综述：叶黄素：化学性质、生物合成途径、应用以及在植物中的生产生物技术

《Phytochemistry Reviews》：Lutein: chemistry, biosynthesis, applications, and production biotechnology in plants

叶黄素作为重要类胡萝卜素，具有抗氧化、抗炎及护眼等特性，广泛应用于医药、食品和染料行业。其化学结构为(3R,3′R,6′R)-β,ε-胡萝卜醇3,3′-二醇，通过甲羟戊酸途径在光合生物质体中合成，主要存在于向日葵花瓣、蛋黄和绿叶蔬菜中。当前生产技术包括高速逆流色谱、超临界流体萃取等传统方法，以及超声辅助提取、微乳技术等绿色工艺，结合响应面法优化提取流程。

　　

摘要

在黄质类化合物中，叶黄素是应用范围最广、普遍存在且生物利用率最高的类胡萝卜素之一。作为一种黄橙色的亲脂性、不溶于水的结晶固体，叶黄素的化学结构被确定为(3R, 3′R, 6′R)-β, ε-胡萝卜素-3,3′-二醇。它是α-胡萝卜素的衍生物，在其末端环上含有两个羟基。叶黄素通过甲羟戊酸途径在光合生物的质体中自然合成。该物质主要存在于彩色花瓣、蛋黄和绿叶蔬菜中。全球范围内，万寿菊（Tagetes属植物）是商业叶黄素提取和生产的知名来源。近年来，微藻也被视为高产叶黄素的有效替代品。叶黄素因其对维护和改善眼睛健康的显著作用而被称为“护眼维生素”，作为一种营养保健品，它还具有多种工业、药理和经济用途，例如抗氧化、抗菌、抗炎、抗糖尿病、抗癌、神经保护、心脏保护以及促进伤口愈合等功效。除了与健康相关的应用外，叶黄素还被用于食品和染料行业，作为营养性食品着色剂和染料。工业上，叶黄素的提取方法包括高速逆流色谱法、超临界流体萃取、酶辅助萃取和溶剂萃取等。此外，研究还开发出了环保的叶黄素生产方式，如超声辅助萃取、微乳技术、微波辅助方法、转基因技术、组学方法以及水培技术等，以优化提取过程。因此，本文从化学性质、生物合成机制、应用领域和生产技术等方面探讨了叶黄素的重要性。