番茄紅素生物活性及提取研究進展

阮麗 曾慶肖 周潤芝 張文

摘 要：番茄紅素又稱茄紅素，是一種類胡蘿卜素，具有抗氧化、抗癌防癌、提高機體免疫力、保護肝臟和心腦血管等多種重要功效，多用于保健食品、醫(yī)用藥品及化妝品等領(lǐng)域。本文主要介紹了番茄紅素的結(jié)構(gòu)、物化性質(zhì)、生物活性及提取技術(shù)，并對其應(yīng)用作出了展望。

關(guān)鍵詞：番茄紅素;生物活性;提取

番茄紅素（Lycopene）是膳食中一種天然的脂溶性的類胡蘿卜素（Carotenoid），在成熟的番茄、胡蘿卜、西瓜、番木瓜、石榴、玫瑰果和葡萄柚等的果實中含量較多，此外，海洋嗜鹽古菌也可產(chǎn)生番茄紅素，但人體自身不能合成[1]，需要通過食物攝取。番茄紅素具有極強的自由基清除能力，被譽為“植物黃金”[2]，因而廣泛應(yīng)用于保健食品及醫(yī)用藥品中。

1 番茄紅素的結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)

番茄紅素（C40H56）是一種脂溶性具有不飽和結(jié)構(gòu)的碳氫化合物，由11個共軛雙鍵及2個非共軛雙鍵組成，熔點為172～175 ℃。番茄紅素粉末狀呈深紅色，在甲醇、乙醇中幾乎不溶，但溶于乙醚等有機溶劑，對光照、氧氣、高溫、酸、催化劑及金屬離子敏感，在加熱和光照影響下易被氧化降解和發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)[1]。

2 番茄紅素的生物活性

2.1 抗氧化

氧化應(yīng)激可導(dǎo)致多種疾病，番茄紅素的抗氧化作用能夠緩解氧化應(yīng)激造成的損傷，改善機體健康狀況。番茄紅素具有極強的抗氧化性和自由基清除能力，因具有多不飽和雙鍵結(jié)構(gòu)，其抗氧化能力即淬滅單線態(tài)氧（1O2）的能力約是β-胡蘿卜素的2倍、維生素E的100倍[3]。李倩等[4]的研究表明，一定量的番茄紅素可以提高機體的抗氧化能力。

2.2 抗癌防癌

細胞間隙連接的通信受到抑制或破壞可能導(dǎo)致癌變，番茄紅素能夠保護這種通信功能而抑制癌變[5]。番茄紅素對前列腺癌[6]、乳腺癌、皮膚癌等13種癌癥都有一定的預(yù)防和減緩作用，其攝入量與癌癥的發(fā)病率具有負相關(guān)性。

2.3 提高機體免疫力

番茄紅素可以活化機體免疫細胞，保護吞噬細胞免受自身的氧化損傷，并促進T淋巴細胞和B淋巴細胞的增殖，刺激效應(yīng)T細胞的功能，促進某些白介素的產(chǎn)生[7]及抑制炎癥介質(zhì)的生成。在陳垚等[8]的研究中，番茄紅素可以明顯增強機體的體液免疫和非特異性免疫。

2.4 保護肝臟

肝組織細胞內(nèi)脂肪過度堆積會引起脂肪肝，而脂質(zhì)發(fā)生過氧化連鎖反應(yīng)會造成脂質(zhì)過氧化損傷，導(dǎo)致細胞抗氧化能力下降。番茄紅素可以清除在氧化降解脂類過程中產(chǎn)生的自由基，緩解脂質(zhì)過氧化損傷程度，保護肝臟[9]。

2.5 保護心腦血管

番茄紅素可以降低心血管疾病的發(fā)生概率。人體血清中番茄紅素的濃度與腦梗、腦出血等患者的發(fā)病率呈負相關(guān)，番茄紅素能減少膽固醇的合成，使細胞中低密度脂蛋白的降解增加，修復(fù)被氧化的細胞組織，增強血管的柔韌度，從而降低心肌梗死和腦梗死的危險性。

2.6 抗紫外線輻射

紫外線照射會使機體生成自由基，番茄紅素具有清除自由基的能力。孫敬文等[10]的研究表明，番茄紅素對紫外線誘導(dǎo)的細胞活性的下降具有明顯的抑制功能，并發(fā)揮較強的抗氧化作用。番茄紅素對老年斑也具有明顯的褪色作用，并減少紅斑生成，有很好的美白功能。

3 番茄紅素的提取

3.1 有機溶劑提取

番茄紅素是脂溶性的天然色素，利用其與親脂性有機溶劑相似相溶的性質(zhì)，可以將其提取出來。此法主要集中于溶劑的選擇、萃取溫度、萃取時間等方面的優(yōu)化[11]。由于提取物中存在化學(xué)殘留物，僅采用有機溶劑提取，提取效率低，得到的產(chǎn)品純度不高、有異味，且大部分溶劑對人體有害。

3.2 超臨界流體萃取

超臨界流體具有良好的流動、傳遞和溶解性能，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。陳俊杰等[12]通過響應(yīng)面法優(yōu)化超臨界CO2萃取番茄紅素的工藝條件，取得較好的萃取效果。以超臨界CO2作萃取劑，可避免番茄紅素在高溫下質(zhì)變，且萃取劑無毒、易分離。但該法對設(shè)備要求高，操作難度較大。

3.3 超聲波輔助提取

結(jié)合溶劑萃取法，通過超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)、強烈震動及機械攪拌，可加快番茄紅素在有機溶劑中的萃取。方瑞娜等[13]利用超聲波輔助提取南瓜中的番茄紅素，確定了番茄紅素提取的最佳工藝條件。該法操作簡單、提取效率高，但易受超聲波的影響，限制其大規(guī)模應(yīng)用。

3.4 微波輔助提取

微波是一種頻率在300 MHz～300 GHz的高頻電磁波，通過結(jié)合溶劑萃取、超聲波輔助等方法，可以快速提取天然植物、動物組織中的目標成分。閆唯等[14]使用微波輔助溶劑萃取的方法，成功地提取了西瓜番茄紅素并優(yōu)化其提取工藝條件。微波輔助提取具有快速高效、節(jié)省溶劑等優(yōu)點，但對萃取劑有一定選擇性。

3.5 酶輔助提取

利用酶促反應(yīng)聯(lián)合超臨界流體萃取、超聲波輔助提取等方法，具有提取率高、節(jié)約材料等優(yōu)點。破壁酶的酶解作用使纖維素、果膠分解，釋放出番茄紅素。劉義慶等[15]采用酶法結(jié)合超聲波輔助提取的方法，優(yōu)化了西瓜番茄紅素的提取工藝并得到驗證。酶的作用條件溫和，但價格昂貴且不易回收。

4 結(jié)語

番茄紅素具有很好的抗氧化、抗癌防癌、提高機體免疫力、保護肝臟和心腦血管等多種重要功效，因此被廣泛應(yīng)用于保健、醫(yī)藥、食品和化妝品等行業(yè)，具有很高的實用價值。隨著相關(guān)研究的不斷深入，番茄紅素在許多領(lǐng)域都得到了創(chuàng)新應(yīng)用。但在未來的研究中，番茄紅素將更多地應(yīng)用于保健品的研發(fā)、生產(chǎn)。

參考文獻

[1]左兆云.番茄紅素的生理功能及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用進展[J].中國畜牧雜志，2021，57（2）：40-45.

[2]叢林，朱靜華，張兆臣.淺談番茄紅素的功效和使用[J].田徑，2020（8）：84.

[3]朱原，張永英，朱海波，等.番茄紅素生物學(xué)功能研究進展[J].食品研究與開發(fā)，2020，41（18）：202-207.

[4]李倩，張靜，張大龍，等.番茄紅素對乙醇氧化損傷模型小鼠抗氧化功能的影響[J].毒理學(xué)雜志，2018，32（6）：461-463.

[5]劉昊，閆圣坤.番茄紅素異構(gòu)化的研究進展[J].中國菜，2020，40（7）：35-38.

[6]肖仕全，王利，劉太行，等.基于生物信息學(xué)技術(shù)挖掘番茄紅素對前列腺癌細胞的作用靶點[J].重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報，2019，44（7）：878-884.

[7]翟月，石琦，李燁，等.淺析類胡蘿卜素中番茄紅素的研究與應(yīng)用[C]//中國儀器儀表學(xué)會.2017 全國激光前沿檢測技術(shù)軍民融合交流研討會論文集，2017：5.

[8]陳垚，盧連華，呂志敏，等.番茄紅素增強免疫力和抗氧化作用的研究[J].預(yù)防醫(yī)學(xué)論壇，2018，24（5）：393-396.

[9]修偉業(yè)，黎晨晨，王藝錡，等.番茄紅素生物學(xué)功能研究進展[J].食品科技，2020，45（1）：322-325.

[10]孫敬文，郝靜.番茄紅素對紫外線誘導(dǎo)人晶狀體上皮細胞氧化損傷的保護作用[J].國際眼科雜志，2016，16（5）：826-828.

[11]周孝禹，周杰，吳穎，等.番茄紅素的分離提取與合成制備研究進展[J].中國藥房，2015，26（19）：2723-2726.

[12]陳俊杰，馬永強，王鑫，等.超臨界CO2萃取番茄紅素的工藝條件優(yōu)化[J].包裝工程，2020，41（3）：42-50.

[13]方瑞娜，崔鵬，姚新鼎，等.超聲波輔助法提取南瓜中番茄紅素的工藝研究[J].食品研究與開發(fā)，2016，37（7）：114-119.

[14]閆唯，李佳，劉鈺華，等.微波輔助提取西瓜番茄紅素及其抗氧化活性研究[J].保鮮與加工，2017，17（6）：56-60.

[15]劉義慶，王曉明，劉嫚.酶法聯(lián)合超聲輔助提取西瓜番茄紅素工藝優(yōu)化[J].食品工業(yè)，2021，42（2）：37-43.