金丽芬,张晓燕,夏文明

番茄红素(lycopene)不仅是一种天然的食用色素,而且在有效预防各种疾病,如防癌抗癌、预防心血管疾病等方面显示出其多方面的生物学功能,素有“藏在西红柿里的黄金”之美称,已被联合国粮农组织(FAO)、食品添加剂委员会(JECFA)和世界卫生组织 (WHO)认定为 A类营养素,并被50多个国家和地区作为具有营养与着色双重作用的食品添加剂。

1 来源

番茄红素在自然界中分布很广泛。在植物中主要是存在于成熟的红色水果和蔬菜中,在秋橄榄浆果中的含量较高。如番茄、西瓜、番石榴、番微果、木瓜、葡萄、草莓、苦瓜籽、萝卜、胡萝卜、红肉脐橙、甜杏、红色葡萄、柚子等,龙虾和螃蟹中也含有番茄红素。平时人们通过饮食获取番茄红素[1],每 100 g番茄含番茄红素 3～14mg,成熟度愈高含量愈多。目前番茄红素的生产方法主要有天然产物提取法、基因工程发酵法和化学合成法。化学合成番茄红素自 Karrer首次合成至今已有半个世纪,方法成熟。

2 理化性质

番茄红素是一种脂溶性不饱和碳氢化合物,是类胡萝卜素的一种,分子式为 C40H55,相对分子质量为 536.85,熔点174℃(反式),与 β-胡萝卜素是同分异构体。番茄红素难溶于甲醇,可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮,易溶于三氯甲烷硫化碳、苯等有机溶剂。番茄红素是许多类胡萝卜素生物合成的中间体,经过环化可形成其他类胡萝卜素,但动物体内无法合成,只能从食物中摄取。番茄红素分子中有 11个共轭双键和 2个非共轭双键,因此其稳定性很差,容易发生顺反异构和氧化降解。到目前为止已发现 72种异构体。天然存在的番茄红素全部为全反式构型,在人体组织中则大部分为顺式构型。长时间加热或紫外线照射可使其异构化,产生部分顺式构型。番茄红素顺式与反式异构体的物理和化学性质有很大差异,主要表现在熔点、摩尔消光系数、呈色能力、极性、溶解性、最大吸收波长和生物活性的不同[2]。

3 体内分布和代谢

番茄红素是脂溶性物质,经消化后通过被动扩散方式被小肠黏膜吸收。随后结合入乳糜微粒进入淋巴系统,转运入肝脏。在载脂蛋白的帮助下,从肝脏转运到血浆再分布到不同的器官。吸收过程受食物组成、颗粒大小和是否热处理、消化酶、胃酸等影响。正常饮食情况下,番茄红素在人体血浆中的浓度为 0.2～1.0μmol/L,平均约 0.5μmol/L。人体血浆中番茄红索的水平没有明显的性别差异。但女性血浆中的番茄红素水平受月经周期的影响,黄体中期血浆中番茄红素含量有一个高峰。人体内,番茄红素含量较高的器官组织是肾上腺、睾丸、肝脏和前列腺,在肾和肺中也占一定优势。研究发现[3],一次性食入 16.5mg番茄红素,6 h后血液有一个弱增长,12h有一个大增长,104 h后才消失。番茄红素是脂溶性物质,在热加工后和脂类存在情况下,可提高其生物利用率,血清浓度在 24～48h达高峰,半衰期 2～3 d,随摄入量增加,血清番茄红素浓度升高,但不呈线性关系,且顺式比反式结构的番茄红素更易吸收。

4 生物学特性及其研究

番茄红素的抗氧化性、清除自由基、诱导细胞间信息传递、抑制细胞增殖、增加免疫力等功能,对预防疾病起着关键的作用。

4.1 抑癌作用 20世纪 50年代,美国科学家首次报道番茄红素具有抗癌效应,近年来,在抗氧化、抑癌,如宫颈癌、乳腺癌[4]方面的研究证明,番茄红素具有抑制肿瘤生长的作用,其作用可能与提高抗氧化酶活力、降低脂类氧化产物、减轻细胞DNA损伤有关[5]。番茄红素对 HeLa细胞的生长具有抑制作用,可促进宫颈癌HeLa细胞凋亡,可以抑制宫颈癌的发生[6]。番茄红素可抑制人乳腺癌MDA-MB-231细胞增殖,还与诱导凋亡相关[7]。番茄红素与人前列腺癌PC-3细胞的抑制增殖作用有关;Millis等[8]对万余名男性进行了 6年的随访研究,发现食用番茄可明显降低患前列腺癌的危险性。Giovannueei等对美国 47 894名医务人员进行的随访研究也证实,摄入含大量番茄红素的番茄制品与前列腺癌患病的危险性呈负相关,发生前列腺癌的危险性下降 21%。

4.2 血管粥样硬化的预防和延缓作用 荷兰鹿特丹的一项包含 108例的营养流行病学对照研究[9],分析了血浆 α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、番茄红素、β-隐黄质、叶黄素及玉米黄素的含量与大动脉粥样硬化间的关系。以腹主动脉钙化斑作为评价大动脉粥样硬化的标志,以年龄、性别调整逻辑回归模型进行统计分析,结果发现仅血浆番茄红素与大动脉粥样硬化呈负相关,进行多元校正分析后也得到同样的结果,认为动脉粥样硬化发生中番茄红素是重要的保护性因子。动物实验结果也显示,给小鼠饲喂高胆固醇饲料 4个月后,这些小鼠血浆脂质过氧化水平较喂食正常饲料小鼠明显升高,乙酰胆碱介导的大动脉松弛能力也受到明显损害,而在高胆固醇饲料中添加 20%番茄冻干粉的小鼠,这两个指标与正常饲料组小鼠无明显差异。因此认为番茄能够对抗高胆固醇小鼠的血管内皮功能紊乱,并且这种保护作用很有可能是番茄中的番茄红素提供的。番茄红素还有助于减少高脂血症兔主动脉脂质斑块面积,减轻脂肪肝病变程度,防止或延缓动脉粥样硬化的形成[10]。

4.3 骨质疏松的预防和治疗作用 也有报道称,番茄红素通过其抗氧化功能而影响成骨细胞和破骨细胞的功能,从而能够对骨质疏松症发生发展的病理过程进行有效干预,最终阻止和减缓骨质疏松症的发生[11]。在去卵巢大鼠动物模型上也初步证实,番茄红素对大鼠氧化应激后骨质疏松的骨质具有保护作用[12]。相关实验证明番茄红素组对H2O2诱导的成骨细胞氧化损伤有明显的保护作用,且各项生化指标与损伤对照组均存在明显统计学差异,说明番茄红素均可以有效地降低 H2O2对成骨细胞造成的伤害。

4.4 肝脏纤维化的抑制作用和急性肝损伤的预防保护作用研究证明番茄红素对急性肝损伤大鼠有保护作用,脂质过氧化参与肝星状细胞激活,肝星状细胞的活化是肝纤维化形成的关键,因此番茄红素可能具有抗肝纤维化作用。动物模型实验证实,运用番茄红素治疗T淋巴细胞介导的小鼠肝纤维化有治疗作用[13]。在小鼠急性肝损伤的动物模型上,实验证明:番茄红素能升高急性酒精肝损伤小鼠血清与肝组织SOD、GSH-Px活性,降低血清 ALT、AST活性和血清与肝组织MDA含量,并能不同程度地改善肝脏病理组织损伤[14],从而得出番茄红素对酒精所致急性肝损伤具有预防性保护作用的结论。

4.5 皮肤的保护作用 番茄红素可有效抑制和清除自由基,防止紫外线照射对皮肤的损害。有研究发现,用致死剂量的紫外线照射小鼠,并饲喂番茄红素,小鼠的生存率明显增加[15]。浓缩的番茄红素对 β-紫外线导致的机体损伤有保护作用,并可减少机体的炎症反应,维持正常的细胞增殖,减少 DNA的损伤。研究表明,受阳光照射的皮肤与相邻的不受阳光照射的皮肤相比,其内部的番茄红素的含量低 31%～46%,而增加皮肤内番茄红素的含量可以防止或减轻紫外线对皮肤的损伤。

4.6 其他 番茄红素具有非抗氧化机制,也有报道认为机体通过增加番茄红素的摄入,可调节基因功能,改善细胞间的信息传导,调节激素和免疫应答,或调节新陈代谢,从而达到降低慢性疾病发生的危险。

5 应用前景

虽然到目前为止,有许多证据证明番茄红素具有抗癌、抗动脉粥样硬化、抗氧化、保护肝脏等多种作用,但是为了进一步了解番茄红素的具体作用机制还需更多的实验研究和临床试验,建立摄入番茄红素与降低这些疾病发病率的关系,随着对番茄红素研究的深入,其临床药用价值不可小觑。目前人们越来越注重“绿色”、健康的情况下,番茄红素因其自身独特的保健功能逐渐得到人们的认可,在临床试验尚未完全证实的情况下,定位以开发抗氧化和防衰老保健食品定会存在很大的市场。

[1] 龚平,阚建.全番茄红素的研究进展[J].食品与发酵工业,2008,34(5):143-148.

[2] 王玮.番茄红素的生理特性及其在运动中的应用前景[J].安阳师范学院学报,2008,(5):108-112.

[3] Marisa P,Patrizia R,Giulio T.Absorption of lycopene from single or daily portionsof raw and processed tomato[J].Br JNuts,1998,80(4):353-361.

[4] 王海霞,李永明,陈文华,等.番茄红素对苯并芘诱发小鼠前胃组织癌变的影响[J].中国临床营养杂志,2008,16(4):243-247.

[5] 毛红丽,张善锋,王明臣.番茄红素对宫颈癌 HeLa细胞 bax、bc l-2基因表达的影响[J].中国现代药物应用,2008,19(2):6-9.

[6] 王爱红,王明全,庞秋霞.番茄红素对人乳腺癌 MDA-MB-231细胞增殖的影响及机制[J].山东医药,2008,48(26):80-81.

[7] 张涛,邱青朝,胡波.番茄红素对人前列腺癌 PC-3细胞周期的阻滞作用[J].南华大学学报(医学版),2008,36(6):748-750.

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[14]裴凌鹏,惠伯棣,董福慧,等.番茄红素改善 D-半乳糖致衰老大鼠抗氧化功能的研究[J].首都师范大学学报,2007,28(3):60-70.

[15]Gross MD,Snowdon DA.Plasma antioxidant concentrations in a population of elderly women:findings from the nun study[J].Nutrition Research,1996,16(11-12):1881-1890.

(本文编辑:林永丽)