分子结构

化学性质

生理功能

研究与应用(1.天然着色剂 2.玉米黄素的抗氧化作用 3.玉米黄素的饲用价值 4.新型饮料)

分子结构

玉米黄素(3,3’,2二羟基-β-胡萝卜素) ,又名玉米黄质,其分子式为 C40H56O2 ,分子量为568185 ,带有羟基的类胡萝卜素 ,属于萜烯类不饱和化合物。其分子结构存在全反式(如图 1)和多种立体异构体。

化学性质

玉米黄素是一种天然的脂溶性色素 ,易溶于乙醚、 丙酮、 石油醚、 酯类等有机溶剂;玉米黄素1 %溶液为柠檬黄色，10 ℃以上为血红色油状液体 ,10 ℃以下为黄色半凝固油状物;具有较好耐氧性、 耐酸性;高温短时处理基本稳定 ,长时间则不稳定;低温则较稳定;对 Fe和 Al的稳定性较差 ,但对其它离子、酸、碱及还原剂 Na2SO3等较稳定;存在于固体食品中的玉米黄素,在常温和自然光条件下较稳定 ,1%溶液对太阳光较敏感.

生理功能

玉米黄素本身具有的分子结构特征, 使得玉米黄素具有很强的抗氧化性,玉米黄素的分子结构中存在11 个共轭双键,构成了一个大的共轭体系, 这些共轭双键的存在使得玉米黄素能阻断自由基链式传递,从而具有很强的抗氧化活性。在生物体中玉米黄素通过降低化学活性物质如自由基单线态氧和光化学敏感剂的反应活性来起到抗氧化作用。同时玉米黄素的分子结构中尾端基团上带有羟基, 增强了其抗氧化能力,保护生物系统免受一些因过量氧化的过程或反应所产生的潜在的有害作用

1.保护视力

它可作为光过滤器;对眼部代谢和功能有直接影响，而且对由于处于氧压力和高光强度下所引起婴儿视觉损伤有免疫作用。老年黄斑变性是西方发达国家主要的不可逆致盲的原因。研究已证实,玉米黄质可清除由于紫外线产生单分子氧对眼睛造成损害,能选择性地在眼部进行黄斑积累,并提供黄斑色素,从而降低老年性失明危险。白内障是老年人中普遍存在的疾病,其形成与紫外线、自由基和氧化剂有关。在特定食品中,以菠菜与白内障危险性降低的相关性最好,而菠菜中富含玉米黄质,能淬灭单线态氧,防止眼球晶状体中蛋白和脂类的氧化,间接地减少晶状体蛋白的氧胁强,从而防止白内障的形成。

2.抗癌

玉米黄素在抑制细胞脂质的自动氧化和防止氧化带来的细胞损伤方面比β- 胡萝卜素更有效,而细胞脂质的过氧化与肿瘤的生长有关，以玉米黄素具有减少癌症的发生和增强免疫功能的生物功能，血液中总的类胡萝卜素水平与冠心病的发病危险成反比,玉米黄质可显著降低心肌梗塞的发病率, 并可降低颈总动脉内膜血管中层的增厚。

3.预防心血管疾病

有研究报道，日常摄入类胡萝卜素多的人群患心血管疾病 (Angiocardiopathy)的危险性较低。研究者发现在体外条件下玉米黄素能对低密度脂蛋白(LDL)氧化有抑制作用。

4.减轻紫外线的辐射

紫外线辐射某些细胞株能诱导产生细胞光毒性，造成细胞膜破裂、DNA 丝条断裂、嘧啶二聚体内旋，以及蛋白质和酶类物质破坏。采用化学发光技术对玉米黄素在受紫外线照射人神经母细胞、瘤细胞和上皮细胞的抗氧化活性进行了分析，结果显示玉米黄素可以防止紫外线照射对上皮细胞的DNA破坏。

研究与应用

1.天然着色剂

玉米黄素分子中的2个六元碳环上的1个含氧基团使其具有较大的稳定性，使它在被肠道吸收后不被转化为维生素A，仍保持其原来的颜色和分子结构，具有较强的着色能力。玉米黄色素作为一种天然食品着色剂，已被欧美等许多国家批准为食用色素。在世界许多国家和地区,特别是我国和许多亚洲国家的消费者, 多数人偏爱金黄色或橙红色的蛋黄,喜欢金黄色皮肤的禽类、软红的肉质,并且往往从蛋黄的色泽判断蛋品的营养价值和新鲜程度。消费者往往根据经验将黄色的皮肤视为肉质和风味较好的肉鸡的标志, 因此直接影响产品的售价。在现代养禽业中,饲料公司为了迎合市场的需要,往往在饲料中添加超常量的合成商品着色剂, 不仅使成本大大增加,且对人类健康不利。因此,天然生物来源的含玉米黄素的材料就成为理想的饲料着色剂,毫无疑问,其研究日益受到关注。

2.玉米黄素的抗氧化作用

氧化损伤是由于抗氧化保护和自由基代谢不平衡所引起的，可以导致很多疾病，如心血管、癌症、衰老、炎症反应、白内障及一系列神经系统疾病。早在30多年前，研究者就发现β-胡萝卜素具有淬灭单线态氧的能力。随着研究的不断进行，人们发现，不仅β-胡萝卜素具有抗氧化能力，大多数类胡萝卜素都具有抗氧化能力。类胡萝卜素分子的化学结构与它们的抗氧化活性有着密切的关系，氧化活性的大小取决于其分子结构中共轭双键的数目和尾端基团的结构。玉米黄素分子中拥有11个共轭双键且尾端基团上带有羟基，这种结构使得它们具有较强的抗氧化能力。在体内，玉米黄素虽然不能转化为维生素A，不具有维生素A活性，但却是人体可利用的重要的强抗氧化剂，可通过淬灭单线态氧清除自由基等抗氧化行为来保护机体组织细胞，以降低某些疾病发生的危险。

3.玉米黄素的饲用价值

玉米黄素有卓越的着色能力，玉米黄素分子中的2个六元碳环上的1个含氧基团使其具有较大的稳定性，使它在被肠道吸收后不能转化为维生素A，仍保持其原来的颜色和分子结构，具有较强的着色能力。在家禽工业中，玉米黄素作为一种经济高效的着色剂受到生产者的青睐。玉米黄素用作饲料添加剂，可有效地改善动物营养状况、蛋黄、家禽肉类及皮肤等色泽。在肉禽体内，玉米黄素沉积于爪、喙及皮下脂肪中使其着色，提高家禽胴体品质。在产蛋家禽的体内，玉米黄素沉积于卵黄中使其呈黄色，提高了蛋的品质，并增加其营养价值。在世界许多国家和地区，特别是我国和许多亚洲国家的消费者，多数人偏爱金黄色或橙红色的蛋黄，喜欢金黄色皮肤的禽类、软红的肉质，并且往往从蛋黄的色泽判断蛋品的营养价值和新鲜程度。消费者往往根据经验将黄色的皮肤视为肉质和风味较好的肉鸡的标志，因此直接影响产品的售价。在现代养禽业中，饲料公司为了迎合市场的需要，往往在饲料中添加超常量的合成商品着色剂，不仅使成本大大增加，且对人类健康不利。因此，天然生物来源的玉米黄素就成为理想的饲料着色剂，应用安全无毒的天然色素代替合成色素是工业发展的趋势。玉米黄素本身就是食物中的正常成分，兼有营养强化和一定药理作用，对调节动物体代谢有积极作用，符合天然食品添加剂“天然”、“营养”、“多功能”的发展方向。但是玉米黄素作为天然色素比合成色素价格高，充分利用廉价的天然资源制取玉米黄素，降低其生产成本，才能更好推广运用天然饲用色素

4.新型饮料

玉米黄素广泛存在于水果、蔬菜、花卉中，而作为类胡萝卜素的主要成分之一，它具有预防AMD、白内障、心血管病等作用。虽然将玉米黄素作为主要功能成分的保健品开发还不够成熟，但玉米黄素天然来源丰富，开发利用玉米黄素具有广阔的前景。目前美国新奥尔良食品研究所与Kemin公司合作，从金盏花等植物中提取玉米黄素，共同推出含5 %叶黄素加玉米黄素等类胡萝卜素营养成分的眼保健饮料。