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胡萝卜素
carotenoid
一类重要的天然色素的总称，属于化合物。普遍存在于动物、高等植物、真菌、藻类和细菌中的黄色、橙红色或红色的色素，主要是β-胡萝卜素和γ-胡萝卜素，因此而得名。不溶于水，溶于脂肪和脂肪溶剂。亦称脂色素。自从19世纪初分离出胡萝卜素，至今已经发现近450种天然的类胡萝卜素;利用新的分离分析技术如薄层层析、高压液相层析以及质谱分析还不断发现新的类胡萝卜素。植物的类胡萝卜素存在于各种黄色质体或有色质体内；如秋季的黄叶，黄色花卉，黄色和红色的果实和黄色块根。动物的类胡萝卜素主要是脂肪、卵黄、羽毛和鱼鳞以及虾蟹的甲壳的色素。动物的类胡萝卜素一般与蛋白质结合在一起，如虾青蛋白含有虾青素，虾卵绿蛋白是虾青素与一种富含的的复合物。β-胡萝卜素是哺乳动物合成维生素A的前体，称为维生素A原。叶绿体内除含有叶绿素外也含有类胡萝卜素,类胡萝卜素能将吸收的光能传递给叶绿素a,是光合作用不可少的光合色素。
结构与命名 类胡萝卜素是含40个碳（C）的类异戊烯聚合物，即四萜化合物。在植物界有很多化合物的碳架结构是重复缩合异戊二烯五碳单位而构成的。类胡萝卜素是含有八个异戊二烯单位的四萜化合物，由两个二萜（C）“头对头”缩合而成。番茄红素是典型的无环四萜化合物，通过加氢，脱氢，环化或氧化衍生其他的类胡萝卜素。类胡萝卜素结构内的碳原子各从两端向中央编号：1～15和1～15，其他碳原子编号为16～20和16～20。按照IUPAC-IUB暂定的命名原则,在母体名称“胡萝卜素”前缀以词头用来表达两端C末端基团的特征给各种类胡萝卜素命名。希腊字母词头按顺序排列：β，ε，κ，，χ，ψ。这种命名原则是半系统的命名法。
另外很多天然类胡萝卜素的名称是根据它们的来源，如从番茄中分离出的番茄红素,从胡萝卜中分离出的 -β-γ-以及δ-胡萝卜素,从硅藻分离出的岩藻黄质等等。这些俗名仍被沿用。
分类及特性 类胡萝卜素可分3类：
① 胡萝卜素,羟类化合物,特点是溶于石油醚。多数都具有CH的化学实验式。最常见的有蕃茄红素和,β，γ-胡萝卜素。
② 叶黄素，亦称胡萝卜醇，是胡萝卜素的非酸性氧衍生物。含氧基团有羟基、酮基、醚基、环氧基和类呋喃基。常见的有隐黄质、玉米黄质、叶黄素、辣椒红、辣椒玉红素、虾青素、虾红素、海胆烯酮、蒲公英黄质、新黄质、柠黄质、紫菌红素丁等。
③ 类胡萝卜素酸，胡萝卜素的羧酸衍生物，能溶于碱溶液。例如：藏花素、胭脂树橙和红酵母红素等。
类胡萝卜素是高度不饱和化合物（多烯），含有一系列共轭双键和甲基支链。色素的颜色随着共轭双键的数目而变动。共轭双键的数目越多，颜色移向红色越远。
有些类胡萝卜素在工业上利用作为食物和脂肪的着色剂，如β－胡萝卜素、番茄红素、玉米黄质、叶黄素、辣椒红、藏花素、藏花酸、胭脂树橙、红酵母红素等。
类胡萝卜素的生物合成也是按照类萜的合成模式，两个单位“头对头”缩合成为衍生物即类胡萝卜素──八氢番茄红素。高等植物、藻类和真菌都能将八氢番茄红素逐步脱氢，按次序生成六氢番茄红素,δ-胡萝卜素，链孢红素，最后产生番茄红素。类胡萝卜素分子两端的环化过程尚未完全阐明，但已有证据说明链孢红素或番茄红素是环化类胡萝卜素的前体。含氧的类胡萝卜素──叶黄素是通过直接引入分子氧而合成的。
维生素 A是无色的脂溶性类异戊二烯醇。在动物体内,β-胡萝卜素加两分子的水，断裂成为两分子的视黄醇(即维生素A,A存在于动物肝脏，血液和眼球的视网膜中;A只发现于淡水鱼中)。在暗中全反式视黄醛转变成为11顺视黄醛才能与视蛋白结合形成视紫红质，后者与暗视觉有关，故缺维生素A导致夜盲症。
类胡萝卜素含有许多双键，是较好的单线态氧淬灭剂。其作用机理是激发态的单线态氧将能量转移到类胡萝卜素上，使类胡萝卜素由基态（类胡萝卜素）变为激发态（类胡萝卜素），而后者可直接回复到基态。
O2+类胡萝卜素→O2+类胡萝卜素
类胡萝卜素→类胡萝卜素
此外，单线态氧淬灭剂还可能使光敏化剂回复到基态。
类胡萝卜素+Sen→类胡萝卜素+Sen
类胡萝卜素家族成员众多
在食品、药品、化妆品领域广泛应用
食品添加剂专家、中国食品添加剂和配料协会名誉理事长尤新教授在论坛上谈到，人体在氧化和抗氧化之间会自然产生抗氧化物质，使之达到平衡。但当人们衰老或生病时，内源性抗氧化物不足，人体脂质就易于过氧化，导致退行性疾病的发生和发展。适当补充外源性天然抗氧化剂，如类胡萝卜素和多酚黄酮，是延缓或降低人体因氧化受到的危害的重要途径之一。
类胡萝卜素是一类具有功能特性的天然色素的总称，由于首先在胡萝卜中发现，因而得名胡萝卜素。目前，类胡萝卜素已经发现700多种，与食品有关的有100多种，人体中有20多种，常见的有β-胡萝卜素、番茄红素、叶黄素、玉米黄素、隐黄素、虾青素等。类胡萝卜素 “产品家族”对人健康贡献很大，据不完全统计，全球每人每天消耗类胡萝卜素约5～20毫克。围绕着类胡萝卜素的产业开发正在逐步形成。
在人体中，叶黄素和玉米黄素是两种主要存在于人眼中的类胡萝卜素，对人眼健康起着十分重要的作用。但叶黄素和玉米黄素在自然界和人体组织不同部位中存在的比例并不太一样。论坛上，新昌制药厂表示，通过科学研究该厂发明了一项专利，即采用叶黄素原料，用碱差向异构转化为玉米黄素，转化率达70%，远高于国外同类产品29%的转化率，该玉米黄素产品已获得美国和欧洲专利授权。依靠以淀粉为壁材的类胡萝卜素微胶囊技术，新昌制药厂已工业化生产叶黄素、β-胡萝卜素、番茄红素、玉米黄素、角黄素、虾青素等六大类可应用于各类食品中的类胡萝卜素。
新昌制药厂厂长邵斌表示，得到高含量的食用级叶黄素和玉米黄素晶体仅是其在食品中应用前的第一步，更重要的是将这些叶黄素和玉米黄素晶体通过先进的微胶囊包埋技术制成适于在食品中直接应用的形式。目前，国内企业开发的叶黄素和玉米黄素食品营养补充剂、着色剂、抗氧化剂产品正广泛用于国内的烘焙、饮料、果冻等食品，以及化妆品、医药等行业。
天然抗氧化剂
缓解强光带来的视觉问题
在动物体内，β-胡萝卜素加两分子的水，断裂成为两分子的视黄醇。在黑暗中全反式视黄醛转变成为顺视黄醛才能与视蛋白结合形成视紫红质，后者与暗视觉有关，故缺维生素A导致夜盲症。类胡萝卜素含有许多双键，是较好的单线态氧淬灭剂。其作用机理是激发态的单线态氧将能量转移到类胡萝卜素上，使类胡萝卜素由基态变为激发态，而后者可直接回复到基态。
北京同仁医院张风教授在论坛上提出，一项针对西方老年人首要致盲眼病的研究中发现，叶黄素是一类非常适合眼部保健的类胡萝卜素。中国中医研究院西苑医院研究院葛文津研究员提出，临床观察证明以叶黄素为主要成分的保健食品对缓解和改善视力疲劳具有明显的作用。其作用机理主要为两个方面：一是视黄斑中的叶黄素能大量吸收蓝光，从而避免视网膜的光氧化损伤；二是视黄斑中的叶黄素可作为一种抗氧化剂，清除自由基以及游离基，从而保护视神经免受自由基的损害。她认为，补充一定量的叶黄素，对于缓解视力疲劳，预防光辐射造成的危害，减少老年黄斑变性患病风险等有重要意义。叶黄素主要是从植物，特别是万寿菊花中提取纯化得到。玉米黄素可以从植物中提? ⑷Ш铣稍偻ü畈钕蛞旃够玫健?
浙江医药股份有限公司的许新德工程师介绍，叶黄素对强光和眩光有缓解功能，强光就是电视屏幕、电脑屏幕发出的光线，例如对长久看电脑造成的视觉疲劳有缓解功能，而眩光是例如日全食时候发出的刺目光芒，实验表明补充叶黄素能加快缓解眼睛对眩光的反应，能提前5秒左右视物。对此，记者问提前5秒的时间能有多大帮助？许新德回答：“当车辆行驶在高速公路上时，提前5秒发现障碍物能大约提前600米发现障碍物。”
产业蛋糕巨大
国内市场发展刚起步
中国食品添加剂和配料协会提供了一组数据，2007年，全球用于功能食品和膳食补充剂的类胡萝卜素销售额，美国是7900万美元，西欧为7200万美元，日本是5100万美元；2008年，类胡萝卜素全球销售额达10亿美元；预计今年全球总销售额将达11亿美元。
国内企业围绕着各种类胡萝卜素的开发仍在有序进行中，通过用万寿菊提取叶黄素，用盐藻提取虾青素等这些在国际上非常短缺的生物抗氧化产品。新疆红帆公司发现番茄皮渣中含有大量的番茄红素和番茄籽油。把皮渣分离，籽可用来榨油，皮渣等生产出天然的番茄红素。
新疆红帆的科研人员告诉记者，他们生产的各种天然营养补充剂销售给各大食品厂家，比如三元乳品中就添加有他们的产品。企业在现场发放了番茄红素制造的无糖巧克力，记者品尝后发现其中有番茄的酸甜口感，十分可口。
番茄红素主要来源于从番茄中提取和微生物发酵生产两种途径。新疆第一附属医院营养科李莉在报告中称，番茄红素具有淬灭单线态氧、消除体内自由基、阻断亚硝酸胺形成、抑制细胞增殖、诱导细胞分化、增强免疫力等作用，在预防心脑血管疾? ⒃し烙肽炅湎喙丶膊〉裙δ苁称泛陀钩淞煊蛴τ们熬肮憷?
类胡萝卜素研究专家惠伯棣教授告诉记者，国际上使用天然植物如番茄等制造营养补充剂技术成熟，十分流行。在欧洲，叶黄素对慢性心血管疾病的疗效已被肯定，番茄红素与叶黄素对调节细胞免疫水平也具备效果。他同时表示，这方面的产业和研究都处于起步阶段，希望在法规的制定上能促进产业发展，在保健食品的制造方面，他提出要进一步讨论类胡萝卜素的单键和双键问题，单键的制造难度比较大，但是吸收效果好，双键制造起来更容易。目前国际上的标准众说纷纭，尚未统一认识。
惠伯棣认为，在保健食品产业方面，国内市场更需重视。根据观察，美国的保健食品产业并不追求一味向欧洲出口，而是以国内消费为重心。中国有世界上最大的消费群体，必须注意研发和营销的靶向性，以把国内市场放在首位。（记者 黄星星） |
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