番茄红素

整理齐了番茄红素的相关资料，供馆友参考。

番茄红素(Lycopene)又称ψ—胡萝卜素，属于异戊二烯类化合物，是一种明亮红色的类胡萝卜素颜料，由于最早从番茄中分离制得，故称番茄红素。番茄红素是人体最常见和最有力的抗氧化剂之一，其淬灭单线态氧速率常数是维生素E的100倍。不仅具有抗癌抑癌的功效，而且对于预防心血管疾病、动脉硬化等各种成人病、增强人体免疫系统以及延缓衰老等都具有重要意义，是一种很有发展前途的新型功能性天然色素。

番茄红素 - 来源

天然番茄红素分布于番茄、西瓜、南瓜、李、柿、胡椒果、桃、木瓜、芒果、番石榴、葡萄、葡萄柚、红莓、云莓、柑桔等果实和萝卜、胡萝卜、芜箐、甘蓝等的根部。番茄和番茄制品中的番茄红素，是西方膳食中类胡萝卜素最主要的来源，也是人体血清中含量较高的。人们从番茄中获得的番茄红素约占其总摄入量的80%以上。

番茄红素 - 体内代谢

番茄红素广泛存在于人体的各种器官和组织中。主要分布在人的血液、肾上腺、肝脏、睾丸、前列腺、乳腺、卵巢、子宫、消化道等器官中，其中血液、肾上腺、肝脏、睾丸等含有较多的番茄红素。

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0.2～1.0 μmol/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，一次性食入16.5 mg番茄红素，6小时后血液有一个弱增长，12小时有一个大增长，104小时后才消失。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24～48小时达高峰，半衰期2～3天，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。

番茄红素 - 理化性质

分子结构

1910年，Willstaller和Escher在对番茄红素的研究中首次确定了其分子式为C₄₀H₅₆，分子量为536.85。1930年，Karrer等人提出，番茄红素是一种化学结构式中含有11个共扼双键及2个非共扼双键的非环状平面多不饱和脂肪烃，经过环化可形成β一胡萝卜素。天然存在的番茄红素都是全反式，但通过高温下的蒸煮、油炸等加工方式可使番茄红素由反式构型向顺式构型转变，而干燥番茄或干燥番茄渣中的顺式构型也会有部分的转变。研究表明，番茄红素的顺式异构体与反式异构体的物理和化学性质有所不同，与反式异构体相比，番茄红素的顺式异构体的熔点低，摩尔消光系数小，极性强，不易结晶，更易溶解，而且在放置过程中可能会回复到全反式状态。

稳定性

由于番茄红素分子中有11个共扼双键及2个非共轭双键，使得番茄红素的稳定性比较差，在一定条件下可发生顺反异构化和氧化降解。番茄红素对氧化反应比较敏感，其溶液经日光照射12小时后，其中的番茄红素基本上损失殆尽。溶液中的Fe₃+和Cu₂+会对番茄红素的光氧化反应起催化作用，而其它金属离子如K+、Mg₂+、Ca₂+、Zn₂+等则对其影响不大，所以天然番茄红素在提取和应用过程中应尽量避免使用铁制和铜制容器。pH值对番茄红素也有影响，当用乙醇溶解番茄红素，并调制成pH值1～14，结果表明，番茄红素对酸不稳定，对碱则比较稳定，故番茄红素作为色素使用时并不适合于酸性饮料。由此可见，影响番茄红素稳定性的因素有氧、光、金属离子pH等，故番茄红素的提取、贮存、加工及分析都应该在对环境因素进行控制的条件下进行。

呈色能力

番茄红素作为一种天然红色素，番茄果实中的番茄红素有两种存在状态：其中大部分是以细长的、针状的结晶形式存在于有色体中，呈现明亮的红色。当番茄红素的结晶形成时，质体膜消失，色素结晶自由分散在原生质中，在显微镜下观察时，可以看到小粒状的有色体，说明了有色体所显现的颜色；另外一小部分(10%左右)则与蛋白质形成复合体存在于细胞中。番茄红素以不同的形态存在时具有不同的颜色和强度，而且会随着溶剂和介质的不同而呈现出不同的颜色。例如，溶解在石油醚中的番茄红素呈黄色，在二硫化碳中则呈红色。

溶解性

番茄红素是脂溶性色素，可溶于其他脂类和非极性溶剂中，不溶于水，难溶于强极性溶剂如甲醇、乙醇等，可溶于脂肪烃、芳香烃和氯代烃如乙烷、苯、氯仿等有机溶剂。番茄红素在各种溶剂中的溶解度随着温度的上升而增大，然而当样品越纯时，溶解越困难。结晶的番茄红素溶解缓慢，倾向于形成一种超饱和状态，虽然提高温度可加速其溶解，但冷却时可能会出现结晶，这时可利用超声波加速其溶解。纯的番茄红素虽然不溶于水，但当它与某些物质如蛋白质结合形成复合物时，则具有较高的溶解度。

番茄红素 - 制备方法

浸提法

利用番茄红素溶于有机溶剂这一性质，可利用亲油性有机溶剂浸提番茄红素。一般工艺为：番茄皮进行干燥后用有机溶剂提取；过滤后滤渣继续用有机溶剂进行二次浸提，滤液部分浓缩后成为粗产品，精制可得番茄红素。研究表明乙醇、正己烷、丙酮及其混合液是有效的萃取剂。

在提取过程中，为了分离叶黄素与番茄红素，一般先用有机溶剂洗去叶黄素，再加另一有机溶剂提取番茄红素，常常使用不止一种有机溶剂，给最后的精制带来一定麻烦。为此又有人对此工艺进行改进。改进一为利用皂化反应使晶体析出，其工艺为：将番茄皮或制品进行干燥，加入一定量的植物油，研磨成细小颗粒，加入丙二醇、氢氧化钾、水使之发生皂化反应；加水并静止搁置使晶体析出。这一过程关键是皂化反应时控制提取物、丙二醇、氢氧化钾与水的比例在4～5：3～4:1:1皂化反应原料添加顺序灵活，最佳为将碱液缓缓加入番茄红素油溶脂与丙二醇的均相液中，以保证晶粒的最好析出。

改进二为利用有机溶剂在不同浓度、温度下对不同物质的溶解度不同，采用单一溶剂二次萃取。工艺为：番茄及制品进行洗涤，破碎等预处理；加入72％的酒精加热沸腾15min，过滤后的不溶物继续用94％的酒精在72℃下浸提3～4次每次10min；将滤液合并，在10℃下静止2～12h晶体析出。该工艺以含水20％~30％(最好28％)的酒精进行预处理即可洗脱极性物质如叶黄素、胡萝卜素及农药，又可避免溶解番茄红素。

超临界萃取法

具有工艺简单，能耗低，萃取剂便宜、无毒、易回收，可低温处理，适于番茄红素等热敏性成分的优点。

Enzo等研究了温度在40℃～80℃，压力在1．8X105～2．88X105Pa，操作参数对β胡萝卜素与番茄红素分离的影响，日本一专利报道了超临界流体萃取精制番茄红素。将粗番茄红色粉末和己烷(1：2)放人抽提罐，形成均质混合系，使原料中的色素从己烷中溶出，在35℃～50℃300kg／cm2的条件下，接触超临界CO2；，用减压法进行色素回收，在分离罐中得到精制番茄红素(含量13．7％)。孙庆杰等报道了此方面的研究，并建立了一套实验装置。该装置可取得90％以上的番茄红素，经超临界萃取的番茄红素无异味，无溶剂残留。

酶反应法

日本一些专利”’介绍了利用番茄皮自身酶反应来提取或制备番茄红素的方法。在微碱条件下(pH＝7．5～9)，使番茄皮中的果胶酶和纤维素酶反应，分解果胶和纤维素，使得番茄红素的蛋白质复合物从细胞中溶出。所得色素为水分散性色素。

生物及化学合成法

由于番茄红素在天然产物中的含量较低，提取代价较高，各国学者又相继在生物及化学合成领域进行了研究，并取得了一些突破。

由丝状真菌三孢布拉霉Blakesleatrispora生物合成β胡萝卜素的过程中，通过pH控制环化即可合成番茄红素。Gavilou等在三孢布拉霉的生长介质中加入工业番茄废水，发现抑制了β—胡萝卜素的生产并刺激番茄红素的合成。Obata等通过对蜂房芽孢杆菌DC—1在6～7klx光照下培养生产番茄红素。Matsmural等开发了能积聚番茄红素螺旋藻的生产方法，通过发酵并在培养基中加入尼古丁200～500mmol/L生产番茄红素，该方法成本较低。

罗氏公司所采用的合成番茄红素工艺是由三苯基、—氯化磷与2，7—二甲基－2，4，6—辛三烯二醛用甲醇钠甲醇在2—丙醇中进行Wittig烯化反应，制得番茄红素，收率65％。此外，Wegne等也完成了由三苯基(3，7，11—三甲基—2，4，6，10—十二四烯基)—甲磺化磷与2，7—二甲基—2，4，6—辛三烯二醛经Wittig烯化反应得到番茄红素的工艺开发，并在欧洲提出专利申请，1999年10月获批准。

其他方法

在各国学者的不断努力下，又开发出许多高科技的生产技术。日本Kirin　Brewerry公司采用代谢工程技术，即通过DNA重组技术改变细胞的代谢系统生产番茄红素。Kajiwara等从产生虾黄素的酵母Pharffi'arhosozyma和雨生红球藻中分离出cDNA编码异戊烯焦磷酸酯(IPP)异构酶，将编码IPP异构酶cDNA转入E．codi菌株JMl01能增加番茄红素的产量3．6～4．5倍。

番茄红素 - 分析检测

番茄红素的常见分析、检测方法有紫外可见分光光度法、高效液相色谱法(HPLC)和薄层色谱法。

番茄红素在不同的有机溶剂里均有类似的吸收峰，最大吸收峰的波长约为472～484 nm。人们常将番茄红素溶于石油醚或正己烷中，在最大吸收波长下，用分光光度计测定溶液的吸光度，以此来表征番茄红素的浓度，用摩尔消光系数计算其中(1.0% 1 cm=3 450)番茄红素的含量。由于番茄红素的不稳定性，也有研究以苏丹红代替番茄红素作为标准品绘制标准曲线，用甲苯作为提取液，在485 nm下测定番茄红素的提取液的吸光度值，用以测定番茄红素的含量。但该方法不能排除样品中其它类胡萝卜素的干扰，因此误差较大。如GB1421593是以苏丹红Ⅰ为标准替代品，用甲醇和甲苯分两步提取番茄红素后比色，通过标准曲线计算番茄红素含量的方法。该方法目前在番茄酱检验中为标准方法，已被番茄酱生产企业和商品检验部门普遍采用。

HPLC法是利用液相色谱技术将番茄红素和其他类胡萝卜素很好地分离出来，并分别定性和定量。该法对设备、试剂(番茄红素标准品价格昂贵且不易保存)和操作人员均有较高的要求，但由于方法的灵敏度和准确度高，可以分辨出多种异构体，在国内外被广泛采用。尤其在对番茄油树脂等番茄红素含量较高的样品以及果蔬和血浆等番茄红素含量较低的样品的检测中被普遍采用。

薄层层析法也可以分离和检测番茄红素的含量，但应用较少。Teodor等用硅胶板对番茄提取液进行分析,以15%丙酮石油醚溶液和纯石油醚作为流动相两步展开分离，最后的分离结果经CS900双波长薄层扫描仪分析，并与标准品对比，Rf(番茄红素)为0.90，Rf(β胡萝卜素)为0.96。

此外，研究报道差示量热扫描法、超临界色谱法也可做为番茄红素的测量方法。

番茄红素 - 生物学特性

抗氧化性

番茄红素通过物理和化学方式猝灭单线态氧或捕捉过氧化自由基。单线态氧是具有很强活性的氧自由基，具细胞毒性作用，以细胞膜、线粒体等部位对其最为敏感，能与细胞中多种生物大分子发生作用，通过与分子结合造成细胞膜系统的损伤；番茄红素能够接受不同电子激发态的能量，吸收光能并通过单线态—单线态能量转移过程使单线态氧的能量转移到番茄红素，生成基态氧分子和三重态番茄红素分子，三重态番茄红素通过与溶剂的一系列旋光和振动反应得到再生，并在此过程中将能量散发；类胡萝卜素的猝灭能力与其分子中所含有的共轭双键的数目有着密切的关系，番茄红素分子中有11个共轭双键，一个番茄红素分子可以清除数千个单线态氧，其猝灭单线态氧的速率常数较β-胡萝卜素高2倍。1990年Paolo等报道了类胡萝卜素和生育酚等30余种生物抗氧化剂猝灭单线态氧的作用，番茄红素是猝灭单线态氧最强的。

调控细胞生长代谢

番茄红素通过诱导细胞间连接，增强正常细胞之间的GJIC，控制细胞生长和诱导细胞分化来抑制肿瘤的增长。日本学者在大鼠肝组织上用荧光染料示踪技术研究番茄红素对GJIC的作用时发现，每天饲喂5mg/kgBW番茄红素，连续5d时，可以明显增强GJIC功能；同时，由于大多数肿瘤细胞的GJIC功能微弱或缺失，细胞发生转化后其GJIC功能降低或抑制，GJIC功能的抑制或被破坏被认为是促癌变阶段的重要机制。

调节胆固醇代谢

番茄红素是一种低胆甾醇剂，它可抑制巨噬细胞3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A，而它是一种胆固醇生物合成的限速酶。实验发现，在培养巨噬细胞的介质中加入番茄红素后，其胆固醇合成降低，同时番茄红素还增大巨噬细胞低密度脂蛋白（LDL）受体活性。实验还表明，人体3个月内每天补充60mg番茄红素，可减少14％的胞质LDL胆固醇浓度。

番茄红素 - 药理作用

1、抗氧化延缓衰老。

一般人体有清除自由基的酶类（如辅酶Q12）。但自由基产生太多或人体清除能力不足时，就需从外界补充抗氧化剂来维持细胞平衡。一个番茄红素分子可猝灭上万个自由基，抗氧化能力是维生素E的100倍，维生素C的1000倍。是自然界最强的延缓衰老的抗氧化剂。

环境、饮食、遗传、职业、心理等原因使人体产生自由基，侵入细胞膜，攻击DNA，激活封闭静止的癌基因，产生癌细胞，繁殖裂变、分裂复制直至永久性破坏某器官或癌细胞转移。番茄红素有效猝灭自由基，达到预防的作用。对已形成的肿瘤，可促进细胞间隙传输信号，接触抑制、分化诱导癌细胞，使肿瘤缩小。

3、前列腺保健，提高男性生育能力。

番茄红素通过人体脂蛋白运输到全身各器官，在睾丸、前列腺浓度最高。猝灭自由基，清除侵入前列腺的毒素，从而有效防止前列腺发生病变。番茄红素还可调节前列腺液，使PH值保持在6-6.5，为精子提供舒适的活动环境，增强精子活性，提高男性生育能力。

4、调节血脂，预防心脑血管疾病。

番茄红素可深入清除血管垃圾，调节血浆胆固醇浓度，保护LDL不受氧化。还可修复完善被氧化的细胞，促进细胞间胶质形成，增强血管柔韧度。

5、抗辐射，美容美肤。

日常生活中辐射、日晒可加速皮肤氧化衰老，衍生皱纹、色斑。实验证明，辐射后的皮肤中，番茄红素含量减少31%-46%，其它成分含量几乎不变。番茄红素通过猝灭侵入人体的自由基，在肌肤表层形成一道天然屏障，有效阻止外界紫外线、辐射对肌肤的损害。并可促进血液中胶原蛋白和弹性蛋白的结合，使肌肤充满弹性，娇媚动人。

6、乳房子宫保健。

番茄红素在体外培养液中对乳房癌细胞MCF7抑制能力比?-胡萝卜素强一倍以上。若和其它抗氧化剂（如维生素E、维生素C、?-胡萝卜素）合理运用，可促进女性乳房健康发育，减少乳腺癌发生几率。美国依利诺斯大学对比研究发现，体内番茄红素含量低的女性比含量高的女性宫颈癌发病率高五倍以上。2002年10月1日《世界癌症研究杂志》发表美国BRIGHAM女子医院对563名卵巢癌患者和523名健康女性的研究表明，摄入较多的番茄红素可降低卵巢癌的发病率。番茄红素还有助孕作用，促进排卵，增加受孕机会，降低经前症候现象。

7、改善皮肤过敏症，消除因皮肤过敏而引起的皮肤干燥和瘙痒感，令人感觉轻松愉快。

8、番茄红素大量存在于体内各种黏膜组织，长期服用可以改善各种因体内黏膜组织破坏而引发的各种不适。如干咳、眼睛干涩，口腔溃疡，保护胃肠道黏膜组织等。

9、 番茄红素具有极强的解酒作用。酒精在人体内的代谢过程主要是氧化还原反应，会产生大量的自由基。平时服用番茄红素，可以增加酒量；喝酒前服用，解酒效果显著，可以减轻酒精对肝脏的损伤；而醉酒后服用，可以减轻头痛、呕吐等醉酒症状。

10、 番茄红素还具有预防骨质疏松、降血压、减轻运动引起的哮喘等多种生理功能。

番茄红素 - 应用

安全性及推荐摄入量

人类已有长期安全食用含番茄红素的番茄等果蔬的历史，对不同途径化学合成的等同番茄红素，部分已经动物毒理学等实验证明了安全性并通过美国公认安全食品认证。但现有的数据还不充分确定ADI值(推荐的每天膳食供给量)。

根据美国农业部1994～1996年对人体每日食品摄入量计算，人体平均从饮食中摄入的番茄红素量约为8.2 mg/d，90%的人可摄入15.7 mg/d。估算膳食补充剂中摄入的番茄红素为23.9 mg/d,90%的人可摄入42.6 mg/d。据上述数据，番茄红素生产厂商LycoRed公司的公认安全物小组建立了番茄红素的每日可接受的人体摄入量为120 mg/d。根据该数据申请的番茄红素产品LycoRed美国FDA已同意为公认安全物质。

批准及使用情况

欧盟许可用溶剂从番茄中提取的天然番茄红素作为色素使用，编号是E160d，用于果酱、果冻及其他类似水果产品中的用量是100 mg/kg(最大使用量)。美国作为食用色素使用，已有Roche、LycoRed等公司的天然及合成番茄红素获得FDA公认安全物质认证。

番茄红素产品主要有番茄红素油、番茄红素胶囊、番茄红素片和番茄红素标准物质等。

将番茄红素应用于预防保健食品，在国外已有很多。主要有几个方面：①用于防止紫外线灼伤,保护皮肤的产品；②用于延缓衰老的产品；③用于类胡萝卜素复合产品；④用于预防前列腺癌的产品，这也是应用最多的产品。

中国已获批准的含番茄红素的保健食品超过几十个品种，包括胶囊、片剂、油等多种形态，主要涉及抗氧化、增强免疫力等功能。