玉米黃素又稱玉米黃質(zhì)，半系統(tǒng)命名為3，3’－二羥基－β－胡蘿卜素，分子式為C40H56O2，結(jié)構(gòu)式如下圖所示。玉米黃素是一種含氧類胡蘿卜素（Xanthophyll），屬非極性化合物，與葉黃素（Luein）為同分異構(gòu)體。存在于自然界中的玉米黃素大部分為全反式異構(gòu)體，疏水性較強(qiáng)，在水中溶解度極低，因此玉米黃素在動(dòng)物體內(nèi)一般存在于細(xì)胞的親脂性區(qū)域如細(xì)胞膜的內(nèi)核，或與蛋白質(zhì)結(jié)合。

玉米黃色素為油狀物，10 ℃以上為血紅色油狀液體，10 ℃以下為黃色半凝固油狀物，無(wú)味，有較好的抗氧化性，且耐堿。在低溫條件下玉米黃素性質(zhì)很穩(wěn)定，高溫迅速處理時(shí)玉米黃素性質(zhì)比其他類胡蘿卜素更穩(wěn)定。玉米黃素對(duì)Fe3+、Al3+穩(wěn)定性比較差，但對(duì)其他離子和還原劑（如Na2SO3等）較穩(wěn)定。在可見(jiàn)和紫外光區(qū)內(nèi)光照對(duì)玉米黃素的穩(wěn)定性影響較大，存在于食物中的玉米黃素在常溫和自然光條件下比較穩(wěn)定。

玉米黃素分子結(jié)構(gòu)式（來(lái)源文獻(xiàn)[2]）

玉米黃素不能在動(dòng)物和人體內(nèi)合成，動(dòng)物體內(nèi)的玉米黃素均來(lái)自于食物。在自然界中，玉米黃素主要存在于深綠色蔬菜的葉片、玉米的種子、枸杞和酸漿的果實(shí)中。除植物外，蘭細(xì)菌（Cyanobacteria）和一些非光合細(xì)菌如分枝桿菌（Mycobacteria）、歐文氏菌（Erwinia）和黃桿菌（Flavobacteria）等，也可自身合成相當(dāng)數(shù)量的玉米黃素。

目前，國(guó)內(nèi)外工業(yè)提取玉米黃素的理想原料主要有金盞花和玉米蛋白粉。金盞花由于其價(jià)格低廉、種植范圍廣泛、玉米黃素含量豐富，成為中國(guó)、墨西哥和印度等地提取玉米黃素的主要原料。經(jīng)過(guò)測(cè)定，金盞花中玉米黃素平均含量為1.31 mg/100 g。

玉米蛋白粉是玉米加工過(guò)程中的副產(chǎn)物，由玉米粒經(jīng)濕磨加工制得粗淀粉乳，經(jīng)淀粉分離機(jī)得到蛋白質(zhì)漿，再用離心機(jī)或氣浮選法濃縮、脫水干燥制得，含有存在于玉米籽粒胚乳中的玉米黃素和葉黃素。利用玉米蛋白粉提取玉米黃素等色素既有利于玉米加工副產(chǎn)物綜合利用又能夠增加玉米黃素產(chǎn)量。

此外，改良種的黃桿菌發(fā)酵2天就可獲得較高產(chǎn)量的玉米黃素，所以利用這些菌作為工程菌，利用發(fā)酵技術(shù)，生產(chǎn)玉米黃素也是一條經(jīng)濟(jì)有效的途徑。

玉米黃素的生物性功能

玉米黃素的性質(zhì)和功能由分子結(jié)構(gòu)決定。玉米黃素是由胡蘿卜素發(fā)生氧化或酶促反應(yīng)而含有氧，被稱為玉米黃素或葉黃素。存在于玉米黃素分子中的共軛多烯官能團(tuán)決定其光吸收和光捕獲性質(zhì)，玉米黃素共軛碳碳雙鍵的核心系統(tǒng)使它們成為有效的活性氧猝滅劑和可見(jiàn)光的吸收劑，且尾端有羥基官能團(tuán)，增強(qiáng)了其抗氧化能力，可保護(hù)生物系統(tǒng)免受一些因過(guò)量氧化的過(guò)程中或反應(yīng)所產(chǎn)生的潛在有害作用。

① 玉米黃素對(duì)視覺(jué)的保護(hù)作用。玉米黃素和葉黃素是視網(wǎng)膜上僅存的2種天然類胡蘿卜素，是晶狀體必不可缺少的類胡蘿卜素，對(duì)眼部組織具有高度聚集特異性，通過(guò)高親和力結(jié)合蛋白和專門運(yùn)輸和代謝蛋白質(zhì)特異性將玉米黃素集中在黃斑斑點(diǎn)中，通過(guò)光吸收和局部化的高效抗氧化性進(jìn)行光誘導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)，以保護(hù)黃斑免遭破壞，因此，它們對(duì)維持眼睛健康和視覺(jué)保護(hù)有特別重要的作用。

② 預(yù)防癌癥。細(xì)胞脂質(zhì)的過(guò)氧化與腫瘤的生長(zhǎng)有關(guān)，研究表明玉米黃素可抑制細(xì)胞脂質(zhì)的自動(dòng)氧化和防止氧化帶來(lái)的細(xì)胞損傷，并且比β-胡蘿卜素更加有效，玉米黃素具有減少癌癥發(fā)生和增強(qiáng)免疫力的功能。國(guó)內(nèi)外研究表明，玉米黃素對(duì)癌癥具有抑制作用，其機(jī)理可能與調(diào)控氧化應(yīng)激水平、抑制ATP生成和上調(diào)p53 mRNA的表達(dá)有關(guān)。

③ 預(yù)防心腦血管疾病。類胡蘿卜素屬于脂溶性物質(zhì)，在高等動(dòng)物細(xì)胞中通常與蛋白及其他脂類成分尤其是生物膜形成復(fù)合體而存在，能夠改善生物膜的免疫特性及細(xì)胞間信息傳遞，發(fā)揮潛在的預(yù)防疾病功能。研究發(fā)現(xiàn)玉米黃素和葉黃素較其他類胡蘿卜素，可顯著降低頸總動(dòng)脈內(nèi)膜血管的中層厚度。玉米黃素可增加低密度脂蛋白的抗氧化能力，預(yù)防心腦血管疾病的發(fā)生。

④ 對(duì)炎性反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)具有保護(hù)作用。研究表明添加含40%葉黃素和60%玉米黃素的飼料喂養(yǎng)母雞和小雞，其可調(diào)節(jié)母雞和小雞不同組織中的促炎和抗炎因子表達(dá)。在大鼠酒精性脂肪肝模型中，研究發(fā)現(xiàn)玉米黃素二棕櫚酸酯（ZD）可通過(guò)降低細(xì)胞色素P450水平，抑制NF-κB信號(hào)通路的激活并調(diào)控MAPK通路中的p38，JNK和ERK通路發(fā)揮抑炎作用。

玉米黃素在食品中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

近年來(lái)，玉米黃素在食品、醫(yī)藥、化工及動(dòng)物飼料領(lǐng)域已經(jīng)得到了一定的關(guān)注。玉米黃素在食品領(lǐng)域主要作為天然食品著色劑和保健食品添加劑。

1、著色劑

玉米黃素由于其在體內(nèi)吸收后不能轉(zhuǎn)化為維生素A，能夠在體內(nèi)沉積，具有較強(qiáng)的著色能力，可用于改善蛋黃色澤及魚(yú)蝦等禽類的肉色，提高食品品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。此外，由于消費(fèi)者對(duì)食品安全問(wèn)題的高度關(guān)注，使用天然色素代替人工色素已經(jīng)成為食品行業(yè)的一種發(fā)展趨勢(shì)，玉米黃素在臨床中的毒理學(xué)評(píng)價(jià)及動(dòng)物試驗(yàn)均證實(shí)其食用的安全性，也成為一種歐盟認(rèn)可的食用色素，但是其結(jié)構(gòu)高度不穩(wěn)定，提取難度大，因此，對(duì)玉米黃素天然色素的開(kāi)發(fā)利用還有待更深入的研究。與化學(xué)合成的商品著色劑相比，玉米黃素具有天然、營(yíng)養(yǎng)、安全、無(wú)毒等特點(diǎn)，且生產(chǎn)成本較低，是一種很理想的著色劑。

2、膳食營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑

目前美國(guó) FDA 已批準(zhǔn)玉米黃素為新型營(yíng)養(yǎng)添加劑，可應(yīng)用于食品中，其用量一般不超過(guò)5%。玉米黃素不能在體內(nèi)合成，完全來(lái)源于膳食攝入，玉米黃素作為功能性食品的開(kāi)發(fā)與利用呈顯著上升趨勢(shì)。有學(xué)者研究了膳食攝入玉米黃素強(qiáng)化蛋對(duì)受試者血清玉米黃素含量的影響，發(fā)現(xiàn)玉米黃素強(qiáng)化蛋能顯著提高血清玉米黃素含量。

目前，研發(fā)的葉黃素+玉米黃素膠囊等產(chǎn)品具有預(yù)防腫瘤、增強(qiáng)免疫力、降低動(dòng)脈硬化等心腦血管疾病和增加皮膚及黏膜組織抗紫外線功能的活性。還有開(kāi)發(fā)的葉黃素/玉米黃素護(hù)眼膠囊保健產(chǎn)品能修護(hù)因紫外線及電子產(chǎn)品的幅射所造成的傷害，并恢復(fù)眼細(xì)胞的健康，可消除眼睛疲勞及維持眼睛視覺(jué)的正常功能，防止隨年齡變化引起黃斑變性白內(nèi)障疾病。

參考資料：

[1]劉美宏,劉回民,鄭明珠等.玉米黃素生物活性及其在食品中應(yīng)用研究進(jìn)展[J].食品工業(yè),2016,37(12):242-248.

[2]蔡靳,惠伯棣,蔣繼志.玉米黃素及在食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].中國(guó)食品添加劑,2012(03):200-207.

[3]孟繁磊,宋志峰,牛紅紅等.玉米黃素的提取分離及生理功能[J].吉林農(nóng)業(yè),2016(23):115-116.

作者簡(jiǎn)介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)食品的開(kāi)發(fā)與研究。