Karotenoid
Karotenoid adalah pigmen organik yang ditemukan dalam kloroplas dan kromoplas tumbuhan dan kelompok organisme lainnya seperti alga ("ganggang"), sejumlah bakteri (fotosintentik maupun tidak), dan beberapa fungi (non-fotosintetik). Karotenoid dapat diproduksi oleh semua organisme tersebut dari lipid dan molekul-molekul penyusun metabolit organik dasar. Organisme heterotrof sepenuhnya, seperti hewan, juga memanfaatkan karotenoid dan memperolehnya dari makanan yang dikonsumsinya.
Ada dua kelompok besar karotenoid, yaitu xantofil (karotenoid yang membawa atom oksigen) dan karotena (karotenoid yang murni hidrokarbon, tidak memiliki atom oksigen). Semua karotenoid adalah tetraterpenoid karena terbentuk dari delapan molekul isoprena sehingga memunyai 40 atom karbon.
Sebagai pigmen, karotenoid pada umumnya menyerap cahaya biru dan memantulkan warna-warna berpanjang gelombang besar (merah sampai kuning kehijauan). Pewarna alami pada kisaran merah, jingga, sampai kuning banyak yang merupakan anggotanya, seperti likopena, karotena, lutein, dan zeaxantin. Zat-zat inilah yang biasanya menyebabkan warna merah, kuning atau jingga pada buah dan sayuran.
Peran terpenting karotenoid dalam proses fisiologi adalah sebagai zat antioksidan dan penghantar elektron dalam fotosintesis. Selain itu, beberapa karotenoid dapat diubah menjadi vitamin esensial.
Karotenoid termasuk dalam tetraterpenoid, suatu senyawa rantai panjang dengan 40 atom karbon, yang dibentuk dari empat unit terpena (masing-masing terdiri dari 10 atom karbon). Secara struktural, karotenoid berbentuk rantai hidrokarbon poliena yang kadang-kadang di bagian ujungnya terdapat gugus cincin dan mungkin memiliki atom oksigen. Namanya berasal dari kata carotene yang ditambah sufiks-oid, dan berarti "senyawa-senyawa sekelompok atau mirip dengan karotena".
Karotenoid dengan molekul yang mengandung oksigen, seperti lutein dan zeaxantin, dikenal sebagai xantofil sedangkan karotenoid yang tidak mengandung oksigen seperti -karotena, -karotena, dan likopena dikenal sebagai karotena. Karotena hanya mengandung karbon dan hidrogen (hidrokarbon), dan merupakan hidrokarbon tak jenuh karena memiliki ikatan rangkap di antara dua atom karbon.
Ada lebih dari 600 karotenoid yang dikenal Manusia dapat menyerap dan membawa sekitar 25 jenis karotenoid ke dalam aliran darah.. Karotenoid yang paling banyak dikenal sesuai dengan namanya ditemukan dalam akar tunggang wortel (bahasa Latin Vulgar, carota) dan menghasilkan warna jingga terang akibat kandungan beta-karotena. Sumber beta-karotena yang juga umum dikenal adalah berbagai
jenis waluh. Minyak sawit mentah adalah sumber karotenoid alam dengan nilai kesetaraan retinol (provitamin A) yang tertinggi. Buah tepurang diketahui mengandung konsentrasi likopena tertinggi, meskipun sumber yang paling dikenal orang adalah buah tomat. Karotenoid yang paling biasa ditemukan di alam adalah likopena dan -karotena.
Warna yang dihasilkan karotenoid beragam, mulai dari kuning pucat, jingga terang, sampai merah tua, yang secara langsung terkait dengan struktur kimia masing-masing. Xantofil umumnya menghasilkan warna kuning, sesuai dengan nama kelas yang diberikan (bahasa Yunani Kuno , xanthos, berarti "kuning"). Warna terjadi karena atom-atom karbon ikatan rangkap
berinteraksi satu sama lain dalam proses yang disebut konjugasi, yang memungkinkan elektron dalam molekul untuk bergerak bebas akibat terjadinya resonansi ikatan rangkap. Seiring dengan peningkatan jumlah ikatan rangkap, elektron-elektron yang terkait dengan sistem terkonjugasi memiliki lebih banyak ruang untuk bergerak, dan membutuhkan energi lebih sedikit untuk mengubah strukturnya.
Hal ini menyebabkan penurunan energi cahaya yang diserap oleh molekul. Semakin tinggi frekuensi cahaya yang diserap dari ujung pendek spektrum yang terlihat, akan menghasilkan penampilan senyawa yang semakin merah.
Karena susunan molekulnya memungkinkan terjadinya konjugasi, karotenoid aktif mereduksi berbagai oksidan (senyawa yang berperan sebagai oksidator). Bagian kromofor molekulnya, yang menyebabkan dihasilkannya warna khas karotenoid, berperan besar sebagai penghantar elektron pada proses transfer energi, seperti pada fotosintesis.
Karotenoid memegang dua fungsi utama pada tumbuhan dan alga. Fungsi pokok pertama adalah menyerap energi cahaya untuk digunakan dalam fotosintesis. Fungsi kedua adalah melindungi klorofil dari kerusakan akibat cahaya.
Beta-karotena memegang peranan penting di pusat reaksi fotosintesis. Karena bekerjanya proses mekanika kuantum yang timbul akibat simetri molekul, terbentuk mekanisme fotoproteksi yang melindungi senyawa-senyawa dan jaringan dari auto-oksidasi. Karotenoid juga terlibat dalam proses transfer energi. Bagi organisme non-fotosintetik, seperti manusia, karotenoid terkait dengan mekanisme pencegahan oksidasi.
Pada tumbuhan, lutein adalah karotenoid yang jumlahnya paling melimpah dan perannya dalam mencegah penyakit mata manusia yang terkait usia sedang diteliti. Lutein dan pigmen karotenoid lainnya yang berada dalam daun sering tidak terlihat karena kalah pekat daripada klorofil, pigmen lain yang juga memiliki "ekor" terpena. Ketika klorofil tidak ada
atau hanya sedikit, seperti pada daun muda, daun sakit (misalnya mengalami klorosis), dan daun yang menua siap berguguran (seperti daun-daun di musim gugur), karotenoid kuning, merah, dan jingga akan tampak mendominasi warna daun. Penjelasan yang sama juga berlaku bagi warna buah matang, misalnya pada buah tomat serta kulit buah jeruk dan
pisang. Namun, warna merah, ungu, dan kombinasi kedua warna tersebut, yang juga banyak dimiliki daun pada musim gugur dan buah-buahan, dihasilkan dari kelompok pigmen lain di dalam sel, yaitu antosianin. Berbeda dari karotenoid, antosianin tidak dihasilkan daun sepanjang musim, namun hanya aktif diproduksi menjelang akhir musim panas.
Karotenoid tertentu adalah bahan baku bagi asam absisat, suatu fitohormon inhibitor bagi proses fisiologi tumbuhan. Selain itu, beberapa metabolit sekunder yang tergolong minyak atsiri, umumnya yang membawa gugus keton, merupakan hasil degradasi karotenoid.
Karotenoid memiliki banyak fungsi fisiologi pada hewan. Melihat strukturnya, karotenoid sangat efisien menangkal radikal bebas dan juga meningkatkan sistem kekebalan tubuh vertebrata. Ada beberapa lusin karotenoid dalam makanan yang dikonsumsi manusia dan sebagian besar merupakan antioksidan yang berguna bagi kesehatan. Studi epidemiologi telah menunjukkan bahwa asupan -karotena tinggi dan tingkat
-karotena di plasma darah yang tinggi secara signifikan dapat mengurangi risiko kanker paru-paru. Namun, penelitian suplementasi dengan dosis -karotena tinggi pada perokok malah menunjukkan peningkatan risiko kanker (kemungkinan karena dosis -karotena yang berlebihan menghasilkan produk pemecahan yang mengurangi plasma vitamin A dan memperburuk proliferasi sel paru-paru yang disebabkan oleh asap). Hasil serupa juga telah ditemukan pada hewan lainnya.
Sebagian besar hewan, termasuk manusia, tidak mampu menyintesis karotenoid dan mendapatkannya melalui asupan makanan. Perkecualian adalah afid Acyrthosiphon pisum, yang memiliki kemampuan sintesis karotenoid bernama torulena oleh gen yang diduga telah diperolehnya dari fungi (jamur) melalui proses transfer gen horizontal.
Karotenoid umum ditemukan pada hewan dan kebanyakan memiliki peran sebagai hiasan, seperti warna merah muda pada flamingo dan ikan salem, dan warna merah jingga pada lobster atau udang masak. Peran sebagai hiasan (ornamen) ditunjukkan oleh burung puffin. Warna yang dihasilkan karotenoid menjadi semacam indikator bagi kesehatan individu, dan berguna untuk memilih pasangan potensial dalam perkawinan.