叶黄素

一、化学结构与理化性质

叶黄素类（xanthophylls）化合物是共扼多烯烃类含氧的衍生物，有醇、醛、酮和酸等形式。叶黄素类包括叶黄素（lutein）、玉米黄质（zeaxanthin）、α-胡萝卜素、隐黄素（cryptoxanthin）、虾青素（astaxanthin）、紫黄质（violaxanthin）和辣椒红素等。

叶黄素（lutein）是α-胡萝卜素的衍生物，分子式为C40H56O2，分子量为568.85，CAS号为 127-40-2。叶黄素不具有维生素A活性。果蔬和人体血清/血浆中的叶黄素主要构型为3R，3’R，6’R[1]。

（3R, 3’ R, 6’ R）叶黄素的化学结构

叶黄素是橙红色粉末，不溶于水和乙醚，溶于油脂、乙醇，易溶于正己烷。具有耐光、热、酸、碱等特点。

二、主要来源与生产制备方法

主要来源  深绿色叶蔬菜如万寿菊花、新鲜生甘蓝、玉米、菠菜、西葫芦等含有丰富的叶黄素，瓜果如猕猴桃、葡萄、柑橘等也含有较丰富的叶黄素，人血浆的提取物都含有少量的叶黄素顺式异构体[2,3]。

生产制备方法  主要制备方法为有机溶剂提取法，用正己烷从干万寿菊花瓣（万寿菊）提取万寿菊松脂，万寿菊松脂含有叶黄素、叶黄素酯、其他类胡萝卜素和蜡。再通过松脂的皂化和结晶得到纯化的叶黄素。

三、生理功能及作用

抗氧化  叶黄素有较强的抗氧化作用，能抑制活性氧自由基的活性，阻止活性氧自由基对正常细胞的破坏。有关试验证明，活性氧自由基可与DNA、蛋白质或脂类发生反应，削弱它们的生理功能，进而引发诸如癌症、动脉硬化或增龄性黄魔变性症等慢性病的发生。叶黄素可通过物理或化学淬灭作用灭活单线态氧，从而保护机体免受伤害，增强机体的免疫能力，降低LDL的氧化性。

预防老年性黄斑区病变  人体视网膜黄斑中的色素是叶黄素和玉米黄质，补充这些类胡萝卜素对老年性视网膜黄斑区病变（age related macular degeneration,AMD）有预防作用[15]。

其他  多项研究表明，叶黄素对多种癌症有抑制作用，如乳腺癌、前列腺癌、直肠癌和皮肤癌等。根据纽约大学药学院最近的研究，在降低乳腺癌的发病率与叶黄素摄入量间有很密切的关系，调査发现叶黄素摄入量低的试验组的乳腺癌发病率是摄入量高组的 （2.08～2.21）倍。这种作用可能涉及与其他器官组织协同的间接免疫调节作用。该项研究得出结论，在膳食中摄入叶黄素不仅能抑制肿癌甚至可以起到预防肿瘤发生的作用。

保护视力  叶黄素对视网膜中的黄斑有重要保护作用，缺乏时易引黄斑退化和视物模糊，进而出现视力退化或近视等症状。叶黄素对眼睛的主要生理功能是作为抗氧化剂和光保护作用[14]。视神经不可再生，极易受到有害自由基的伤害，叶黄素的抗氧化作用可抑制有害自由基的形成。叶黄素可吸收大量蓝光，蓝光的波长和紫外光接近，是能达到视网膜的可见光中潜在危害性最大的一种光。在到达视网膜上敏感的细胞前，光先经过叶黄素的最高聚集区，这时若视黄斑处的叶黄素含量丰富就能将这种伤害减至最小。

四、安全性研究

人群资料  美国IOM于2000年对人群的研究发现，摄入叶黄素不会对人体产生任何毒副作用。在一项人群试验中，健康志愿者分为2组，每天给予4mg或20mg的叶黄素，持续42天，在12个项目的检测中，有26个人发现有不良反应，其中2人结膜炎和腹部轻微疼痛，原因不明。其他临床检测无异常报告。研究发现，每天摄入20mg的叶黄素，对人体无不良影响。

代谢情况  叶黄素进入胃、小肠后，一部分不被吸收，排出体外。一部分被小肠吸收后掺入乳糜微粒，进入血清。在循环系统中转运至靶器官（如视网膜），多余的可在肝储存，当需要时再释放。

急性毒性  Wistar大鼠经口LD50> 2000mg/kg[4]。

遗传毒性  多项评估叶黄素潜在遗传毒性的体外体内研究指出，目前还没有任何遗传毒性的证据。此外，也有多项研究表明，无论是在体外（细菌测试系统）和在体内（微核试验），叶黄素都能抑制已知致突变物的活性，叶黄素的抗突变物活性可能是通过抑制致突变物代谢活化所致[5]。

亚慢性毒性  每天给予大鼠260mg/kg的叶黄素，持续13周，未见任何不良反应。得出其NOAEL为260mg/kg。

慢性毒性与致癌性  另一项研究，每天灌胃给予食蟹猴0、0.2mg/kg和20mg/kg剂量的叶黄素（来自万寿菊花瓣），共52周，6个月时检查眼睛。结果除了20mg/kg组从研究第2天起粪便变为橙/黄色外，未见与受试物相关的任何毒性反应。得出食蟹猴NOAEL为20mg/kg[7-9]。没有叶黄素致癌的生物评估或研究。但有报道指出，叶黄素对一些小鼠和大鼠的肿瘤有化学预防作用[10]。一项研究首先给予小鼠致结肠癌物质1，2 - 二甲基肼，然后给予含有0.05%叶黄素（纯度为95%）饮食，8周后，叶黄素组异常隐窝的癌前病变数比对照组显著下降[11]。一项研究给予小鼠接种鼠乳腺肿瘤细胞，然后给予含有叶黄素酯饮食共70d，结果显示，喂饲叶黄素小鼠肿瘤的发病率降低、肿瘤的潜伏期延长[12]。

生殖与发育毒性  4组雌性SD大鼠（交配时约10～13周龄）从妊娠6～20d起每天分别摄入叶黄素0、252mg/kg，535mg/kg 和 1118mg/kg，结果显示，叶黄素对大鼠受精卵着床、胚胎-胎儿的存活和性别比例均没有影响，其NOAEL为1 000mg/kg[6]。

其他  未查见相关文献资料。

五、常见使用方法与调查/推荐摄入量

常见使用方法

食品  叶黄素可用作着色剂用于方便米面制品，最大使用量为0.15g/kg,叶黄素酯可应用于焙烤食品、乳制品、饮料、即食谷物、冷冻饮品、调味品、糖果（不包括幼儿食品）。

保健食品  叶黄素营养素补充剂、功能性保健食品。

其他  药品等。

调查/推荐摄入量

调査摄入量  在美国，来源于植物资源的叶黄素的平均摄入量约在2～4mg。美国国家营养健康调查（CSFII 1994-1996）和（CSFII 1998），叶黄素的平均摄入量为7.3mg/d（0.14mg/kg），第90百分位叶黄素的摄入量为13.4mg/d（0.28mg/kg）。

推荐摄入量  中国批准叶黄素酯为作为新资源食品，推荐人体食用量≤12mg/d。2010年JECFA制定的ADI为每天1mg/kg，能够有效预防眼疾病的叶黄素摄入量约为6mg/d。

六、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况

中国  批准叶黄素为着色剂和营养强化剂（2007年第8号公告）。作为着色剂可用于焙烤食品（使用量150mg/kg），饮料类（液态饮料中使用量50mg/kg，固体饮料按稀释倍数折算），冷冻食品（100mg/kg使用量），果冻和果酱（50mg/kg使用量）。作为营养强化剂，可用于婴儿配方食品（300～2000μg/kg使用量），较大婴儿和幼儿配方食品（1620～4230μg/kg使用量），学龄前儿童配方食品（1620～2700μg/kg使用量）。

卫生部2008年12号公告批准从万寿菊提取的叶黄素酯为新资源食品。

美国  1995年就已批准了叶黄素作为食品补充剂用于食品中，GRN000140；2002年和2003认定叶黄素酯和晶体叶黄素为GRAS物质。GRN号分别为GRN:000110和GRN: 000291。

欧盟  批准从万寿菊提取的叶黄素可用作食品着色剂（INS: 161b），规定叶黄素可单独或同其他着色剂一起使用，并对其产品标准和使用量做了规定。批准叶黄素可用于年龄相关眼部疾患人体研究（AREDS II，Age-Related Eye Disease Study Ⅱ）。ADl 为每日1mg/kg。

澳/新  批准叶黄素作为营养物质，添加于婴幼儿食品（A594）。批准幼儿辅食中添加叶黄素（A597）。来源于万寿菊中的叶黄素可添加到婴儿配方食品中，最低为1.5mg/100kJ，最高为5mg/kJ。

CAC JECFA 2006年制定自万寿菊的叶黄素和玉米黄质的ADI（每日允许摄入量）为每日0～2mg/kg。2010年制定的叶黄素的ADI为每日lmg/kg，不确定系数（UF）为200。

七、注意事项和禁忌

不适宜人群  未査见相关文献资料。

禁忌  服用人造脂肪（Olestra）可能会干扰补充的叶黄素活性。人造脂肪能降低健康人血清叶黄素浓度；由于囊性纤维化患者胰酶缺乏，膳食类胡萝卜素吸收往往减少，这些病人血清叶黄素和玉米黄质水平往往较低，叶黄素吸收也可能减少[13]。

与药物相互作用  与β-胡萝卜素共同服用，可能减少叶黄素的生物利用度，可能减少或增加β-胡萝卜素的生物利用度。

其他  未查见相关文献资料。

玉米黄质

一、化学结构与理化性质

玉米黄质（zeaxanthin）的分子式为C40H56O2,分子量为568.87, CAS号为144-68-3。没有维生素A前体的活性。

玉米黄质的化学结构

玉米黄质为橙红色结晶性粉末，气味小或没有气味，几乎不溶于水和乙醇，微溶于氯仿呈透明浓橙红色溶液，溶于乙醚、石油醚、丙酮、酯类等有机溶剂。在体内不能转化为维生素A，没有维生素A活性，对光、热稳定性差，尤其光照对玉米黄质影响最大。

二、主要来源与生产制备方法

主要来源  玉米黄质存在于玉米、菠菜、鸡蛋、鱼类、藻类等各种植物和动物中。

生产制备方法  人们采用超临界CO2萃取玉米黄质等类胡萝卜素色素的方法以及化学合成法[1]。

三、生理功能及作用

对黄斑病变影响 研究显示摄入较多的玉米黄质的人患眼部黄斑退化（maculardegeneration）的可能性降低。Krinsky讨论了玉米黄质和叶黄素对视网膜的保护作用，研究了它们作为光过滤（light filters）的作用和抗氧化活性，以及在饮食中增加玉米黄质和叶黄素的摄入后眼部 黄斑色素的增加。Mares等人综述了玉米黄质对健康的益处，认为增加这些类胡萝卜素的摄入将使人体器官中 （特别是眼睛）这类物质的浓度上升，而这些器官中这些类胡萝卜素浓度的上升能够降低患慢性疾病（包括白内障、癌症和心脏病等）的风险。

抗氧化作用   Carpenter等人研究了在体外条件下玉米黄质对低密度脂蛋白氧化的抑制作用，从结果中发现，食物中的这类类胡萝卜素有助于减缓动脉硬化的进程。玉米黄质的抗氧化机制在于它作为类胡萝卜素所具有的共扼不饱和双键的特性，这一特性使之具有较强与氧反应的能力，可以与氧以及由于氧化而产生的自由基快速反应，阻止了过氧化反应的链式传递，中断过氧化的链式反应。

其他  玉米黄质对KB细胞24h的半数抑制浓度IC50为35μmol/L，在20μmol/L时即明显抑制KB细胞的对数生长；细胞周期分析显示时相左移，G1期细胞百分率增多，S期、G2+M期百分率降低。DNA凝胶电泳显示30μmool/L玉米黄质作用72h能使KB细胞的DNA发生明显的降解。因此从玉米蛋白粉中提取的玉米黄质能明显抑制KB细胞生长，其抗肿瘤活性强，对细胞周期的影响提示G0期阻滞。

玉米黄质对小鼠腹腔巨噬细胞的生长有一定的促进作用，当玉米黄质2.5μmol/L时对小鼠腹腔巨噬细胞产生NO表现为抑制作用，而当玉米黄质的浓度在5～30μmol/L时巨噬细胞NO的生成水平表现为能显著提高正常小鼠腹腔巨噬细胞产生NO,且呈现剂量效应关系。玉米黄质在10～40μmol/L的浓度范围内，能够促进巨噬细胞吞噬中性红的能力，并能诱导其分泌TNF-α。

四、安全性研究

人群资料  饮食调节试验：给受试者富含玉米黄质的菠菜或玉米，大概每天可提供玉米黄质0.3mg，持续15周。对受试者进行类胡萝卜素和视网膜光密度测定。结果发现，一个受试者没有任何变化，2个受试者发现血液类胡萝卜素水平增加，余下的发现体内类胡萝卜素浓度和光斑均增加。

膳食补充剂试验：给受试者每天摄入添加了玉米黄质的橄榄油10mg,持续21天，一周后检测体内类胡萝卜素的水平，发现玉米黄质降低到0.1μmol/L。

代谢情况  未査见相关文献资料。

急性毒性  大鼠经口LD50>4000mg/kg,小鼠经口 LD50>8000mg/kg[10]。

遗传毒性   Ames试验：高达每皿1 500μg的剂量并未对菌株产生任何突变作用。V79试验：给予0.002～0.03mmol/L的玉米黄质，并未引起细胞突变。以上试验均未见玉米黄质具有遗传毒性的报道[10]。

亚慢性毒性  每天灌胃给予食蟹猴0、0.2mg/kg和20mg/kg的玉米黄质共52周。结果除了20mg/kg剂量组从研究第2天起粪便变为橙/黄色外，未见与受试物相关的任何毒性反应，得出食蟹猴的NOAEL为20mg/kg[11]大鼠、小鼠的NOAEL为1000mg/kg；犬的NOAEL为442mg/kg。

慢性毒性与致癌性  对猴进行的慢性毒性试验发现，每天给予20mg/kg的玉米黄质，并未发现任何毒副作用。由此估计人的NOAEL为1 200mg/kg（60kg）。

生殖与发育毒性  研究表明，大鼠的NOAEL为 1 000mg/kg，兔的NOAEL为400mg/kg，在该剂量下无母体毒性，无生殖毒性和致畸作用[12]。

其他  皮肤敏感性试验：对猪进行皮肤敏感性试验，未观察到任何致敏作用。

五、常见使用方法与调査/推荐摄入量

常见使用方法

食品  玉米黄质（合成）可用作着色剂。

保健食品  玉米黄质（合成）可用作营养素补充剂。

其他  可应用于药品或化妆品等。

调查/推荐摄入量

调査摄入量  1994—1996年美国农业部的调查了结果如下：

推荐摄入量  没有权威推荐量。有报道眼疾病的病例对照研究（1993年）发现，摄入平均摄入量为5.757mg/d的叶黄素和玉米黄质，可有效降低AMD的风险。1999年的研究，将其定为6mg/d。基于安全性研究和人类流行病学数据，玉米黄质作为膳食补充剂的推荐使用水平为lmg/d被认为是安全的。

六、国际组织和各国政府评价、批准、认可情况

中国  未查见相关文献资料。

美国  2000年批准其为新的膳食资源（文案号95S-0136）。2005年允许玉米黄质声称“减少与年龄有关的黄斑变性或白内障的形成”（文案号2004Q-0180）。NNFA批准为膳食补充剂。玉米黄质申报新资源食品，但其安全性评价资料不充分。

欧盟  尚未对玉米黄质进行评价。

澳/新  将其和叶黄素一起应用、评价，如：A594 和A597中均对其进行介绍。

其他  JECFA通过审査批准其作为着色剂使用但认为其资料不足以制定ADI值。参照《食品法典委员会（Codex）的食物类的食品添加剂一般标准》（Codex Stan 192-1995）。

七、注意事项和禁忌

不适宜人群  未査见相关文献资料。

禁忌  理论上，服用人造脂肪（olestra）可能会干扰补充的玉米黄质的活性。人造脂肪能降低健康人血清玉米黄质的浓度。

由于囊性纤维化患者胰酶缺乏，膳食类胡萝卜素吸收往往减少，这些病人的血清玉米黄质和其立体异构体叶黄素水平往往是低的，玉米黄质吸收也可能减少[15]。

与药物相互作用  与β-胡萝卜素共同服用，可能减少玉米黄质的生物利用度，可能减少或增加β-胡萝卜素的生物利用度。

其他  未査见相关文献资料。