吳春節(jié)++邱念偉

摘 要：多烯色素在日常生活中較為常見，對人體健康具有重要作用。但大部分讀者不了解其化學(xué)本質(zhì)。我們以4類最為常見的多烯色素為例，介紹了它們的生物來源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和保健價值，本文的內(nèi)容既可為生物學(xué)教學(xué)提供參考，也可為讀者提供科普知識。

關(guān)鍵詞：多烯色素 胡蘿卜素 葉黃素 番茄紅素 蝦青素 辣椒紅素

中圖分類號：Q945.18 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0158-02

生物體內(nèi)除了含有糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、核酸等四大類物質(zhì)外，還有成千上萬種次生化合物，這些化合物是四大類有機物代謝過程中衍生出來的物質(zhì)，往往是是代謝的終產(chǎn)物，稱為次生產(chǎn)物。這些次生產(chǎn)物不僅給人類提供豐富的營養(yǎng)保健物質(zhì)和化工原料，對生物自身也具有重要的作用。多烯色素就是日常生活中最為常見的種類，但大部分讀者對多烯色素等次生化合物的化學(xué)本質(zhì)及用途知之甚少。本文以多烯色素為例，介紹了其常見種類的生物來源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和保健價值，增加讀者對次生化合物的認識，并為生物學(xué)教學(xué)提供參考。

1 多烯色素的化學(xué)本質(zhì)

次生產(chǎn)物可以分為三大類：萜類、酚類和含氮次級化合物，多烯色素屬于萜類化合物中的一種。萜類的結(jié)構(gòu)特點可以看作是由若干個異戊二烯單位頭尾相連而成的化合物，這種結(jié)構(gòu)特點稱為異戊二烯規(guī)律。所以萜類化合物的分子中碳原子數(shù)均為5的倍數(shù)，萜類也是根據(jù)化合物分子中異戊二烯單位的數(shù)目進行分類的，可分為單萜（10個碳原子）、倍半萜（15個碳原子）、雙萜（20個碳原子）、三萜（30個碳原子）、四萜（40個碳原子）和多萜（>40個碳原子）等種類。四萜化合物由8個異戊二烯單位連接而構(gòu)成，在自然界廣泛存在。由于四萜化合物的分子中都含有一個較長的碳碳雙鍵的共軛體系，所以四萜都是有顏色的物質(zhì)，因此也常把四萜稱為多烯色素。

2 多烯色素的常見種類

多烯色素的常見種類有胡蘿卜素、葉黃素、番茄紅素、蝦青素、辣椒紅素等，他們不僅在日常生活中極為常見，還具有重要的保健作用，逐一介紹如下。

2.1 胡蘿卜素（carotene）和葉黃素（lutein）

胡蘿卜素（carotene）呈橙黃色，在植物中的功能為吸收和傳遞光能，并保護葉綠素。胡蘿卜素根據(jù)其兩端的化學(xué)結(jié)構(gòu)又分為α，β，γ，δ，ε等5種異構(gòu)體，其中β-胡蘿卜素在自然界中分布最廣，含量最高，生理作用最強。具有清除氧自由基（單線態(tài)氧）、抗衰老、抗氧化、提高免疫力、預(yù)防癌癥、心血管疾病等作用。β-胡蘿卜素還是哺乳動物合成維生素A的前體，1分子β-胡蘿卜素在人體內(nèi)可轉(zhuǎn)化成2分子維生素A，是目前人類最安全補充維生素A的產(chǎn)品，維生素A是維持眼睛和皮膚健康的重要營養(yǎng)成分（圖1）。

葉黃素呈黃色，主要的作用是抗氧化，尤其對延緩眼睛的老化和退化具有重要作用。人類視網(wǎng)膜黃斑位于眼底視網(wǎng)膜中央，黃斑體的視網(wǎng)膜組織層里有大量的葉黃素，早期的解剖學(xué)家稱該區(qū)域為“黃斑”或“黃點”。黃斑是感光細胞聚集的地方，負責(zé)在視野中央提供顏色和具體細節(jié)。視網(wǎng)膜上的葉黃素還可能起著藍光過濾器和猝滅單線態(tài)氧的功能。俗話說“三天不吃青，兩眼冒金星”，精辟概括了葉黃素的保健功能。

2.2 蕃茄紅素（Lycopene）

番茄紅素是一種洋紅色的多烯色素，呈現(xiàn)明亮的紅色，由于最早從番茄中分離獲得，故稱番茄紅素。天然番茄紅素存在于番茄、西瓜、南瓜、李、柿、葡萄、紅莓、柑桔等果實以及蘿卜、胡蘿卜、蕪箐、甘藍等植物的根部。番茄紅素具有很強的抗氧化作用，其抗氧化作用是β胡蘿卜素的3倍，更是維生素E的100倍；是目前已知最有效的抗氧化活性物質(zhì)之一。它能促進癌細胞分化，抑制癌細胞增殖，是防癌、抗癌的佳品，對于預(yù)防心血管疾病、動脈硬化，增強人體免疫系統(tǒng)，延緩衰老等也具有顯著作用（圖2）。

2.3 蝦青素（Astaxanthin）和蝦紅素（Astacin）

青色的蝦蟹高溫烹制后為什么變成了紅色？那是因為蝦蟹體內(nèi)的蝦青素轉(zhuǎn)化成了蝦紅素。蝦青素和蝦紅素是廣泛存在于甲殼類動物和空腸動物體中的一種多烯色素。其中蝦青素在動物體內(nèi)與蛋白質(zhì)結(jié)合存在，而呈青或藍色，高溫下蝦青素因氧化作用而變成了蝦紅素（圖3）。

蝦青素和蝦紅素是自然界優(yōu)質(zhì)、高效、安全的著色劑和最強的天然抗氧化劑，對人體也具有較強的保健作用，可有效清除細胞內(nèi)的氧自由基，增強細胞活力，維持機體平衡和減少衰老細胞的堆積。具有保護皮膚健康，促進毛發(fā)生長，抗衰老、緩解運動疲勞、增強人體免疫力等生理功能。

2.4 辣椒紅素（Capsanthin）與辣椒玉紅素（Capsorubin）

辣椒的紅色是一種辣椒紅色素，并不辣，其辣味物質(zhì)是辣椒堿。辣椒紅色素也是目前熱門的抗氧化劑，其主要成分是辣椒紅素和辣椒玉紅素。辣椒中還含有大量黃色素，黃色素主要成分是β-胡羅卜素和玉米黃質(zhì)。其中紅色素占辣椒色素總量50%～60%，所以呈現(xiàn)紅色。辣椒紅色素不僅色澤鮮艷，色價高而且食用安全，也具有較好的保健作用。在日常生活中需要注意的是辣椒紅素在食用油中的溶解度不高，自制辣椒油呈淺淺的黃紅色，而工業(yè)辣椒油往往呈深紅色，這種辣椒油添加了人工的紅色素，并不是辣椒紅素，可能對人體有害，盡量不要食用（圖4）。

3 結(jié)語

自然界為人類提供了數(shù)以萬計的天然化合物，多烯色素只不過是其中一個代表性物質(zhì)。了解這些化合物的化學(xué)性質(zhì)和保健功能，對人們的日常生活具有一定的指導(dǎo)作用，也可以有助于學(xué)生了解生物資源的多樣性，增加學(xué)習(xí)興趣，豐富生物學(xué)知識，促進生物學(xué)教學(xué)。

參考文獻

[1] 王凌健，方欣，楊長青，等.植物萜類次生代謝及其調(diào)控[J].中國科學(xué)：生命科學(xué)，2013，43（12）：1030-1046.

[2] 李福枝，劉飛，曾曉希，等.天然類胡蘿卜素的研究進展[J].食品工業(yè)科技，2007，28（9）：227-232.

[3] 韓美清，趙致.番茄紅素研究進展及應(yīng)用前景[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2003，22（5）：456-461.

[4] 朱明軍，宗敏華，吳振強，等.蝦青素研究進展[J].食品工業(yè)科技，2000，21（2）：79-81.

[5] 汪家銘.辣椒紅素具有很大市場潛力[J].技術(shù)與市場，2008（8）：28.endprint

摘 要：多烯色素在日常生活中較為常見，對人體健康具有重要作用。但大部分讀者不了解其化學(xué)本質(zhì)。我們以4類最為常見的多烯色素為例，介紹了它們的生物來源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和保健價值，本文的內(nèi)容既可為生物學(xué)教學(xué)提供參考，也可為讀者提供科普知識。

關(guān)鍵詞：多烯色素 胡蘿卜素 葉黃素 番茄紅素 蝦青素 辣椒紅素

中圖分類號：Q945.18 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0158-02

生物體內(nèi)除了含有糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、核酸等四大類物質(zhì)外，還有成千上萬種次生化合物，這些化合物是四大類有機物代謝過程中衍生出來的物質(zhì)，往往是是代謝的終產(chǎn)物，稱為次生產(chǎn)物。這些次生產(chǎn)物不僅給人類提供豐富的營養(yǎng)保健物質(zhì)和化工原料，對生物自身也具有重要的作用。多烯色素就是日常生活中最為常見的種類，但大部分讀者對多烯色素等次生化合物的化學(xué)本質(zhì)及用途知之甚少。本文以多烯色素為例，介紹了其常見種類的生物來源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和保健價值，增加讀者對次生化合物的認識，并為生物學(xué)教學(xué)提供參考。

1 多烯色素的化學(xué)本質(zhì)

次生產(chǎn)物可以分為三大類：萜類、酚類和含氮次級化合物，多烯色素屬于萜類化合物中的一種。萜類的結(jié)構(gòu)特點可以看作是由若干個異戊二烯單位頭尾相連而成的化合物，這種結(jié)構(gòu)特點稱為異戊二烯規(guī)律。所以萜類化合物的分子中碳原子數(shù)均為5的倍數(shù)，萜類也是根據(jù)化合物分子中異戊二烯單位的數(shù)目進行分類的，可分為單萜（10個碳原子）、倍半萜（15個碳原子）、雙萜（20個碳原子）、三萜（30個碳原子）、四萜（40個碳原子）和多萜（>40個碳原子）等種類。四萜化合物由8個異戊二烯單位連接而構(gòu)成，在自然界廣泛存在。由于四萜化合物的分子中都含有一個較長的碳碳雙鍵的共軛體系，所以四萜都是有顏色的物質(zhì)，因此也常把四萜稱為多烯色素。

2 多烯色素的常見種類

多烯色素的常見種類有胡蘿卜素、葉黃素、番茄紅素、蝦青素、辣椒紅素等，他們不僅在日常生活中極為常見，還具有重要的保健作用，逐一介紹如下。

2.1 胡蘿卜素（carotene）和葉黃素（lutein）

胡蘿卜素（carotene）呈橙黃色，在植物中的功能為吸收和傳遞光能，并保護葉綠素。胡蘿卜素根據(jù)其兩端的化學(xué)結(jié)構(gòu)又分為α，β，γ，δ，ε等5種異構(gòu)體，其中β-胡蘿卜素在自然界中分布最廣，含量最高，生理作用最強。具有清除氧自由基（單線態(tài)氧）、抗衰老、抗氧化、提高免疫力、預(yù)防癌癥、心血管疾病等作用。β-胡蘿卜素還是哺乳動物合成維生素A的前體，1分子β-胡蘿卜素在人體內(nèi)可轉(zhuǎn)化成2分子維生素A，是目前人類最安全補充維生素A的產(chǎn)品，維生素A是維持眼睛和皮膚健康的重要營養(yǎng)成分（圖1）。

葉黃素呈黃色，主要的作用是抗氧化，尤其對延緩眼睛的老化和退化具有重要作用。人類視網(wǎng)膜黃斑位于眼底視網(wǎng)膜中央，黃斑體的視網(wǎng)膜組織層里有大量的葉黃素，早期的解剖學(xué)家稱該區(qū)域為“黃斑”或“黃點”。黃斑是感光細胞聚集的地方，負責(zé)在視野中央提供顏色和具體細節(jié)。視網(wǎng)膜上的葉黃素還可能起著藍光過濾器和猝滅單線態(tài)氧的功能。俗話說“三天不吃青，兩眼冒金星”，精辟概括了葉黃素的保健功能。

2.2 蕃茄紅素（Lycopene）

番茄紅素是一種洋紅色的多烯色素，呈現(xiàn)明亮的紅色，由于最早從番茄中分離獲得，故稱番茄紅素。天然番茄紅素存在于番茄、西瓜、南瓜、李、柿、葡萄、紅莓、柑桔等果實以及蘿卜、胡蘿卜、蕪箐、甘藍等植物的根部。番茄紅素具有很強的抗氧化作用，其抗氧化作用是β胡蘿卜素的3倍，更是維生素E的100倍；是目前已知最有效的抗氧化活性物質(zhì)之一。它能促進癌細胞分化，抑制癌細胞增殖，是防癌、抗癌的佳品，對于預(yù)防心血管疾病、動脈硬化，增強人體免疫系統(tǒng)，延緩衰老等也具有顯著作用（圖2）。

2.3 蝦青素（Astaxanthin）和蝦紅素（Astacin）

青色的蝦蟹高溫烹制后為什么變成了紅色？那是因為蝦蟹體內(nèi)的蝦青素轉(zhuǎn)化成了蝦紅素。蝦青素和蝦紅素是廣泛存在于甲殼類動物和空腸動物體中的一種多烯色素。其中蝦青素在動物體內(nèi)與蛋白質(zhì)結(jié)合存在，而呈青或藍色，高溫下蝦青素因氧化作用而變成了蝦紅素（圖3）。

蝦青素和蝦紅素是自然界優(yōu)質(zhì)、高效、安全的著色劑和最強的天然抗氧化劑，對人體也具有較強的保健作用，可有效清除細胞內(nèi)的氧自由基，增強細胞活力，維持機體平衡和減少衰老細胞的堆積。具有保護皮膚健康，促進毛發(fā)生長，抗衰老、緩解運動疲勞、增強人體免疫力等生理功能。

2.4 辣椒紅素（Capsanthin）與辣椒玉紅素（Capsorubin）

辣椒的紅色是一種辣椒紅色素，并不辣，其辣味物質(zhì)是辣椒堿。辣椒紅色素也是目前熱門的抗氧化劑，其主要成分是辣椒紅素和辣椒玉紅素。辣椒中還含有大量黃色素，黃色素主要成分是β-胡羅卜素和玉米黃質(zhì)。其中紅色素占辣椒色素總量50%～60%，所以呈現(xiàn)紅色。辣椒紅色素不僅色澤鮮艷，色價高而且食用安全，也具有較好的保健作用。在日常生活中需要注意的是辣椒紅素在食用油中的溶解度不高，自制辣椒油呈淺淺的黃紅色，而工業(yè)辣椒油往往呈深紅色，這種辣椒油添加了人工的紅色素，并不是辣椒紅素，可能對人體有害，盡量不要食用（圖4）。

3 結(jié)語

自然界為人類提供了數(shù)以萬計的天然化合物，多烯色素只不過是其中一個代表性物質(zhì)。了解這些化合物的化學(xué)性質(zhì)和保健功能，對人們的日常生活具有一定的指導(dǎo)作用，也可以有助于學(xué)生了解生物資源的多樣性，增加學(xué)習(xí)興趣，豐富生物學(xué)知識，促進生物學(xué)教學(xué)。

參考文獻

[1] 王凌健，方欣，楊長青，等.植物萜類次生代謝及其調(diào)控[J].中國科學(xué)：生命科學(xué)，2013，43（12）：1030-1046.

[2] 李福枝，劉飛，曾曉希，等.天然類胡蘿卜素的研究進展[J].食品工業(yè)科技，2007，28（9）：227-232.

[3] 韓美清，趙致.番茄紅素研究進展及應(yīng)用前景[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2003，22（5）：456-461.

[4] 朱明軍，宗敏華，吳振強，等.蝦青素研究進展[J].食品工業(yè)科技，2000，21（2）：79-81.

[5] 汪家銘.辣椒紅素具有很大市場潛力[J].技術(shù)與市場，2008（8）：28.endprint

摘 要：多烯色素在日常生活中較為常見，對人體健康具有重要作用。但大部分讀者不了解其化學(xué)本質(zhì)。我們以4類最為常見的多烯色素為例，介紹了它們的生物來源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和保健價值，本文的內(nèi)容既可為生物學(xué)教學(xué)提供參考，也可為讀者提供科普知識。

關(guān)鍵詞：多烯色素 胡蘿卜素 葉黃素 番茄紅素 蝦青素 辣椒紅素

中圖分類號：Q945.18 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0158-02

生物體內(nèi)除了含有糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、核酸等四大類物質(zhì)外，還有成千上萬種次生化合物，這些化合物是四大類有機物代謝過程中衍生出來的物質(zhì)，往往是是代謝的終產(chǎn)物，稱為次生產(chǎn)物。這些次生產(chǎn)物不僅給人類提供豐富的營養(yǎng)保健物質(zhì)和化工原料，對生物自身也具有重要的作用。多烯色素就是日常生活中最為常見的種類，但大部分讀者對多烯色素等次生化合物的化學(xué)本質(zhì)及用途知之甚少。本文以多烯色素為例，介紹了其常見種類的生物來源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和保健價值，增加讀者對次生化合物的認識，并為生物學(xué)教學(xué)提供參考。

1 多烯色素的化學(xué)本質(zhì)

次生產(chǎn)物可以分為三大類：萜類、酚類和含氮次級化合物，多烯色素屬于萜類化合物中的一種。萜類的結(jié)構(gòu)特點可以看作是由若干個異戊二烯單位頭尾相連而成的化合物，這種結(jié)構(gòu)特點稱為異戊二烯規(guī)律。所以萜類化合物的分子中碳原子數(shù)均為5的倍數(shù)，萜類也是根據(jù)化合物分子中異戊二烯單位的數(shù)目進行分類的，可分為單萜（10個碳原子）、倍半萜（15個碳原子）、雙萜（20個碳原子）、三萜（30個碳原子）、四萜（40個碳原子）和多萜（>40個碳原子）等種類。四萜化合物由8個異戊二烯單位連接而構(gòu)成，在自然界廣泛存在。由于四萜化合物的分子中都含有一個較長的碳碳雙鍵的共軛體系，所以四萜都是有顏色的物質(zhì)，因此也常把四萜稱為多烯色素。

2 多烯色素的常見種類

多烯色素的常見種類有胡蘿卜素、葉黃素、番茄紅素、蝦青素、辣椒紅素等，他們不僅在日常生活中極為常見，還具有重要的保健作用，逐一介紹如下。

2.1 胡蘿卜素（carotene）和葉黃素（lutein）

胡蘿卜素（carotene）呈橙黃色，在植物中的功能為吸收和傳遞光能，并保護葉綠素。胡蘿卜素根據(jù)其兩端的化學(xué)結(jié)構(gòu)又分為α，β，γ，δ，ε等5種異構(gòu)體，其中β-胡蘿卜素在自然界中分布最廣，含量最高，生理作用最強。具有清除氧自由基（單線態(tài)氧）、抗衰老、抗氧化、提高免疫力、預(yù)防癌癥、心血管疾病等作用。β-胡蘿卜素還是哺乳動物合成維生素A的前體，1分子β-胡蘿卜素在人體內(nèi)可轉(zhuǎn)化成2分子維生素A，是目前人類最安全補充維生素A的產(chǎn)品，維生素A是維持眼睛和皮膚健康的重要營養(yǎng)成分（圖1）。

葉黃素呈黃色，主要的作用是抗氧化，尤其對延緩眼睛的老化和退化具有重要作用。人類視網(wǎng)膜黃斑位于眼底視網(wǎng)膜中央，黃斑體的視網(wǎng)膜組織層里有大量的葉黃素，早期的解剖學(xué)家稱該區(qū)域為“黃斑”或“黃點”。黃斑是感光細胞聚集的地方，負責(zé)在視野中央提供顏色和具體細節(jié)。視網(wǎng)膜上的葉黃素還可能起著藍光過濾器和猝滅單線態(tài)氧的功能。俗話說“三天不吃青，兩眼冒金星”，精辟概括了葉黃素的保健功能。

2.2 蕃茄紅素（Lycopene）

番茄紅素是一種洋紅色的多烯色素，呈現(xiàn)明亮的紅色，由于最早從番茄中分離獲得，故稱番茄紅素。天然番茄紅素存在于番茄、西瓜、南瓜、李、柿、葡萄、紅莓、柑桔等果實以及蘿卜、胡蘿卜、蕪箐、甘藍等植物的根部。番茄紅素具有很強的抗氧化作用，其抗氧化作用是β胡蘿卜素的3倍，更是維生素E的100倍；是目前已知最有效的抗氧化活性物質(zhì)之一。它能促進癌細胞分化，抑制癌細胞增殖，是防癌、抗癌的佳品，對于預(yù)防心血管疾病、動脈硬化，增強人體免疫系統(tǒng)，延緩衰老等也具有顯著作用（圖2）。

2.3 蝦青素（Astaxanthin）和蝦紅素（Astacin）

青色的蝦蟹高溫烹制后為什么變成了紅色？那是因為蝦蟹體內(nèi)的蝦青素轉(zhuǎn)化成了蝦紅素。蝦青素和蝦紅素是廣泛存在于甲殼類動物和空腸動物體中的一種多烯色素。其中蝦青素在動物體內(nèi)與蛋白質(zhì)結(jié)合存在，而呈青或藍色，高溫下蝦青素因氧化作用而變成了蝦紅素（圖3）。

蝦青素和蝦紅素是自然界優(yōu)質(zhì)、高效、安全的著色劑和最強的天然抗氧化劑，對人體也具有較強的保健作用，可有效清除細胞內(nèi)的氧自由基，增強細胞活力，維持機體平衡和減少衰老細胞的堆積。具有保護皮膚健康，促進毛發(fā)生長，抗衰老、緩解運動疲勞、增強人體免疫力等生理功能。

2.4 辣椒紅素（Capsanthin）與辣椒玉紅素（Capsorubin）

辣椒的紅色是一種辣椒紅色素，并不辣，其辣味物質(zhì)是辣椒堿。辣椒紅色素也是目前熱門的抗氧化劑，其主要成分是辣椒紅素和辣椒玉紅素。辣椒中還含有大量黃色素，黃色素主要成分是β-胡羅卜素和玉米黃質(zhì)。其中紅色素占辣椒色素總量50%～60%，所以呈現(xiàn)紅色。辣椒紅色素不僅色澤鮮艷，色價高而且食用安全，也具有較好的保健作用。在日常生活中需要注意的是辣椒紅素在食用油中的溶解度不高，自制辣椒油呈淺淺的黃紅色，而工業(yè)辣椒油往往呈深紅色，這種辣椒油添加了人工的紅色素，并不是辣椒紅素，可能對人體有害，盡量不要食用（圖4）。

3 結(jié)語

自然界為人類提供了數(shù)以萬計的天然化合物，多烯色素只不過是其中一個代表性物質(zhì)。了解這些化合物的化學(xué)性質(zhì)和保健功能，對人們的日常生活具有一定的指導(dǎo)作用，也可以有助于學(xué)生了解生物資源的多樣性，增加學(xué)習(xí)興趣，豐富生物學(xué)知識，促進生物學(xué)教學(xué)。

參考文獻

[1] 王凌健，方欣，楊長青，等.植物萜類次生代謝及其調(diào)控[J].中國科學(xué)：生命科學(xué)，2013，43（12）：1030-1046.

[2] 李福枝，劉飛，曾曉希，等.天然類胡蘿卜素的研究進展[J].食品工業(yè)科技，2007，28（9）：227-232.

[3] 韓美清，趙致.番茄紅素研究進展及應(yīng)用前景[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報，2003，22（5）：456-461.

[4] 朱明軍，宗敏華，吳振強，等.蝦青素研究進展[J].食品工業(yè)科技，2000，21（2）：79-81.

[5] 汪家銘.辣椒紅素具有很大市場潛力[J].技術(shù)與市場，2008（8）：28.endprint