达能营养中心第九届学术研讨会论文集

摘要：叶黄素是一种属于类胡萝卜素的黄色化学色素，具有增色和营养的双重功效。主要存在于绿叶菜、桔黄色蔬菜、桔黄色水果以及蛋黄中，万寿菊的干花瓣中含有高浓度的叶黄素。在人体内，叶黄素存在于血浆和眼睛的黄斑区。主要功能是抗氧化及防止视力退化和失明症，此外叶黄素还能预防心血管疾病、心肌梗死、肺癌和对皮肤具有保护作用。
经口急性毒性实验和对眼及皮肤的刺激性、致癌性和遗传毒性试验表明，叶黄素在人体内具有抗癌、抗基因突变、抗诱变等作用，且无毒无害。
叶黄素的提取方法包括有机溶剂浸提法、干燥法、高速逆流色谱技术、膜分离技术、微波提取法、萃取法、CO2超临界萃取法等。
此外，本文还对叶黄素的生物利用率、分布、代谢和排出以及安全摄入量、在国内外的批准和使用现状做了详细的介绍。
关键词：叶黄素；功能；安全评价；提取；生物利用率；安全摄入量

叶黄素是一种属于类胡萝卜素的黄色化学色素，具有增色和营养的双重功效。分为酯化叶黄素和非酯化叶黄素两种形式，酯化叶黄素是叶黄素的一种类型，其主要化学实体是叶黄素二棕榈酸酯。1g酯化叶黄素在肠道内会水解为05g非酯化的叶黄素。在自然界中叶黄素主要存在于绿叶菜、桔黄色蔬菜、桔黄色水果以及蛋黄中，万寿菊的干花瓣中含有高浓度的叶黄素［1］。叶黄素和其他类胡萝卜素的一个重要区别是叶黄素并不是维生素A原,人体内自身也不能够合成，需要完全依赖饮食摄取。
在人体内，叶黄素存在于血浆和眼睛的黄斑区［2］，是人眼中唯一存在的两种胡萝卜素之一。他的主要作用是抗氧化，其次，作为光保护成分，能够有效地滤除阳光中导致视网膜损伤的蓝光［3］，防止视力退化和失明症。除了对眼睛的健康起重要的作用外，叶黄素是预防心血管疾病、心肌梗死、肺癌的重要营养素。由于对过量紫外线的吸收，叶黄素对皮肤还有保护作用。
1 叶黄素的安全性评价
11 经口急性毒性实验和对眼及皮肤的刺
激性经口给予叶黄素375g／kg BW对大鼠不产生毒性；01g叶黄素对成年新西兰白兔眼眼无刺激；叶黄素对皮肤的刺激性在非刺激性到刺激性非常低之间［4-5］。
12 致癌性和遗传毒性
各种长期研究并没有发现叶黄素补充剂具有致癌性。流行病学研究也未发现食用富含叶黄素的膳食会增加患癌症的风险，而且绝大多数研究都发现食用富含叶黄素的膳食具有防癌作用。动物研究也证明了叶黄素具有防癌作用。啮齿动物食用叶黄素的相关研究证明了叶黄素能够减轻化学物质引发的癌症症状［6-8］。
从万寿菊花中提取的1μg纯的叶黄素对大鼠肝细胞来说不但不具有基因毒性，反而会降低乙基亚硝胺所引发的基因毒性。所有研究都没有发现叶黄素具有致突变性，有几项研究的报告指出了叶黄素和其他已知诱变剂一起使用时具有明显的抗诱变性和抗基因毒性的活性［9］。
人类临床研究表明了长期使用叶黄素酯具有很好的耐受性。期限从84天到3年的数项临床研究表明了18-60mg／天的叶黄素酯用量是安全的。18项人体临床研究中有3项报道的唯一副作用为胡萝卜素黄皮病，这种病对健康而言并不具危险性，而且病情具有逆转性［10］。
2 叶黄素的提取方法
21 有机溶剂浸提法
叶黄素在中性条件下难溶于水，在乙醇中溶解度较大，因此，常选用乙醇作溶剂在碱性条件下提取叶黄素。常用的有机溶剂还有丙酮、石油醚等。用有机溶剂从万寿菊花中提取叶黄素的方法如下:将采摘的万寿菊花经发酵、干燥、粉碎，用石油醚提取。提取液呈棕黄色。提取液加热蒸发提取到叶黄素半成品，蒸汽经冷却得到再生石油醚。半成品经真空脱臭和用乙醇脱去残余石油醚，同时用氢氧化钾使半成品进行部分皂化得到产品。所得到的产品纯度高、色调正、调色稳定，且无三废排放，环境保护条件好［11］。
22 干燥法
目前，国外研究成功一种新型转桶式干燥机［12］，用以干燥和捶击万寿菊或万寿菊花瓣，可从中提取叶黄素。当捶击比率不同时，捶击效率在70%-90%之间波动。叶黄素提取量的多少取决于干燥时间的长短；但在相同干燥时间内，700C干燥时所提取的叶黄素含量较高。
23 高速逆流色谱技术
高效液湘色谱技术（HPLC）现已被应用于色素提取工艺上。用高速逆流色谱技术［13］（HSCCC）从万寿菊中提取叶黄素，得出最佳流动相为：庚烷+氯仿+氰化甲烷=10+3+7（体积分数），用HPLC测定提取物中含叶黄素纯度大于985%。
24 膜分离技术
采用陶瓷膜微滤（ML），对浸提液进行精滤提纯，再用反渗透膜（RO）浓缩过滤液。这种工艺以膜分离技术为主体，替代传统乙醇提纯和蒸发浓缩，工艺过程简单、色素溶液基本处于常温操作状态，即节约能源，又保证叶黄素产品质量［14］。
25 微波提取法
李建颖［15］和邓宇［16］实验研究了在柑橘皮和茶叶中，以微波加热提取叶黄素的方法，探讨了微波功率、提取溶剂、物料比、提取次数、提取时间、试剂颗粒大小等因素对产品提取率的影响，其主要影响次序为：微波功率＞试剂与溶剂的物料比＞提取时间。
26 萃取法
有机溶剂萃取法是提取天然色素时应用最多的方法。叶黄素的有机溶剂萃取主要受原料颗粒大小、萃取温度、萃取时间、萃取剂的选择和萃取剂流量的大小等因素的影响［11］ ［17］。
261 原料颗粒大小
原料颗粒越小,其溶解速度越快。薛永强［17］等人经实验得出：颗粒大小在萃取开始阶段影响较大，后期影响较小。
262 萃取温度
在其他条件都相同时，升高温度可提高溶解效率，因而有利于收率的提高。但因萃取时采用的溶剂不同，在升高温度时的挥发性也不同，因而应针对不同溶剂选择适当的萃取温度［17］ ［18］。
263 萃取剂的选择
研究发现一种强极性溶剂和一种弱极性溶剂组成的二元混合溶剂对叶黄素的浸提效果要比纯溶剂的浸提效果好［18］。
叶黄素在6#溶剂油、氯仿及四氢呋喃中的提取效果较好。
264 萃取时间
薛永强［17］等人报道，在其他实验条件相同的情况下，随着萃取时间的延长，收率会有所提高，但收率的提高速度随时间的延长而下降，因此应存在最佳的提取时间。
265 萃取剂流量
在其他实验条件相同的情况下，随着萃取剂流量的增大，收率提高，但达到某一数值后，收率提高速度会变慢。因此应存在最佳的提取剂流量。
27 CO2超临界萃取法
该方法将万寿菊鲜花经发酵、干燥、粉碎后做原料，用超临界CO2以乙醇做夹带剂萃取万寿菊花浸膏，将万寿菊花浸膏经氢氧化钾皂化得到水溶性天然食用色素叶黄素酯。该方法工艺简单，能耗低，对环境污染小，产品纯度高，色调正，耐热耐光性好，色泽稳定［19］ ［20］。
3 叶黄素的吸收、分布、代谢和排出
31 叶黄素的吸收
食物中的非酯化叶黄素和叶黄素酯具有相同的生物利用率，叶黄素酯要水解为非酯化叶黄素才能被人体肠道只吸收。Wingerath等在报告中指出：人体在食用叶黄素酯（含有橘子浓缩物）后，在消化后9小时，血清或乳糜微粒中没有酯。说明在进入淋巴循环系统之前叶黄素酯就裂解为非酯化叶黄素（Wingerath，1995）。另一个报告也指出：在按剂量30mg／d补充叶黄素酯112天之后，人体血清中可发现叶黄素单酯（可能是叶黄素甘油单棕榈酸酯（Cranade 1998）。但是，叶黄素单酯的量仅占所测得的总血清叶黄素量的3%，作者的最终结论是血清中的叶黄素可能是活体内再次酯化的结果。对于人以外的物种来说，据报告，叶黄素酯在吸收之前于鸡肠中水解为游离的双醇（Furr and Clark，1997）。
叶黄素酯水解所用酶可能是胰腺所分泌的羧酸酯水解酶，这种酶可以水解各种各样的酯键（Furr and Clark，1997）。其他可能的酶为刷缘酶，据报告，这种刷缘酶具有视黄酯酶的活性（Furr and Clark，1997）。在人血中测定出了2ˊ，3ˊ-无水叶黄素，这证明了叶黄素在人体肠道内的代谢情况，研究人员认为叶黄素在酶催化下脱水形成无水叶黄素，或者在酸性催化剂的作用下直接脱水形成叶黄素酯（Furr and Clark，1997）。各种活体外研究表明叶黄素会影响β胡萝卜素的转化。
在使用大鼠进行的一项摄食研究中，大鼠饲料中的非酯化叶黄素量为21-347mg／d，研究发现非酯化叶黄素的吸收率为29%-43%（Jenkins，2000）。当食用剂量为20-30mg／d时，吸收率随剂量的增加而升高，但在高剂量时，吸收率会因为溶解度等因素而受到抑制（van den Berg 1999）。
（Kostic等人1995）曾报道了一个短期人体研究，发现β胡萝卜素能够明显地降低叶黄素的吸收率。另一项独立短期人类研究（叶黄素和β胡萝卜素一同服用）发现叶黄素会对β胡萝卜素的吸收产生负面影响（van den Berg 1999，van Vlict，1998），长期使用β胡萝卜素补充品会明显降低（11%）血清中的叶黄素浓度（Albanes 1997）。
叶黄素等类胡萝卜素、蛋黄素和玉米黄素在黄斑色素中的累积以及β胡萝卜素在松果体和黄体中的累积说明组织器官能够选择性地摄取类胡萝卜素（Furr and Clark，1997，van den Berg于1999对此进行了检查确认）。相反，如果在饮食中长期地减少类胡萝卜素的量，则可观察到血浆中的类胡萝卜素浓度会漫漫减少，这种情况说明了器官中所贮存的类胡萝卜素会释放到血浆中（Burri等人，2001；Furr and Clark，1997；Rock等人，1991）。
32 叶黄素的代谢
已经在人类的血浆中鉴定出了叶黄素的代谢产物。Khachik等报告饮食中的叶黄素和玉米黄素在人体内能够代谢为6种代谢产物。其中4种为氧化所产生的代谢产物，其他2种是非酶催化的脱水产物（Khachik等，1995）。这些研究者提出了叶黄素在活体内可能的抗氧化作用机理。Burri等人（2001）已经报道了成年妇女血清中的类胡萝卜素的代谢遵循一级动力学规律。现在的研究发现叶黄素／玉米黄素血清半衰期为76天（Burri等人，2001）。对男性所进行的一项早期研究也发现叶黄素／玉米黄素的半衰期为33-61天（Rock等人，1991）。还没有发现类胡萝卜素通过尿排出体外，但可以通过皮脂腺和汗液来排出（Bendicb，1988）。
33 叶黄素的生物利用率
331 人类研究概述
人类临床研究测定了在服用叶黄素补充品之后的血清叶黄素浓度，所报道的达到最大血清峰值浓度的时间（tmax）有很大的变化范围，而且非酯化叶黄素或叶黄素酯补充品单次剂量所得到的AUC（浓度时间曲线下面积）也有很大的变化范围。使用［13C］叶黄素示踪物测定叶黄素在妇女体内的血浆清除率表明，叶黄素具有一定的生物利用率，且与AUC成正比（Rowland和 Tozer，1995）。当［13C］叶黄素的单次口服剂量达到3mg时，研究人员所测得的血清叶黄素tmax为148小时。NHANES Ⅲ研究所调查的所有个体的数据表明叶黄素和玉米黄素的平均血清浓度为037μmol／L,有99%的人低于最大值097mol／L(CDC,1998)。这些研究所得到的结果表明叶黄素酯和非酯化叶黄素都具有相应的生物利用率。叶黄素酯在肠道内可水解为非酯化叶黄素，非酯化叶黄素然后被吸收并进入循环系统。
331 动物研究
啮齿类动物
Park等人（1998）使用年龄为8周的雄性BALB／c小鼠研究叶黄素的吸收率。在饲料中含有005-04%的叶黄素。小鼠食用此饲料的时间为28天，测定血清、肝脏和胰腺中的叶黄素浓度。血浆叶黄素+玉米黄素的浓度在第3天达到了22-32μmol／L,可检测到两个最高剂量和两个最低剂量间有明显的差别,但这种差别在第6天就消失了,而且血清浓度在省下的研究时间内保持恒定不变(大约为25mol／L)。
犬和猫
雌性小猎犬（年龄为17-18个月，每组14只）每天补充0、1、5、10或20mg叶黄素共补充12周(Kim等人,2000)第二周时,按剂量1、5或10mg／d补充叶黄素的斑猫，血浆叶黄素+玉米黄素浓度快速加大，最大浓度值分别为0005、013、016μmol／L。在试验期间，各治疗组的体重没有差别。
预反刍小牛
用刚出生的预反刍小牛（每组5只）比较5种不同类型的类胡萝卜素（包括叶黄素）在144小时内的血清浓度和脂蛋白转运情况（Bierer等人，1995）。作为早餐的一部分，按20mg的单次口服剂量让小牛服用溶于油中的叶黄素。叶黄素能够比较早地达到血清峰值浓度，叶黄素在12小时后能够达到00551μmol／L的峰值浓度，而β胡萝卜素则需要24小时。叶黄素也能够更快的从血清中清除。
非人灵长类
Snodderly和其合作者发表了松鼠猴（Saimirt sciureus，N=5，雄性）和短尾猿（Macaca fasctcularis，N=8，1只雄性和7只雌性）血清类胡萝卜素浓度的研究结果，松鼠猴和短尾猿的半纯化饲料中含有从谷类和苜蓿中提取的类胡萝卜素（Snodderly等人，1990）。猴子按12mg／d在3个月之内服用叶黄素（包括叶黄素和玉米黄素），松鼠猴和短尾猿的总叶黄素血浆浓度分别达到了052μmol／L和043μmol／L。作者认为在叶黄素和玉米黄素的使用方面，猴子更像人类，但在类胡萝卜素利用的某些方面与人类相比有明显的差别。
4 叶黄素的安全摄入量
根据美国农业部(USDA)19941996之间对人体每日食品摄入量进行连续监测提供的数据及USDA的类胡萝卜素基础数据库计算，人体平均从饮食中摄入的叶黄素酯的量大约为12mg／d，美国叶黄素酯生产厂商Cognis公司根据这些数据给出的叶黄素酯的使用量为90%的人可摄入22mg／d。Cognis公司估算从食品补充剂中摄入的叶黄素酯的变化范围为05-12mg／d,因此, 90%的使用者叶黄素酯的最大摄入量（普通食物和食品补充剂的摄入量的总合）大约为34mg／d。
Cognis公司的公认安全物(GRSA)小组认为叶黄素酯的安全摄入量至少可高达60mg／d，可接受叶黄素酯的保守摄入量为40mg／d。美国食品与药品监督管理局、食品安全与营养品应用中心、食品添加剂安全性办公室对Cognis公司的这一结论没有疑问。
5 叶黄素的批准和使用现状
含有高浓度叶黄素酯的万寿菊油被美国食品及药物管理局批准为食物添加剂（21CFR§172510），可直接用作食物调味剂。万寿菊粉和提取物被批准为用于动物饲料的一种着色剂（21CFR§73295）。香料和提取物制造商协会(FEMA)已经将万寿菊油(FEMA N03040)列为人用的公认安全物(GRAS)，可当作食品调味剂来使用(Hall and Dser -1965)。类胡萝卜素(叶黄素)和万寿菊提取物已经被JECFA(FAO／WHO食品添加剂联合委员会)批准为一种没有ADI(日允许摄入量)的食品着色剂(JECFA,2001)。此外，ANZFA(澳大利亚新西兰食品管理局)已经批准叶黄素为一种GRAS(公认安全物)食品添加剂(ANZFA,2001),NZFAA(新西兰食品保证管理局)已经宣布了公认安全物叶黄素为动物口服营养物的方案(NZFAA,2001)。
目前在国外已经有多种含叶黄素或叶黄素酯的食品补充剂上市。如美国新泽西州麦迪逊市American Home Products生产商生产的多种维生素制剂CentrumTM，营养补充品零售商General Nutrition Centers有限公司（GNC）提供的叶黄素酯补充品Natural BrandTM EyegoldTM。
在我国，已经有两种含叶黄素的产品获得了国家食品药品监督管理局批准。
另外，叶黄素在医药、食品、饲料中都有着广泛的应用前景［16］ ［21］。
6 结论和建议
61 鉴于叶黄素及叶黄素酯在美国、澳大利亚、新西兰等国家的批准使用情况，叶黄素及叶黄素酯可以作为食品原料使用。
62 若作为功能食品的原料，叶黄素的功能主要为抗氧化和缓解视疲劳［22，23，24］。
63 根据Cognis公司的公认安全物(GRSA)小组的结论，每日从所有食物来源中所摄取的叶黄素总量（包括酯化和非酯化叶黄素）不超过40mg叶黄素酯（或其同类物）。
64 我国叶黄素和叶黄素酯尚未有国家质量标准，可参考美国FDA食品法规（2001版）§73295“万寿菊粉和提取物”。
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