人類自身和動物都不能生產番茄紅素，目前的制備途徑主要是植物提取、化學合成和微生物發酵。番茄紅素是壹種功能性天然色素，具有預防多種癌癥、保護心腦血管、保護皮膚、提高免疫力等生理功能，被廣泛應用於保健品、化妝品、食品飲料等領域。
基本介紹
番茄紅素廣泛分布於番茄、西瓜、李子、柿子、桃、木瓜、芒果、番石榴、葡萄、蔓越莓、雲莓、柑橘等果實，茶葉和蘿蔔、胡蘿蔔、蕪菁、甘藍等根莖中。番茄的不同品種和成熟度也會影響番茄中番茄紅素的含量。據估計，番茄和各種番茄制品占每天番茄紅素攝入量的 85%。
與其他營養素（如維生素 C）在烹飪過程中的損失不同，番茄的食品加工反而增加了番茄紅素的生物利用率。如新鮮番茄中的含量約為30～50 g/g，但番茄制品中的番茄紅素含量壹般高於新鮮番茄，如番茄醬約490～940 g/g，番茄汁約10～110 g/g，番茄辣醬約50～230 g/g；西瓜中的番茄紅素含量也很豐富，約為23～72 g/g。這是因為番茄紅素不溶於水，但溶於油，並緊緊地結合在植物纖維中，所以烹調時，打碎番茄並加入油，可以大大提高消化系統吸收番茄紅素的能力。因此，番茄汁、番茄湯、番茄醬等番茄加工品的生物利用率更高。
主要特性
理化特性
番茄紅素的化學結構是由 11 個***共軛碳碳雙鍵和 2 個非***共軛碳碳雙鍵組成的線性碳氫化合物。在顯微鏡下呈長針狀結晶，暗紫紅色。溶於脂肪、油、乙醚、石油醚、正己烷和丙酮，其溶解度隨溫度的升高而顯著增加；溶於氯仿、二硫化碳、苯等有機溶劑；不溶於水；不溶於甲醇、乙醇，熔點為 169℃，在 472 納米處有壹強吸收峰。番茄紅素不具有環狀結構，因而不具有維生素 A 的生理活性。作為壹種不飽和聚合物，它對氧化非常敏感。所有能導致類胡蘿蔔素氧化的因素，如光線、溫度、氧氣、pH 值和活性表面等，都會影響番茄紅素。
順反異構
番茄紅素有大約 72 種順反異構體。植物中幾乎所有的番茄紅素都是反式的。大多數食品成分中的番茄紅素也是反式構型，只有壹小部分是順式構型，主要是 5-順式、9-順式和 13-順式。在動物體內，順式異構體所占比例較大。人體血清中番茄紅素的含量為 0.2-1.0 摩爾/升，主要為順式構型，反式構型僅占 41%。番茄紅素的順式和反式異構體在化學和物理性質上完全不同。順式結構的番茄紅素顏色弱，熔點低，消光系數小，極性強，溶解度大，在紫外光譜中有壹個新的吸收峰。此外，不同番茄制品中順反異構體的比例不同，番茄紅素的順反異構體在光、熱、加工和儲存條件下可相互轉化。
穩定性
植物中的番茄紅素相對穩定，作為壹種不飽和聚合物，天然番茄紅素經提純分離後易氧化，穩定性較差。光照、溫度、氧氣、極性、pH 值、金屬離子等都會影響番茄紅素的穩定性。番茄紅素對光非常敏感，陽光、紫外線照射下損失極快。日光照射半天番茄紅素基本損失殆盡，紫外線照射3天後損失40%。番茄紅素的熱穩定性較好，熱量損失較少。常見的金屬離子對番茄紅素的穩定性有不同的影響，K、Na、Mg、Zn對其穩定性影響不大，Fe、Cu引起的番茄紅素損失較大，而Fe、Al引起的損失較小。番茄紅素對堿穩定，酸對番茄紅素有破壞作用，其穩定性隨濃度的增加而降低。番茄紅素對氧化劑穩定。BHT 和 Vc 等還原劑可以延緩其氧化。此外，在番茄原果和有機溶劑中番茄紅素比較穩定，從純番茄紅素中分離出來的番茄紅素容易發生變化。因此，貯藏或加工番茄紅素時應盡量避免光照和與鐵、銅離子接觸。
生理功能
抗氧化
番茄紅素是壹種有效的抗氧化劑，通過物理或化學方式捕捉並高效猝滅單線態氧，抑制自由基的產生或直接清除自由基，起到抗氧化作用。在天然類胡蘿蔔素中，番茄紅素的抗氧化能力最強，這與其獨特的長鏈不飽和分子結構有關。番茄紅素猝滅單線態氧的速度是-胡蘿蔔素的兩倍，是-生育酚的 100 倍。番茄紅素可以被不同的電子激發，產生基態氧或三重態氧番茄紅素。三重氧番茄紅素可消除數千個單線氧自由基。因此，番茄紅素能通過其抗氧化能力有效保護生物膜免受氧自由基的破壞，延緩細胞和人體的衰老。Rao 等人的研究表明，含有不同來源番茄紅素的飲食能有效提高血清番茄紅素水平，降低氧化應激水平。次氯酸可通過改變蛋白質、脫氧核糖核酸、核糖核酸而導致心血管疾病患者的組織氧化，因此番茄紅素可減少次氯酸對機體的損害。
防癌抗癌
早在 20 世紀 50 年代，美國醫學專家首次報道番茄紅素具有抗癌作用。後來，流行病學調查和許多動物實驗證明，番茄紅素具有預防和抑制惡性腫瘤和癌癥的作用。血液中番茄紅素的濃度與前列腺癌、食道癌、胰腺癌、胃腸癌、乳腺癌和皮膚癌的發病率呈負相關。它對預防前列腺癌尤其有效。哈佛大學醫學院吉奧瓦努奇發表的《攝入番茄制品可降低前列腺癌發病率》的流行病學研究證明，常吃番茄的人比不常吃番茄的人患前列腺癌的幾率降低了 45%。王愛紅關於番茄紅素對乳腺癌細胞周期和生長影響的研究表明，番茄紅素通過阻斷乳腺癌細胞（MCF-7）在G 0/G 1期的增殖，從而抑制乳腺癌細胞（MCF-7）的增殖。柴靜波的研究表明，番茄紅素能改善卵巢癌大鼠的免疫功能，其機制可能與番茄紅素能有效降低炎性細胞因子（IL-2、TNF-）的水平，提高CD4/CD8比值有關。
保護心腦血管
番茄紅素能深入清除血管垃圾，調節血漿膽固醇濃度，保護低密度脂蛋白（LDL）不被氧化，還能修復和改善被氧化的細胞，促進細胞間膠質的形成，增強血管柔韌性。壹項研究表明，血清番茄紅素濃度與腦梗塞和腦出血的發病率呈負相關。番茄紅素防治家兔動脈粥樣硬化的研究表明，番茄紅素能有效降低家兔血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）的水平，其效果與氟伐他汀鈉相當。Hsiao等人的研究表明，番茄紅素對局部腦缺血有保護作用，番茄紅素通過抗氧化和清除自由基的作用，抑制神經和膠質細胞的活性，減少腦灌註損傷面積。
降低血脂
Ahuja等人給18-40歲的成年人補充番茄紅素19.5毫克/天14d後發現，低脂膳食人群銅引起的低密度脂蛋白氧化損傷延緩，高密度脂蛋白升高，甘油三酯水平降低，其中膳食脂肪單不飽和脂肪酸實驗組效果更明顯。
Ahuja 等人的研究表明，每天攝入 25 毫克番茄紅素對局部腦缺血有保護作用。Ried等人的研究表明，每天攝入25毫克番茄紅素可有效降低10%的低密度脂蛋白水平，其效果可與治療高脂血癥的低劑量他汀類藥物相媲美，但每天攝入25-44毫克以上的番茄紅素是否能有效降低高血壓患者的血壓，還需要進壹步研究。
提高精子質量
印度新德裏的醫生最近發現，番茄紅素可以提高男性的精子質量。在實驗中，年齡在23至45歲之間的不育男性被要求每天口服番茄紅素兩次，每次2毫克，三個月後再次檢查他們的精子濃度、活力和形狀。結果顯示，3/4 的男性精子活力和形狀有所改善，20 名男性的精子濃度有所提高。實驗結束時，6 名男性的妻子懷孕了，因此實驗結果具有統計學意義。其主要原因是健康男性的睪丸中番茄紅素含量較高，而不育男性的睪丸中番茄紅素含量較低。事實證明，口服番茄紅素對治療不明原因的男性不育癥有積極作用，但具體的治療方案還需要大規模的隨機臨床試驗來確定。
皮膚保護
番茄紅素還能減少輻射或紫外線（UV）對皮膚的傷害。當紫外線照射皮膚時，皮膚中的番茄紅素與紫外線產生的自由基結合，保護皮膚組織不受損傷，與未受紫外線照射的皮膚相比，番茄紅素減少了31%到46%，其他成分的含量幾乎沒有變化。Stahl等人的研究證明，通過平時攝入富含番茄紅素的食物可以對抗紫外線，避免紫外線照射產生的紅斑。番茄紅素還能淬滅表皮細胞中的自由基，對老年斑有明顯的淡化作用。
其他
實驗發現，在培養巨噬細胞的培養基中加入番茄紅素，可減少其膽固醇的合成，同時番茄紅素還能提高巨噬細胞低密度脂蛋白（LDL）受體的活性，抑制低密度脂蛋白膽固醇（LDL）的合成。番茄紅素還能提高高密度脂蛋白膽固醇，降低凝血系統的活性，提高纖維蛋白溶解系統的活性，提高血清和肝組織中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性。
番茄紅素卓越的修復功能，能啟動和修復受損老化的胰島細胞，促進胰島素的正常分泌；快速分解超過生理標準的血糖成分，促進高濃度血糖的生物氧化，形成水和二氧化碳，排出體外；消除三多壹少癥狀，安全降糖。
應用
根據明德全球新產品數據庫（GNPD）的統計，2003 年至 2010 年，全球共推出 418 種含有番茄紅素的新產品***。這些產品涉及食品、補充劑和化妝品領域，其中含番茄紅素的補充劑是最受歡迎的產品。
保健品
GNPD的數據顯示，全球***有177種新產品在保健品中含有番茄紅素。通過查詢國家食品藥品監督管理局（CFDA）可獲得國家食品藥品監督管理局（SFDA）番茄紅素在31種保健品中的含量，其中2種為進口保健品，其余均為國產保健品。這31種保健品主要用於抗氧化、延緩衰老、增強免疫力、調節血脂等，其中片劑2種，油劑1種，其余為膠囊劑。
化妝品
GNPD數據顯示，含有番茄紅素的新型護膚品有81種，彩妝有51種。番茄紅素保濕乳液等典型產品具有美白、抗衰老等功效。國內產品有番茄紅素美白精華塗抹針，具有抗氧化、抗過敏、美白等功效。
食品和飲料
在食品和飲料領域，番茄紅素在歐洲獲得了新食品認證，在美國獲得了 GRAS（壹般認為安全）認證，其中非酒精飲料最受歡迎。根據GNPD的數據，20種新產品：面包和早餐谷物等領域7種；加工肉類、魚類和蛋類7種；乳制品7種；巧克力和糖果領域6種；醬料和調味品5種；甜點和冰淇淋5種。
本文轉載自：搜狗科學，本內容采用CC-BY-SA 3.0協議授權，轉載請註明出處
。