番茄红素的生物学特性与应用

番茄红素的生物学特性与应用

番茄红素是天然类胡萝卜素中抗氧化性极强的，它在对单线态氧的淬灭、自由基的清除、阻断亚硝胺形成、抑制细胞增殖、诱导细胞分化、增加免疫力、减少ＤＮＡ损伤以及细胞间隙连接通讯等方面的生理特性及保健食品中的应用为世人高度重视，成为国际市场上保健食品研究的新热点，显示出广阔的发展前景。

西红柿作为健康食品受到人们越来越多的关注。美国《时代》杂志介绍了１０种对现代人最健康的食品，其中西红柿荣登榜首。

4.1 番茄红素的生物学特性

4.1.1 番茄红素具有抗氧化性

哺乳动物对于活性氧具有一定的防御功能，能防御活性氧对身体组织细胞所产生的损伤作用。一部分防御功能是由遗传基因控制所产生的酶所提供的，如：过氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶；而另一部分防御功能则是从营养物质中摄取的物质所提供的，如：维生素E、维生素C、硒、类胡萝卜素等。番茄红素便是一种能高效猝灭单线态氧的类胡萝卜素。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。

番茄红素的抗氧比作用主要表现在它能高效猝灭单线态氧及清除过氧化自由基。单线态氧1O

是一种很强的活性氧自由基，它能与许多与氧气不能发生反

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应的分子直接结合，从而造成对细胞的损伤。

在猝灭单线态氧的过程中，激发态的能量从单线态氧转移至番茄红素，产生基态的氧和激发的三联态番茄红素，能量则通过激发态的番茄红素与周围溶剂之间的转动和振动而散发，并产生基态的番茄红素和一定的热量。番茄红素对单线态氧的猝灭属于物理猝灭，在这过程中番茄红素像催比剂一样，只是加速了猝灭过程，而其本身保持完整状态，并可不断参与下一个猝灭单线态氧的循环。番茄红素猝灭单线态氧的效率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，因此，与其他类胡萝卜素相比，番茄红素的猝灭效率特别高。

番茄红素还能通过与其他形式的活性氧的化学反应消除氧化自由基，如过氧

化氢、亚硝酸根等氧化自由基，而氧化自由基能引起脂质过氧化形成多种产物这些产物与人体老化、癌症发生、自身免疫病及贫血等疾病都有关系。

番茄红素作为抗氧化剂的一个很好的例子是它能保护皮肤免受紫外光的损伤。当皮肤受到紫外光照射时，皮肤中的番茄红素能优先与自由基结合，从而保护皮肤中的组织及细胞避免因氧化而损伤。

4.1.2 番茄红素对细胞生长代谢起调控作用

通常细胞间隙之间有膜蛋白构成的通道，具有选择通透性，允许第二信使及生长调节物质通过，细胞之间通过细胞间隙连接通讯（ＧＪＩＣ）传输细胞群体内生长调控信号，调节细胞的正常增殖与分化。实验表明，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。番茄红素独特的结构特点决定了它的生理功能。微观环境中的蛋白质分子和膜脂分子会影响番茄红素的生理功能；反过来，番茄红素分子也会影响其他分子的亚细胞结构。因此，番茄红素能影响人体细胞的活性以及营养物质的吸收及循环，从而控制细胞的生长及代谢。采用细胞培养系统可以研究番茄红素在正常细胞及肿瘤细胞中的分子作用。可以采用以下方法使番茄红素进入细胞内，如将番茄红素溶于有机溶剂、水溶性小珠、人造脂质体或浓缩的牛血清中，结合HPLC分析方法，可以测定番茄红素在细胞中的浓度，研究番茄红素的稳定性及代谢途径。

4.1.３番茄红素可以调节胆固醇的代谢

最近，许多流行病学家报道了有关番茄红素可以防止心血管病，已引起人们的广泛重视。在细胞培养中发现，番茄红素可以调节胆固醇的代谢。把人的巨噬细胞系与番茄红素一起培养，发现番茄红素可以抑制胆固醇的合成，增大巨噬细

胞低密度脂蛋白(LDL)受体。有报道，6个男子在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。这是由于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(HMG-CoA，还原酶)，这是一种胆固醇生物合成的限速酶。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。

4.2 番茄红素的保健作用

番茄红素的上述生物学特性决定了它具有抗氧化、抑制突变、降低核酸损伤、减少心血管疾病及预防癌症等多种保健功能，故被称为“植物黄金”。

4.2.1 预防和抑制肿瘤的作用

…此处省略,详情请见六鉴网(.6chem.)《番茄红素市场调研报告》，

4.2.２保护心血管功能

一些研究人员指出，由于番茄红素能够保护低密度脂蛋白免受氧化破坏调节胆固醇的代谢，因而有可能预防心血管疾病的发生。荷兰学者选择66名心肌梗塞患者，测定他们皮下脂肪中的类胡萝卜素含量，发现病人的番茄红素含量低于健康人，而且a—和p—胡萝卜素含量也比正常人体显著降低，说明这几种类胡萝卜素都与心肌梗塞的发生密切相关。研究证实，服用天然的番茄红素能使血清胆固醇降低，用番茄红素预防高胆固醇或高血脂症，可以减缓心血管疾病的发展。另有研究发现，未接受降脂治疗的高脂血症患者，其血清番茄红素和α－胡萝卜素浓度都低于正常人。4.2.３保护人体皮肤免受伤害