小议番茄红素研究进展综述

【摘要】：本文首先综述了番茄红素在国内外的研究动态，并且介绍了其分布、理化性质、化学结构以及生理功能，最后对番茄红素的用途作出了展望。

【关键词】：番茄红素,类胡萝卜素,癌症

前言：番茄红素（lycopene）是膳食中的一种天然类胡萝卜素，广泛存在于自然界的植物中，人体内各组织器官也有较多分布。由于番茄红素没有维生素A的生物活性，所以其作用在相当长的时期内并未引起人们足够的重视。但近几年的研究发现，番茄红素有比其他类胡萝卜素更好的生物活性，并且是防病治病的重要功能因子，已成为目前国际上功能食品成分研究的一个热点[1]

1、番茄红素的国内外研究历史

1873年，Hartsen最早从TamuscommunisL.中分离得到深红色的番茄红素结晶。1875年，Millardat从番茄中获得一种含有番茄红素的粗提物，当时命名为Solanorubin。1913年，Dugger根据它对生长条件的影响，又把它命名为lycoperison。而Schunck（1930年）的“lycopene”名称（中文即番茄红素）一直沿用至今[2]。

1.1国外对番茄红素的研究现状

1989年，Masic发现番茄红素在所有类胡萝卜素中对单线态氧的猝灭速度最高；1991年，Campbell发现肝癌患者的肝脏中番茄红素含量较低；1994年，Franceschi发现消化道癌的发生与番茄红素的摄入有关。随后，对番茄红素的功能的研究成为一大热点。1995年～2003年[3]与番茄红素有关的报道达800多篇，内容涉及番茄红素的吸收、运输及新陈代谢的动力学；番茄红素与癌症、心脏病及其他多种疾病的关系；番茄红素的提取、测定及番茄产品的开发研究等。

1.2国内对番茄红素的研究现状

对番茄红素的研究在2000年以前鲜有报道，近三年骤然升温，出现了大量综述类文章，内容包括：番茄红素的性质和提取方法；番茄红素及其研究进展；番茄红素的保健功能的研究现状；番茄红素生理活性的研究进展；番茄红素及其生产应用研究；番茄红素的生产工艺研究进展；番茄红素分离与分析的研究进展等。

2、番茄红素的分布、化学结构

2.1番茄红素的分布

2.1.1番茄红素在果蔬中的分布

番茄红素在自然界中分布很窄，主要存在于番茄、西瓜、红色葡萄柚、木瓜及苦瓜籽、番石榴等食物。如表：

表1：果蔬制品中番茄红素的含量[1]

食品名称含量食品名称含量食品名称含量

番茄（鲜）0.88~4.20番茄（汁）5.00~11.60红色葡萄柚3.36

番茄（煮制后）3.70调味番茄酱9.90~13.44番石榴（鲜）5.40

番茄（沙司）6.20李子（鲜）≤0.01番石榴汁3.34

番茄（浓汤）5.40~150.0李子（罐头）0.06西瓜（鲜）2.30~7.20

番茄（粉转鼓风干燥）7.99李子（干制品）0.86木瓜（鲜）2.00~5.30

由上表可以看出，番茄红素含量最高的是番茄的果实，可达3～14mg/100g,且成熟度越好，番茄红素的含量越高。在番茄果实中，番茄红素主要分布在番茄果实的外表层中。

番茄成熟过程中，其颜色会发生显著变化，在番茄成熟初期，外观颜色逐渐由绿色转变为橙红色至红色，果实内α—胡萝卜素及β—胡萝卜素的含量达到最大值；在完全成熟后，番茄红素含量达到最高值，一般为类胡萝卜素总量的64～76%[4]。

2.2番茄红素在人体中的分布

其实，番茄红素不仅在植物中存在，而且在还存在于人体内。番茄红素主要分布在人体的血液、肾上腺、肝脏、睾丸、前列腺、乳腺、卵巢、子宫、消化道器官中，其中肾上腺、睾丸、肝脏等含有较高的番茄红素，人的晶状体中不含番茄红素和β—胡萝卜素，人体部分器官和组织中番茄红素的含量见下表

表2：人体部分器官和组织中番茄红素的含量[1]

组织名称含量组织名称含量

肾上腺21.60脂肪1.30

乳房0.78结肠0.31

肾0.62肝脏5.72

肺0.57卵巢0.28

皮肤0.42睾丸21.36

2.2番茄红素的化学结构

番茄红素的化学结构已完全明确，至于它的研究历史可追溯到20世纪初。1910年Willstaller和Escher在番茄红素的研究中指出，番茄红素是胡萝卜素的化学结构的异构体，分子式为C40H56，相对分子质量为536.85。1930年Karrer等提出，番茄红素的化学结构式为含有11个碳碳双键的非环状平面共轭多不饱和脂肪烃。1941年Zechmeister等提出，作为主链含11个碳碳双键的多不饱和脂肪烃，理论上应有211或2048种立体（顺—反）异构体，但由于空间障碍，番茄红素分子中只有少数基因能参与异构，存在可能性较大的番茄红素异构体约有72种。研究发现，天然植物中的番茄红素绝大部分为全反结构（71%—79%），而人体中顺式结构的番茄红素比例却高得多。在人的血液中全反式结构仅占27%～42%，而顺式结构占到58%～73%；在人的前列腺组织中，全反式仅占12%～21%，而顺式结构占到79%～88%。从人体血清中检出的顺式异构体，有：9—顺式—番茄红素、13—顺式—番茄红素、15—顺式—番茄红素三种。以下是几种番茄红素的主要异构体的结构：（见下页）

3、番茄红素的理化性质

3.1物理性质

番茄红素为暗红色粉末或油状液体，不溶于水，难溶于甲醇等极性有机溶剂，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯、油脂等，番茄红素油溶液呈黄橙色，熔点174℃。

3.2化学性质

作为平面共轭多不饱和烯烃，番茄红素的性质十分活泼，易受氧化、紫外线及温度的影响而迅速氧化分解，并能从反式结构向顺式结构转变。当番茄红素分子从反式结构变为顺式结构时，其颜色变浅，熔点降低。在酸性环境和有CO2存在的条件下以及温度低于50℃的酸性条件下，番茄红素稳定性好；在碱性条件下不稳定，其吸收度值显著下降。K+、Na+、Mg2+和Zn2+对番茄红素影响不大，Fe2+、Cu2+引起番茄红素的损失较大，Fe2+、Al3+引起的损失较少。一般说来，番茄红素在植物体中较稳定，脱水和粉末化后的番茄红素稳定性差，除非仔细加工且立刻密封或充入惰性气体储存。在番茄红素—β环化酶（beta—LCY）作用下，番茄红素可转变为β—胡萝卜素。

4、番茄红素的生理功能

人们对类胡萝卜素生物化学的认识不断深入，这为进一步对它们进行广泛的研究打开全新的局面和方向。早期人们对类胡萝卜素的关注是一些可作为维生素A前体物质的类胡萝卜素。近期大量研究使我们对类胡萝卜素的诸多功能产生了新的认识，似乎诸多类胡萝卜素所表现出来的显著消除单旋氧以及活性氧的效果更令人关注。有些类胡萝卜素不具有维生素A原活性，但是它们仍然具有极强的抗氧化活性。对于番茄红素尤其如此。正由于此，类胡萝卜素作为抗氧化剂的研究已成为类胡萝卜素研究的主流。此外，番茄红素还是人体血液或组织中最丰富的类胡萝卜素。可见，番茄红素近期引起人们的关注具有一定的必然性。

4.1抗氧化、抗衰老作用

类胡萝卜素的抗氧化作用包括猝灭单线态氧、消除自由基以及与其它氧化剂协同抗氧化作用等。番茄红素也具有此生理功能，并且其猝灭单线态氧的能力最强，是目前抗氧化剂β—胡萝卜素的2～3倍，维生素E的100倍[5]，番茄红素可以通过猝灭单线态氧预防脂类过氧化反应，保护细胞免受自由基的损伤。清除单线态氧的能力主要与类胡萝卜素分子中共轭双键的数量有关，番茄红素与其它类胡萝卜素相比，它的共轭双键数是最多的，因而它的抗氧化功能最强。

最新研究表明，番茄红素也具有抗衰老作用。Brady等对400例受试者进行调查指出，尽管人体血液中番茄红素的含量与性别、体质、是否吸烟、饮酒等生理因素和生活方式没有必然联系，但血浆中番茄红素的减少与衰老有关。Snowden等也发现血液中番茄红素含量可以预防老年功能性障碍疾病的发生，提高老年人生活自理能力。

4.2番茄红素的调节免疫功能

疾病的发生与一个人自身的免疫力下降有关。1999年，Watzl等研究发现经常摄食番茄汁可以促进白介素—2（IL—2）、白介素—4（IL—4）的分泌能力，而胡萝卜和菠菜无此作用。Porrini等也在研究发现，每日摄入25g番茄汁的人与不摄入番茄汁的人相比，使得淋巴细胞DNA损伤降低约50%[10]。因为番茄红素能保护吞噬细胞免受自身的氧化损伤，促进T、B淋巴细胞增殖，刺激效应T细胞的功能，增强巨噬细胞、细胞毒性T细胞和天然杀伤肿瘤细胞的能力，减少淋巴细胞DNA的氧化损伤以及促进某些白介素的产生，因而番茄红素具有调节免疫功能。

4.3番茄红素与慢性病的关系

4.3.1番茄红素的抗癌作用

在1985年，一项有关美国老年人的流行病学研究显示，高剂量摄食番茄与癌症死亡率的显著下降有关[6]。1991Vaneeqyck等在研究中发现，番茄红素与子宫颈癌、膀胱癌的风险率呈负相关[7]。1995年，Giovannucci等在美国健康职业跟踪研究中确证番茄制品的高摄取量与风险率呈负相关，进一步研究表明，总胡萝卜素、β—胡萝卜素、α—胡萝卜素、叶黄素以及β—隐黄质的摄食量与风险因子没有关系[8]。2000年，Stefani等报道了在乌拉圭进行的研究显示，番茄制品或番茄红素与上消化道癌（包括口腔癌、咽喉癌以及食道癌）的风险率呈负相关[9]。

番茄红素的抗氧化作用是它的抗癌效果的一种主要作用机制。目前，大致明确番茄红素的抗癌机制主要有以下几个方面：（1）抗氧化作用，几乎所有癌症的发病都涉及大量活性氧，而番茄红素具有优越的消除单线态氧和过氧自由基活性，而且它还可提高机体的抗氧化水平，可见，该机制是它抗癌的一种最为主要的机制。（2）免疫调节机制，癌症的发病也涉及机体对癌症体系的失调，而番茄红素可促进T或B淋巴细胞的增加，从而相对地提高了机体对癌症的抵抗能力。（3）细胞凋亡机制，目前通过细胞凋亡的抗氧机制普遍为人们接受，而已有研究显示番茄红素即可通过细胞凋亡的机制，抑制了肿瘤或癌细胞的生长。因而番茄红素有很强的预防癌症的作用，目前国内外正积极地进行这方面的研究，期待不久能有进一步的实践。

4.3.2番茄红素与心血管疾病

1997年，Kohlnuier等在一项同时在10个欧洲国家开展的多中心案例控制研究当中，结果表明番茄红素而不是β—胡萝卜素对摄食蔬菜的保护效果起主要作用；2000年，Rotterdam研究显示，血清番茄红素水平与动脉硬化呈负相关，而其他类胡萝卜素则无此相关性，可见，番茄红素在动脉硬化的发展过程中可起到一定的保护作用。

4.3.3番茄红素与其他疾病

大量研究显示，一般类胡萝卜素还在预防人类免疫缺陷病毒（HIV）感染、预防与年龄相关的视网膜黄斑变性、老年痴呆症以及类症等方面显示较为突出的效果。番茄红素作为一种较突出的类胡萝卜素化合物，有关番茄红素不同疾病相关性的研究方兴未艾，期待今后能取得更大的进展。

4.4诱导细胞间隙连接通讯

Bertra等在C3H10T1/2细胞培养系统中研究表明，番茄红素可使转化细胞与未转化细胞之间的细胞间隙连接通讯功能得到恢复。因此，转化细胞可以接收到正常细胞传输的生长调控信号（如生长抑制因子），从而减低转化细胞的恶性肿瘤，阻止各个转化表型的表达。不过，目前尚不清楚番茄红素提高细胞间隙连接通讯功能机制，仍需进一步研究。

4.5其他生理功能

番茄红素可防止皮肤受紫外线伤害，由于皮肤中含有番茄红素，当皮肤受到紫外线照射时，皮肤中的番茄红素首先被破坏，从而有保护皮肤免遭紫外线伤害的作用；还有番茄红素可以作为一种适度的胆固醇剂等等。

5、番茄红素的展望

中国目前已成为世界番茄酱生产大国，年产番茄酱达到3060万吨，且逐年递增。但产品单一，几乎全部作为原料出口，而没有形成最终产品。只有形成了多样化的终极产品，并在国内外市场据了相当的份额，番茄酱企业才能获得持续而稳定的发展。中国番茄酱(新疆产)具有番茄红素高的特点，达到80mg／100g，有些甚至超过100mg／100g。而市售番茄红素胶囊的红素含量一般为10mg／粒。因此，食用10g左右的新疆番茄酱所摄人的番茄红素几乎与服用一粒番茄红素胶囊相当。所以，建议消费者经常食用国产番茄酱，同样可以起到各种番茄红素产品的保健作用。同时，建议番茄酱生产企业充分利用资源优势，大力开发多种风味的番茄酱产品，尤其是适合中国人口味的风味番茄酱。

番茄酱生产中产生的废料(番茄皮籽)目前多被用作饲料或被废弃，如果用来提取番茄红素，将为企业带来更大的利润。这项技术在国外已经得到应用，国内企业应加快开发或直接引进。

因技术培育高番茄红素的番茄，以及开发产番茄红素的微生物，是目前番茄红素研究的热点，中国在这一领域的研究还未见报道。

作为药品在国外正倍受关注，每年均有大量的研究报告，是番茄红素应用研究中最为活跃的领域。而中国尚未开展这方面的研究工作。

作为新型保健食品、食品添加剂、化妆品和药品具有广阔的市场前景。目前国内市场上此类产品的品种和数量都十分稀少，远远不能满足市场需要。因此，应大力开发。

主要参考文献

1、毛跟年，许牡丹主编.功能食品生理特性与检测技术.化学工业出版社,2005

2、唐传核编著.植物功能性食品.化学工业出版社,2004

3、番茄红素研究现状与展望.检验检疫科学,2004,14(2)

4、张连富，丁霄霖.番茄红素及其生产应用研究.食品与机械,1998（6）:14～16

5、Bohm.F,etal.1995.Carotenoidspritecagainstcellmembranedamagebynitrogendioxideradical.Nat.Med.11:89～90

6、ColditzGA,etal.1985.Increasedgreenandyellowvegetablesintakeandloweredcancerdeathinanelderlypopulation.Am.J.Clin.Nutr.,41:32～36

7、GiovannucciE,etal.1995.Intakeofcarotenoidsandrationolinrelationtoriskofprostatecancer.J.Natl.CancerInst.,87:1767～1776

8、HelzlsouerKJ,etal.1989.Seleium,lycopene,--tocopherol,--carotene,retinal,andsubsequentbladdercancer.Cancerres.,49:6144～6148

9、StefaniED,etal.2000.tomatoes,tomato—richfoods,lycopeneandcanceroftheupperaerodigestivetractacasecontrolinUrnguay.OralOncology,36:47～53

10、闫春兰，刘子贻.番茄红素保健功能的研究现状.浙江大学学报（医学版）,2002，31（2）：139～142