番茄红素。

番茄红素番茄红素（lycopene）是膳食中的一种天然类胡萝卜素，广泛存在于自然界的植物中，人体内各组织器官也有较多分布。由于番茄红素没有维生素A的生物活性，所以其作用在相当长的时期内并未引起人们足够的重视。但近几年的研究发现，番茄红素有比其他类胡萝卜素更好的生物活性，并且是防病治病的重要功能因子，已成为目前国际上功能食品成分研究的一个热点。研究发现，番茄红素具有抗氧化、延缓衰老、抑制肿瘤、预防心血管疾病、提高人体免疫力、延缓骨质疏松、抗辐射等作用，是一种很有发展前途的新型功能性天然色素。番茄红素已被联合国粮农组织（FAO）、食品添加剂委员会（JECFA）和世界卫生组织（WHO）认定为A类营养素，并被50多个国家和地区作为具有营养与着色双重作用的食品添加剂，广泛用于食品、保健品和化妆品等行业。目前，番茄红素健康相关产品的开发已成为国际上功能性食品和新药研究的一个热点，并被誉为“21世纪的保健品新宠”。一、番茄红素的国内外研究历史1、国外对番茄红素的研究现状番茄红素最早由Hartsen在1873年从莓果中分离发现，为结晶性深红色色素。1989年，Masic发现番茄红素在所有类胡萝卜素中对单线态氧的淬灭速度最高；1991年，Campbell发现肝癌患者的肝脏中番茄红素含量较低；1994年，Franceschi发现消化道癌的发生与番茄红素的摄入有关。之后，与番茄红素有关的报道越来越多，内容涉及番茄红素的吸收、运输及新陈代谢的动力学；番茄红素与癌症、心脏病及其他多种疾病的关系；番茄红素的提取、测定及番茄产品的开发研究等。2、国内对番茄红素的研究现状对番茄红素的研究在2000年以前鲜有报道，近几年骤然升温，出现了大量综述类文章，内容包括：番茄红素的性质和提取方法；番茄红素及其研究进展；番茄红素的保健功能的研究现状；番茄红素生理活性的研究进展；番茄红素及其生产应用研究；番茄红素的生产工艺研究进展；番茄红素分离与分析的研究进展等。近10年，有关番茄红素的提取、制剂工艺、保健功能、药理作用及安全性的研究非常活跃，仅在中国申请的有关番茄红素的国内外专利就多达几十份。二、番茄红素的理化性质番茄红素是胡萝卜素的化学结构的异构体，分子式为C40H56，相对分子质量为536.85。1930年Karrer等提出，番茄红素的化学结构式为含有11个碳碳双键的非环状平面共轭多不饱和脂肪烃。研究发现，天然植物中的番茄红素绝大部分为全反结构（71%—79%），而人体中顺式结构的番茄红素比例却高得多。在人的血液中全反式结构仅占27%—42%，而顺式结构占到58%—73%；在人的前列腺组织中，全反式仅占12%—21%，而顺式结构占到79%—88%。从人体血清中检出的顺式异构体，有：9—顺式—番茄红素、13—顺式—番茄红素、15—顺式—番茄红素三种。番茄红素的顺式与反式异构体在熔点、摩尔消光系数、呈色能力、极性、溶解性、最大吸收波长和生物活性等方面都有明显差异。番茄红素制品中由于某些辅料的存在，往往能够起到延缓番茄红素氧化和异构化，从而提高番茄红素制品的稳定性，例如，番茄红素的微乳体系、包合物、微胶囊和软胶囊等的稳定性比番茄红素都有明显提高。1、物理性质番茄红素为暗红色粉末或油状液体，不溶于水，难溶于甲醇等极性有机溶剂，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯、油脂等，番茄红素油溶液呈黄橙色，熔点174℃。2、化学性质作为平面共轭多不饱和烯烃，番茄红素的性质十分活泼，易受氧化、紫外线及温度的影响而迅速氧化分解，并能从反式结构向顺式结构转变。当番茄红素分子从反式结构变为顺式结构时，其颜色变浅，熔点降低。在酸性环境和有CO2存在的条件下以及温度低于50℃的酸性条件下，番茄红素稳定性好；在碱性条件下不稳定，其吸收度值显著下降。一般说来，番茄红素在植物体中较稳定，脱水和粉末化后的番茄红素稳定性差，除非仔细加工且立刻密封或充入惰性气体储存。在番茄红素—β环化酶（beta—LCY）作用下，番茄红素可转变为β—胡萝卜素。三、番茄红素膳食来源及摄取量1、番茄红素膳食来源番茄红素不仅分布在番茄中，还存在于西瓜、南瓜、李子、柿子、胡椒果、桃、木瓜、芒果、番石榴、葡萄、葡萄柚、红莓、云莓、柑橘等的果实，茶的叶片及萝卜、胡萝卜等的根部。番茄及其制品的番茄红素是西方膳食中的类胡萝卜素最主要的来源，人体从番茄中获得的番茄红素占总摄入量的80%以上。除了植物中具有番茄红素等类胡萝卜素以外，一些微生物，如红法夫酵母，藻类，成团泛菌的某些种等都可以产生类胡萝卜素，酵母和大肠杆菌的遗传改造也使得本省不产类胡萝卜素的微生物可以进行这类物质的合成。2、番茄红素摄取量由于人体无法合成番茄红素，所以要补充番茄红素必须从外部摄取。2004年，Matulka等通过番茄红素的动物实验安全性结果显示，番茄红素动物安全性摄入剂量高达4500mg/kg的。番茄红素人体安全性研究表明：番茄红素的服用剂量可高达75mg/天。研究专家们推荐每天番茄红素的摄入量：健康人群5—10mg，病患人群20—30mg，建议健康人群不宜超过30mg。四、番茄红素的生物学功能1、抗氧化活性氧和自由基的性质活泼，具有细胞毒性作用，极易攻击脂类、蛋白质、DNA等生物大分子，引起脂质过氧化、DNA损伤和蛋白质变性等，从而诱发多种疾病。番茄红素在体内外均具有较强的抗氧化活性和清除自由基的能力，是消除自由基和淬灭单线态氧效率最高的类胡萝卜素之一。番茄红素能够接受不同电子激发态的能量，使单线态氧的能量转移到番茄红素中，生成基态氧分子和三重态番茄红素，从而淬灭单线态氧，还可以通过电子转移过程清除自由基，防止蛋白质和DNA受到氧化破坏，预防疾病的发生。番茄红素是天然类胡萝卜素中最有效的单线态氧清除剂，其作用是目前常用抗氧化剂β-胡萝卜素的2倍多，是维生素E的100倍。许多研究证实了番茄红素的抗氧化活性。VanKH等研究发现，番茄红素在保护淋巴细胞免受二氧化氮自由基造成的细胞膜损害或细胞致死方面的能力很强，清除氧自由基的活性也比其它类胡萝卜素强。VibekeB等发现膳食中增加番茄红素摄入量，可以有效抑制脂质、蛋白质和DNA的氧化，使血清中的脂质过氧化物如丙二醛的含量明显减少。研究表明，番茄红素能够提高小鼠血清SOD（超氧化物歧化酶）、GSH（谷胱甘肽）、GSH-Px（谷胱甘肽过氧化物酶）的活性，增强机体抗氧化酶功能，降低MDA（丙二醛）的含量。番茄红素能提高镉中毒小鼠体内抗氧化酶SOD、GSH-Px的活性。对30例高龄维持性血液透析患者的研究表明，番茄红素可显著提高患者血清中的SOD、GSH-Px水平，减轻患者微炎症和氧化应激状态。赵鹏等研究结果表明番茄红素可诱导机体的内源性抗氧化酶GSH-Px、SOD，对老龄大鼠具有抗氧化作用。张成香等研究表明也番茄红素能显著提高SD老龄大鼠血清中SOD的活力，降低大鼠血清中MDA含量，对SD老龄大鼠具有抗氧化作用。对人体血清自由基代谢的研究表明，番茄红素可以提高人体的抗氧化能力，并降低急性大强度运动后人体血清脂质过氧化物MDA增高的幅度、减少抗氧化酶的消2延缓衰老自由基学说认为，衰老过程中的退行性变化是由于细胞正常代谢过程中产生的自由基的有害作用造成的。抗衰老作用的机制研究证明，番茄红素能提高实验动物体内SOD、GSH-Px等的活性，从而清除体内自由基，增强机体的抗氧化能力，进而延缓衰老。摄入适量番茄红素可以有效地增强大鼠机体抗氧化能力，从而延缓D-半乳糖诱发的大鼠衰老。番茄红素可显著降低D-半乳糖所致衰老小鼠的血清、肝脏及脑组织中的MDA含量，提高SOD、GSH-Px的活性，具有一定的抗衰老作用。卢连华等研究表明番茄红素能明显增强老龄大鼠血清中SOD、GSH-Px的活力，降低MDA含量，提高老龄大鼠的抗氧化能力，具有一定的抗衰老作用。以果蝇为实验对象的研究也表明，番茄红素能有效延长果蝇的寿命。2、抗肿瘤番茄红素对细胞的转化有抑制作用，它可以增强细胞之间的细胞间隙连接通讯功能（GJIC）从而抑制人和动物的正常细胞向肿瘤细胞转。番茄红素能抑制许多癌细胞（如乳腺癌、肺癌、子宫癌等）的增殖，且其无副作用和毒性。番茄红素能缩小肿瘤，减慢扩散速度，特别是前列腺癌、肺癌及胃癌，如每周摄入两次番茄制品（番茄红素30mg/d），患前列腺癌的危险可减少34%。番茄红素具有明显的抗肿瘤作用，其机制除了与抗氧化作用有关外，还与其抑制肿瘤细胞增殖、诱导细胞间隙连接通讯及增强机体免疫功能等有关。近年来的研究表明，番茄红素对前列腺癌、消化道癌、宫颈癌、乳腺癌、肝癌、皮肤癌等均有一定的预防和抑制作用。番茄红素能显著抑制人前列腺癌PC-3细胞的增殖，其作用机理可能与诱导PC-3细胞凋亡、阻滞细胞周期进程有关。番茄红素能够明显抑制人食管癌细胞EC-9706的生长，呈现时间和剂量依赖性。毛红丽等研究表明番茄红素对人宫颈癌HeLa细胞的生长具有抑制作用，可促进宫颈癌HeLa细胞发生凋亡，凋亡相关基因bcl-2基因的减少与bax基因表达增加可能是HeLa细胞凋亡的机制之一。此外，番茄红素可有效抑制宫颈癌侵袭和转移，其作用机制可能与降低宫颈癌细胞运动能力、抑制基质金属蛋白酶-2的表达水平有关。番茄红素可抑制人乳腺癌MDA-MB-231、MCF-7细胞增殖，其机制均与阻滞细胞周期进程有关，且番茄红素能诱导MDA-MB-231细胞凋亡。研究表明，番茄红素纳米分散体在体内外均具较强的抗肝肿瘤的作用，其机制可能与提高机体抗氧化能力、抑制肿瘤细胞增殖有关。3、保护心血管1997年，Kohlnuier等在一项同时在10个欧洲国家开展的多中心案例控制研究结果中表明番茄红素而不是β—胡萝卜素对摄食蔬菜的保护效果起主要作用；2000年，Rotterdam研究显示，血清番茄红素水平与动脉硬化呈负相关，而其他类胡萝卜素则无此相关性，可见，番茄红素在动脉硬化的发展过程中可起到一定的保护作用。高脂血症是导致动脉粥样硬化、冠心病、脑卒中等心脑血管疾病的首要危险因素。番茄红素能够调节脂质的代谢，预防心血管疾病的发生。研究发现，番茄红素能有效降低家兔血清中总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇的水平，延控家兔动脉粥样硬化的发生。Hsiao等研究表明，番茄红素通过抗氧化作用，可清除体内自由基，从而抑制神经胶质细胞活性，对局部脑缺血具有保护作用，缩小脑灌注损伤的面积。Minhthy等报道，番茄红素能阻止DNA和脂蛋白氧化，从而减缓动脉粥样硬化，还可以阻止低密度脂蛋白-胆固醇氧化产物形成，防止冠心病的发生。研究表明，番茄水提物能有效调节机体脂质代谢，对高血脂症有一定的治疗作用。番茄红素在体内外均能明显抑制低密度脂蛋白氧化修饰，这可能是其抗动脉粥样硬化的主要机制之一，通过抑制脂质过氧化和低密度脂蛋白氧化，降低动脉粥样硬化的发生率。番茄红素可能通过降低血脂和抗氧化而保护高脂血症大鼠的血细胞和促进纤溶活性，减轻主动脉病变程度。覃伟等人研究表明番茄红素对动脉粥样硬化家兔的血脂和脂蛋白代谢紊乱具有调节作用，其作用机制可能与降低总胆固醇浓度、抑制低密度脂蛋白受体的表达有关。番茄红素对内皮祖细胞的生长有促进作用，保护血管内皮功能而延缓动脉粥样硬化。番茄红素不仅能有效地降低高脂血症大鼠的血脂，而且可能通过降低血脂和提高机体抗氧化酶活力，减少脂质的氧化及氧自由基的释放，减少对白细胞的刺激，从而起到保护心血管系统的作用。此外，番茄红素对大鼠的脑缺血再灌注损伤有明显保护作用，可以清除自由基，减轻脑水肿的形成。戴鸣翔等人的研究表明番茄红素具有抗缺氧/复氧损伤、保护心肌细胞的作用。4、增强免疫力番茄红素能保护吞噬细胞免受自身的氧化损伤，促进T、B淋巴细胞增殖，刺激效应T细胞的功能，增强巨噬细胞、T细胞杀伤肿瘤细胞的能力，减少淋巴细胞DNA的氧化损伤，以及促进某些白介素的产生。番茄红素预处理可以明显减轻肺癌患者围术期免疫功能的抑制，促进免疫功能的恢复。1999年Riso报道两组摄入番茄的人群中，淋巴细胞在体外用过氧化氢处理，DNA的损伤可降低33%和42%。Watzl等研究发现，经常摄食番茄汁可以促