葉黃素類
葉黃素類 （Xanthophylls，最初也作phylloxanthins） 是一類黃色色素，構成了類胡蘿蔔素的兩大類別之一。分子結構類似於胡蘿蔔素（也是組成類胡蘿蔔素的兩大類別之一），但葉黃素類的分子包含氧原子，而胡蘿蔔素是純粹由碳、氫組成的多烯烴。葉黃素類的分子中的氧原子，或者在羥基中，也可以是氧原子取代兩個氫原子而作為一個「橋」（環氧化物）. 因此，葉黃素類的分子具有比烴更大的極性，這種差異使得在色譜分析中把葉黃素類與胡蘿蔔素分開更為容易。典型的，胡蘿蔔素比葉黃素類更顯橙色。
葉黃素類物質在綠色植物的葉子中被發現具有很大的量，在光合作用中有着重要作用。光合作用時，如果光照過強時，捕獲的光能已經使光合能力飽和，並形成了過量的激發態的葉綠素[1]，其所捕獲的能量可以傳遞給葉黃素類物質，最終以分子振動的熱耗散。這被稱為「非光化學猝滅」（non-photochemical quenching）. 激發態的葉綠素能與氧分子作用產生強氧化的單線態氧，破壞構成光合元件的蛋白、色素和脂類。葉黃素類可猝滅單線態氧，起到保護作用。詳見葉黃素類循環。
動物體內的葉黃素類物質，來自其攝入的食物，最終源自植物來源。雞蛋黃，雞的脂肪、皮膚的顏色，都是因為其攝入的葉黃素類物質，主要是葉黃素（lutein）的發色效果，因此在雞飼料中常常添加葉黃素。
人眼視網膜黃斑的顏色，是由於所含有的葉黃素（lutein）與玉米黃素（zeaxanthin），起到人眼吸收藍光時吸收產生的離子的保護作用。這兩種葉黃素類物質都是從人的食物中獲得。它們在人眼視覺中不參與感光功能，因為它們不能轉化為視黃醛.
葉黃素類包含很多種物質，如葉黃素（lutein）, 玉米黃素（zeaxanthin）, 新黃質（neoxanthin）, 紫黃素（violaxanthin）, 以及α-隱黃質與β-隱黃質。β-隱黃質是已知葉黃素類的物質中，末端具有β-環的唯一成員，因此β-隱黃質在哺乳動物體內具有維生素A前體活性。即使如此，也只有那些具有相應的酶把β-環的一端轉化為視黃醛的哺乳動物，這種物質才是有效的維生素A原。食肉哺乳動物一般不具有這種酶。
哺乳動物之外的某些動物，可以把葉黃素類物質轉化為羥基化的視黃醛類似物直接用於視覺。例如，除了某些蠅類的例外，大多數昆蟲使用由葉黃素類物質轉化的右旋異構-3-羥基視黃醛直接作為感光色素。這意味着β-隱黃質（一端是羥基化的β-環）與其它很多葉黃素類物質，如葉黃素（lutein）、玉米黃素（zeaxanthin），可以作為這些動物視覺用的"維生素A"，但胡蘿蔔素，如β-胡蘿蔔素卻不能.
葉黃素類循環
葉黃素類循環（xanthophyll cycle）涉及酶促去除葉黃素類物質（例如紫黃素（violaxanthin）, 花葯黃素（antheraxanthin）, 硅甲藻黃素（diadinoxanthin）的環氧基，產生去環氧基葉黃素類（de-epoxidised xanthophyll） ，例如硅藻黃素（diatoxanthin）, 玉米黃素（zeaxanthin）. 這些酶促循環在捕光天線蛋白的激發態能量的熱耗散上具有重要功用。稱作非光化學猝滅（non-photochemical quenching），這是一種降低到達光合作用中心能量的機制。光化學猝滅是一種對抗光抑制的主要途徑.[2]
對於高等植物，有3種葉黃素類的色素在葉黃素類循環中具有活性: 紫黃素, 花葯黃素與玉米黃素. 在強光條件下，紫黃素通過中間體花葯黃素，酶促去環氧基，轉化為玉米黃素，直接保護了類囊體的膜的脂分子不被氧化，同時激發了在捕光複合物蛋白內的非光化學猝滅。玉米黃素環氧酶促進逆反應的進行。[3]
對於硅藻與甲藻，葉黃素類循環的組成色素是硅甲藻黃素，在強光下轉化為硅藻黃素 （對於硅藻）或者甲藻黃素 （對於甲藻）. [4]
命名
英文中的習慣命名Xanthophyll，來源於希臘語xanthos （ξανθος, 黃色）+ phyllon （φύλλον, 葉子）, 因為在早期色譜試驗時看到葉子色素形成了黃色條帶。
在中文中，「葉黃素」這個用法對應於兩個不同的英文概念，lutein與Xanthophyll。這常常造成混淆與誤用。在著作《類胡蘿蔔素化學及生物化學》[5]的序言中，是如此分辨這兩個概念：
由於它們在人體內不會轉化成維生素A， 過去對於類胡蘿蔔素中番茄紅素（Lycopene）和葉黃素（Lutein）的研究較少。後來的研究發現：類胡蘿蔔素中的含氧類胡蘿蔔素（葉黃素類，Xanthophylls），可以具有比β-胡蘿蔔素更高的抗氧化活性,...
在該書的第八章第二節《萬壽菊花中的葉黃素及其製品》，給葉黃素的定義為[6]：
葉黃素是一種類胡蘿蔔素。其中文習慣命名為葉黃素，英文習慣命名為Lutein，中文系統命名為3,3'-二羥基-β,α-胡蘿蔔素，英文系統命名為3,3'-di-hydroxy-β,α-carotene，分子式C40H36O2，相對分子質量568.88。
可見，應把Lutein譯為葉黃素，把Xanthophylls譯為葉黃素類，比較合適。
參考文獻
- ^ 陽成偉等：「植物光破壞防禦機制的研究進展」，《植物學通報》2003年第20卷第4期:495-500.
- ^ Falkowski, P. G. & J. A. Raven, 1997, Aquatic photosynthesis. Blackwell Science, 375 pp
- ^ Taiz, Lincoln and Eduardo Zeiger. 2006. Plant Physiology. Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc. Publishers, Fourth edition, 764 pp
- ^ Jeffrey, S. W. & M. Vesk, 1997. Introduction to marine phytoplankton and their pigment signatures. In Jeffrey, S. W., R. F. C. Mantoura & S. W. Wright （eds.）, Phytoplankton pigments in oceanography, pp 37-84. – UNESCO Publishing, Paris.
- ^ 惠伯棣主編：《類胡蘿蔔素化學及生物化學》，中國輕工業出版社2005年01月出版.
- ^ 這裡的葉黃素的IUPAC系統命名法並不正確。其實，不存在稱作"α"的末端基團。正確的系統命名是：β,ε-carotene-3,3'-diol
- Demmig-Adams, B & W. W. Adams, 2006. Photoprotection in an ecological context: the remarkable complexity of thermal energy dissipation, New Phytologist, 172: 11–21.