番茄紅素生物學功能研究進展及應用前景

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，并且具有優越的生物學功能。本文概述了番茄紅素的分子結構、理化性質，著重總結了其優越的生理作用。

關鍵詞 番茄紅素；生物學功能；理化性質；應用前景

中圖分類號 R151 文獻標識碼 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，兼具增色和營養功效。其性能較其他胡蘿卜素更優越，如清除單線態氧的能力是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型可相互轉化，在成熟的紅色果實中主要以全反式構型存在，在人體中多以順式構型分布。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3～14 mg/100 g，且含量隨番茄果實成熟度增加而增加[2]。

1 分子結構

番茄紅素，又稱Ψ-胡蘿卜素，是一種由多聚烯烴鏈構成，具有不飽和開環結構的碳氫化合物，屬于異戊二烯類化合物，在自然界中主要以全反式結構存在（圖1）。番茄紅素的分子式為C40H56，含11個共軛雙鍵和2個非共軛雙鍵，末端無芳香環，相對分子量為536.85。番茄紅素與β-胡蘿卜素相比，不具有成環結構。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（全反式異構體）為174 ℃，可燃燒，易溶于油類和某些有機溶劑（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。

番茄紅素的分子結構中含多個雙鍵，在遇到酸、光、氧、金屬離子及高溫時不穩定，易降解[4]。在氧氣中，番茄紅素易形成環氧化物。經紫外線照射或長時間加熱會發生分子異構化，部分由全反式構型轉化為順式構型[5]。在摩爾消光系數、熔點、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體均存在較明顯的差異[6]。為了防止氧化和異構化，通常保存番茄紅素時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 生物學功能

3.1 抗氧化功能

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

番茄紅素清除氧自由基的能力較其他類胡蘿卜素高，保護淋巴細胞免受二氧化氮自由基損害細胞膜或細胞致死的能力較強[10]。增加番茄紅素的攝食可有效抑制蛋白質、DNA和脂質的氧化作用，使血清中脂質過氧化產物如丙二醛等明顯減少[11]。番茄紅素可增強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葡萄糖6-磷酸還原酶、細胞色素P450還原酶、還原型輔酶、還原型輔酶Ⅱ、細胞色素b5還原酶的活性，從而提高機體抗氧化系統的能力，降低其對毒物的敏感性[12]。

3.2 增強免疫力

過氧化氫體外處理攝食番茄人群的淋巴細胞，DNA損傷可降低33%和42%。脂類、蛋白質、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14 d后，淋巴細胞和血漿中番茄紅素濃度明顯增加，淋巴細胞的DNA損傷約降低50%，避免增殖過程中DNA復制時可能發生的損傷。番茄紅素對T淋巴細胞轉化有促進作用，具有保護吞噬細胞、預防和修復細胞損傷，使其免受自身氧化損傷的作用，還可以促進T、B淋巴細胞增殖，刺激效應T細胞的功能，活化細胞，增強T細胞、巨噬細胞對腫瘤細胞的殺傷力，促進某些白介素的產生，減少淋巴細胞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，人體許多組織會發生變性，而番茄紅素具有強抗氧化性，可中和自由基、促進細胞再生，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防作用，可降低患心血管病的風險。血清中番茄紅素低水平與衰老、患冠狀動脈疾病風險、死亡率及低含量LDL膽固醇具有直接關系。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現，除番茄紅素外，其他指標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]。還有研究發現，番茄紅素具有調節血脂、預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。

3.4 抗癌

番茄紅素具有預防、抑制惡性腫瘤的作用。美國健康專家通過跟蹤調查發現，多食用番茄可使美國老年人癌癥死亡率降低50%，具有預防消化道癌的作用。血液中番茄紅素對預防前列腺癌作用顯著，且在前列腺癌患者血漿中發現低濃度的番茄紅素和高濃度的活性氧類物質。另外，番茄紅素可以抑制膀朧癌、結腸癌、胃腸癌、乳腺癌、皮膚癌、食道癌、咽癌、胰腺癌和直腸癌等癌細胞的生長，濃度與其發生率成負相關[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。飲食頻度調查顯示，每周消費番茄或番茄制品≥10次可使前列腺癌風險減低35%，攝取番茄紅素量與患前列腺癌風險成顯著負相關。番茄紅素對體外培養人胚食管上皮癌細胞有明顯抑制作用，且隨濃度增加，抑制作用增強[16-17]。

3.5 保護皮膚

紫外線與單線態氧、自由基產生有關，紫外線輻射可導致皮膚灼傷、老化或引發皮膚癌。類胡蘿卜素在植物中可淬滅紫外線輻射產生的氧化產物，與其在人類皮膚中的功能相似。因此，增加皮膚內番茄紅素量可保護皮膚，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 番茄紅素的應用

動物毒理學等試驗已經證明，在不同途徑化學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準物質等。Roche、LycoRed等公司生產的天然及合成番茄紅素已有獲得FDA公認安全物質認證，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品中的最大使用量為100 mg/kg。但現有的研究數據尚不能充分確定每天膳食供給的推薦量（ADI值）。

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

5 發展前景

自首次報道番茄紅素具有抗癌作用后，番茄紅素即引起了人們的關注。1997年美國癌癥研究大會及美國癌癥協會年會報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，又有研究發現番茄紅素具有增強免疫力、保護皮膚、抗衰老、抗動脈粥樣硬化等作用[19-23]，美國《時代》雜志將其評為現代人類十大保健食品之首。我國在當前世界番茄紅素開發熱中，也開始重視并加強研究與開發番茄紅素。印度已將番茄紅素用于化妝品、營養品、食品、保健品、處方藥等諸多領域。總體來說，我國在這方面的研究還在起步階段，與國外差距較大。

我國是個農業大國，具有發展番茄加工業得天獨厚的優勢，番茄栽培面積較大，年產量超過1 000萬t，具有開發番茄紅素的資源優勢，如能充分利用，其市場潛力將不可估量。番茄產業被稱為“紅色產業”，番茄紅素開發也受到高度重視，已被納入“國家863計劃”。在我國研發生產番茄紅素產品，成本較國外進口的產品低。國內部分廠家已經開發出番茄紅素保健品，并且有越來越多的廠家開始涉足該產業。番茄紅素產品正逐漸被市場和消費者所接受，發展潛力巨大，是一個非常有前景的產業。

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