几种常见的多烯色素
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作者: 吴春节 邱念伟
摘 要：多烯色素在日常生活中较为常见，对人体健康具有重要作用。但大部分读者不了解其化学本质。我们以4类最为常见的多烯色素为例，介绍了它们的生物来源、化学结构、化学性质和保健价值，本文的内容既可为生物学教学提供参考，也可为读者提供科普知识。
关键词：多烯色素 胡萝卜素 叶黄素 番茄红素 虾青素 辣椒红素
中图分类号：Q945.18 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0158-02
生物体内除了含有糖类、脂肪、蛋白质、核酸等四大类物质外，还有成千上万种次生化合物，这些化合物是四大类有机物代谢过程中衍生出来的物质，往往是是代谢的终产物，称为次生产物。这些次生产物不仅给人类提供丰富的营养保健物质和化工原料，对生物自身也具有重要的作用。多烯色素就是日常生活中最为常见的种类，但大部分读者对多烯色素等次生化合物的化学本质及用途知之甚少。本文以多烯色素为例，介绍了其常见种类的生物来源、化学结构、化学性质和保健价值，增加读者对次生化合物的认识，并为生物学教学提供参考。
1 多烯色素的化学本质
次生产物可以分为三大类：萜类、酚类和含氮次级化合物，多烯色素属于萜类化合物中的一种。萜类的结构特点可以看作是由若干个异戊二烯单位头尾相连而成的化合物，这种结构特点称为异戊二烯规律。所以萜类化合物的分子中碳原子数均为5的倍数，萜类也是根据化合物分子中异戊二烯单位的数目进行分类的，可分为单萜（10个碳原子）、倍半萜（15个碳原子）、双萜（20个碳原子）、三萜（30个碳原子）、四萜（40个碳原子）和多萜（>40个碳原子）等种类。四萜化合物由8个异戊二烯单位连接而构成，在自然界广泛存在。由于四萜化合物的分子中都含有一个较长的碳碳双键的共轭体系，所以四萜都是有颜色的物质，因此也常把四萜称为多烯色素。
2 多烯色素的常见种类
多烯色素的常见种类有胡萝卜素、叶黄素、番茄红素、虾青素、辣椒红素等，他们不仅在日常生活中极为常见，还具有重要的保健作用，逐一介绍如下。
2.1 胡萝卜素（carotene）和叶黄素（lutein）
胡萝卜素（carotene）呈橙黄色，在植物中的功能为吸收和传递光能，并保护叶绿素。胡萝卜素根据其两端的化学结构又分为α，β，γ，δ，ε等5种异构体，其中β-胡萝卜素在自然界中分布最广，含量最高，生理作用最强。具有清除氧自由基（单线态氧）、抗衰老、抗氧化、提高免疫力、预防癌症、心血管疾病等作用。β-胡萝卜素还是哺乳动物合成维生素A的前体，1分子β-胡萝卜素在人体内可转化成2分子维生素A，是目前人类最安全补充维生素A的产品，维生素A是维持眼睛和皮肤健康的重要营养成分（图1）。
叶黄素呈黄色，主要的作用是抗氧化，尤其对延缓眼睛的老化和退化具有重要作用。人类视网膜黄斑位于眼底视网膜中央，黄斑体的视网膜组织层里有大量的叶黄素，早期的解剖学家称该区域为“黄斑”或“黄点”。黄斑是感光细胞聚集的地方，负责在视野中央提供颜色和具体细节。视网膜上的叶黄素还可能起着蓝光过滤器和猝灭单线态氧的功能。俗话说“三天不吃青，两眼冒金星”，精辟概括了叶黄素的保健功能。
2.2 蕃茄红素（Lycopene）
番茄红素是一种洋红色的多烯色素，呈现明亮的红色，由于最早从番茄中分离获得，故称番茄红素。天然番茄红素存在于番茄、西瓜、南瓜、李、柿、葡萄、红莓、柑桔等果实以及萝卜、胡萝卜、芜箐、甘蓝等植物的根部。番茄红素具有很强的抗氧化作用，其抗氧化作用是β胡萝卜素的3倍，更是维生素E的100倍；是目前已知最有效的抗氧化活性物质之一。它能促进癌细胞分化，抑制癌细胞增殖，是防癌、抗癌的佳品，对于预防心血管疾病、动脉硬化，增强人体免疫系统，延缓衰老等也具有显著作用（图2）。
2.3 虾青素（Astaxanthin）和虾红素（Astacin）
青色的虾蟹高温烹制后为什么变成了红色？那是因为虾蟹体内的虾青素转化成了虾红素。虾青素和虾红素是广泛存在于甲壳类动物和空肠动物体中的一种多烯色素。其中虾青素在动物体内与蛋白质结合存在，而呈青或蓝色，高温下虾青素因氧化作用而变成了虾红素（图3）。
虾青素和虾红素是自然界优质、高效、安全的着色剂和最强的天然抗氧化剂，对人体也具有较强的保健作用，可有效清除细胞内的氧自由基，增强细胞活力，维持机体平衡和减少衰老细胞的堆积。具有保护皮肤健康，促进毛发生长，抗衰老、缓解运动疲劳、增强人体免疫力等生理功能。
2.4 辣椒红素（Capsanthin）与辣椒玉红素（Capsorubin）
辣椒的红色是一种辣椒红色素，并不辣，其辣味物质是辣椒碱。辣椒红色素也是目前热门的抗氧化剂，其主要成分是辣椒红素和辣椒玉红素。辣椒中还含有大量黄色素，黄色素主要成分是β-胡罗卜素和玉米黄质。其中红色素占辣椒色素总量50%～60%，所以呈现红色。辣椒红色素不仅色泽鲜艳，色价高而且食用安全，也具有较好的保健作用。在日常生活中需要注意的是辣椒红素在食用油中的溶解度不高，自制辣椒油呈浅浅的黄红色，而工业辣椒油往往呈深红色，这种辣椒油添加了人工的红色素，并不是辣椒红素，可能对人体有害，尽量不要食用（图4）。
3 结语
自然界为人类提供了数以万计的天然化合物，多烯色素只不过是其中一个代表性物质。了解这些化合物的化学性质和保健功能，对人们的日常生活具有一定的指导作用，也可以有助于学生了解生物资源的多样性，增加学习兴趣，丰富生物学知识，促进生物学教学。
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