베타카로틴

베타카로틴은 식물, 조류 및 균류 등에 풍부하게 존재하는 주황색을 띠는 색소로서, 8개의 이소프렌(isoprene)으로 구성되어 있는 테트라테르펜(tetraterpene) 구조의 카로틴 종류 중의 하나이다. 베타카로틴은 양쪽 말단에 베타-고리 구조를 가지고 있다는 점에서 다른 카로틴들과 구분된다. 베타카로틴은 식물에서 가장 대표적이고 흔하게 존재하는 일반적인 형태의 카로틴으로서, 식품용 색소로도 사용이 승인되어 있다. 베타카로틴과 다른 카로틴들은 식물과 남세균, 조류 등의 광합성 시스템에서 보조색소로서 기능하며, 과도한 빛에너지 흡수에 따른 광합성 기구의 손상을 보호하는 광보호(photopretection) 기능 또한 수행하는 것으로 알려져 있다. 또한, 베타카로틴은 비타민 A의 전구체로서, 동물이 섭취하면 작은창자의 벽에서 비타민 A로 전환된다. 사람의 건강과 관련하여 항산화제로서 베타카로틴의 약리 활성에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.¹⁾²⁾³⁾

베타카로틴의 화학구조 (출처: )

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베타카로틴의 화학식은 C₄₀H₅₆이고, 녹는점은 183°C로서 상온에서 고체로 존재하며, 물에 녹지 않는다. 베타카로틴은 다른 카로티노이드와 마찬가지로 카로티노이드 합성경로를 통해 합성되며, 두 분자의 제라닐제라닐 피로인산(geranyl geranyl pyrophophate)으로부터 탄소 40개의 파이토엔(phytoene)이 되면서, 카로티노이드 생합성의 첫 번째 단계로 진입하게 되고, 이후 몇 번의 불포화 단계를 거치게 되면 리코펜이 생성된다. 이후, 리코펜이 가지고 있는 2개의 말단 이소프렌 잔기가 고리화되면서 베타카로틴이 생성된다.⁴⁾

베타카로틴은 주로 색소체에 존재하며, 당근, 오렌지 등이 주황색을 띠게 한다. 베타카로틴은 광합성 보조색소로서 광합성 주색소인 엽록소가 흡수하지 못하는 파장대의 빛을 흡수하는 한편, 광합성 과정에서 지나치게 과도한 빛 에너지가 흡수될 경우 이를 흡수하여 소산시킴으로써 광합성 기구의 손상을 막는 광보호 기능도 수행하는 것으로 알려져 있다.¹⁾²⁾³⁾

베타카로틴의 인체에서의 기능으로 가장 잘 알려져 있는 것은 비타민 A의 전구체로 이용되는 것이다. 베타카로틴은 동물의 소장벽에서 베타카로틴 15,15‘-단일산화효소(15,15'-monooxygenase)에 의해서 두 분자의 비타민 A로 분해된다. 베타카로틴 외의 다른 알파, 감마카로틴도 비타민 A의 전구체로 작용하기는 하지만 베타카로틴에 비해 그 활성이 약하다. 베타카로틴은 이외에도 항산화, 항암, 항염 등의 다양한 약리 활성을 가지는 것으로 보고되고 있으며, 현재 이와 관련하여 활발하게 연구가 진행되고 있다.¹⁾²⁾³⁾

1. 홍영남, 권덕기, 김재준 등 역 (2012) 식물생리학(제4판), 월드사이언스
2. 김우택, 권지안, 고재흥 등 역 (2016) 식물분자생명과학. 월드사이언스
3. 전병욱, 김성룡 역 (2017) 식물 생리와 발달(제6판). 라이프사이언스
4. 'Carotenoids: α-Carotene, β-Carotene, β-Cryptoxanthin, Lycopene, Lutein, and Zeaxanthin'. Micronutrient Information Center, Linus Pauling Institute, Oregon State University, Corvallis, OR. July 2016. Retrieved 29 May 2017