辣椒紅素的生物利用度、生理功能及機制研究進展

黎智華，王 恬*

（南京農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，江蘇 南京 210095）

隨著社會物質(zhì)文明的發(fā)展，消費者對食品安全的重視程度也越來越高，人們在食品添加劑以及飼料添加劑中更傾向于使用天然植物類生物活性成分。成熟的辣椒是辣椒紅素的良好來源，辣椒紅素被廣泛用作蔬菜和食品添加劑。目前，我國已經(jīng)成為世界上最大的辣椒生產(chǎn)國和消費國，2016年我國鮮辣椒產(chǎn)量約1 746萬 t，占據(jù)全球總產(chǎn)量的50%左右[1]，為辣椒紅素的開發(fā)利用提供了原料支持。辣椒紅素是成熟紅辣椒中最主要的類胡蘿卜素，其比例占到42%～84%[2-4]。辣椒紅素主要以脂肪酸?；问酱嬖谟诶苯分校呛芎玫淖杂苫宄齽5]。辣椒紅素對維持動物機體健康具有特殊意義，能夠抑制機體產(chǎn)生過量的活性氧（reactive oxygen species，ROS），機體內(nèi)ROS的過度生成會導(dǎo)致氧化應(yīng)激，而氧化應(yīng)激是許多疾病的重要誘因。辣椒紅素等類胡蘿卜素及其代謝產(chǎn)物被證實在ROS介導(dǎo)的疾病中起保護作用，如心血管疾病、癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病以及眼科疾病[6]。辣椒紅素因其來源廣泛、色澤鮮艷、安全性強、抗氧化而被商品化為著色劑、飼料補充劑和營養(yǎng)品，應(yīng)用于醫(yī)療、化妝品和生物技術(shù)行業(yè)。本文對辣椒紅素的生理功能展開綜述，旨在為辣椒紅素的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 辣椒紅素的來源與理化性質(zhì)

辣椒紅素是傳統(tǒng)茄科植物紅辣椒中一種主要的類胡蘿卜素。例如，730 F1和1245 F1品種辣椒中類胡蘿卜素含量為2 310～2 390 mg/kg（以干質(zhì)量計，下同），其中紅色的類胡蘿卜素平均含量為1 320～1 340 mg/kg，占類胡蘿卜素總量的56.06%～57.14%，且辣椒紅素的平均含量（1 270 mg/kg）遠高于辣椒玉紅素（58.6～67.2 mg/kg）[3]。辣椒紅素的生物合成途徑是β-胡蘿卜素或其前體物通過環(huán)化、羥基化和環(huán)氧化等幾個結(jié)構(gòu)修飾產(chǎn)生，其中間產(chǎn)物是玉米黃質(zhì)，這一過程離不開辣椒紅素-辣椒玉紅素合成酶的參與[7]。有研究人員將辣椒紅素的這一合成途徑引入到水稻中，通過將B-PAC系水稻（富含β-胡蘿卜素）與含有辣椒紅素-辣椒玉紅素合成酶基因的Ccs系水稻雜交，雜交后的B-PAC*Ccs系水稻中能夠產(chǎn)生辣椒紅素[8]。這種采用基因工程與常規(guī)育種相結(jié)合的技術(shù)大大增加了辣椒紅素的品種來源。

純的辣椒紅素為深胭脂紅色針狀晶體，易溶于油脂、丙酮、乙醚、氯仿和二甲基亞砜等極性大的有機溶劑，幾乎不溶于水，其與濃無機酸作用顯藍色，熔點為181～182 ℃[9]。辣椒紅素對溫度敏感，長時間處于70 ℃以上高溫會降解；光照和pH值小于5的酸性環(huán)境都會促進辣椒紅素褪色；辣椒紅素的耐氧化性差，在H2O2和Fe2+混合溶液組成的氧化劑的作用下會發(fā)生嚴重褪色；而NaCl離子強度對辣椒紅素的穩(wěn)定性沒有不良影響[10]。辣椒紅素屬于葉黃素類共軛多烯烴含氧衍生物，分子式為C40H56O3，摩爾質(zhì)量為584.87 g/mol，其結(jié)構(gòu)見圖1，其中包含11 個共軛雙鍵、1 個共軛酮基和1 個環(huán)戊烷環(huán)。

圖1 辣椒紅素的結(jié)構(gòu)[5]Fig. 1 Structure of capsanthin[5]

2 辣椒紅素的生物利用度

辣椒紅素是極性脂溶性物質(zhì)，其在機體內(nèi)的分解代謝途徑與其他膳食脂質(zhì)相同，其過程為：動物體內(nèi)胃腸道消化分解食物基質(zhì)，形成由膳食脂肪和膽汁酸乳化成的混合微團，然后經(jīng)被動運輸進入腸黏膜的柱狀細胞，形成乳糜微粒，再經(jīng)淋巴管進入門靜脈入肝，最后經(jīng)血液循環(huán)系統(tǒng)輸入到各組織[7]。脂蛋白是脂類物質(zhì)的轉(zhuǎn)運形式，其是以疏水脂類為核心、極性脂類及載脂蛋白圍繞組成的復(fù)合體。因此，極性強的辣椒紅素往往存在于由磷脂和載脂蛋白組成的脂蛋白的極性表面[11]。研究表明，辣椒紅素和番茄紅素的半衰期分別為（20.1±1.3）h和（222±15）h，而辣椒紅素（0～74 h）和番茄紅素（0～72 h）的血藥濃度-時間曲線下面積分別為（4.68±1.22）、（0.81±0.17）（μmol·h）/L[11]。從以上結(jié)果可以看出，盡管辣椒紅素被大量轉(zhuǎn)運到血漿脂蛋白中，但其清除速率遠快于番茄紅素，表明辣椒紅素這一極性類胡蘿卜素比番茄紅素在人體中代謝得更快[11]。人體補充辣椒紅素后，血液中的辣椒紅素含量較低，但辣椒酮的含量升高，因此，辣椒紅素在血漿和紅細胞中易經(jīng)氧化生成辣椒酮[12]。通過體外實驗發(fā)現(xiàn)，辣椒紅素的生物利用率較高，大約為36%～40%，而β-胡蘿卜素的生物利用率只有4.0%[13]。

由于各種因素，不同個體間血液中的辣椒紅素含量存在很大差異。食物基質(zhì)是最重要的一個原因，食物種類、食品加工和烹飪都會影響人體內(nèi)辣椒紅素的吸收[14]。冷凍能夠提高辣椒紅素的生物利用率，而煮沸能降低其生物利用率[13]。同時，吸收、分布、代謝和排泄的遺傳多態(tài)性、機體的微生物菌群數(shù)量和分布以及其他類胡蘿卜素相互作用等內(nèi)在宿主因素也能導(dǎo)致個體差異[15]。Zoccali等采用多反應(yīng)監(jiān)測方法，直接定量檢測了11 個志愿者血液中辣椒紅素的濃度（最小值低于檢測下限，最高值為188.4 nmol/L），其平均值為38.9 nmol/L[16]。Nishino等報道，志愿者每天服用含有辣椒紅色素的飲料（其中辣椒紅素的質(zhì)量為6.54 mg），4 周后其血漿辣椒紅素濃度從服用前的未檢出增加到約70.1 pmol/L[12]。然而，也有報道顯示，成人連續(xù)12 周每天補充辣椒紅色素（其中辣椒紅素的含量為3.5 mg/d），在實驗的第0、4、8、12周血液中均未檢測到辣椒紅素[17]。

從成熟紅辣椒中提取的四萜類橙紅色色素整體被稱為辣椒紅色素，其主要包括辣椒紅素與辣椒玉紅素。辣椒紅色素被聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織列為A類色素，在使用中不加以限量[18]。在亞慢性毒性研究中，在F344大鼠的日糧中添加5%的辣椒紅色素，即雄性、雌性大鼠分別攝入辣椒紅色素的量為2 948.4 mg/（kgmb·d）和3 197.4 mg/（kgmb·d），未見辣椒紅色素對大鼠的機體健康造成不良影響[19]；在辣椒紅色素的安全性評估實驗中，受試者連續(xù)12 周每天食入100 mg辣椒紅色素（含3.5 mg辣椒紅素），未見不良反應(yīng)[17]。由上可知，辣椒紅素的安全性極高。

3 辣椒紅素的抗氧化作用

3.1 辣椒紅素的抗氧化作用機制

辣椒紅素通過清除ROS直接發(fā)揮抗氧化作用。Chen等采用缺氧法研究了辣椒紅素對大豆油葉綠素敏化光氧化的穩(wěn)態(tài)動力學，結(jié)果表明，辣椒紅素在二氯甲烷中僅對單線態(tài)氧（1O2）進行淬滅，其淬滅速率常數(shù)為5.746×109L/（mol·s）[20]。上述作者同時采用Rancimat法研究了辣椒紅素、β-胡蘿卜素和葉黃素對含葉綠素大豆油的抗光氧化作用，測定了誘導(dǎo)時間和抗光氧化指數(shù)（anti-photooxidation index，API），其結(jié)果發(fā)現(xiàn)含有辣椒紅素的大豆油比不含辣椒紅素的大豆油氧化誘導(dǎo)時間長，含11 個共軛雙鍵、1 個共軛酮基和1 個環(huán)戊烷環(huán)的辣椒紅素比含11 個共軛雙鍵，但既不含共軛酮基又不含環(huán)戊烷環(huán)的β-胡蘿卜素的API高[20]。類胡蘿卜素對1O2淬滅活性取決于共軛聚烯的數(shù)目、多烯鏈結(jié)構(gòu)和官能團，尤其是共軛羰基[21]；Perez-Galvez等的研究結(jié)果也表明酮基能夠顯著增強辣椒紅素自氧化過程中的穩(wěn)定性，從而增強其抗氧化能力[22]。類胡蘿卜素淬滅1O2的能力：辣椒紅素＞β-胡蘿卜素＞玉米黃質(zhì)（β-胡蘿卜素和玉米黃質(zhì)均含有11 個共軛雙鍵，沒有共軛羰基[21]）。同時，辣椒紅素中的氧基團對亞油酸甲酯自由基驅(qū)動的氫過氧化有抑制作用[23]。以上研究說明了辣椒紅素的抗氧化功能與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，其抗氧化效果優(yōu)于β-胡蘿卜素。辣椒紅素的抗氧化作用機制為：外源性超氧陰離子自由基（O2-·）、H2O2、羥自由基（·OH）等ROS可引起辣椒紅素的氧化降解，破壞碳-碳雙鍵、羰基等發(fā)色團，進而生成無色醇，并且通過過氧化氫酶和過氧化物酶可以抑制ROS與辣椒紅素的反應(yīng)[24-25]。

此外，辣椒紅素能夠參與調(diào)控與ROS相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。ROS的信號傳導(dǎo)作用幾乎與所有已知的信號傳導(dǎo)途徑相關(guān)，例如蛋白酪氨酸激酶、蛋白激酶C、絲裂原激活的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、核因子kappa B（nuclear factor-κB，NF-κB）、激活蛋白1（activator protein-1，AP-1）及Ca2+、環(huán)鳥酸苷等信號分子都參與ROS的信號傳導(dǎo)作用[26]。其中MAPK通路主要由細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、p38MAPK和ERK5 4 條通路組成[27]。Kim等研究發(fā)現(xiàn)辣椒紅素能夠防止過氧化氫誘導(dǎo)的大鼠肝上皮細胞的細胞間隙連接通訊損傷，其主要機制為辣椒紅素抑制ROS的生成，減弱ERK和p38MAPK的磷酸化，但JNK不受影響[28]。

3.2 辣椒紅素在化學環(huán)境中的抗氧化作用

辣椒紅素對化學環(huán)境中自由基的清除能力見表1。辣椒紅素能夠清除2,2,6,6-四甲基-4-哌啶酮（2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidone，TMPD）和血卟啉反應(yīng)液中的1O2，清除核黃素或H2O2和5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物（5,5-dimethyl-1-pyrrolineN-oxide，DMPO）混合溶液中的O2-·和·OH[21]。辣椒紅素能夠抑制氫過氧化物的產(chǎn)生從而抑制脂質(zhì)過氧化[5]。Zhang Jingfei等的實驗也證明了辣椒紅素可及時清除1,1-二苯基-2-硝基肼基（1,1-diphenyl-2-pierylhydrazy，DPPH）自由基、2,2’-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS）陽離子自由基、O2-·和H2O2等[29]。

表1 辣椒紅素對化學環(huán)境中自由基的清除能力Table 1 Capsanthin scavenging capacity against free radicals in chemical environments

3.3 辣椒紅素在細胞中的抗氧化作用

相對于體內(nèi)實驗，建立細胞模型這種體外實驗的研究更簡單、方便和詳細，可實現(xiàn)物種特異性，其缺點是從體外實驗的結(jié)果外推到完整生物體的生物學功能具有挑戰(zhàn)性。進行體外實驗的研究者必須小心避免對其結(jié)果的過度解釋，避免推導(dǎo)出在有機體和系統(tǒng)生物學方面的錯誤結(jié)論。表2為辣椒紅素對不同細胞遭受氧化損傷的保護作用。研究證明，辣椒紅素能夠通過減弱ERK、p38MAPK、連接蛋白43（connexin 43，Cx43）的磷酸化、恢復(fù)Cx43信使RNA的表達途徑來保護大鼠肝上皮細胞的細胞間隙連接通訊免受過氧化氫損傷[28]。辣椒紅素能夠抑制12-氧-十四烷酰醇-13-乙酸酯（12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate，TPA）誘導(dǎo)O2-·的產(chǎn)生和脂多糖/干擾素-γ（lipopolysaccharide/interferon-γ，LPS/IFN-γ）誘導(dǎo)一氧化氮（nitric oxide，NO）的生成[31]，從而緩解細胞的氧化損傷。辣椒紅素還能夠上調(diào)某些細胞的核轉(zhuǎn)錄因子2（nuclear transcription factor 2，Nrf2）蛋白的表達[32]。Nrf2是調(diào)控細胞氧化應(yīng)激反應(yīng)的重要轉(zhuǎn)錄因子，同時也是維持細胞內(nèi)氧化還原穩(wěn)態(tài)的中樞調(diào)節(jié)者，能夠保護機體免受氧化損傷[33]。

表2 辣椒紅素保護細胞免受氧化損傷Table 2 Capsaicin protects cells from oxidative damage

3.4 辣椒紅素在體內(nèi)的抗氧化作用

辣椒紅素在體內(nèi)的抗氧化作用也有一些研究報道。1 μmol/L辣椒紅素能夠抑制果蠅體內(nèi)因H2O2產(chǎn)生的基因毒性，抑制率為49%[34]。日糧中按質(zhì)量添加0.025%辣椒紅素能夠增加肥胖小鼠肝臟中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活力、降低硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)和丙二醛的含量，從而增強其抗氧化能力[35]。

4 辣椒紅素對脂代謝的調(diào)節(jié)作用

Aizawa等的體內(nèi)實驗研究表明，辣椒紅素能夠通過提高載脂蛋白A5水平的表達這一途徑，劑量依賴性增加大鼠血漿高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）[36]。有研究發(fā)現(xiàn)，將辣椒紅素的?；苌锛尤肴搜獫{低密度脂蛋白（low-density lipoprotein，LDL）中，能夠有效地抑制LDL氧化，抑制多不飽和脂肪酸殘基形成共軛二烯，降低小而密的低密度脂蛋白亞組分含量，并抑制膽固醇向自氧化產(chǎn)物（特別是5,6-環(huán)氧膽固醇、7-酮膽固醇和7-β-羥基膽固醇）的轉(zhuǎn)化[37]。因此，辣椒紅素可能通過抑制LDL氧化、降低體內(nèi)LDL亞組分的產(chǎn)生，并增加HDL-C，從而改善機體脂代謝，防止動脈粥樣硬化。

Jo等以小鼠前脂肪細胞3T3L-1的脂肪生成為模型系統(tǒng)，研究辣椒紅素對肥胖相關(guān)的生物活性分子的影響，結(jié)果表明辣椒紅素能夠抑制脂肪生成，其半抑制濃度（half maximal inhibitory concentration，IC50）為2.5 μmol/L；辣椒紅素在分化的前脂肪細胞中也顯示出脂解活性，其半數(shù)有效量（median effective dose，ED50）為872 nmol/L，這可能是因為辣椒紅素具有β2腎上腺素受體激動活性[38]。這一具體過程為：辣椒紅素激活β2腎上腺素受體，從而引起脂肪酸溶解活性增強和脂肪酸加速氧化，產(chǎn)生過量的三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP），激活小鼠的動力學行為，顯著增強肥胖小鼠自發(fā)性運動能力，最終逐步減輕小鼠體質(zhì)量[38]。此外，辣椒紅素還劑量依賴性地增加高脂飲食動物的脂聯(lián)素和誘導(dǎo)腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine 5’-monophosphate-activated protein kinase，AMPK）的磷酸化，增強小鼠體內(nèi)胰島素敏感性[38]。Kim等的結(jié)果也證明了在飼糧中添加辣椒紅素能夠減輕小鼠體質(zhì)量，明顯緩解小鼠的肝臟和脂肪組織肥大[35]。一方面是因為辣椒紅素顯著降低了肝臟甘油三酯水平，并上調(diào)了過氧化物酶增殖物激活受體α，降低SREBP-1c、ACC、FAS和SCD-1等脂肪酸合成相關(guān)基因的表達，導(dǎo)致脂肪生成減少[35]；另一方面，與Jo等的研究結(jié)果一致，辣椒紅素也能誘導(dǎo)肝組織AMPK的磷酸化，促進線粒體β-氧化并抑制脂肪酸合成[35,39]。由上可知，辣椒紅素能夠通過抑制脂肪酸合成、增強其溶解兩方面來減少體內(nèi)脂肪沉積，從而達到減肥的作用。

5 辣椒紅素的免疫調(diào)節(jié)作用

環(huán)境應(yīng)激、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等促炎細胞因子或氧化劑作用于線粒體能夠產(chǎn)生ROS，ROS參與NF-кB和AP-1的活化，然后上調(diào)IL-1、IL-8、TNF-α和iNOS等促炎癥基因的表達，同時激活抗氧化相關(guān)基因（γGCS、MnSOD和HO-1等）的表達，若促炎癥基因和抗氧化（抗炎癥）表達維持平衡，則證明細胞受到損傷后得到恢復(fù)[40]。辣椒紅素能夠降低高脂小鼠血清中的TNF-α、IL-1β水平，提高肝臟中SOD活力[35]。辣椒紅素還能夠抑制TPA誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)（以抑制水腫發(fā)生的比例表示）[41]。TPA誘導(dǎo)的炎癥可與急性炎癥區(qū)分開來，其伴有成纖維細胞增殖和肉芽形成，是腫瘤發(fā)生的分子基礎(chǔ)之一，涉及一個需要DNA聚合酶（polymerases，pols）的生化過程，尤其是修復(fù)/重組相關(guān)的pol λ[41]。因此，辣椒紅素可以通過抗氧化和對哺乳動物pol λ的抑制作用而發(fā)揮抗炎功能。

辣椒提取物或辣椒素能夠增強LPS處理的小鼠腸道派爾集合淋巴結(jié)細胞免疫球蛋白的分泌，如免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）A和IgG1；然而值得注意的是，與辣椒素相反，辣椒紅素卻顯著降低了IgA和IgG1的表達量[42]。這可能是因為：辣椒紅素的效率可能取決于β-胡蘿卜素和β-隱黃素等其他類胡蘿卜素的濃度；辣椒紅素對氧化或酶途徑高度敏感，可以在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，因此，其影響機制尚不完全清楚；不同的遺傳易感性會導(dǎo)致飲食攝入相似的個體對辣椒紅素治療反應(yīng)的不同；辣椒紅素的效率還取決于用藥時間和劑量[43]。因此，在應(yīng)用辣椒紅素之前，應(yīng)通過進一步的研究闡明辣椒紅素在機體免疫系統(tǒng)中發(fā)揮的作用。

6 辣椒紅素的抗癌作用

辣椒紅素能抑制白血病K562細胞的增殖，并呈劑量和時間依賴性地降低K562細胞的存活率，誘導(dǎo)細胞凋亡，干擾細胞周期進程[32]。其作用機制：辣椒紅素通過參與調(diào)控過氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）信號通路和Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白-1（Kelch-like ECH associated protein 1，Keap1）-Nrf2/親電反應(yīng)元件（electrophilic effect elements，EpRE）/抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response elements，ARE）

信號通路來抑制K562細胞增殖[32]。辣椒紅素呈時間和劑量依賴性上調(diào)PPARγ蛋白表達，且劑量依賴性上調(diào)p21和Nrf2蛋白、下調(diào)細胞周期蛋白D1（cyclin D1）的表達[32]。PPARγ在某些人類癌癥中表達，其活化可導(dǎo)致癌細胞生長抑制和分化[44]。cyclin D1

蛋白在細胞周期的G1期起生長因子傳感器的作用，其過度表達可通過刺激G1期進程促進細胞增殖并誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生，其同時能夠抑制PPARγ活性[45]。p21是控制轉(zhuǎn)化細胞和正常細胞的細胞周期的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，其表達通過包括PPARγ介導(dǎo)通路在內(nèi)的多種信號途徑進行調(diào)節(jié)[46]。Nrf2蛋白細胞保護酶上調(diào)能有效地減輕暴露于環(huán)境毒物后的毒性，其轉(zhuǎn)錄控制下產(chǎn)生的II相解毒酶的上調(diào)代表了一種適應(yīng)性反應(yīng)，Nrf2介導(dǎo)的這種適應(yīng)性反應(yīng)已被證明可以減輕親電或氧化應(yīng)激對機體造成的毒性、致癌和炎癥作用[47]。類胡蘿卜素通過激活Nrf2/ARE途徑來誘導(dǎo)II期酶的表達[48]。并且有研究證明類胡蘿卜素氧化產(chǎn)物是類胡蘿卜素刺激EpRE/ARE系統(tǒng)的活性介質(zhì)[49]。同理，辣椒紅素這種類胡蘿卜素也可能通過Keap1-Nrf2/EpRE/ARE信號通路發(fā)揮抗癌作用。

Takashi等發(fā)現(xiàn)辣椒紅素（85 nmol）、辣椒紅素3-酯（85 nmol）和辣椒紅素3,3二酯（85 nmol）能夠顯著延遲TPA誘導(dǎo)的小鼠乳頭狀瘤的形成[50]，且酯化可能增強小鼠皮膚組織對辣椒紅素的吸收。Narisawa等的研究結(jié)果表明，富含辣椒紅素的辣椒汁可能影響N-甲基亞硝脲誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸癌的發(fā)生，但是單獨使用辣椒紅素盡管在短期實驗中抑制了異常隱窩病灶的形成，但未能阻止結(jié)腸腫瘤發(fā)生[51]。辣椒紅素對A549肺癌細胞的抑制作用較弱（抑制率為12%），而辣椒玉紅素對A549肺癌細的抑制作用顯著（抑制率為85%），其可能是因為辣椒玉紅素選擇性地聚集在癌細胞的細胞核中，抑制了腫瘤早期抗原的表達，而辣椒紅素則無此效果[52]。

此外，辣椒紅素對過氧亞硝酸鹽硝化酪氨酸有抑制作用，其機制為辣椒紅素能夠捕獲過氧亞硝酸鹽，形成硝基類胡蘿卜素，抑制酪氨酸的硝化反應(yīng)[30]。過氧亞硝酸鹽是NO和O2-·擴散控制反應(yīng)的產(chǎn)物，是一種良好的氧化劑和親核劑，它通過氧化和硝化反應(yīng)影響線粒體功能并觸發(fā)細胞死亡[53]。過氧亞硝酸鹽在許多慢性疾病發(fā)展的過程中起著重要作用，其可以直接與蛋白質(zhì)、磷脂、DNA等生物靶點發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生多種共價加合物，造成癌癥的傳播和擴增[54]。因此，辣椒紅素的抗癌機制之一為通過生成硝基類胡蘿卜素來吸收過氧亞硝酸鹽，例如硝基辣椒紅素對愛潑斯坦巴爾病毒早期抗原激活具有抑制作用，對人胰腺癌具有抗增殖作用，還能夠抑制由7,12-二甲基苯蒽引發(fā)的小鼠皮膚腫瘤[30]。

一般腫瘤細胞對化療藥物有天然的抵抗力（固有抵抗力），而在特殊情況下，細胞經(jīng)毒性藥物處理后會產(chǎn)生抵抗力（獲得抵抗力）[55]。多藥耐藥（multidrug resistance，MDR）導(dǎo)致抗癌藥物對具有MDR表型的細胞的活性喪失，造成癌癥治療反應(yīng)降低和預(yù)后不良[55]。研究表明，辣椒紅素除了能夠直接發(fā)揮抗癌作用，還能作為MDR調(diào)節(jié)劑，例如辣椒紅素能夠作為人乳腺癌細胞MCF-7細胞的MDR調(diào)節(jié)劑，其與阿霉素、紫杉醇和多西紫杉醇等抗癌藥物聯(lián)合使用具有相加作用，從而提高化療療效[56]。Molnár等也證實了辣椒紅素對癌細胞多藥耐藥的調(diào)節(jié)，但抗壞血酸未增強辣椒紅素的作用效果[52]。因此，辣椒紅素不僅可以單獨發(fā)揮抗癌作用，其與某些抗癌藥物聯(lián)合作用更有利于臨床治療，這為研發(fā)抗癌藥物提供了一個方向。

總地來說，辣椒紅素發(fā)揮抗癌功能的可能機制有：抑制癌細胞增殖、誘導(dǎo)癌細胞凋亡、減輕氧化應(yīng)激對機體的致癌作用、抑制硝化反應(yīng)和減少癌細胞的MDR。

7 辣椒紅素的抗輻射作用

用1 μmol/L辣椒紅素處理人皮膚成纖維細胞，可顯著抵消0～300 mJ/cm2紫外線誘導(dǎo)的細胞毒性，顯著抑制紫外線照射引起的DNA鏈斷裂，還能降低半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3的表達，減少紫外線誘導(dǎo)的細胞凋亡，由此可知，辣椒紅素能夠作為自然光輻射的保護劑[57]。Chen等采用分光光度法研究了辣椒紅色素和葉黃素對2-乙基呋喃、2,4,5-三甲基唑和2,5-二甲基-4-羥基-3(2H)-呋喃酮的抗氧化作用[20]，結(jié)果顯示辣椒紅素和葉黃素對這些風味化合物都有抗熱氧化作用，且辣椒紅素的抗熱氧化活性高于葉黃素。

8 辣椒紅素減輕老年學習障礙

Suganuma等研究發(fā)現(xiàn)，與普通飼料相比，食用含質(zhì)量分數(shù)0.1%辣椒紅素飼料的快速老化模型小鼠的頂葉皮層膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶活性增強，但海馬體乙酰轉(zhuǎn)移酶活性不受影響[58]。然而，背側(cè)海馬在空間認知中的作用更大[59]，因此以上結(jié)果表明辣椒紅素的攝入可以略微提高被動回避的學習能力，但對空間知覺沒有影響[58]。氧化應(yīng)激大多與老年疾病相關(guān)，隨著年齡的增長，衰老的大腦出現(xiàn)線粒體功能障礙和ATP形式的能量利用率降低，進而可能導(dǎo)致或促進認知、感覺和運動功能的下降[60]，因此辣椒紅素可減輕與年齡相關(guān)的學習障礙，這種有益作用可能是抗氧化作用的結(jié)果。

9 結(jié) 語

辣椒紅素是天然存在于辣椒中的一種脂溶性紅色色素，其具有多種生物學功能。大量研究證實了辣椒紅素能夠在氧化應(yīng)激、脂代謝、抗癌中發(fā)揮作用。由于辣椒紅素具有無辣味、無毒副作用等優(yōu)點，其作為食品或藥品添加劑具有廣泛的應(yīng)用前景。雖然我國辣椒資源豐富，但辣椒紅素的提取工藝落后，純化工藝不足，純品出品率低，市面產(chǎn)品多為組分復(fù)雜的辣椒色素。目前的研究集中于對辣椒色素整體，在研究各組分的功能性質(zhì)和化學結(jié)構(gòu)時才進行各色素單體分離[61]。

綜上所述，為了提高辣椒紅素在市場上的利用率，需從以下幾個方面繼續(xù)努力：1）加大對辣椒紅素的提取、純化以及穩(wěn)定性加工的生產(chǎn)工藝研究，從而提高辣椒紅素的產(chǎn)量和品質(zhì)；2）目前的研究對象多為辣椒紅色素，需對辣椒紅素這一單體進行系統(tǒng)性研究；3）辣椒紅素在體內(nèi)的代謝復(fù)雜，容易經(jīng)氧化或酶途徑發(fā)生改變，其中間代謝產(chǎn)物及作用機制有待進一步研究；4）在研究單體的基礎(chǔ)上，將辣椒紅素與β-胡蘿卜素等進行定量組合研究，探索辣椒紅素與其他類胡蘿卜素的協(xié)同作用機制。