叶黄素是一种光合色素，具有亲脂性，通常不溶于水。它以脂肪酸酯化型的形式存在于橙黄色蔬果或花朵中，而以游离型存在于绿色蔬菜和某些藻类中。通过将植物内的酯化型叶黄素皂化，可以制备游离型叶黄素。然而，目前科学界对于游离型叶黄素是否比酯化型容易吸收利用尚无明确结论。
叶黄素是一种抗氧化物，可以吸收短波长光线（如蓝光等对眼睛有害光线）。这是因为叶黄素的结构中含有一条多烯链，它是一种含有共轭双键的长链发色团，可以提供独特的光线吸收性质。然而，这条多烯链容易被光或热氧化降解，在酸性环境下也不稳定。
尽管叶黄素也可以在蛋黄和动物脂肪中找到，但动物无法自行合成叶黄素，必须通过食物摄入。因此，眼睛黄斑部和鸡蛋蛋黄的黄颜色都来自食物中的叶黄素。深色蔬菜和水果是膳食中叶黄素的主要来源。值得一提的是，虽然蛋黄中的叶黄素含量不高，但其生物利用率很高，是等量蔬菜的3倍。
叶黄素和玉米黄素都属于类胡萝卜素，具有很强的抗氧化作用。它们是构成玉米、蔬菜、水果、花卉等植物色素的主要成分，也是构成人眼视网膜黄斑区域的主要色素。叶黄素在眼睛中的主要生理功能是作为抗氧化剂和光保护剂。研究发现，人类视网膜中叶黄素浓度与视觉敏感度和老年性视网膜黄斑变性的发生有关。此外，摄入富含叶黄素的食物有助于降低、延缓眼睛的老化、退化和病变，减少眼疾的发生率，并可以保护视网膜免受光线的伤害。
叶黄素在市场上主要用于药用、保健食品、普通食品、宠物食品以及动物和鱼类饲料。药用市场估计每年总值为1.9亿美元。保健食品和普通食品市场估计每年总值为1.1亿美元，然而不同产品的成分差异很大，实际功效也会有所不同。宠物食品和其他产品市场估计每年总值为1.75亿美元。除了常见的应用于年龄相关性黄斑点退化，叶黄素现在还在化妆、美容和抗氧化剂的范围内有新的应用。
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