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，在水中溶解度極低，因此玉米黃素在動物體內(nèi)一般存在于細胞的親脂性區(qū)域如細胞膜的內(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，高溫迅速處理時玉米黃素性質(zhì)比其他類胡蘿卜素更穩(wěn)定。玉米黃素對Fe3+、Al3+穩(wěn)定性比較差，但對其他離子和還原劑（如Na2SO3等）較穩(wěn)定。在可見和紫外光區(qū)內(nèi)光照對玉米黃素的穩(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（來源文獻[2]）

玉米黃素不能在動物和人體內(nèi)合成，動物體內(nèi)的玉米黃素均來自于食物。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、枸杞和酸漿的果實中。除植物外，蘭細菌（Cyanobacteria）和一些非光合細菌如分枝桿菌（Mycobacteria）、歐文氏菌（Erwinia）和黃桿菌（Flavobacteria）等，也可自身合成相當數(shù)量的玉米黃素。

目前，國內(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。金盞花由于其價格低廉、種植范圍廣泛、玉米黃素含量豐富，成為中國、墨西哥和印度等地提取玉米黃素的主要原料。經(jīng)過測定，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)淀粉分離機得到蛋白質(zhì)漿，再用離心機或氣浮選法濃縮、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光的吸收劑，且尾端有羥基官能團，增強了其抗氧化能力，可保護生物系統(tǒng)免受一些因過量氧化的過程中或反應(yīng)所產(chǎn)生的潛在有害作用。

① 玉米黃素對視覺的保護作用。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，對眼部組織具有高度聚集特異性，通過高親和力結(jié)合蛋白和專門運輸和代謝蛋白質(zhì)特異性將玉米黃素集中在黃斑斑點中，通過光吸收和局部化的高效抗氧化性進行光誘導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)，以保護黃斑免遭破壞，因此，它們對維持眼睛健康和視覺保護有特別重要的作用。

② 預(yù)防癌癥。細胞脂質(zhì)的過氧化與腫瘤的生長有關(guān)，研究表明玉米黃素可抑制細胞脂質(zhì)的自動氧化和防止氧化帶來的細胞損傷，并且比β-胡蘿卜素更加有效，玉米黃素具有減少癌癥發(fā)生和增強免疫力的功能。國內(nèi)外研究表明，玉米黃素對癌癥具有抑制作用，其機理可能與調(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)，在高等動物細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 對炎性反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)具有保護作用。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。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）可通過降低細胞色素P450水平，抑制NF-κB信號通路的激活并調(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發(fā)與應(yīng)用

近年來，玉米黃素在食品、醫(yī)藥、化工及動物飼料領(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，具有較強的著色能力，可用于改善蛋黃色澤及魚蝦等禽類的肉色，提高食品品質(zhì)和營養(yǎng)價值。此外，由于消費者對食品安全問題的高度關(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，玉米黃素在臨床中的毒理學評價及動物試驗均證實其食用的安全性，也成為一種歐盟認可的食用色素，但是其結(jié)構(gòu)高度不穩(wěn)定，提取難度大，因此，對玉米黃素天然色素的開發(fā)利用還有待更深入的研究。與化學合成的商品著色劑相比，玉米黃素具有天然、營養(yǎng)、安全、無毒等特點，且生產(chǎn)成本較低，是一種很理想的著色劑。

2、膳食營養(yǎng)補充劑

目前美國 FDA 已批準玉米黃素為新型營養(yǎng)添加劑，可應(yīng)用于食品中，其用量一般不超過5%。玉米黃素不能在體內(nèi)合成，完全來源于膳食攝入，玉米黃素作為功能性食品的開發(fā)與利用呈顯著上升趨勢。有學者研究了膳食攝入玉米黃素強化蛋對受試者血清玉米黃素含量的影響，發(fā)現(xiàn)玉米黃素強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、增強免疫力、降低動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。還有開發(fā)的葉黃素/玉米黃素護眼膠囊保健產(chǎn)品能修護因紫外線及電子產(chǎn)品的幅射所造成的傷害，并恢復(fù)眼細胞的健康，可消除眼睛疲勞及維持眼睛視覺的正常功能，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)用研究進展[J].中國食品添加劑,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.

作者簡介：

小泥沙，食品科技工作者，食品科學碩士，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品的開發(fā)與研究。