葉黃素與藻類生產葉黃素之探討 (I)

葉黃素與藻類生產葉黃素之探討
(Studies on Lutein and Producing Lutein from Microalgae) (I)
國立成功大學化工所詹明章碩士

常常覺得眼睛痠脹、甚至有眼睛模糊的問題嗎？因受科技發達之賜，現代人使用電腦、手機…等行動裝置的機會增多，雖然大大提升了我們的生活便利性，但隨之而來的是許多文明病，因為上班族整天使用電腦，就連下班後仍是典型的低頭族。

長時間使用電腦等裝置使得人眼長時間處於疲勞的狀態，眨眼次數大幅減少，大大提升了乾眼症，甚至白內障等眼睛疾病的機率，特別是電腦螢幕中的藍光，會加速人眼黃斑部內的葉黃素流失，一旦葉黃素缺乏，便會產生視力模糊的症狀，嚴重時甚至會造成黃斑部病變，而造成眼睛失明。那，什麼是葉黃素呢?它又與我們的眼睛健康有著什麼樣的關聯性呢?

葉黃素是什麼呢?

圖一$$~~~$$葉黃素結構 來源：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%91%89%E9%BB%83%E7%B4%A0

在認識葉黃素之前，須先了解類胡蘿蔔素（carotenoids）。類胡蘿蔔素分成兩大類，其中一類是不含氧原子的胡蘿蔔素（carotene），第二類是分子中含氧的葉黃素類（xanthophyll）。葉黃素，其英文名為lutein，是屬於第二類的葉黃素類，分子式為C₄₀H₅₆O₂，結構如圖一所示。由於其長碳鏈與苯環結構影響，使得葉黃素不溶於水，是屬於黃色的脂溶性色素，且因結構中含有長鏈共軛雙鍵，使得葉黃素具有與單相氧及自由基反應結合的能力，因此葉黃素為一良好的抗氧化劑，另長鏈共軛雙鍵也使得葉黃素在光熱環境下，容易產生氧化降解。

適當補充葉黃素是有助眼睛健康，並抵禦來自外界傷害，根據研究指出，人體每天的葉黃素建議攝取量為6毫克（mg）。目前已知在許多蔬菜、水果中皆有葉黃素，特別是深綠色的蔬菜，皆可以攝取到豐富的葉黃素，葉黃素在不同蔬菜、水果中的含量整理如表一。

由表一可知，葉黃素於各種蔬果類的含量大相逕庭，目前商業上用來製造葉黃素的來源主要為金盞花（或稱為萬壽菊，Tagetes erecta），但因為使用金盞花生產葉黃素具有不少缺點，因此近年來使用微藻進行葉黃素生產的研究逐漸增加。

微藻是一種能夠進行光合作用的單細胞藻類，由於其大小需使用顯微鏡才可以觀察到，而得其名。微藻不具有如植物之根、莖、葉等構造，因此具有生長快速的優點，另一方面，微藻體內具有豐富之蛋白質、碳水化合物、色素等，可利用微藻進行實驗設計而生產特定產物，其利用微藻生產葉黃素之詳細內容於第(II)篇說明。

葉黃素在人體中扮演的角色

圖二為人類眼睛的構造示意圖。光線從眼睛的角膜，依序經由瞳孔、水晶體、玻璃體，傳送到眼睛內部的視網膜，而將影像送至腦部，使我們能看到這世界美麗的事物。在視網膜中間區域為黃斑部，是人類的視力中心，黃斑部中大部分由葉黃素與玉米黃素構成，這些色素可有效保護眼睛免受於自由基與高能量光線（特別是藍光）之傷害；此外，另有研究指出葉黃素可能與部分疾病的病理機轉相關，如降低心血管疾病、部分癌症等。

圖二$$~~~$$人類眼睛的構造示意圖 來源：http://www.novartis.com.tw/disease_conditions/Age_related_macular_degeneration.shtml

連結：葉黃素與藻類生產葉黃素之探討 (II)

參考文獻

1. Fraser, P.D., Bramley, P.M. (2004). The Biosynthesis and Nutritional Uses of Carotenoids. Progress in Lipid Research, 43(3), 228-265.
2. Namitha, K.K, Negi, P.S. (2010). Chemistry and Biotechnology of Carotenoids, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 50(8), 728-760.