Lükopeen

Lükopeen ehk lükopiin on karotenoidide hulka kuuluv pigment, mida leidub rohkesti küpsetes tomatites ja mis on nende punase värvuse peamine põhjus. Toidulisaainena (toiduvärvainena) tähistatakse teda E 160d.
Aine kuulub tetraterpeenide hulka ning on punane seetõttu, et ta on polüeen.
Lükopeeni peetakse antioksüdandiks ja radikaalipüüdjaks.

Nimetused ja tähised

Lükopeen on saanud nime hariliku tomati ladinakeelsest teaduslikust nimetusest Solanum lycopersicum.
Lühinimetused ja tähised on ψ,ψ-karoteen, γ,γ-karoteen, E 160d, C.I. 75125, C.I. Natural yellow 27.
CAS-i registreerimisnumber on 502-65-8. PubChemi number on 446925.

Molekuli ehitus

Lükopeeni molekulivalem on C₄₀H₅₆. Tema molekuli ehitust väljendab IUPAC-i nimetus (6E,8E,10E,12E,14E,16E,18E,20E,22E,24E,26E)-2,6,10,14,19,23,27,31-oktametüüldotriakonta-2,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,30-tridekaeen.
Nagu kõik karotenoidid, on ta polüküllastamata süsivesinik (asendamata alkeen).
Ta on sümmeetriline tetraterpeen (ühtlasi karotenoid), mis koosneb 8 isopreeni üksusest. Et ta koosneb ainult süsinikust ja vesinikust, kuulub ta karoteenide hulka.
Lükopeenil on 11 konjugeeritud kaksiksidet, mis annavad talle enamiku lainepikkustega valguse neelamisest tuleneva sügavpunase värvuse ja antioksüdandi omadused.
Lükopeeni isoleerimise meetoditest teatati esimest korda 1910, ja molekuli ehitus määrati 1931. aastaks.
Looduslikul kujul, kõik-trans-kujul, on molekul pikk ja sirge, teda hoiab paigal 11 konjugeeritud kaksiksideme süsteem. Selle konjugeeritud süsteemi iga laiendus vähendab tema elektronide kõrgematele energiatasanditele üleminekuks vajalikku energiat, võimaldades molekulil neelata aina suurema lainepikkusega nähtavat valgust. Lükopeen neelab kõigi lainepikkustega nähtavat valgust, välja arvatud kõige suuremad lainepikkused, sellepärast paistab see punane.
Taimed ja fotosünteesivad bakterid toodavad kõik-trans-lükopeeni, kuid steeriliselt võimalikud on 72 geomeetrilist stereoisomeeri.1054 isomeeri on teoreetiliselt võimalikud (1998), 1056 (2000), aga steerilise takistuse tõttu on võimalikud ainult 72. Valguse või soojuse toimel võib lükopeen isomeriseeruda kui tahes paljudele neist cis-isomeeridest, mille molekul ei ole sirge, vaid murdjooneline. On näidatud, et eri isomeeridel on oma molekulaarenergia tõttu erinev stabiilsus (suurim stabiilsus: 5-cis ≥ kõik-trans ≥ 9-cis ≥ 13-cis > 15-cis > 7-cis > 11-cis: kõige väiksem).
Inimese kehavedelikes, näiteks vereplasmas, rinnapiimas, seemnevedelikus, ja kudedes tuvastatavad lükopeenid on cis-isomeerid.

Füüsikalised omadused

Lükopeen on normaaltingimustel tahkis tumepunaste nõeltena. Molaarmass on 536,85 g·mol⁻¹. Tihedus on 0,889 g/ml. Lükopeen ei lahustu vees, lahustub halvasti etanoolis ja mõõdukalt taimsetes õlides. Sulamistemperatuur on 175 °C.
UV-Vis-spektroskoopias on lükopeeni neeldumismaksimumi lainepikkused heksaanis 443, 471 ja 502 nm. Molaarne neeldumistegur on 1,72 × 10⁵ l•mol⁻¹•cm⁻¹(502 nm juures)
Lükopeeni taset mõjutavad ka tomatite kasvutingimused, liik, sort, geenid jpt faktorid. Nii näiteks on looduslike sõstartomatite (Lycopersicon pimpinellifolium) viljades lükopeeni sisaldus ligi 40 korda suurem kui kodustatud sortidel. Crimson-geeniga aretatud tomatisortidel on samuti suurem lükopeeni sisaldus. Lükopeeni sisaldust mõjutavad ka värvus ning viljakoristusjärgsed töötlemis- ja hoiustamistingimused. Nii näiteks võib vale hoiustamine (valguse ja hapniku vaba juurdepääs ning kõrge temperatuur) muuta lükopeeni isomeeride suhet, inhibeerida komplekteerimist ja/või põhjustada tema lagunemise.
Erinevad töötlemisprotsessid küll võivad suurendada tomatises sisalduva lükopeeni biosaadavust, kuid tegelikkuses vähendavad nimetatud pigmendi hulka tomateid sisaldavates roogades.

Lükopeen fotosünteesivates organismides

Taimedes, vetikates ja teistes fotosünteesivates organismides on lükopeen tähtis vahesaadus paljude karotenoidide, sealhulgas β-karoteeni biosünteesis. β-karoteenil on oluline funktsioon kollase, oranži või punase pigmentatsiooni moodustamises, fotosünteesis ja valguskaitses.
Lükopeen sisaldub paljudes taimede punastes ja oranžides osades.
Lükopeen ja teised karotenoidid, on taimedes, fotosünteesivates bakterites, seentes ja vetikates tähtsad pigmendid, mis leiduvad fotosünteesi pigmendi-valgu kompleksides. Nad tekitavad puu- ja juurviljade ereda värvuse, etendavad mitmesugust osa fotosünteesis ja kaitsevad fotosünteesivaid organisme ülemäärase valguse eest. Lükopeen on võtmetähtsusega vahesaadus paljude tähtsate karotenoidide, sealhulgas β-karoteeni ja ksantofüllide biosünteesis.
Lükopeeni tingimatu biosüntees eukarüootsetes taimedes ja prokarüootsetes tsüanobakterites on sarnane, nagu ka osalevad ensüümid. Süntees algab mevaloonhappest, mis muundatakse dimetüülallüülpürofosfaadiks. See kondenseeritakse kolme isopentenüülpürofosfaadi (dimetüülallüülpürofosfaadi isomeeri) molekuliga ning saadakse 20 süsinikuaatomiga geranüülgeranüülpürofosfaat, mis moodustub isoprenüülfosfaadist geranüülgeranüülsüntaasi juuresolekul. Tekib isopreeniahel.
Neli geranüülgeranüülpürofosfaadi molekuli kondenseeritakse tail-to-tail-konfiguratsioonis fütoeeni süntaasi juuresolekul 40 süsinikuaatomiga fütoeeniks, mis on esimene kohustuslik samm karotenoidide biosünteesis. 
Mitme desaturatsiooni sammuga (dehüdreerimisega moodustatakse fütoeeni desaturaasi toimel ζ-karoteen) muundatakse fütoeen lükopeeniks. Lükopeeni molekuli otsmised isopreenirühmad võib tsüklistada, et saada β-karoteen, mida omakorda saab muundada mitmesugusteks ksantofüllideks.

Lükopeen seentes

Ka tanuseenelaadne Clathrus ruber on punane karotenoidide, esmajoones lükopeeni tõttu.

Plekid ja nende eemaldamine

Lükopeen ei lahustu vees. Ta lahustub ainult orgaanilistes lahustites ja õlides.
Oma mittepolaarsuse tõttu jätab lükopeen pleki kõigile piisavalt poorsetele materjalidele, sealhulgas enamikule plastidele. Kuigi värske tomatiplekk on üsna hõlpsasti eemaldatav, difundeerub lükopeen plasti, nii et seda on kuuma vee või detergendiga võimatu eemaldada. Kui lükopeen oksüdeerun (näiteks reageerides pleegiti või happega, siis süsinikuaatomite vahelised konjugeeritud kaksiksidemed katkevad, nii et molekul lõheneb, konjugeeritud süsteem ja kromofoor kaovad.