การใช้และประโยชน์ของซีแซนทีน

ซีแซนทีนมีชื่อเรียกแบบกึ่งเป็นระบบว่า 3,3'-dihydroxy- -carotene และมีสูตรโมเลกุลคือ C40H56O2 สูตรโครงสร้างแสดงไว้ในรูปด้านล่าง ซีแซนทีนเป็นแคโรทีนอยด์ (แซนโทฟิลล์) ที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ ซึ่งเป็นสารประกอบที่ไม่มีขั้วและเป็นไอโซเมอร์ที่มีลูทีน (Luein) ซีแซนทีนในธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นไอโซเมอร์แบบทรานส์ทั้งหมด ซึ่งมีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำได้ดีและละลายน้ำได้ต่ำมาก ดังนั้น ซีแซนทีนจึงมักมีอยู่ในบริเวณไลโปฟิลิกของเซลล์ในร่างกายสัตว์ เช่น แกนในของเยื่อหุ้มเซลล์ หรือรวมกับโปรตีน

ซีแซนทีนเป็นสารน้ำมันสีแดงเลือดนกที่อุณหภูมิสูงกว่า 10 องศา น้ำมันสีเหลืองกึ่งแข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 10 องศา ไม่มีกลิ่น ทนต่อการออกซิเดชันได้ดี และทนต่อด่าง คุณสมบัติของซีแซนทีนมีเสถียรภาพมากในสภาวะอุณหภูมิต่ำ และคุณสมบัติของซีแซนทีนมีเสถียรภาพมากกว่าแคโรทีนอยด์อื่นๆ เมื่อผ่านกระบวนการอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง ซีแซนทีนมีความเสถียรน้อยกว่าต่อ Fe3+ และ Al3+ แต่มีเสถียรภาพมากกว่าต่อไอออนและตัวรีดิวซ์อื่นๆ (เช่น Na2SO3 เป็นต้น) แสงในบริเวณที่มองเห็นและรังสีอัลตราไวโอเลตมีผลกระทบต่อเสถียรภาพของซีแซนทีนมากกว่า และซีแซนทีนที่มีอยู่ในอาหารค่อนข้างเสถียรภายใต้อุณหภูมิปกติและสภาวะแสงธรรมชาติ

ซีแซนทีนไม่สามารถสังเคราะห์ได้ในสัตว์และมนุษย์ ส่วนซีแซนทีนในสัตว์มาจากอาหาร ในธรรมชาติ ซีแซนทีนมักพบในใบผักสีเขียวเข้ม เมล็ดข้าวโพด ผลของโกฐจุฬาลัมภา และฟิซาลิส นอกจากพืชแล้ว ไซยาโนแบคทีเรียและแบคทีเรียบางชนิดที่ไม่สังเคราะห์แสง เช่น ไมโคแบคทีเรีย เออร์วินเนีย และฟลาโวแบคทีเรีย ยังสามารถสังเคราะห์ซีแซนทีนได้ด้วยตัวเองในปริมาณมาก

ในปัจจุบัน วัตถุดิบที่เหมาะสำหรับการสกัดซีแซนทีนในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ได้แก่สารสกัดดอกดาวเรืองและผงกลูเตนข้าวโพดเนื่องจากราคาถูก ปลูกได้หลากหลาย และมีซีแซนทีนในปริมาณมาก ดาวเรืองจึงกลายเป็นวัตถุดิบหลักในการสกัดซีแซนทีนในจีน สหรัฐอเมริกา เม็กซิโก และอินเดีย หลังจากการทดสอบ พบว่าปริมาณซีแซนทีนเฉลี่ยในดาวเรืองคือ 1.31 มก./100 ก.

ผงกลูเตนข้าวโพดเป็นผลพลอยได้จากการแปรรูปข้าวโพด ผลิตจากแป้งสาลีหยาบที่ได้จากการโม่เมล็ดข้าวโพดแบบเปียก และโปรตีนที่ได้จากเครื่องแยกแป้ง จากนั้นจึงนำไปทำให้เข้มข้นด้วยเครื่องเหวี่ยงหรือการทำให้ลอยตัวด้วยอากาศ อบแห้งและทำให้แห้ง ผงกลูเตนข้าวโพดประกอบด้วยซีแซนทีนและลูทีนที่มีอยู่ในเอ็นโดสเปิร์มของเมล็ดข้าวโพด การใช้ผงกลูเตนข้าวโพดเพื่อสกัดซีแซนทีนและเม็ดสีอื่นๆ ไม่เพียงแต่เป็นประโยชน์ต่อการใช้ประโยชน์จากผลพลอยได้จากการแปรรูปข้าวโพดอย่างครอบคลุมเท่านั้น แต่ยังสามารถเพิ่มผลผลิตของซีแซนทีนได้อีกด้วย
นอกจากนี้ การหมักแบคทีเรีย Flavobacterium สายพันธุ์ที่ปรับปรุงแล้วภายใน 2 วันยังทำให้ได้ผลผลิตซีแซนทีนที่สูงขึ้น ดังนั้น การใช้แบคทีเรียเหล่านี้เป็นแบคทีเรียที่ดัดแปลงพันธุกรรมและใช้เทคโนโลยีการหมักเพื่อผลิตซีแซนทีนจึงเป็นวิธีที่ประหยัดและมีประสิทธิภาพอีกด้วย

ร่างกายของเรามีซีแซนทีนในปริมาณหนึ่งอยู่แล้ว แต่ไม่สามารถทดแทนได้ เมื่อเราเติบโต ร่างกายของเราจะไม่ผลิตซีแซนทีนออกมาอีก ซึ่งหมายความว่าเราจะเสี่ยงต่อแสงที่เป็นอันตรายมากขึ้นหากไม่ได้รับจากอาหารและวิตามินที่เรารับประทาน

คุณสามารถพบซีแซนทีนได้ในอาหารหลายชนิด เช่น:

• ผักโขม
• คะน้า
• ข้าวโพด
• พิสตาชิโอ
• ไข่แดง
• ฟรีเกห์ (ธัญพืช)
• พริกสีส้ม
• บร็อคโคลี่
• ผักคะน้า
• อาหารเสริมหรือวิตามิน
• ผักใบเขียวอื่นๆ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซีแซนทีนได้รับความสนใจบ้างในด้านอาหาร ยา อุตสาหกรรมเคมี และอาหารสัตว์ ซีแซนทีนส่วนใหญ่ใช้เป็นสีผสมอาหารจากธรรมชาติและสารเติมแต่งอาหารเพื่อสุขภาพในด้านอาหาร

1. สีผสมอาหาร

เนื่องจากซีแซนทีนไม่สามารถแปลงเป็นวิตามินเอได้หลังจากถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกาย จึงสามารถสะสมในร่างกายได้และมีความสามารถในการแต่งสีได้ดี สามารถใช้ปรับปรุงสีของไข่แดง สีเนื้อของปลาและกุ้ง และปรับปรุงคุณภาพอาหารและคุณค่าทางโภชนาการ นอกจากนี้ เนื่องจากผู้บริโภคมีความกังวลเกี่ยวกับปัญหาความปลอดภัยของอาหารอย่างมาก การใช้เม็ดสีธรรมชาติแทนเม็ดสีเทียมจึงกลายเป็นแนวโน้มการพัฒนาในอุตสาหกรรมอาหาร การประเมินพิษวิทยาทางคลินิกและการทดสอบสัตว์ของซีแซนทีนได้ยืนยันถึงความปลอดภัยในอาหารแล้ว ซีแซนทีนยังกลายเป็นเม็ดสีอาหารที่ได้รับการรับรองจากสหภาพยุโรป แต่โครงสร้างของมันไม่เสถียรมากและสกัดได้ยาก ดังนั้นการพัฒนาและการใช้เม็ดสีธรรมชาติซีแซนทีนจึงยังคงต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม เมื่อเปรียบเทียบกับสีสังเคราะห์เชิงพาณิชย์ที่สังเคราะห์ทางเคมีแล้ว ซีแซนทีนมีคุณสมบัติของความเป็นธรรมชาติ คุณค่าทางโภชนาการ ความปลอดภัย ปลอดสารพิษ เป็นต้น และต้นทุนการผลิตก็ต่ำ จึงเป็นสีที่เหมาะสม

2. ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร

ปัจจุบันสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกาได้อนุมัติให้ซีแซนทีนเป็นสารเติมแต่งทางโภชนาการชนิดใหม่ซึ่งสามารถใช้ในอาหารได้ และโดยทั่วไปปริมาณการใช้จะไม่เกิน 5% ซีแซนทีนไม่สามารถสังเคราะห์ได้ในร่างกายและสกัดได้จากการรับประทานอาหารเท่านั้น การพัฒนาและการใช้ซีแซนทีนเป็นอาหารเสริมกำลังเพิ่มขึ้น นักวิชาการบางคนได้ศึกษาผลกระทบของการรับประทานไข่ที่เสริมซีแซนทีนต่อปริมาณซีแซนทีนในซีรั่มของผู้เข้าร่วมการทดลองและพบว่าไข่ที่เสริมซีแซนทีนสามารถเพิ่มปริมาณซีแซนทีนในซีรั่มได้อย่างมีนัยสำคัญ
ปัจจุบันผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น แคปซูลลูทีน + ซีแซนทีนที่พัฒนาขึ้น มีฤทธิ์ในการป้องกันเนื้องอก เสริมสร้างภูมิคุ้มกัน ลดโรคหลอดเลือดหัวใจและหลอดเลือดสมอง เช่น หลอดเลือดแข็ง และเพิ่มฟังก์ชันป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตของเนื้อเยื่อผิวหนังและเยื่อเมือก นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพแคปซูลปกป้องดวงตาลูทีน/ซีแซนทีนที่พัฒนาขึ้น ยังสามารถซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตและผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ และฟื้นฟูสุขภาพของเซลล์ตา ซึ่งสามารถขจัดความเมื่อยล้าของดวงตาและรักษาการทำงานปกติของการมองเห็นของดวงตา ป้องกันโรคจอประสาทตาเสื่อมตามวัยและโรคต้อกระจก

คุณสมบัติและหน้าที่ของซีแซนทีนนั้นถูกกำหนดโดยโครงสร้างโมเลกุล ซีแซนทีนจะถูกออกซิไดซ์หรือเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์โดยแคโรทีนเพื่อบรรจุออกซิเจนและเรียกว่าซีแซนทีนหรือลูทีน กลุ่มฟังก์ชันโพลีอีนคอนจูเกตที่มีอยู่ในโมเลกุลซีแซนทีนจะกำหนดคุณสมบัติการดูดซับแสงและการเก็บเกี่ยวแสง และระบบแกนกลางของพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนคอนจูเกตของซีแซนทีนทำให้พันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนของซีแซนทีนมีประสิทธิภาพในการดับและดูดซับแสงที่มองเห็นได้ และยังมีกลุ่มฟังก์ชันไฮดรอกซิลอยู่ที่ปลาย ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระและสามารถปกป้องระบบชีวภาพจากผลกระทบที่อาจเป็นอันตรายที่เกิดจากกระบวนการออกซิเดชันหรือปฏิกิริยาที่มากเกินไป

① ผลการปกป้องของซีแซนทีนต่อการมองเห็น

② ป้องกันโรคมะเร็ง

การเกิดเปอร์ออกซิเดชันของลิปิดเซลล์มีความเกี่ยวข้องกับการเติบโตของเนื้องอก การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าซีแซนทีนสามารถยับยั้งการเกิดออกซิเดชันของลิปิดเซลล์และป้องกันความเสียหายของเซลล์ที่เกิดจากออกซิเดชัน และมีประสิทธิภาพมากกว่าแคโรทีน ซีแซนทีนสามารถลดการเกิดมะเร็งและเสริมสร้างภูมิคุ้มกัน การศึกษาวิจัยในประเทศและต่างประเทศแสดงให้เห็นว่าซีแซนทีนมีผลยับยั้งมะเร็ง และกลไกของซีแซนทีนอาจเกี่ยวข้องกับการควบคุมระดับความเครียดออกซิเดชัน ยับยั้งการผลิต ATP และเพิ่มการแสดงออกของ p53 mRNA

③ การป้องกันโรคหัวใจและหลอดเลือด และโรคหลอดเลือดสมอง

แคโรทีนอยด์เป็นสารที่ละลายในไขมัน ซึ่งมักมีอยู่ในเชิงซ้อนกับโปรตีนและส่วนประกอบของไขมันอื่นๆ โดยเฉพาะไบโอฟิล์ม ในเซลล์สัตว์ชั้นสูง ซึ่งสามารถปรับปรุงลักษณะภูมิคุ้มกันของไบโอฟิล์มและการส่งข้อมูลระหว่างเซลล์ และทำหน้าที่ป้องกันโรคได้ การศึกษาพบว่าซีแซนทีนและลูทีนสามารถลดความหนาตรงกลางของชั้นอินทิมาของหลอดเลือดแดงคอโรติดทั่วไปได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับแคโรทีนอยด์อื่นๆ ซีแซนทีนสามารถเพิ่มความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำ และป้องกันการเกิดโรคหลอดเลือดหัวใจและหลอดเลือดสมอง

④ มีฤทธิ์ปกป้องต่อการตอบสนองของการอักเสบ และการตอบสนองต่อความเครียดออกซิเดชัน

การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าการให้แม่ไก่และลูกไก่กินอาหารที่มีลูทีน 40% และซีแซนทีน 60% สามารถควบคุมการแสดงออกของปัจจัยกระตุ้นการอักเสบและต้านการอักเสบในเนื้อเยื่อต่างๆ ของแม่ไก่และลูกไก่ได้ จากการศึกษาวิจัยในหนูทดลองที่เป็นโรคไขมันพอกตับจากแอลกอฮอล์ พบว่าซีแซนทีนไดพัลมิเตต (ZD) สามารถยับยั้งการทำงานของเส้นทางการส่งสัญญาณ NF-κB และควบคุมเส้นทาง p38, JNK และ ERK ในเส้นทาง MAPK โดยลดระดับของไซโตโครม P450 ซึ่งมีฤทธิ์ต้านการอักเสบ