíntese cando hai intensidades luminosas elevadas. As xantofilas que se encontran nos corpos dos animais, e en alimentos de orixe animal derivan en última instancia de fontes vexetais da dieta. Por exemplo, a cor amarela da xema de ovo do polo, graxas e pel procede das xantofilas inxeridas por eses animais cos seus alimentos (a miúdo engádese luteína a mantenta a eses alimentos para darlle esa cor aos ovos). Na Unión Europea utilízanse como aditivos alimentarios, e o seu número no código alimentario é o E-161.

Cromatografía en capa fina dos pigmentos fotosintéticos. As xantofilas forman a banda amarela situada ao lado da verde.

A cor amarela da mácula lútea ("mancha amarela") da retina do ollo débese á luteína e zeaxantina que contén, que son xantofilas obtidas da dieta. Funcionan protexendo ao ollo da luz azul ionizante, a cal absorben. Estas dúas xantofilas non funcionan no proceso da visión, xa que non poden converterse en retinal (o aldehido da vitamina A).

Exemplos de xantofilas

O grupo das xantofilas inclúe a luteína, zeaxantina, neoxantina, violaxantina, e α- e β-criptoxantina. Este último composto é a única xantofila coñecida que contén un anel beta-ionona, e así a β-criptoxantina é a única xantofila que se sabe que teña actividade de pro-vitamina A nos mamíferos. Aínda así, só funciona como vitamina para os mamíferos herbívoros que posúen o encima que produce retinal a partir de carotenoides que conteñan beta-ionona (algúns carnívoros carecen deste encima).

En animais non mamíferos poden converterse outras xantofilas en análogos hidroxilados do retinal que funcionan directamente no proceso da visión. Por exemplo, os insectos utilizan o 3-hidroxirretinal nos seus procesos visuais, o cal significa que a β-criptoxantina e outras xantofilas (como a luteína e a zeaxantina) poden funcionar para eles como formas de "vitamina A" visual, entanto que os carotenos (como o beta-caroteno) non. As luras utilizan o 4-hidroxirretinal para a visión, o cal require a conversión doutras xantofilas diferentes presentes na súa dieta.

Entre os compostos máis importantes pertencentes ás xantofilas encóntrase a luteína (E-161b), que foi incorporada ultimamente á lista de complementos alimenticios. Outros compostos pertencentes a este grupo (co seu número do código alimentario) son:

• E-161a Flavoxantina
• E-161b Luteína
• E-161c Criptoxantina
• E-161d Rubixantina
• E-161e Violaxantina
• E-161f Rodoxantina
• E-161g Cantaxantina
• E-161h Zeaxantina
• E-161j Astaxantina

Aplicacións

A cantaxantina era un compoñente básico de certos tipos de pílulas utilizadas para conseguir un bronceado rápido. A utilización en doses excesivas destas pílulas deu lugar á aparición de problemas oculares nalgúns casos, polo que este efecto a doses altas fixo que nalgúns países se tendese a limitar as cantidades deste produto que poden engadirse aos alimentos. Por exemplo, en Estados Unidos o límite é de 30 mg/libra.

En Europa, as xantofilas utilízanse para aplicacións semellantes ás dos carotenoides (excepto no queixo), coas mesmas restricións.

Estes colorantes teñen pouca importancia como aditivos alimentarios directos. Unicamente a cantaxantina, de cor vermella semellante á do pemento, se utiliza ás veces debido á súa maior estabilidade. Polo contrario, son moi importantes como aditivos no alimento que se fornece ás troitas ou salmóns criados en piscifactorías, e tamén no alimento das galiñas. O obxectivo nestes casos é conseguir que a carne dos peixes ou a xema dos ovos teña unha cor máis intensa. O colorante utilizado en cada caso concreto depende da especie animal de que se trate, e adoita achegarse en forma de lévedos do xénero Rhodatorula ou como algas Spirulina , máis que como substancia química illada.

O ciclo das xantofilas

O ciclo das xantofilas.

O ciclo das xantofilas implica a eliminación encimática dos grupos epoxi das xantofilas (por exemplo, da violaxantina, anteraxantina, diadinoxantina) para orixinar as denominadas xantofilas desepoxididadas (por exemplo, diatoxantina, zeaxantina). Estes ciclos encimáticos xogan un un papel fundamental en estimular a disipación de enerxía por desexcitación non fotoquímica (non-photochemical quenching) nos complexos antena proteicos captadores de luz dos fotosistemas fotosintéticos, un mecanismo que reduce a cantidade de enerxía que chega aos centros de reacción dos fotosistemas fotosintéticos. Este modo de desexcitación é un dos xeitos principais de protección contra a fotoinhibición que teñen as plantas. Nas plantas superiores hai tres pigmentos carotenoides que son activos no ciclo das xantofilas: violaxantina, anteraxantina e zeaxantina. Durante o estrés luminoso a violaxantina convértese en zeaxantina por medio do intermediato anteraxantina, a cal desempeña un papel fotoprotector actuando como un antioxidante protector lipídico e estimula a desexcitación (quenching) non fotoquímica nas proteínas captadoras de luz. Esta conversión da violaxantina en zeaxantina catalízaa o encima violaxantina desepoxidase, e a reacción inversa catalízaa a zeaxantina epoxidase .

Nas diatomeas e dinoflaxelados o ciclo das xantofilas consta do pigmento diadinoxantina, que se transforma en diatoxantina (nas diatomeas) ou dinoxantina (nos dinoflaxelados), a intensidades luminosas altas.

Wright et al. (en 2011) encontraron que, "O incremento de zeaxantina parece superar o decremento de violaxantina nas espinacas" e indicaron que a discrepancia podería explicarse por "unha síntese de zeaxantina a partir do beta-caroteno", aínda que se necesitan máis estudos para confirmar a hipótese.