番茄紅素的研究進(jìn)展

金麗芬,張曉燕,夏文明

番茄紅素(lycopene)不僅是一種天然的食用色素,而且在有效預(yù)防各種疾病,如防癌抗癌、預(yù)防心血管疾病等方面顯示出其多方面的生物學(xué)功能,素有“藏在西紅柿里的黃金”之美稱,已被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)、食品添加劑委員會(huì)(JECFA)和世界衛(wèi)生組織 (WHO)認(rèn)定為 A類營(yíng)養(yǎng)素,并被50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)作為具有營(yíng)養(yǎng)與著色雙重作用的食品添加劑。

1 來(lái)源

番茄紅素在自然界中分布很廣泛。在植物中主要是存在于成熟的紅色水果和蔬菜中,在秋橄欖漿果中的含量較高。如番茄、西瓜、番石榴、番微果、木瓜、葡萄、草莓、苦瓜籽、蘿卜、胡蘿卜、紅肉臍橙、甜杏、紅色葡萄、柚子等,龍蝦和螃蟹中也含有番茄紅素。平時(shí)人們通過(guò)飲食獲取番茄紅素[1],每 100 g番茄含番茄紅素 3～14mg,成熟度愈高含量愈多。目前番茄紅素的生產(chǎn)方法主要有天然產(chǎn)物提取法、基因工程發(fā)酵法和化學(xué)合成法?；瘜W(xué)合成番茄紅素自 Karrer首次合成至今已有半個(gè)世紀(jì),方法成熟。

2 理化性質(zhì)

番茄紅素是一種脂溶性不飽和碳?xì)浠衔?是類胡蘿卜素的一種,分子式為 C40H55,相對(duì)分子質(zhì)量為 536.85,熔點(diǎn)174℃(反式),與 β-胡蘿卜素是同分異構(gòu)體。番茄紅素難溶于甲醇,可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮,易溶于三氯甲烷硫化碳、苯等有機(jī)溶劑。番茄紅素是許多類胡蘿卜素生物合成的中間體,經(jīng)過(guò)環(huán)化可形成其他類胡蘿卜素,但動(dòng)物體內(nèi)無(wú)法合成,只能從食物中攝取。番茄紅素分子中有 11個(gè)共軛雙鍵和 2個(gè)非共軛雙鍵,因此其穩(wěn)定性很差,容易發(fā)生順?lè)串悩?gòu)和氧化降解。到目前為止已發(fā)現(xiàn) 72種異構(gòu)體。天然存在的番茄紅素全部為全反式構(gòu)型,在人體組織中則大部分為順式構(gòu)型。長(zhǎng)時(shí)間加熱或紫外線照射可使其異構(gòu)化,產(chǎn)生部分順式構(gòu)型。番茄紅素順式與反式異構(gòu)體的物理和化學(xué)性質(zhì)有很大差異,主要表現(xiàn)在熔點(diǎn)、摩爾消光系數(shù)、呈色能力、極性、溶解性、最大吸收波長(zhǎng)和生物活性的不同[2]。

3 體內(nèi)分布和代謝

番茄紅素是脂溶性物質(zhì),經(jīng)消化后通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散方式被小腸黏膜吸收。隨后結(jié)合入乳糜微粒進(jìn)入淋巴系統(tǒng),轉(zhuǎn)運(yùn)入肝臟。在載脂蛋白的幫助下,從肝臟轉(zhuǎn)運(yùn)到血漿再分布到不同的器官。吸收過(guò)程受食物組成、顆粒大小和是否熱處理、消化酶、胃酸等影響。正常飲食情況下,番茄紅素在人體血漿中的濃度為 0.2～1.0μmol/L,平均約 0.5μmol/L。人體血漿中番茄紅索的水平?jīng)]有明顯的性別差異。但女性血漿中的番茄紅素水平受月經(jīng)周期的影響,黃體中期血漿中番茄紅素含量有一個(gè)高峰。人體內(nèi),番茄紅素含量較高的器官組織是腎上腺、睪丸、肝臟和前列腺,在腎和肺中也占一定優(yōu)勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)[3],一次性食入 16.5mg番茄紅素,6 h后血液有一個(gè)弱增長(zhǎng),12h有一個(gè)大增長(zhǎng),104 h后才消失。番茄紅素是脂溶性物質(zhì),在熱加工后和脂類存在情況下,可提高其生物利用率,血清濃度在 24～48h達(dá)高峰,半衰期 2～3 d,隨攝入量增加,血清番茄紅素濃度升高,但不呈線性關(guān)系,且順式比反式結(jié)構(gòu)的番茄紅素更易吸收。

4 生物學(xué)特性及其研究

番茄紅素的抗氧化性、清除自由基、誘導(dǎo)細(xì)胞間信息傳遞、抑制細(xì)胞增殖、增加免疫力等功能,對(duì)預(yù)防疾病起著關(guān)鍵的作用。

4.1 抑癌作用 20世紀(jì) 50年代,美國(guó)科學(xué)家首次報(bào)道番茄紅素具有抗癌效應(yīng),近年來(lái),在抗氧化、抑癌,如宮頸癌、乳腺癌[4]方面的研究證明,番茄紅素具有抑制腫瘤生長(zhǎng)的作用,其作用可能與提高抗氧化酶活力、降低脂類氧化產(chǎn)物、減輕細(xì)胞DNA損傷有關(guān)[5]。番茄紅素對(duì) HeLa細(xì)胞的生長(zhǎng)具有抑制作用,可促進(jìn)宮頸癌HeLa細(xì)胞凋亡,可以抑制宮頸癌的發(fā)生[6]。番茄紅素可抑制人乳腺癌MDA-MB-231細(xì)胞增殖,還與誘導(dǎo)凋亡相關(guān)[7]。番茄紅素與人前列腺癌PC-3細(xì)胞的抑制增殖作用有關(guān);Millis等[8]對(duì)萬(wàn)余名男性進(jìn)行了 6年的隨訪研究,發(fā)現(xiàn)食用番茄可明顯降低患前列腺癌的危險(xiǎn)性。Giovannueei等對(duì)美國(guó) 47 894名醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行的隨訪研究也證實(shí),攝入含大量番茄紅素的番茄制品與前列腺癌患病的危險(xiǎn)性呈負(fù)相關(guān),發(fā)生前列腺癌的危險(xiǎn)性下降 21%。

4.2 血管粥樣硬化的預(yù)防和延緩作用 荷蘭鹿特丹的一項(xiàng)包含 108例的營(yíng)養(yǎng)流行病學(xué)對(duì)照研究[9],分析了血漿 α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、番茄紅素、β-隱黃質(zhì)、葉黃素及玉米黃素的含量與大動(dòng)脈粥樣硬化間的關(guān)系。以腹主動(dòng)脈鈣化斑作為評(píng)價(jià)大動(dòng)脈粥樣硬化的標(biāo)志,以年齡、性別調(diào)整邏輯回歸模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)僅血漿番茄紅素與大動(dòng)脈粥樣硬化呈負(fù)相關(guān),進(jìn)行多元校正分析后也得到同樣的結(jié)果,認(rèn)為動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生中番茄紅素是重要的保護(hù)性因子。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示,給小鼠飼喂高膽固醇飼料 4個(gè)月后,這些小鼠血漿脂質(zhì)過(guò)氧化水平較喂食正常飼料小鼠明顯升高,乙酰膽堿介導(dǎo)的大動(dòng)脈松弛能力也受到明顯損害,而在高膽固醇飼料中添加 20%番茄凍干粉的小鼠,這兩個(gè)指標(biāo)與正常飼料組小鼠無(wú)明顯差異。因此認(rèn)為番茄能夠?qū)垢吣懝檀夹∈蟮难軆?nèi)皮功能紊亂,并且這種保護(hù)作用很有可能是番茄中的番茄紅素提供的。番茄紅素還有助于減少高脂血癥兔主動(dòng)脈脂質(zhì)斑塊面積,減輕脂肪肝病變程度,防止或延緩動(dòng)脈粥樣硬化的形成[10]。

4.3 骨質(zhì)疏松的預(yù)防和治療作用 也有報(bào)道稱,番茄紅素通過(guò)其抗氧化功能而影響成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞的功能,從而能夠?qū)琴|(zhì)疏松癥發(fā)生發(fā)展的病理過(guò)程進(jìn)行有效干預(yù),最終阻止和減緩骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生[11]。在去卵巢大鼠動(dòng)物模型上也初步證實(shí),番茄紅素對(duì)大鼠氧化應(yīng)激后骨質(zhì)疏松的骨質(zhì)具有保護(hù)作用[12]。相關(guān)實(shí)驗(yàn)證明番茄紅素組對(duì)H2O2誘導(dǎo)的成骨細(xì)胞氧化損傷有明顯的保護(hù)作用,且各項(xiàng)生化指標(biāo)與損傷對(duì)照組均存在明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,說(shuō)明番茄紅素均可以有效地降低 H2O2對(duì)成骨細(xì)胞造成的傷害。

4.4 肝臟纖維化的抑制作用和急性肝損傷的預(yù)防保護(hù)作用研究證明番茄紅素對(duì)急性肝損傷大鼠有保護(hù)作用,脂質(zhì)過(guò)氧化參與肝星狀細(xì)胞激活,肝星狀細(xì)胞的活化是肝纖維化形成的關(guān)鍵,因此番茄紅素可能具有抗肝纖維化作用。動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)證實(shí),運(yùn)用番茄紅素治療T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的小鼠肝纖維化有治療作用[13]。在小鼠急性肝損傷的動(dòng)物模型上,實(shí)驗(yàn)證明:番茄紅素能升高急性酒精肝損傷小鼠血清與肝組織SOD、GSH-Px活性,降低血清 ALT、AST活性和血清與肝組織MDA含量,并能不同程度地改善肝臟病理組織損傷[14],從而得出番茄紅素對(duì)酒精所致急性肝損傷具有預(yù)防性保護(hù)作用的結(jié)論。

4.5 皮膚的保護(hù)作用 番茄紅素可有效抑制和清除自由基,防止紫外線照射對(duì)皮膚的損害。有研究發(fā)現(xiàn),用致死劑量的紫外線照射小鼠,并飼喂番茄紅素,小鼠的生存率明顯增加[15]。濃縮的番茄紅素對(duì) β-紫外線導(dǎo)致的機(jī)體損傷有保護(hù)作用,并可減少機(jī)體的炎癥反應(yīng),維持正常的細(xì)胞增殖,減少 DNA的損傷。研究表明,受陽(yáng)光照射的皮膚與相鄰的不受陽(yáng)光照射的皮膚相比,其內(nèi)部的番茄紅素的含量低 31%～46%,而增加皮膚內(nèi)番茄紅素的含量可以防止或減輕紫外線對(duì)皮膚的損傷。

4.6 其他 番茄紅素具有非抗氧化機(jī)制,也有報(bào)道認(rèn)為機(jī)體通過(guò)增加番茄紅素的攝入,可調(diào)節(jié)基因功能,改善細(xì)胞間的信息傳導(dǎo),調(diào)節(jié)激素和免疫應(yīng)答,或調(diào)節(jié)新陳代謝,從而達(dá)到降低慢性疾病發(fā)生的危險(xiǎn)。

5 應(yīng)用前景

雖然到目前為止,有許多證據(jù)證明番茄紅素具有抗癌、抗動(dòng)脈粥樣硬化、抗氧化、保護(hù)肝臟等多種作用,但是為了進(jìn)一步了解番茄紅素的具體作用機(jī)制還需更多的實(shí)驗(yàn)研究和臨床試驗(yàn),建立攝入番茄紅素與降低這些疾病發(fā)病率的關(guān)系,隨著對(duì)番茄紅素研究的深入,其臨床藥用價(jià)值不可小覷。目前人們?cè)絹?lái)越注重“綠色”、健康的情況下,番茄紅素因其自身獨(dú)特的保健功能逐漸得到人們的認(rèn)可,在臨床試驗(yàn)尚未完全證實(shí)的情況下,定位以開(kāi)發(fā)抗氧化和防衰老保健食品定會(huì)存在很大的市場(chǎng)。

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(本文編輯:林永麗)