叶黄素（Lutein）是一种天然存在的类胡萝卜素，广泛存在于绿色蔬菜、某些水果以及其他植物中，常作为食品添加剂或营养补充剂使用。作为一种重要的天然色素，叶黄素在食品行业中被广泛应用。下面是对食品级叶黄素物质构成的详细介绍。
1. 基本化学结构
叶黄素的化学式为C40H56O2，是一种由40个碳原子、56个氢原子和2个氧原子组成的类胡萝卜素。其分子结构由一个长链的共轭双键系统和一个含有氧原子的环状结构组成。叶黄素属于胡萝卜素类化合物，具有较高的光谱吸收能力，这使得它能吸收特定波长的光，表现出黄色或橙色。
叶黄素的基本结构可描述为：
共轭双键链：叶黄素分子中的40个碳原子通过共轭双键连接，形成一个非常长的碳链结构。该结构具有较强的光学活性，能够吸收特定波长的光。
环状结构：叶黄素的分子两端各含有一个含氧的环状结构，环上连接有氢基团（-OH）。这些氧原子使得叶黄素在化学反应中与其他分子发生相互作用。
2. 分子式与分子量
食品级叶黄素的分子式为C40H56O2，分子量为568.86 g/mol。这个分子式揭示了叶黄素的复杂性，表明其结构较大且含有多个化学基团。
3. 来源与提取
食品级叶黄素通常是从天然植物中提取的，特别是深绿色的蔬菜，如菠菜、羽衣甘蓝、甘蓝和西兰花等。它也可从玉米黄素（Zeaxanthin）等其他类胡萝卜素中提取，因为叶黄素和玉米黄素常常共存于植物中。提取叶黄素的常见方法包括：
溶剂萃取：使用有机溶剂如乙醇、正己烷等，从植物中提取叶黄素。
超临界流体萃取：这种方法使用超临界二氧化碳作为溶剂，具有较高的提取效率和环保性。
提取出的叶黄素通常是浓缩液，并可能经过进一步的纯化，以确保其纯度符合食品级要求。
4. 物理性质
食品级叶黄素呈现黄色或橙色，具有较强的吸光性。在溶液中，叶黄素具有较强的紫外-可见光吸收特性，尤其在约445 nm处吸收最强。由于其化学结构中的共轭双键，叶黄素在紫外线和可见光范围内表现出明显的吸收。
溶解性：叶黄素在油脂类溶剂中溶解性较好，但在水中的溶解度较低。通常，叶黄素需要以油溶性形式存在才能用于食品中，例如，作为油溶性颜料加入食品中。
稳定性：叶黄素在高温和紫外线照射下会降解，因此在食品加工中，需要控制储存条件和加工温度，以确保其稳定性。叶黄素也容易被氧化，因此通常在包装中使用抗氧化剂来延长其保质期。
5. 异构体
叶黄素主要存在两种异构体形式，即R-叶黄素和S-叶黄素。这些异构体是由于叶黄素分子中的某些碳原子和氢原子位置的不同排列所产生的。不同异构体的存在可能会对叶黄素的性质产生微小影响，但一般来说，食品级叶黄素中常以R-叶黄素为主要成分。
6. 色泽特性
叶黄素作为一种类胡萝卜素，具有显著的色泽特性。由于其分子中的共轭双键结构，叶黄素能够吸收特定波长的光，从而呈现黄色或橙色。食品工业中常利用这一特性，叶黄素作为天然色素被添加到各种食品中，增加食品的视觉吸引力。它在添加到食品中的浓度一般较低，以免影响食品的其他感官特性。