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1、西北民族大学生命科学与工程学院食品科学与工程姓名：时登宽学号:P081412899品添加剂指导老师：曹玆番茄红素的发展与应用番茄红素的发展与应用摘要：人量的流行病学证据表明，番茄红素在预防人类某些癌症和慢性病的发生 方而起着重要的作用，是冃前国际上功能性食品成分研究中的一个热点。本文分析了 番茄红素在国内外的研究进展，介绍了番茄红素的理化特性、生理作用、分离提取和 定性定量分析等方面的研究成果，通过比较和讨论番茄红素的主要研究方向后提出： 我国应充分利用资源优势，人力开发番茄制晶，尤其是适合中国人口味的风味番茄酱; 同时努力开发番茄红索产品，并在番茄红素的应用研究领域取得一席Z地。关键词：番茄
2、红素；性质；生理功能；研究进展番茄红素(lycopene)是一种呈黄色到红色的类胡萝卜素(carotenoid), 广泛存在于动、植物体中。1875年Millardet从番茄中最早获得番茄红素的1 粗提物，称Z为Solanorbin, 1903年Schunck 2 发现从番茄中提取的这种色素 与从胡萝卜中提取的胡萝卜素具有不同的吸收光谱,并将其命名为Lycopeneo随后， 人们开始对番茄红素的基本化学结构进行研究，1910年Willstatter和Escher首 先提出番茄红素是胡萝卜素的异构体，并确定其分子式为C40H56E 3 o 1930年 Karrer等提出，番茄红素的化学结构式为1
3、1个共轨及2个非共轨的碳-碳双键组成 的非环状平而共轨多不饱和脂肪姪，并在1932年由Kuhn和Grundmann证实4 。过 去由于番茄红索不象胡萝卜索那样具有维生索A原的活性，而未被重视。近20年来， 国内外越来越多的研究和调查表明，番茄红素具有淬灭活性氧、消除人体自由基、 预防心脏病、减缓动脉粥样硬化、预防多种癌症、保护心血管、抗老化、保护皮 肤58 等生理功能。番茄红素是类胡萝卜素中最有效的单线态氧淬灭剂，它的 淬灭能力是B 2胡萝卜素(P 2carotene)的2倍，是维生素E的100倍69 ，因 此,其抗氧化性是类胡萝卜素中最强的。另外,番茄红素的防癌抗癌的效杲也明显 优于胡萝卜素
4、和B 2胡萝卜素。据北卡州立大学研究，番茄红素是所有类胡萝卜 索中最强的心脏保护剂10。冃前，番茄红素的研究已成为国际上功能性食品成 分分析和抗癌防癌研究中的一个热点。1 番茄红素的性质1. 1 番茄红素的分子结构1910年Willstaller和Escher在对番茄红素的研究中指出，番茄红素是胡 萝卜素的异构体，并首次确定了其分子式为C40H562 o 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轨多不饱和脂肪坯。 1941年Zechmeistcr等提出，作为主链含11个碳碳双键的多不饱和脂肪姪，理论 上应有211或2 048种立体(顺2反)异构体，
5、但由于空间障碍,番茄红素分子中只有 少数基团能参与异构，存在可能性较人的番茄红素异构体约有72种2。图1所 示为番茄红素的主要异构体的结构。天然植物中的番茄红素绝人部分为热力学较 稳定的反构番茄红素，而人体中顺构番茄红素的比例却高得多2 。图1帝茄红素的一些主要立体异构体1- 2 番茄红素的性质12. 1 物理性质醵仔炉驚烈律T溶丰牛难溶于甲醇等极性有机溶剂,可溶于乙做石油 酗、己烷、丙酮，易浴J氯仿、二硫化碳、苯、油脂等3竹泽为纣伤Tr479 n 鋼;聲讐峰如图所示。当分子从反构变为顺构矗，颜色忌浅占降低 消光系数灿小，吸收峰发生偏移2 0伐，呛亦悴低，图2科茄红索的吸收光谱图1. 2. 2
6、化学性质作为平面共轨多不饱和烯姪，番茄红索易被氧化分解和从反构向顺构的转变。在 提取分离、加工处理和保藏过程中，光、热、酸、碱及表面活性剂等可促进这些变化 5 。Sharma DMaguer认为，番茄红素的分解反应是假一级反应6 ，说明番茄 红索的分解受多种因索的影响。Schierle和SUihl等的研究报告指出，热处理町使 番茄汁中的顺构番茄红索显著增加7 。Stahl和Sies等还发现8 ，加热处理 可以提高番茄汁中番茄红素被人体的吸收率。出于存在于人体中的顺构番茄红素的 比例要比番茄及其制品中的高得多，因此，有学者认为，食品加T过程中的热处理可 提高番茄红素的生物利用率，是营养价值增加的
7、过程。但另外一些学者却有不同的看 法，认为a 2胡萝卜素、P 2胡萝卜素、番茄红素等类胡萝卜素有较强的热稳定性 9 , 10 。Nguyen和Schwartz认为，人体中较高的顺构番茄红素含量与是否食用 热处理过的食物无关；Nguyen和Schwartz等人也认为，加T过程中的热处理对番茄 制品中的番茄红素含量没有很人的影响10 o由于番茄红素从反式结构转变为顺 式结构时光密度会降低,异构对番茄红素的总量并没有影响，而冃前的一般测定方法 还很难区分化学分解和立体异构所引起的差异,加上番茄红索含量的变化受很多因 素影响2 ，所以，上述研究结果上的差异尚难进行统一。Simpson等发现，存在于 番
8、茄和番茄制品中的番茄红素比较稳定，而离体番茄红素的稳定性较差，可能是由于 分离出来的番茄红素失去了细胞成分如水的保护作用的缘故;抽真空和充氮包装可 以降低氧化的程度;在分离提取过程中添加抗氧化剂如BHT也可以减少氧化和异构 化2 。2 番茄红素在自然界中的分布2. 1 在植物中的分布番茄红素广泛分布于各种植物中，成熟的红色植物果实中含量较高。其中番茄、 胡萝卜、四瓜、红色葡萄柚等的果实和红色棕柵油中存在较多的番茄红素，含量最高的是番茄的果实，可达314 mg/ 100 g,ll成熟度愈高，番茄红素的含量愈多。在植 物中，番茄红索主要存在于植物细胞的有色体中。在番茄果实中，番茄红索主要分布 在番
9、茄果皮的外表层中。在天然植物中存在的绝人部分是反构式(如图1中构型A) 番茄红素2 。如番茄及其制品中95 %的番茄红素为全反式构型。2. 2 在人体中的分布番茄红素也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、 睾丸、肝脏等含有较多的番茄红素2。表1所示为人的部分器官和组织中番茄红 素的含量。番茄红素在人体中以顺构形式存在的比例较高，如图1中B、C、E、G构型 的番茄红索差不多占人血浆中番茄红素的一半。图3为番茄、番茄汁、人血浆和前 列腺样品中各种构型的番茄红素的色谱图。1050K 2050 W图3不
10、同样品中番茄红素的典型色谱图3 番茄红素的生理功能3. 1番茄红素的生理功能研究进展1974年Bjelke等开始注意到，吃番茄可以减少宫颈癌、结肠癌、食道癌、直肠 癌和胃癌等的发生；1985年Colditz等人认为，吃番茄与美国的老年癌症患者的各 种癌症死亡率降低有关;1989年Mascio等1 发现，包括B 2胡萝卜素在内的所有 类胡萝卜素中，番茄红素猝灭单线态氧的效率最高。表2所示为番茄红素和其它一些 抗氧化剂猝灭单线态氧的速率常数。Wang和Countryman等通过研究发现，在体夕卜， 番茄红素与P 2胡萝卜素能在细胞水平上抑制神经胶质瘤细胞和白血病细胞(HL - 60) 的增殖3 ;
11、Mories等也发现，月夷腺癌、膀胱癌患者中相应器官中的番茄红素含量 较低3 ; 1991年Campbell等乂发现，肝癌患者的肝脏中番茄红素含量也较低 3 ;1994年Franccschi等对3 000多名消化道癌症患者进行了为期7a的研究后 发现，消化道癌症的发生也与番茄红索的摄入有关11 :Levin等经过研究以后也发 现,由胰岛索生长因子引起的癌细胞增殖町被番茄红索抑制3 ;1995 Giovannucci 等对47 894名男性进行了题为“各种类胡萝卜素、视黄醇和果蔬的摄取与前列腺癌 发生的关系”研究后指出，食用含番茄红素高的食晶如新鲜番茄、番茄酱等与前 Ribayo2Mercado
12、等发现，人的皮肤受到紫外线照射时，番茄红素首先受到破坏，比P 2胡萝卜素还快13 。这些报道发表以后，人们对番茄红素的生理活性有了新的认 识，番茄红素的生理功能也逐渐引起了包括医学、营养学等方面的科学工作者极人关 注和兴趣。列腺癌发生率的减少有显著的关系12 。4 讨论与展望4. 1 冃前己成为世界番茄酱生产大国，年产番茄酱达到3060万吨,11逐年递 增。但产品单一，几乎全部作为原料出口，而没有形成最终产晶。只有形成了多样化 的终极产品，并在国内外市场占据了相当的份额，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 lOO
13、mg/ 100go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 右的新翳番茄酱所摄入的番茄红索几乎与服用一粒番茄红索胶囊相当。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 番茄酱生产金业充分利用资源优势，人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。4. 2番茄询生产中产生的废料(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,将为企业带来更人的利润。这项技术在国外己经得到应用，国内企 业应加快开发或直接引进。4. 3 利用转基因技术培育高番茄红索的番茄，以及开发产番茄红索的微生物，是 冃前番茄红素
14、研究的热点，在这一领域的研究还未见报道。7. 4 番茄红素作 为药品在国外正倍受关注，每年均有人量的研究报告，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。7. 5 番茄红素作为新型保健食品、 食品添加剂、化妆品和药品具有广阔的市场前景。冃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。参考文献1 Di Mascio P , Kaiser S et al. Arch. Biochem. Bio2phys. , 1989 , 274 : 532 5382 Nguyen M L , Schwartz S J . Food Technol
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