類胡蘿蔔素是一類有機色素，被發現存在於植物的葉綠體或有色體及一些進行光合作用的藻類，某些型別的細菌和真菌含有類胡蘿蔔素。類胡蘿蔔素屬於四萜烯有機分子色素。動物不能製造類胡蘿蔔素（雖然已知一種蚜蟲獲得了合成胡蘿蔔素之一的（torulene）的能力，因為該蚜蟲體內具有產生 紅酵母烯去飽和酶 的基因，源自真菌的基因水平轉移）。動物從其攝食中獲得類胡蘿蔔素，在動物新陳代謝時有不同途徑。 目前已知的類胡蘿蔔素超過 600 種，可分為兩大類，也就是分子中含氧原子的葉黃素類（xanthophylls），和不含氧原子只含碳氫的胡蘿蔔素類（carotenes）。類胡蘿蔔素一般吸收藍光。在植物與藻類中有兩大關鍵作用：吸收光能用於光合作用；保護葉綠素不受光氧化損害。對於人體，4 種類胡蘿蔔素，β 胡蘿蔔素、α 胡蘿蔔素、、βCryptoxanthin，具有維生素 A 活性（即它們可以轉化為視黃醛）。這 4 種以及其它類胡蘿蔔素也可用作抗氧化。在眼睛中，特定的類胡蘿蔔素（葉黃素與玉米黃質）顯然是直接吸收有害的藍色與近紫外光線，保護黃斑，眼睛具有最清晰視力的部分。 膳食中富含來自天然食物（如水果或蔬菜）的類胡蘿蔔素，有益於人的健康，並對於很多臨床疾病具有更低的死亡率。但是，最近一項對來自 68 個可靠的抗氧化補充劑實驗的源分析，涉及 232606 受試驗者，表明攝入額外的 β 胡蘿蔔素補充劑可能不是有益的並可能導致損害，雖然這個結論可能僅限於吸菸者。 除了著名的特例木鱉果與原棕櫚油，大多數富含類胡蘿蔔素的水果與蔬菜都是低油脂的。因為膳食油脂被認為是影響類胡蘿蔔素生物活性的重要因素，一項 2005 年的研究調查了增加鱷梨與油脂能否改善人體對類胡蘿蔔素的吸收。結果表明鱷梨與油脂的增加極大地提高了受試驗者對各種類胡蘿蔔素（α 胡蘿蔔素、β 胡蘿蔔素、番茄紅素與葉黃素）的吸收。煮熟、搗碎食物，例如把番茄做成果汁或番茄醬，也可以增加對類胡蘿蔔素的吸收。 性質 類胡蘿蔔素是一類四萜烯（即分子中包含 40 個碳原子，由 4 個萜烯基團而來，每個萜烯基團包含 10 個碳原子，或者說 8 個異戊二烯基本單位構成）及其氧化衍生物 葉黃素類。結構上，類胡蘿蔔素有一個多聚烯主鏈，末端基團可以為環，可以有氧原子的附加。 包含氧原子的類胡蘿蔔素分子，如葉黃素與玉米黃質，被稱作葉黃素類。 不含氧原子的類胡蘿蔔素，如 α 胡蘿蔔素、β 胡蘿蔔素與番茄紅素被稱作胡蘿蔔素。胡蘿蔔素分子只包含碳、氫原子，因此屬於不飽和烴。 原棕櫚油，是自然界具有最富含胡蘿蔔素的物質。越南產的木鱉果已知具有最高濃度的類胡蘿蔔素番茄紅素。 類胡蘿蔔素的顏色，從淺黃色到亮橙色到深紅色，與其分子結構直接相關。葉黃素類的各種色素常是黃色的，因而得名。碳 碳雙鍵與單鍵交替，相互作用，形成了共軛體系，使得電子更為自由在分子內的區域移動。隨著雙鍵數量的增加，共軛體系的電子有更大移動空間，只需較低能量就可以改變狀態。這使得分子的光能吸收的範圍降低。在可見光譜的短波端的更高頻率的光被吸收，類胡蘿蔔素分子就顯出更多的偏紅色。 命名 類胡蘿蔔素有 3 種常用命名： IUPAC 系統命名 IUPAC 半系統命名惠伯棣等：類胡蘿蔔素的命名，發表於《中國食品新增劑》，2003 年第 4 期，第 48 第 56 頁。另見於：惠伯棣主編：《類胡蘿蔔素化學及生物化學》，第二章第二節《半系統命名 IUPAC 規則》，中國輕工業出版社 2005 年 01 月出版：專門針對類胡蘿蔔素。例如：23 裂環 εε 胡蘿蔔素。由這種命名可以直接確定其分子結構，又不像 IUPAC 系統命名那樣冗長。 習慣命名法。研究者根據其來源及特性（如最大吸收波長）來命名，如辣椒紅素 Capsanthin。 生理作用 光合作用生物，特別是植物與藍細菌，β 胡蘿蔔素在光合作用的中心有著非常重要的作用。由於 β 胡蘿蔔素對稱的分子結構的量子力學效果，它提供了一種對抗自然氧化的光氧化防護機制。類胡蘿蔔素也參與了光合作用的能量傳遞過程。對於非光合作用生物，例如人類，類胡蘿蔔素與抗氧化機制相關。 類胡蘿蔔素具有很多生理功能。由於其分子結構，類胡蘿蔔素是有效的自由基猝滅劑，增強了脊椎動物的免疫系統。人類飲食中包含了幾十種類胡蘿蔔素，大多數類胡蘿蔔素具有抗氧化活性。流行病學研究顯示，具有 β 胡蘿蔔素攝入與血漿 β 胡蘿蔔素高濃度在很大程度上降低了肺癌風險。但是，吸菸者大劑量攝入 β 胡蘿蔔素會增加患癌風險 可能是由於過量的 β 胡蘿蔔高素導致了分解產物抑制了血漿中維生素 A，惡化了吸菸導致的細胞生長。類似的情況在其它動物上被發現。 人類與其它動物基本不能合成類胡蘿蔔素，必須從食物中獲得。存在一種紅豌豆蚜蟲特例。 類胡蘿蔔素是動物的一種常見的，常常是修飾性特徵。例如，粉紅色的火烈鳥與鮭魚，煮熟的龍蝦的紅顏色，都是由於類胡蘿蔔素。類胡蘿蔔素被認為用作修飾性特徵，極端例子如海鸚，因為對於給定的生理與化學性質，類胡蘿蔔素可用作個體健康的真實指示，被動物用於擇偶行為。 人眼的黃斑是特定的類胡蘿蔔素主動集中於此，導致了黃顏色外觀，有助於保護視網膜不受藍色或者具有光化性光線的損害。這與類胡蘿蔔素在植物中的光合系統的保護作用類似。類胡蘿蔔素主動集中於卵巢的黃體，使其因這種特性顏色而命名，一般起到了抗氧化功能。 最常見的類胡蘿蔔素包括番茄紅素以及維生素 A 的前體：β 胡蘿蔔素。植物的最豐富的類胡蘿蔔素是葉黃素類中的葉黃素。葉黃素與其它類胡蘿蔔素在成熟的葉子中並不顯著，這是由於葉綠素 II 的綠色所遮蓋。但是當葉綠素 II 不存在時，如嫩葉與乾枯的落葉，黃色、橙色、紅色就凸顯出來了。同樣的原因，類胡蘿蔔素的顏色在成熟的水果上也是明顯的 如橙子、馬鈴薯、香蕉，也是由於起遮蓋作用的葉綠素的消失。 合成香料 類胡蘿蔔素的降解產物，如紫羅酮，大馬酮以及大馬烯酮，是重要的合成香料分子，廣泛用於香水與香料工業。β 大馬酮與 β 紫羅酮在玫瑰精油中的濃度雖然低，但是這些花的氣味的其關鍵作用的分子。植物的香甜氣味 sweet smells，出現在紅茶、陳年菸草、葡萄以及許多水果，也是由於類胡蘿蔔素降解產生的芳香分子。 疾病 一些類胡蘿蔔素由細菌製造，用於抵抗氧化免疫攻擊。金黃色素使得幾類金黃色葡萄球菌以此命名，此種色素即葡萄球菌金黃色素 staphyloxanthin。這種類胡蘿蔔素是一種臨床的毒力 virulence 因素，因為其抗氧化作用有助於微生物在免疫系統的活性氧類攻擊下存活下來。 天然類胡蘿蔔素列表 烴 十氫番茄紅素 7811121578111215Decahydroγγcarotene 六氫番茄紅素 六氫胡蘿蔔素 15cis78111278Hexahydroγγcarotene 紅酵母烯 Torulene 34Didehydroβγcarotene α 玉米胡蘿蔔素 αZeacarotene 78Dihydroεγcarotene 醇 蝦青素 Alloxanthin 梳黃質 Cynthiaxanthin 蛤黃質 Pectenoxanthin Cryptomonaxanthin 3R3R7878Tetradehydroββcarotene33diol 甲殼黃素 Crustaxanthin βCarotene3434tetrol 尬贊黃素 Gazaniaxanthin 3R5cisβγCaroten3ol 羥基綠硫菌烯 OHChlorobactene 12Dihydrofγcaroten1ol 綠藻黃素 Loroxanthin βεCarotene3193triol 番茄黃素 Lycoxanthin γγCaroten16ol 玫紅品 Rhodopin 12Dihydroγγcarotenlol 紫紅醇 Rhodopinol aka Warmingol 13cis12Dihydroγγcarotene120diol 腐菌黃素 Saproxanthin 34Didehydro12dihydroβγcarotene31diol 玉米黃質 苷 顫藻黃素 Oscillaxanthin 22Bis βLrhamnopyranosyloxy3434tetradehydro1212tetrahydroγγcarotene11diol 草分枝桿菌葉黃素 Phleixanthophyll 1βDGlucopyranosyloxy34didehydro12dihydroβγcaroten2ol 醚 紫菌紅醇 Rhodovibrin 1Methoxy34didehydro1212tetrahydroγγcaroten1ol 球形烯 Spheroidene 1Methoxy34didehydro1278tetrahydroγγcarotene 環氧化物 矽甲藻黃素 Diadinoxanthin 56Epoxy78didehydro56dihydrocarotene33diol 黃體黃質 Luteoxanthin 56 58Diepoxy5658tetrahydroββcarotene33diol 二羥基檸黃質 Mutatoxanthin 檸黃質 Citroxanthin 玉米黃質呋喃氧化物 furanoxide 58Epoxy58dihydroββcarotene33diol 新色素 類胡蘿蔔素Neochrome Carotenoid 58Epoxy67didehydro5658tetrahydroββcarotene353triol Foliachrome 金蓮花色素 Trollichrome 無隔藻黃素 Vaucheriaxanthin 56Epoxy67didehydro5656tetrahydroββcarotene35193tetrol 醛 玫紅品 Rhodopinal Wamingone 13cis1Hydroxy12dihydroγγcaroten20al 圓酵母紅素醛 Torularhodinaldehyde 34Didehydroβγcaroten16al 酸與酸酯 紅酵母紅素 Torularhodin 34Didehydroβγcaroten16oic acid 紅酵母紅素甲酯 Torularhodin methyl ester Methyl 34didehydroβγcaroten16oate 酮 蝦青素 角黃素 斑蝥黃素 ββCarotene44dione 辣椒紅素 3R3S5R33Dihydroxyβκcaroten6one 辣椒玉紅素 3S5R3S5R33Dihydroxyκκcarotene66dione 隱辣椒質 Cryptocapsin 3R5R3Hydroxyβκcaroten6one 22 雙酮螺菌黃素 22Diketospirilloxanthin 11Dimethoxy3434tetradehydro1212tetrahydroγγcarotene22dione 屈曲黃素 Flexixanthin 31Dihydroxy34didehydro12dihydroβγcaroten4one 3OH 角黃素，也稱為 aka 金盞花紅素 Adonirubin、Phoenicoxanthin 3Hydroxyββcarotene44dione 羥基球形烯酮 Hydroxyspheriodenone 1Hydroxy1methoxy34didehydro121278hexahydroγγcaroten2one 奧克酮 Okenone 1Methoxy12dihydrocγcaroten4one 扇貝醇酮 Pectenolone 33Dihydroxy78didehydroββcaroten4one Phoeniconone aka Dehydroadonirubin 3Hydroxy23didehydroββcarotene44dione Phoenicopterone βεcaroten4one 玉紅黃素酮 Rubixanthone 3Hydroxyβγcaroten4one 管藻黃素 Siphonaxanthin 3193Trihydroxy78dihydroβεcaroten8one 乙醇酯 蝦紅素 33Bispalmitoyloxy2323tetradehydroββcarotene44dione or 33dihydroxy2323tetradehydroββcarotene44dione dipalmitate 巖藻黃質 Fucoxanthin 亦稱褐藻素 3Acetoxy56epoxy35dihydroxy67didehydro567856hexahydroββcaroten8one 異巖藻黃質 Isofucoxanthin 3Acetoxy355trihydroxy67didehydro5856tetrahydroββcaroten8one 酸漿果紅素 Physalien 玉米黃素 3R3R33Bispalmitoyloxyββcarotene or 3R3Rββcarotene33diol 管藻素 33Dihydroxy19lauroyloxy78dihydroβεcaroten8one or 3193trihydroxy78dihydroβεcaroten8one 19laurate 脫輔基 Apo 胡蘿蔔素 β 阿樸 2 胡蘿蔔素醛 34Didehydro2apobcaroten2al 阿樸 2 番茄紅醛 阿樸 6 番茄紅醛 6Apoycaroten6al 玄參紅酸醛 Azafrinaldehyde 56Dihydroxy56dihydro10apoβcaroten10al 胭脂樹素 紅木素 Bixin 6Methyl hydrogen 9cis66diapocarotene66dioate 枳橙黃素 Citranaxanthin 56Dihydro5apoβcaroten6one or 56dihydro5apo18norβcaroten6one or 6methyl6apoβcaroten6one 藏紅花酸 Crocetin 88Diapo88carotenedioic acid 藏紅花酸半醛 Crocetinsemialdehyde 8Oxo88diapo8carotenoic acid 藏紅花素 Crocin Digentiobiosyl 88diapo88carotenedioate Hopkinsiaxanthin 3Hydroxy78didehydro78dihydro7apobcarotene48dione or 3hydroxy8methyl78didehydro8apobcarotene48dione 甲基阿樸 6 番茄紅酯 lycopenoate Methyl 6apoycaroten6oate Paracentrone 35Dihydroxy67didehydro5678tetrahydro7apobcaroten8one or 35dihydroxy8methyl67didehydro56dihydro8apobcaroten8one Sintaxanthin 78Dihydro7apobcaroten8one or 8methyl8apobcaroten8one 去甲（Nor） 類胡蘿蔔素和裂環（Seco） 類胡蘿蔔素 珊瑚紅素 Actinioerythrin 33Bisacyloxy22dinorbbcarotene44dione β 胡蘿蔔素酮 5656Disecobbcarotene5656tetrone 多甲藻黃素 Peridinin 3Acetoxy56epoxy35dihydroxy67didehydro5656tetrahydro121320trinorbbcaroten1911olide Pyrrhoxanthininol 56epoxy33dihydroxy78didehydro56dihydro121320trinorbbcaroten1911olide 半 α 胡蘿蔔素酮 56Secobecarotene56dione 半 β 胡蘿蔔素酮 56secobbcarotene56dione or 56secobbcarotene56dione 臭橘黃素 Triphasiaxanthin 3Hydroxysemibcarotenone 3Hydroxy56secobbcarotene56dione or 3hydroxy56secobbcarotene56dione 退 Retro 類胡蘿蔔素與退 脫輔基 類胡蘿蔔素 花菱草類黃素 Eschscholtzxanthin 45Didehydro45retrobbcarotene33diol 花菱草類黃素酮 Eschscholtzxanthone 3Hydroxy45didehydro45retrobbcaroten3one 紫杉紫素 Rhodoxanthin 45Didehydro45retrobbcarotene33dione 福橘黃素 Tangeraxanthin 3Hydroxy5methyl45retro5apobcaroten5one or 3hydroxy45retro5apobcaroten5one 長鏈類胡蘿蔔素 Higher carotenoids 壬異戊二烯黃素 Nonaprenoxanthin 24Hydroxy3methyl2butenyl781112tetrahydroeycarotene 癸異戊二烯黃素 Decaprenoxanthin 22Bis 4hydroxy3methyl2butenyleecarotene Cp 450 24Hydroxy3hydroxymethyl2butenyl23methyl2butenylbbcarotene Cp 473 24Hydroxy3methyl2butenyl23methyl2butenyl34didehydrol2dihydrobycaroten1ol 菌紅素 Bacterioruberin 22Bis 3hydroxy3methylbutyl3434tetradehydro1212tetrahydroyycarotene11dio 註釋 參考文獻 外部連結 httpwwwcarotenoidsocietyorg 類胡蘿蔔素萜類化合物 作為香精和香料前體的類胡蘿蔔素 在蚜蟲裡的類胡蘿蔔素基因 參見 胡蘿蔔素 光化學 植物化學 Category 光合作用 Category 指示生物