番茄紅素生物學(xué)功能研究進(jìn)展及應(yīng)用前景

潘曉威+葉劍芝+蘇子鵬+周慧蓮+楊春亮

摘要 番茄紅素是成熟番茄中的主要色素，是一種非常重要的不含氧的類胡蘿卜素，色澤暗紅，為純天然食品添加劑，并且具有優(yōu)越的生物學(xué)功能。本文概述了番茄紅素的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)，著重總結(jié)了其優(yōu)越的生理作用。

關(guān)鍵詞 番茄紅素；生物學(xué)功能；理化性質(zhì)；應(yīng)用前景

中圖分類號 R151 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）01-0237-02

Research Progress on Physiological Function of Lycopene and Its Application Prospect

PAN Xiao-wei 1，2 YE Jian-zhi 1，2 SU Zi-peng 1，2 ZHOU Hui-lian 1，2 YANG Chun-liang 1，2 *

（1 Agricultural Product Processing Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences，Zhanjiang Guangdong 524001；

2 Laboratory of Agricultural Products Processing Quality and Safety Risk Evaluation，Ministry of Agriculture，Zhanjiang）

Abstract Lycopene is the main pigment in ripe tomato and a very important carotenoids which do not contain oxygen，colour and lustre is dark red.Lycopene is a kind of natural food additives，with advantageous physiology function.This paper outlined the structure of lycopene，physical and chemical properties，summarized the superior physiological function of lycopene.

Key words lycopene；physiological function；physical and chemical property；application prospect

番茄紅素不具VA活性，具有抗氧化和增強(qiáng)免疫力等功能，是一種屬于類胡蘿卜素的紅色色素，兼具增色和營養(yǎng)功效。其性能較其他胡蘿卜素更優(yōu)越，如清除單線態(tài)氧的能力是β-胡蘿卜素的2倍以上，是VE的100倍[1]。

番茄紅素順式與反式構(gòu)型可相互轉(zhuǎn)化，在成熟的紅色果實(shí)中主要以全反式構(gòu)型存在，在人體中多以順式構(gòu)型分布。人體自身不能生成番茄紅素，只能從食物中攝取。番茄、西瓜、草莓、胡蘿卜、柑橘、葡萄、紅色葡萄柚等果蔬中均富含番茄紅素，以番茄中含量最高，達(dá)3～14 mg/100 g，且含量隨番茄果實(shí)成熟度增加而增加[2]。

1 分子結(jié)構(gòu)

番茄紅素，又稱Ψ-胡蘿卜素，是一種由多聚烯烴鏈構(gòu)成，具有不飽和開環(huán)結(jié)構(gòu)的碳?xì)浠衔?，屬于異戊二烯類化合物，在自然界中主要以全反式結(jié)構(gòu)存在（圖1）。番茄紅素的分子式為C40H56，含11個(gè)共軛雙鍵和2個(gè)非共軛雙鍵，末端無芳香環(huán)，相對分子量為536.85。番茄紅素與β-胡蘿卜素相比，不具有成環(huán)結(jié)構(gòu)。因此，不具VA活性。

2 理化特性

番茄紅素在較低濃度溶液中呈橙黃色，通常為深紅色粉末或油狀液體，純品則為針狀深紅色晶體[3]。番茄紅素的熔點(diǎn)（全反式異構(gòu)體）為174 ℃，可燃燒，易溶于油類和某些有機(jī)溶劑（氯仿、二硫化碳、四氫呋喃等），溶解度隨溫度升高而增大，難溶于乙醇和甲醇等，不溶于水。且純度越高，溶解越困難。

番茄紅素的分子結(jié)構(gòu)中含多個(gè)雙鍵，在遇到酸、光、氧、金屬離子及高溫時(shí)不穩(wěn)定，易降解[4]。在氧氣中，番茄紅素易形成環(huán)氧化物。經(jīng)紫外線照射或長時(shí)間加熱會發(fā)生分子異構(gòu)化，部分由全反式構(gòu)型轉(zhuǎn)化為順式構(gòu)型[5]。在摩爾消光系數(shù)、熔點(diǎn)、極性、呈色能力、溶解性、最大吸收波長和生物活性等方面，番茄紅素的順式與反式異構(gòu)體均存在較明顯的差異[6]。為了防止氧化和異構(gòu)化，通常保存番茄紅素時(shí)會加入抗氧化劑和惰性氣體，并將其置于棕色試劑瓶中保存于陰涼處。

3 生物學(xué)功能

3.1 抗氧化功能

單線態(tài)氧和過氧化自由基都是體內(nèi)生成的活性氧，均能與體內(nèi)的蛋白質(zhì)、DNA或脂質(zhì)等生物大分子發(fā)生反應(yīng)，削弱其功能[7]。番茄紅素能高效淬滅單線態(tài)氧及清除過氧化自由基，表現(xiàn)出較高的抗氧化作用。其淬滅單線態(tài)氧的能力與其分子中共軛雙鍵的數(shù)目密切相關(guān)[8]。Nguyen等[9]研究了逾30 種生物抗氧化劑淬滅單線態(tài)氧的效果，其中以番茄紅素的速率常數(shù)最高。

番茄紅素清除氧自由基的能力較其他類胡蘿卜素高，保護(hù)淋巴細(xì)胞免受二氧化氮自由基損害細(xì)胞膜或細(xì)胞致死的能力較強(qiáng)[10]。增加番茄紅素的攝食可有效抑制蛋白質(zhì)、DNA和脂質(zhì)的氧化作用，使血清中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物如丙二醛等明顯減少[11]。番茄紅素可增強(qiáng)肝臟超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶的活力，降低小鼠肝微粒體內(nèi)葡萄糖6-磷酸還原酶、細(xì)胞色素P450還原酶、還原型輔酶、還原型輔酶Ⅱ、細(xì)胞色素b5還原酶的活性，從而提高機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的能力，降低其對毒物的敏感性[12]。

3.2 增強(qiáng)免疫力

過氧化氫體外處理攝食番茄人群的淋巴細(xì)胞，DNA損傷可降低33%和42%。脂類、蛋白質(zhì)、DNA等生物大分子損傷在慢性病中起著重要作用。日食番茄汁25 g（含番茄紅素7 mg，β-胡蘿卜素0.3 mg）連續(xù)14 d后，淋巴細(xì)胞和血漿中番茄紅素濃度明顯增加，淋巴細(xì)胞的DNA損傷約降低50%，避免增殖過程中DNA復(fù)制時(shí)可能發(fā)生的損傷。番茄紅素對T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化有促進(jìn)作用，具有保護(hù)吞噬細(xì)胞、預(yù)防和修復(fù)細(xì)胞損傷，使其免受自身氧化損傷的作用，還可以促進(jìn)T、B淋巴細(xì)胞增殖，刺激效應(yīng)T細(xì)胞的功能，活化細(xì)胞，增強(qiáng)T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的殺傷力，促進(jìn)某些白介素的產(chǎn)生，減少淋巴細(xì)胞DNA的氧化損傷，提高人體免疫力[13]。endprint

3.3 抗衰老

隨著年齡的增長，人體許多組織會發(fā)生變性，而番茄紅素具有強(qiáng)抗氧化性，可中和自由基、促進(jìn)細(xì)胞再生，對由衰老引起的人類疾病具有抑制作用。高番茄紅素水平對急性心肌梗死有預(yù)防作用，可降低患心血管病的風(fēng)險(xiǎn)。血清中番茄紅素低水平與衰老、患冠狀動(dòng)脈疾病風(fēng)險(xiǎn)、死亡率及低含量LDL膽固醇具有直接關(guān)系。比較中年人和老年人血漿中p-胡蘿卜素、番茄紅素、α-生育酚及其他類胡蘿卜素的濃度發(fā)現(xiàn)，除番茄紅素外，其他指標(biāo)均等于或高于中年人，而番茄紅素濃度隨年齡增長而降低，且老年人顯著低于中年人[14]。還有研究發(fā)現(xiàn)，番茄紅素具有調(diào)節(jié)血脂、預(yù)防心血管疾病的功效，其血清中含量水平與老年人的自理能力、自控能力有關(guān)。

3.4 抗癌

番茄紅素具有預(yù)防、抑制惡性腫瘤的作用。美國健康專家通過跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多食用番茄可使美國老年人癌癥死亡率降低50%，具有預(yù)防消化道癌的作用。血液中番茄紅素對預(yù)防前列腺癌作用顯著，且在前列腺癌患者血漿中發(fā)現(xiàn)低濃度的番茄紅素和高濃度的活性氧類物質(zhì)。另外，番茄紅素可以抑制膀朧癌、結(jié)腸癌、胃腸癌、乳腺癌、皮膚癌、食道癌、咽癌、胰腺癌和直腸癌等癌細(xì)胞的生長，濃度與其發(fā)生率成負(fù)相關(guān)[15]。血清中含較高量番茄紅素的婦女罹患子宮頸癌的幾率較低。飲食頻度調(diào)查顯示，每周消費(fèi)番茄或番茄制品≥10次可使前列腺癌風(fēng)險(xiǎn)減低35%，攝取番茄紅素量與患前列腺癌風(fēng)險(xiǎn)成顯著負(fù)相關(guān)。番茄紅素對體外培養(yǎng)人胚食管上皮癌細(xì)胞有明顯抑制作用，且隨濃度增加，抑制作用增強(qiáng)[16-17]。

3.5 保護(hù)皮膚

紫外線與單線態(tài)氧、自由基產(chǎn)生有關(guān)，紫外線輻射可導(dǎo)致皮膚灼傷、老化或引發(fā)皮膚癌。類胡蘿卜素在植物中可淬滅紫外線輻射產(chǎn)生的氧化產(chǎn)物，與其在人類皮膚中的功能相似。因此，增加皮膚內(nèi)番茄紅素量可保護(hù)皮膚，減輕或防止紫外線損傷皮膚，受日光照射的皮膚中番茄紅素量較相鄰未受陽光照射的皮膚下降31%～46%[18]。

4 番茄紅素的應(yīng)用

動(dòng)物毒理學(xué)等試驗(yàn)已經(jīng)證明，在不同途徑化學(xué)合成的等同番茄紅素中，有一部分具有安全性。目前，番茄紅素產(chǎn)品主要有番茄紅素片、番茄紅素膠囊以及番茄紅素油和番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等。Roche、LycoRed等公司生產(chǎn)的天然及合成番茄紅素已有獲得FDA公認(rèn)安全物質(zhì)認(rèn)證，在美國作為食用色素使用。歐盟許可使用從番茄中提取的天然番茄紅素作為色素，在果凍、果醬及其他類似水果產(chǎn)品中的最大使用量為100 mg/kg。但現(xiàn)有的研究數(shù)據(jù)尚不能充分確定每天膳食供給的推薦量（ADI值）。

番茄紅素應(yīng)用于保健食品，主要有：用于預(yù)防前列腺癌的產(chǎn)品，這也是應(yīng)用最多的產(chǎn)品；用于延緩衰老的產(chǎn)品；用于防止紫外線灼傷，保護(hù)皮膚的產(chǎn)品；用于類胡蘿卜素復(fù)合產(chǎn)品。我國已獲批準(zhǔn)的含番茄紅素的保健食品有幾十種以上，主要涉及抗氧化、增強(qiáng)免疫力等，包括片劑、膠囊、油等多種形態(tài)。

5 發(fā)展前景

自首次報(bào)道番茄紅素具有抗癌作用后，番茄紅素即引起了人們的關(guān)注。1997年美國癌癥研究大會及美國癌癥協(xié)會年會報(bào)告將番茄作為首推抗癌食品，并指出其具有良好的抗癌作用。近年來，又有研究發(fā)現(xiàn)番茄紅素具有增強(qiáng)免疫力、保護(hù)皮膚、抗衰老、抗動(dòng)脈粥樣硬化等作用[19-23]，美國《時(shí)代》雜志將其評為現(xiàn)代人類十大保健食品之首。我國在當(dāng)前世界番茄紅素開發(fā)熱中，也開始重視并加強(qiáng)研究與開發(fā)番茄紅素。印度已將番茄紅素用于化妝品、營養(yǎng)品、食品、保健品、處方藥等諸多領(lǐng)域?？傮w來說，我國在這方面的研究還在起步階段，與國外差距較大。

我國是個(gè)農(nóng)業(yè)大國，具有發(fā)展番茄加工業(yè)得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，番茄栽培面積較大，年產(chǎn)量超過1 000萬t，具有開發(fā)番茄紅素的資源優(yōu)勢，如能充分利用，其市場潛力將不可估量。番茄產(chǎn)業(yè)被稱為“紅色產(chǎn)業(yè)”，番茄紅素開發(fā)也受到高度重視，已被納入“國家863計(jì)劃”。在我國研發(fā)生產(chǎn)番茄紅素產(chǎn)品，成本較國外進(jìn)口的產(chǎn)品低。國內(nèi)部分廠家已經(jīng)開發(fā)出番茄紅素保健品，并且有越來越多的廠家開始涉足該產(chǎn)業(yè)。番茄紅素產(chǎn)品正逐漸被市場和消費(fèi)者所接受，發(fā)展?jié)摿薮螅且粋€(gè)非常有前景的產(chǎn)業(yè)。

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