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Zu den gelb- bis gelborange-farbenen Carotinoiden gehören
β-Carotin, Violaxanthin, β-Cryptoxanthin, Zeaxanthin,
Antheraxanthin und Neoxanthin.
Lutein und Neoxanthin sind beides charakteristische Pigmente
der grünen Chloroplasten von Capsicum-Früchten 7) .
Die im Paprika gering vorkommenden Xanthophylle, Capsanthin-5,6-epoxid
und Cucurbitaxanthin A – früher als
Capsolutein bezeichnet 15,16) – sind neben C. annuum L. var.
annuum 7,15) auch in anderen Varietäten 1,3) gefunden worden.
Xanthophylle kommen in den hier behandelten Capsicum-Arten
frei und verestert vor. Es handelt sich dabei
hauptsächlich um Laurinsäure-, Myristinsäure-, Palmitinsäure-
und Stearinsäureester 17) . Im ersten Reifestadium
der Paprika-Früchte machen Mono- und Diester mehr als
Zweidrittel des Gesamtcarotinoidgehalts aus, im Vollreifestadium
besteht dann ein Gleichgewicht zwischen den
freien Xanthophyllen, den Monoestern (Zeaxanthin-,
Capsanthin- und Capsorubin-Monoester) sowie den Diestern
(Zeaxanthin-, β-Cryptoxanthin-, Capsanthin- und
Capsorubin-Diester).
In der Biosynthese ist die Xanthophyll-Veresterung mit
Fettsäuren gleichzeitig ein Verbindungsglied der Umwandlung
von Chloroplasten der Grünfrucht in Chromoplasten
der Rotfrucht. Damit ist es möglich über die Carotinoid-
Zusammensetzung der Chromoplasten den Reifeindex von
Paprikavarietäten zu ermitteln 18) . Durch oxidative Spaltung
können in den Früchten der roten Paprikas aus Carotinoiden,
wie z. B. Capsanthin, Apocarotenoide entstehen 19) . Die
Veränderungen der Farbe von Paprikafruchtsäften bei der
Erhitzung wird durch das Capsanthin und dessen Abbau-
Kinetik massgeblich beeiflusst 20) .
Die Provitamin A-Aktivitäten einiger Carotinoide sind seit
längerem Gegenstand des Interesses von Ernährungsfachleuten.
Von den Capsicum-Carotinoiden haben β-Carotin,
β-Cryptoxanthin, und Cryptocapsin 21) sowie das α- und
γ-Carotin Provitamin A-Eigenschaften. Die höchste biologische
Aktivität solcher Carotinoide ist strukturell an den
β-Jononring und die all-trans-Konfiguration gebunden. De
novo kann Vitamin A weder in Pflanzen noch in Tieren biosynthetisiert
werden und so sind die Carotinoide eine immens
wichtige Quelle für Mensch und Tier.
Die Druck-Extraktion mit Kohlendioxid (CO 2 ) im überkritischen
Bereich liefert bei den Capsicum-Arten, je nach
Extraktionsbedingungen, das Carotinoidfarbstoffgemisch 22)
und/oder das Capsaicinoid-Scharfstoffgemisch 23) . Als Alternative
gibt es auch eine selektive Lösungsmittelextraktion
mit Ethanol, von der 80 % der Capsaicinoide und 73 % der
Carotinoide extrahiert werden 24) .
Eine chinesische Patentapplikation von Wang und Bai
(1992: CN 1066860,A 921209) beschreibt die Extraktion
von Capsorubin mit wasserfreien Lösungsmitteln (Aceton
oder Ethanol) unter Zusatz von Na 2 S 2 O 5 /NaCl aus scharfen
Capsicum-Varietäten.
Gibt man solche Carotinoid-Farbstoffextrakte als Futterbeimischung
zu Geflügelfutter, so findet eine Deposition
vor allem von Capsanthin, neben geringeren Mengen von
Lutein und Zeaxanthin z. B. im Hühner-Eigelb statt 25) . In
der Fischzucht von Regenbogenforellen (Oncorhynchus
mykiss) werden Carotinoide wie z. B. das Canthaxanthin
dem Fischfutter zugesetzt und führen zu einer Farbintensivierung
des Muskelfleisches 26) . Der Zusatz von Paprikaoleoresinen
zur Färbung von Orangensäften kann an Hand des
Carotinoidprofils mit HPLC nachgewiesen werden 27) .
Biosynthese der Carotinoide
Carotinoide sind in Fauna und Flora weit verbreitet, sie sind
jedoch stets pflanzlichen Ursprungs. Carotine und Xanthophylle
haben 40 Kohlenstoffatome, das entspricht acht
Isoprenresten. Obwohl Isopren bisher selbst nicht in der
Natur aufgefunden wurde, tritt die Mevalonsäure bzw. das
Mevalolacton sowie das daraus entstehende aktive biogene
Isopren, Isopentenylpyrophosphat (IPP), als Isoprenbaustein
in den pflanzlichen Zellen auf. Der weitere Biogeneseweg
führt mit geeigneten pflanzlichen Enzymsystemen zum
Geranylpyrophosphat (GPP), weiterer Anlagerung von IPP
über Farnesylpyrophosphat (FPP) zu Geranyl-Geranyl-Pyrophosphat
(GGPP) und daraus unter Dimerisation in den
pflanzlichen Photosynthesezellen zum ersten isolierbaren,
noch farblosen Carotinoid, Phytoen.
In Pflanzengeweben findet ein ständiger Konkurrenzkampf
zwischen Biosynthese und zerstörender Photooxidation
statt. Über die Quantifizierung des farblosen Phytoen in
Paprika-Blättern mit Lichteinfluss und Herbizid-Stress
(Norflurazon) sowie Vergleich der Carotinoidmengen vor
und nach der Hell/Dunkel-Regulierung konnte die Photooxidationsrate
in den Paprika-Blättern ermittelt und als Minorprozess
gekennzeichnet werden 28) .
Über das ebenfalls noch farblose Phytofluen entsteht das
erste farbige Carotinoid, ξ-Carotin in den Capsicum-Chromoplasten
29) . Der weitere enzymatische Biogeneseweg
führt über Neurosporin und Lycopin zu cyclischen Jonon-
Ringstrukturen. β-Carotin besitzt z. B. zwei β-Jononringe,
α-Carotin einen α- und einen β-Jononring. Der acyclische
Tetraterpen-Kohlenwasserstoff Lycopin der Tomate ist im
Paprika, wie auch Bixin, Canthaxanthin und β-apo-8‘-Carotenal,
ein Metabolit 30,31) .
Wie schon erwähnt, sind die genannten Xanthophylle in
vivo Transformationsprodukte aus den Eltern-Carotinen
α- und β-Carotin, die sich über Hydroxylierungen, Epoxidationen
und Umlagerungen erschließen. Eine besondere
Rolle spielt dabei die Biosynthese der Ketocarotinoide Capsorubin
und Capsanthin, deren Biosynthese de novo aus
β-Carotin, Antheraxanthin, Zeaxanthin und Violaxanthin
erfolgen kann 4,7,32) . Aus β-Cryptoxanthin bildet sich das
β-Cryptoxanthin-5,6-epoxid 33) , ein Precursor des Ketocarotinoids
Cryptocapsin, welches während des Paprika-Processing
entsteht 21) . Minorbestandteile von Xanthophyllen
entstehen durch Umlagerung z. B. Neoxanthin 8,32) aus Vi-
430 ı Originalarbeiten Deutsche Lebensmittel-Rundschau ı 104. Jahrgang, Heft 9, 2008