番茄红素研究进展及应用

番茄红素是天然存在于番茄、西瓜、番木瓜、粉红色葡萄柚等果蔬中的一种类胡萝卜素，尽管缺乏胡萝卜素那样具有维生素A 源活性的物质，但番茄红素是目前已知的最有效的抗氧化活性物质，其抗氧化能力是β-胡萝卜素的2.0～3.2倍，是维生素E 的100倍，素有“藏在西红柿里的黄金”之美称[1]，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。食品加工有利于提高番茄红素的生物利用率，作为有益于健康的膳食及食品配料，番茄红素具有重要的应用价值[2]。

1　理化性质

1.1　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C 40H 56[3]，分子量536.85。

1930年Karrer 等提出，番茄红素的化学结构式为含有11个碳碳双键的多不饱和脂肪烃，理论上应有2048种立体异构体，但由于空间阻碍，番茄红素分子中只有少数基团能参与异构，存在可能性较大的番茄红素顺反异构体约72种[4]。几乎所有来源于天然植物中的番茄红素都是反式构型，此构型最耐热。大多数食品原料中存在的番茄红素都是反式构型，人体血清中番茄红素含量为0.2～1.0 µmol/L，主要以顺式构

型存在[5]，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。番茄红素的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。1.2　溶解性

番茄红素是一种呈红色的脂溶性色素，不溶于水，可溶于脂肪、油脂、乙醚、石油醚和丙酮，难溶于甲醇、乙醇[6]。1.3　稳定性

作为一种不饱和高聚物，番茄红素在植物体内比较稳定，经提纯分离后易于发生氧化反应，稳定性较差。光、温度、氧气、极度pH 值、金属离子等均会影响番茄红素的稳定性。番茄红素对光十分敏感，日光、紫外光照射下损失极快。番茄红素耐热稳定性较好，热损失少。常见金属离子对番茄红素的稳定性影响不一，K +、Na +、Mg 2+、Zn 2+对其稳定性影响不大，Fe 3+、cu 2+引起的番茄红素损失较大，而Fe 2+、A13+引起的损失较少。添加VC、VE 等抗氧化剂可以减少番茄红素的损失。1.4　抗氧化性

番茄红素是有效的抗氧化剂，通过物理或化学式捕捉高效淬灭单线态氧、抑制自由基的产生或清除自由基等发挥抗氧化作用。番茄红素的氧化能力在天然类胡萝卜素中是最强的，这与其独特的长链不饱和分子结构有关。番茄红素淬灭单线态氧的速率是β-胡萝卜素的2倍，是α-生育酚的10倍。

番茄红素研究进展及应用

闫新焕，宋烨，刘雪梅，潘少香，郑晓冬，孟晓萌

（中华全国供销合作总社济南果品研究院，济南 250014）

摘要：番茄红素是一种类胡萝卜素，广泛存在于自然界中。作为一种功能性天然色素，番茄红素主要应用于食品添加剂、天然着色剂、化妆品等行业。番茄红素具有独特的理化性质和抗癌、抗氧化、增强免疫力、预防心血管疾病等多种生理功能，随着相关研究的不断深入，番茄红素的应用领域将会越来越广泛。关键词：

番茄红素；理化性质；生理功能；提取工艺；应用

2　生理功能

近年来，随着对番茄红素研究的不断深入，其优越的生理功能越来越受到瞩目。

2.1　高效淬灭单线态氧和清除自由基作用

番茄红素作为强抗氧化剂，可淬灭单线态氧和清除自由基，防止脂蛋白和DNA受到氧化破坏，从而预防癌症的发生；还可抑制LDL胆固醇氧化产物的形成，预防冠心病的发生。类胡萝卜素清除单线态氧的能力主要取决于其分子中共轭双键的数量，而番茄红素具有比其它类胡萝卜素更强的清除单线态氧的能力[7]。

2.2　抗癌、防肿瘤作用

哈佛大学的研究表明，常吃番茄和番茄加工品可以降低前列腺癌、食道癌和其它癌症的发病率[8]。番茄红素可抑制人类子宫内膜细胞和肺癌细胞的生长，番茄红素的抑制作用与4倍用量的α-胡萝卜素或10倍用量的β-胡萝卜素相同。在食用番茄或番茄加工品时,由于番茄红素是脂溶性成分，为了更好地吸收它并避免引起动脉粥样硬化症的危险，应采用单不饱和脂肪酸,如橄榄油来烹调番茄,这样可更好地吸收利用番茄红素。

2.3　保护心血管作用

由于番茄红素能够保护低密度脂蛋白(LDL)免受氧化破坏,因而有可能预防心血管疾病的发生。

2.4　抗疲劳作用

由于其含有多个双键，番茄红素分子可直接与自由基作用，有效清除体内因运动而产生的过氧自由基，延缓疲劳的发生或恢复运动后的疲劳[9]。

3　提取分离方法

目前，番茄红素主要是从植物番茄中提取，可采用有机溶剂提取、超临界CO

2

萃取法、HPLC法、酶法、微生物发酵法及直接粉碎法 等提取工艺。

3.1　直接破碎法

番茄原料经过水漂烫处理，使番茄籽、皮分离。将番茄皮粉碎后，作为着色粉直接添加于食品中。

3.2　有机溶剂提取法

沈莲清等[10]采用溶剂提取法，研究了预处理方法、溶剂的选择、液料比、pH等条件对番茄红素提取率的影响。结果表明最佳提取条件：番茄原料经脱水的预处理，提取剂为丙酮:正己烷=2:1，料液比l:6，

pH=6。

张晓敏等[11]选用番茄酱和新鲜番茄皮为原料，以丙酮为提取溶剂，料液比1:8，提取温度40℃，每次提取70min，提取级数为3，可获得最佳提取效果。

张亮等[12]也进行了有机溶剂提取番茄红素的研究。原料番茄酱经CaCO

3

、异丙醇处理后，用混合溶剂(石油醚:丙酮=l:1)抽提至溶液无色，利用如HPLC法测得提取率为26.60 mg/100g。

国内还有专利报道可将含油树脂和丙酮、乙酸乙酯溶剂混合，加热，然后真空过滤，之后可得到番茄红素含量90%的结晶[13]。

3.3　酶反应法

很多研究者通过加外源酶的方法来提取番茄红素。李淑梅等[14]通过添加果胶酶和纤维素酶来提取番茄红素，同时改进了提取条件，得到了最佳的酶浓度和酶提取时间，并进一步对各条件的影响进行了分析，实验结果表明：果胶酶和纤维素酶的比例为4:1，添加酶量为0.5%，酶的作用温度为40℃，调节pH为4，采用无水乙醇浸提4h，按此条件可大大提高番茄红素的提取率。沈莲清等[15]也通过实验证明，用果胶酶和纤维素酶都能极大的增加番茄红素的产率，对于番茄果实来讲，果胶酶比纤维素酶更加有效。周丹丹等[16]使用海藻酸钠固定纤维素酶，对其提取番茄红素的工艺进行了研究，结果表明：使用酶量10mg，酶解1h，最适pH6～7。重复使用5次后，提取率为原来的71.4%。3.4　超临界流体萃取法

超临界流体萃取法是一种处于工业开发阶段的新型食品、化工分离过程。它利用超临界流体作萃取剂，从液体或固体物料中萃取、分离和纯化物料。

西班牙学者[17]研究了超临界提取条件与全反式

番茄红素得率的关系：40℃条件下，超临界CO

2

流速4 mL/min，提取时间30min，用C30柱HPLC分离。为便于在食品和药品领域中得到广泛应用，该实验在采用

超临界流体CO

2

萃取番茄红素的过程中，未使用如甲醇、丙酮、正己烷等有毒改性剂。实验结果表明，为尽可

能大量获得全反式番茄红素，CO

2

流体的密度必须最高(0.90g/mL)，实验获得88%的全反式番茄红素，12%顺

式番茄红素。