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葉黃素又名「植物黃體素」,在自然界中與玉米黃素(Zeaxanthin)共同存在。葉黃素與玉米黃素是構成玉米、蔬菜、水果、花卉等植物色素的主要組分,也是構成人眼視網膜黃斑區域的主要色素。人類的眼睛含有高量的葉黃素和玉米黃素,但這兩種元素是人體無法製造的,必須靠含葉黃素和玉米黃素的食物來補充,若缺乏這兩種元素,眼睛就會失明。

1 葉黃素 -基本情況

葉黃素葉黃素分子結構式

化學名稱:

3.3』一二羥基一旺一胡蘿b素。

分子結構:

分子式:C40H5602

相對分子量:568.85

溶解性:不溶於水,易溶於油脂和脂肪性溶劑。

性狀:純的葉黃素為棱格狀黃色晶體,有金屬光澤。

穩定性:對光和氫不穩定,需貯存於陰涼乾燥處,避光密封。

2 葉黃素 -分佈和來源

葉黃素葉黃素

葉黃素和玉米黃素在自然界分佈廣泛,含量也較高,一些綠色蔬菜水果如捲心菜、菠菜、萵苣、綠豆、油菜中均富含葉黃素,但該類植物中同時也含較多的葉綠素、β-胡蘿蔔素及其他類胡蘿蔔素的環氧、氧代衍生物,遮蔽了葉黃素和玉米黃素的色澤;葉黃素是綠葉中主要的類胡蘿蔔素;玉米黃素的分佈極其廣泛,它一般與黃體素是伴生在一起的。在大多數植物中,葉黃素的含量均大於玉米黃素;僅在玉米中玉米黃素的含量高於葉黃素。此外一些黃橙色水果如芒果、木瓜、桃子、南瓜等也均富含葉黃素和玉米黃素。

經過人們長期的尋找發現,萬壽菊花中黃體素和玉米黃素的含量極高,其它類胡蘿I-素雜質少,易於分離純化,可作為工業生產的良好來源。
加工工藝:
目前,市場上所售葉黃素主要來源於萬壽菊鮮花的深加工,
  加工工藝如下:
  萬壽菊鮮花採收-酶解-脫水-烘乾-造粒-低溫浸出-葉黃素浸膏-包裝。
  低溫浸出加工工藝又可分為4號溶劑亞臨界低溫浸出(安陽市晶華油脂工程有限公司專利技術)和6號溶劑浸出,兩種加工工藝相比4號溶劑油亞臨界低溫浸出方法所得葉黃素油膏中有效成分指標反式葉黃素得率相對較高,可以有效的減少資源浪費,是值得推廣的加工方法。

3 葉黃素 -主要功效

葉黃素萬壽菊

1.保護眼睛視力

(1)葉黃素是眼睛中黃斑的主要成分,對老年性視網膜黃斑退化(AMD)有預防作用,改善老年人視力衰退。

(2)預防老年性黃斑變性所導致的盲眼病。由於衰老而發生的肌肉退化症可使65歲以上的老年人引發不能恢復的盲眼病。而葉黃素在預防肌肉退化症方面效果良好,由於它在人體內不能產生,因此必須從食物中或額外補充,尤其是老年人必須經常選用含葉黃素豐富的食物。美國於1996年建議60-65歲的人每天需補充葉黃素6mg。

(3)眼睛中的葉黃素對紫外線有過濾作用,有保護由日光、電腦等所發射的紫外線所導致的對眼睛和視力的傷害作用。

(4)降低白內障的發生率。

2.減輕體內和皮膚退行性老年斑的危險,通過抗氧化作用,降低過氧化脂質的形成。

3.調節血脂。防止低密度脂蛋白被氧化,從而減輕心臟病的危險。

4.抗氧作用。抑制活性氧自由基的活性,阻止活性氧自由基對正常細胞的破壞.葉黃素可通過物理或化學淬滅作用滅活單線態氧,從而保護機體免受傷害,增強機體的免疫能力。

5.延緩動脈硬化作用。血液中葉黃素含量較低,極易引起動脈血管壁增厚,隨著葉黃素含量的逐漸增加,動脈壁增厚趨勢降低,動脈栓塞也顯著降低.同時,動脈壁細胞中的葉黃索還可降低LDL膽固醇的氧化性。

5.抗癌作用。葉黃素對多種癌症有抑制作用,如乳腺癌、前列腺癌、直腸癌、皮膚癌等.在膳食中攝人葉黃素不僅能抑制腫癌甚至可以起到預防腫瘤發生的作用.有關機構建議人均每天報人400g~600g的水果和蔬菜可使患癌症的相對危險性降低50%。

適應症

黃斑病變、視網膜色素變性、白內障、青光眼、糖尿病視網膜色素變性、近視、玻璃體渾濁(飛蚊症)、視疲勞、動脈硬化、心血管病、乳腺癌、宮頸癌、皮膚癌、抗氧化、護膚美容。

4 葉黃素 -分離及提取

葉黃素葉黃素晶體

1、膜分離技術。

用陶瓷膜微濾(MF)對浸提液進行精濾提純,再用反滲透膜(R0)濃縮過濾液。這種工藝以膜分離技術為主體,替代了傳統的酒精提純和蒸發濃縮,工藝過程簡單、色素溶液基本處於常溫操作狀態,既節約能源,又保證了色素產品的質量。

2、乾燥法提取葉黃素。

研究出一種新型轉筒式乾燥機,用來乾燥和捶擊金盞花或者萬壽菊花瓣,可以從中提取葉黃素。當捶擊比率不同時,捶擊效率就在70%~90%之間波動。葉黃素的多少決定於乾燥時間長度。但在相同的乾燥時間裡,70℃下乾燥提取的葉黃素含量比60℃下提取的葉黃素含量要少。

葉黃素葉黃素軟膠囊

3、高效液相色譜分析法提取。

以二氯甲烷(22.5mL)+乙腈(9.5mL)+甲醇(67.5mL)+水(0.5mL)為流動相,流量為1.0mL/min。使用光度檢測器(波長為450nm)檢測分離后的類胡蘿蔔素和葉綠素。樣品進樣體積為20μL。在此條件下,葉黃素、葉綠素b、葉綠素a、番茄紅素(lycopene)、α-胡蘿蔔素和β-胡蘿蔔素的保留時間分別為3.0、4.9、6.6、12.1、14.6和15.3min。取螺旋藻的培養液(通過測定光密度(560nm)得出培養液中螺旋藻乾重於離心管中,離心后棄去溶液,加水洗滌后,加入2mL體積分數為90%丙酮水溶液,置於超聲波發生器水浴上,使螺旋藻破碎。離心后取上層提取液用高效液相色譜法測定葉黃素/玉米黃質、β-胡蘿蔔素及葉綠素a的含量,其最高含量分別為:1.65μg/mg,2.15μg/mg和21.4μg/mg。

4、改良的高效色譜分析法。

採用美國Waters公司的680型自動程序梯度控制器,501型高壓液相泵,M-490型可編程序紫外可見光檢測器,730型數據處理器,記錄保留時間和峰面積,走紙速度為2cm/min。選擇最佳的色譜分離條件是色譜分析中的關鍵,本方法選用兩種流動相A液和B液,採用線性梯度洗脫分離色素組分。用改良的高效色譜分析法分析葉黃素循環組分,具有快速、準確、分離度好以及重複穩定等優點。

葉黃素生產過程剪切

5、玉米黃漿水中提取玉米黃色素。

選用己烷質量分數高達74%~80%的抽提溶劑油,根據液一固萃取原理,通過液固二相存在濃度差時的分子擴散作用,利用泵循環施以外力時的對流擴散作用,達到色素浸出的目的。再通過真空濃縮精製獲得液態色素產品,或者添加輔料獲得固態色素產品。

6、大豆中葉黃素的解析。

在酸和鹼性稻殼灰中大豆油色素(葉黃素)解析時,連續的異丙醇/己烷的洗滌,增加溶液極性可提高葉黃素的解析,表明競爭吸附很大程度上決定於溶液的極性。但是當加入2%異丙醇洗滌時,用多種提取法解析出來的葉黃素會減少。葉黃素吸附的量越多必然伴隨著更多的葉黃素的解析。這說明酸性環境比鹼性環境更有利於解析。

葉黃素生產工藝

7、葉黃素產品生產工藝。

以萬壽菊花中用正己烷萃取而得的葉黃素為例:

皂化時氫氧化鈉水溶液w(NaOH)=0.17。

萬壽菊(Marigold)是提煉葉黃素及類胡蘿蔔素的主要原料,其中黃色色素含量平均每公斤不低於12克,這種色素是無公害的天然色素。

5 葉黃素 -前景展望

葉黃素無毒安全,具有優異的生理功效,符合食晶添加劑「天然」,「營養」,「多功能」的發展方向,與其它有益互補營養元素一起添加劑食品中,可有效的食品營養保健作用,隨著提取工藝和食品工業化水平完善的提高,葉黃素在保健食品等領域的前景將越來越廣闊。

6 葉黃素 -相關研究文獻

葉黃素葉黃素(半成品)

1.1988年哈佛大學HandelmanGJ,DratzEA,ReayCC,vanKuijkJG.博士等人研究發現:人類視網膜中葉黃素濃度越高視覺敏感度越強。

2.1988年哈佛大學眼睛疾病個案管理小組對老年性視網膜黃斑變性(AMD)和視網膜色素變性(RP)與葉黃素的攝入量關係作了研究,將患者分成三組,每日分別攝入30mg、10mg、3mg以下葉黃素。每日攝入30mg葉黃素達140天者,視網膜色素平均增加20~40%,老年性視網膜黃斑變性(AMD)和視網膜色素變性(RP)病變者的視力皆明顯增加。而攝入30mg組和3mg以下組,兩組相差86%的治療率。

3.1990年英國皇家BaunO,VindingT,KroghE.博士等人四年內完成英國皇家支持的老年性視網膜黃斑變性(AMD)視力的研究,報告中均指出葉黃素的抗氧化作用能保護視網膜,防止AMD的發生。

4.1995年美國食品與藥物管理局(FDA)批准葉黃素作為食品補充劑用於食品、飲料。

5.俄羅斯國立醫學大學的生物物理學家認為,眼球的晶狀體細胞膜被自由基逐漸氧化是老年性白內障的主要病因。平均每天葉黃素的攝入量為6.0mg,可以明顯減少白內障的手術。

6.據2002年6月16日《新民晚報》報道,西方營養學家經深入研究終於揭開了農村學生近視率遠遠低於城市學生近視率這一謎底:近視的發生與一種名為「葉黃素」的營養物質攝入過少大有關係。農村孩子由於每天吃從地里直接采來的綠色蔬菜,故葉黃素攝入量十分充分。而城市孩子通常吃高蛋白、高營養食物,很少吃新鮮綠色蔬菜,故葉黃素攝入量相應要比農村孩子少得多。這就是造成城鄉兒童視力巨大差異的主要原因。

7.眼病病例-對照研究(EDCC)組織調查了391位患有濕性老年性黃斑變性的病人和578位作為對照的正常人。第一個報告發現:老年性黃斑變性的風險隨血清中葉黃素濃度的增加而顯著減小。第二個報告發現:葉黃素攝入量最高(6mg)人群和攝入量最低(2mg)的人群相比,老年性黃斑變性的風險明顯降低。在膳食調查結果中發現,經常食用菠菜和羽衣甘藍(膳食中最豐富的葉黃素來源)也會降低老年性黃斑變性風險。兩項研究調查的結果相當一致,表明老年性黃斑變性與葉黃素的攝入量有直接關係。

8.Olmedilla,B.,Granado,F.,Blanco,I.,Vaquero,M.,Cajigal,C.等作了白內障、老年性黃斑變性患者補充葉黃素的長期研究,論文發表於:《JOURNALOFTHESCIENCEOFFOODANDAGRICULTURE》(81(9):904-9092001)。診斷患有白內障(CA)(n=5)和老年性黃斑變性(AMD)(n=5)的患者每周服用3粒(每粒含12mg葉黃素)葉黃素膠囊,AMD平均補充時間為13個月(範圍4-20月),CA的平均時間為26個月(範圍16-36個月)。每3個月採集血樣分析葉黃素水平,同時記錄視力水平。研究表明:3-6個月血清中葉黃素水平顯著提高;視力檢查顯示:視力平均增加0.4,視敏度也提高了。

9.GDagnelie,ISZorge,TMMcDonald作了題目為:通過互聯網研究葉黃素提高視網膜色素變性患者的視功能的研究,論文發表於:《JournaloftheAmericanOptometricAssociation》(71(3):147-1642000)。研究目的:驗證補充葉黃素對視敏度、中心視野以及對視網膜色素變性(RP)患者的視力影響。方法是:通過電子郵件向全球招募參與者。16名參與者(13名RP患者,3名其他視網膜炎患者)經過26周補充葉黃素(前9周40mg/天,以後20mg/天),參與者通過電腦屏幕自測視敏度和牆上的挂圖自測中心視野的擴展。結果:參與者的視敏度平均提高0.75dB,中心視野只有原來補充過葉黃素的患者能大大提高(0.55dB)。

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