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褪黑素（英语：melatonin），或称褪黑激素或美拉托宁，化学名为N-乙酰基-5-甲氧基色胺，是一种在动物、植物、真菌和细菌中皆有发现的物质。在动物体内，褪黑素是一种调节生物钟的激素；而其作用在其他生物体内可能不同，同样，褪黑素在动物体内的合成过程也不同于其他物种。
褪黑素可以用来帮助入睡和治疗睡眠障碍。其可以口服也可以通过喷雾或透皮贴剂的方式给药。褪黑素在美国和加拿大是非处方药，在中国大陆为保健食品（如脑白金的主要成分），在台湾是未经政府许可的药物。在其他的一些国家，褪黑素可能需要凭处方使用，或者不可用。
在高等动物中，褪黑素是由松果体中的松果体细胞制造的。松果体产生的褪黑素是内分泌荷尔蒙，会进入血液；视网膜和胃肠道则产生旁泌性荷尔蒙。下丘脑的视交叉上核会由视网膜接收每日光暗的规律，从而影响褪黑素的制造。
在人体内，5-羟色胺（又称为血清素）在N-乙酰基转移酶催化下与乙酰辅酶A反应转化为N-乙酰-5-羟色胺，然后N-乙酰-5-羟色胺再在乙酰血清素O-甲基转移酶催化下被S-腺苷甲硫氨酸甲基化为褪黑素。
有些植物，例如稻米，也会制造褪黑素，哺乳类动物进食含有褪黑素的食物后，褪黑素会被吸收，溶入体内的褪黑素。
褪黑素受光照影响呈昼夜节律性，通常早上8点褪黑素在血液中的浓度降至最低点，在晚上20点左右开始分泌，随后逐渐开始上升，23点后迅速升高，凌晨2-3点达到顶峰，然后逐渐下降，睡眠逐渐变浅，直到早晨自然醒来。因此褪黑素的第一个生理特点就是它的分泌有规律性，而且是一种睡眠生物钟调节器而不是睡眠的促进器，也就是说，它的作用就是告诉我们：伙计们，到睡觉的时间啦！
褪黑素的分泌量还与年龄有关，35岁以后，机体腺体功能降低，褪黑素分泌量减少，平均每10年降低10%～15%，而老年睡眠障碍患者褪黑素下降更加明显，分泌量仅为高峰期的十分之一，导致睡眠节律和多个系统功能紊乱。所以说一般年轻人身体内是不缺此物质的。
褪黑素的分泌受光线控制。在夜晚褪黑素分泌增多，但只要眼球见光，褪黑素的分泌就受到抑制。因此如果夜间频繁起床并大开灯光，就会明显影响褪黑素的分泌，导致再入睡困难。