论文部分内容阅读
摘 要：番茄红素又称茄红素，是一种类胡萝卜素，具有抗氧化、抗癌防癌、提高机体免疫力、保护肝脏和心脑血管等多种重要功效，多用于保健食品、医用药品及化妆品等领域。本文主要介绍了番茄红素的结构、物化性质、生物活性及提取技术，并对其应用作出了展望。
关键词：番茄红素;生物活性;提取
番茄红素（Lycopene）是膳食中一种天然的脂溶性的类胡萝卜素（Carotenoid），在成熟的番茄、胡萝卜、西瓜、番木瓜、石榴、玫瑰果和葡萄柚等的果实中含量较多，此外，海洋嗜盐古菌也可产生番茄红素，但人体自身不能合成[1]，需要通过食物摄取。番茄红素具有极强的自由基清除能力，被誉为“植物黄金”[2]，因而广泛应用于保健食品及医用药品中。
1 番茄红素的结构和物化性质
番茄红素（C40H56）是一种脂溶性具有不饱和结构的碳氢化合物，由11个共轭双键及2个非共轭双键组成，熔点为172～175 ℃。番茄红素粉末状呈深红色，在甲醇、乙醇中几乎不溶，但溶于乙醚等有机溶剂，对光照、氧气、高温、酸、催化剂及金属离子敏感，在加热和光照影响下易被氧化降解和发生异构化反应[1]。
2 番茄红素的生物活性
2.1 抗氧化
氧化应激可导致多种疾病，番茄红素的抗氧化作用能够缓解氧化应激造成的损伤，改善机体健康状况。番茄红素具有极强的抗氧化性和自由基清除能力，因具有多不饱和双键结构，其抗氧化能力即淬灭单线态氧（1O2）的能力约是β-胡萝卜素的2倍、维生素E的100倍[3]。李倩等[4]的研究表明，一定量的番茄红素可以提高机体的抗氧化能力。
2.2 抗癌防癌
细胞间隙连接的通信受到抑制或破坏可能导致癌变，番茄红素能够保护这种通信功能而抑制癌变[5]。番茄红素对前列腺癌[6]、乳腺癌、皮肤癌等13种癌症都有一定的预防和减缓作用，其摄入量与癌症的发病率具有负相关性。
2.3 提高机体免疫力
番茄红素可以活化机体免疫细胞，保护吞噬细胞免受自身的氧化损伤，并促进T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖，刺激效应T细胞的功能，促进某些白介素的产生[7]及抑制炎症介质的生成。在陈垚等[8]的研究中，番茄红素可以明显增强机体的体液免疫和非特异性免疫。
2.4 保护肝脏
肝组织细胞内脂肪过度堆积会引起脂肪肝，而脂质发生过氧化连锁反应会造成脂质过氧化损伤，导致细胞抗氧化能力下降。番茄红素可以清除在氧化降解脂类过程中产生的自由基，缓解脂质过氧化损伤程度，保护肝脏[9]。
2.5 保护心脑血管
番茄红素可以降低心血管疾病的发生概率。人体血清中番茄红素的浓度与脑梗、脑出血等患者的发病率呈负相关，番茄红素能减少胆固醇的合成，使细胞中低密度脂蛋白的降解增加，修复被氧化的细胞组织，增强血管的柔韧度，从而降低心肌梗死和脑梗死的危险性。
2.6 抗紫外线辐射
紫外线照射会使机体生成自由基，番茄红素具有清除自由基的能力。孙敬文等[10]的研究表明，番茄红素对紫外线诱导的细胞活性的下降具有明显的抑制功能，并发挥较强的抗氧化作用。番茄红素对老年斑也具有明显的褪色作用，并减少红斑生成，有很好的美白功能。
3 番茄红素的提取
3.1 有机溶剂提取
番茄红素是脂溶性的天然色素，利用其与亲脂性有机溶剂相似相溶的性质，可以将其提取出来。此法主要集中于溶剂的选择、萃取温度、萃取时间等方面的优化[11]。由于提取物中存在化学残留物，仅采用有机溶剂提取，提取效率低，得到的产品纯度不高、有异味，且大部分溶剂对人体有害。
3.2 超临界流体萃取
超临界流体具有良好的流动、传递和溶解性能，被广泛应用于食品、医药、化工等领域。陈俊杰等[12]通過响应面法优化超临界CO2萃取番茄红素的工艺条件，取得较好的萃取效果。以超临界CO2作萃取剂，可避免番茄红素在高温下质变，且萃取剂无毒、易分离。但该法对设备要求高，操作难度较大。
3.3 超声波辅助提取
结合溶剂萃取法，通过超声波产生的空化效应、强烈震动及机械搅拌，可加快番茄红素在有机溶剂中的萃取。方瑞娜等[13]利用超声波辅助提取南瓜中的番茄红素，确定了番茄红素提取的最佳工艺条件。该法操作简单、提取效率高，但易受超声波的影响，限制其大规模应用。
3.4 微波辅助提取
微波是一种频率在300 MHz～300 GHz的高频电磁波，通过结合溶剂萃取、超声波辅助等方法，可以快速提取天然植物、动物组织中的目标成分。闫唯等[14]使用微波辅助溶剂萃取的方法，成功地提取了西瓜番茄红素并优化其提取工艺条件。微波辅助提取具有快速高效、节省溶剂等优点，但对萃取剂有一定选择性。
3.5 酶辅助提取
利用酶促反应联合超临界流体萃取、超声波辅助提取等方法，具有提取率高、节约材料等优点。破壁酶的酶解作用使纤维素、果胶分解，释放出番茄红素。刘义庆等[15]采用酶法结合超声波辅助提取的方法，优化了西瓜番茄红素的提取工艺并得到验证。酶的作用条件温和，但价格昂贵且不易回收。
4 结语
番茄红素具有很好的抗氧化、抗癌防癌、提高机体免疫力、保护肝脏和心脑血管等多种重要功效，因此被广泛应用于保健、医药、食品和化妆品等行业，具有很高的实用价值。随着相关研究的不断深入，番茄红素在许多领域都得到了创新应用。但在未来的研究中，番茄红素将更多地应用于保健品的研发、生产。
参考文献
[1]左兆云.番茄红素的生理功能及其在动物生产中的应用进展[J].中国畜牧杂志，2021，57（2）：40-45.
[2]丛林，朱静华，张兆臣.浅谈番茄红素的功效和使用[J].田径，2020（8）：84.
[3]朱原，张永英，朱海波，等.番茄红素生物学功能研究进展[J].食品研究与开发，2020，41（18）：202-207.
[4]李倩，张静，张大龙，等.番茄红素对乙醇氧化损伤模型小鼠抗氧化功能的影响[J].毒理学杂志，2018，32（6）：461-463.
[5]刘昊，闫圣坤.番茄红素异构化的研究进展[J].中国菜，2020，40（7）：35-38.
[6]肖仕全，王利，刘太行，等.基于生物信息学技术挖掘番茄红素对前列腺癌细胞的作用靶点[J].重庆医科大学学报，2019，44（7）：878-884.
[7]翟月，石琦，李烨，等.浅析类胡萝卜素中番茄红素的研究与应用[C]//中国仪器仪表学会.2017 全国激光前沿检测技术军民融合交流研讨会论文集，2017：5.
[8]陈垚，卢连华，吕志敏，等.番茄红素增强免疫力和抗氧化作用的研究[J].预防医学论坛，2018，24（5）：393-396.
[9]修伟业，黎晨晨，王艺錡，等.番茄红素生物学功能研究进展[J].食品科技，2020，45（1）：322-325.
[10]孙敬文，郝静.番茄红素对紫外线诱导人晶状体上皮细胞氧化损伤的保护作用[J].国际眼科杂志，2016，16（5）：826-828.
[11]周孝禹，周杰，吴颖，等.番茄红素的分离提取与合成制备研究进展[J].中国药房，2015，26（19）：2723-2726.
[12]陈俊杰，马永强，王鑫，等.超临界CO2萃取番茄红素的工艺条件优化[J].包装工程，2020，41（3）：42-50.
[13]方瑞娜，崔鹏，姚新鼎，等.超声波辅助法提取南瓜中番茄红素的工艺研究[J].食品研究与开发，2016，37（7）：114-119.
[14]闫唯，李佳，刘钰华，等.微波辅助提取西瓜番茄红素及其抗氧化活性研究[J].保鲜与加工，2017，17（6）：56-60.
[15]刘义庆，王晓明，刘嫚.酶法联合超声辅助提取西瓜番茄红素工艺优化[J].食品工业，2021，42（2）：37-43.
关键词：番茄红素;生物活性;提取
番茄红素（Lycopene）是膳食中一种天然的脂溶性的类胡萝卜素（Carotenoid），在成熟的番茄、胡萝卜、西瓜、番木瓜、石榴、玫瑰果和葡萄柚等的果实中含量较多，此外，海洋嗜盐古菌也可产生番茄红素，但人体自身不能合成[1]，需要通过食物摄取。番茄红素具有极强的自由基清除能力，被誉为“植物黄金”[2]，因而广泛应用于保健食品及医用药品中。
1 番茄红素的结构和物化性质
番茄红素（C40H56）是一种脂溶性具有不饱和结构的碳氢化合物，由11个共轭双键及2个非共轭双键组成，熔点为172～175 ℃。番茄红素粉末状呈深红色，在甲醇、乙醇中几乎不溶，但溶于乙醚等有机溶剂，对光照、氧气、高温、酸、催化剂及金属离子敏感，在加热和光照影响下易被氧化降解和发生异构化反应[1]。
2 番茄红素的生物活性
2.1 抗氧化
氧化应激可导致多种疾病，番茄红素的抗氧化作用能够缓解氧化应激造成的损伤，改善机体健康状况。番茄红素具有极强的抗氧化性和自由基清除能力，因具有多不饱和双键结构，其抗氧化能力即淬灭单线态氧（1O2）的能力约是β-胡萝卜素的2倍、维生素E的100倍[3]。李倩等[4]的研究表明，一定量的番茄红素可以提高机体的抗氧化能力。
2.2 抗癌防癌
细胞间隙连接的通信受到抑制或破坏可能导致癌变，番茄红素能够保护这种通信功能而抑制癌变[5]。番茄红素对前列腺癌[6]、乳腺癌、皮肤癌等13种癌症都有一定的预防和减缓作用，其摄入量与癌症的发病率具有负相关性。
2.3 提高机体免疫力
番茄红素可以活化机体免疫细胞，保护吞噬细胞免受自身的氧化损伤，并促进T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖，刺激效应T细胞的功能，促进某些白介素的产生[7]及抑制炎症介质的生成。在陈垚等[8]的研究中，番茄红素可以明显增强机体的体液免疫和非特异性免疫。
2.4 保护肝脏
肝组织细胞内脂肪过度堆积会引起脂肪肝，而脂质发生过氧化连锁反应会造成脂质过氧化损伤，导致细胞抗氧化能力下降。番茄红素可以清除在氧化降解脂类过程中产生的自由基，缓解脂质过氧化损伤程度，保护肝脏[9]。
2.5 保护心脑血管
番茄红素可以降低心血管疾病的发生概率。人体血清中番茄红素的浓度与脑梗、脑出血等患者的发病率呈负相关，番茄红素能减少胆固醇的合成，使细胞中低密度脂蛋白的降解增加，修复被氧化的细胞组织，增强血管的柔韧度，从而降低心肌梗死和脑梗死的危险性。
2.6 抗紫外线辐射
紫外线照射会使机体生成自由基，番茄红素具有清除自由基的能力。孙敬文等[10]的研究表明，番茄红素对紫外线诱导的细胞活性的下降具有明显的抑制功能，并发挥较强的抗氧化作用。番茄红素对老年斑也具有明显的褪色作用，并减少红斑生成，有很好的美白功能。
3 番茄红素的提取
3.1 有机溶剂提取
番茄红素是脂溶性的天然色素，利用其与亲脂性有机溶剂相似相溶的性质，可以将其提取出来。此法主要集中于溶剂的选择、萃取温度、萃取时间等方面的优化[11]。由于提取物中存在化学残留物，仅采用有机溶剂提取，提取效率低，得到的产品纯度不高、有异味，且大部分溶剂对人体有害。
3.2 超临界流体萃取
超临界流体具有良好的流动、传递和溶解性能，被广泛应用于食品、医药、化工等领域。陈俊杰等[12]通過响应面法优化超临界CO2萃取番茄红素的工艺条件，取得较好的萃取效果。以超临界CO2作萃取剂，可避免番茄红素在高温下质变，且萃取剂无毒、易分离。但该法对设备要求高，操作难度较大。
3.3 超声波辅助提取
结合溶剂萃取法，通过超声波产生的空化效应、强烈震动及机械搅拌，可加快番茄红素在有机溶剂中的萃取。方瑞娜等[13]利用超声波辅助提取南瓜中的番茄红素，确定了番茄红素提取的最佳工艺条件。该法操作简单、提取效率高，但易受超声波的影响，限制其大规模应用。
3.4 微波辅助提取
微波是一种频率在300 MHz～300 GHz的高频电磁波，通过结合溶剂萃取、超声波辅助等方法，可以快速提取天然植物、动物组织中的目标成分。闫唯等[14]使用微波辅助溶剂萃取的方法，成功地提取了西瓜番茄红素并优化其提取工艺条件。微波辅助提取具有快速高效、节省溶剂等优点，但对萃取剂有一定选择性。
3.5 酶辅助提取
利用酶促反应联合超临界流体萃取、超声波辅助提取等方法，具有提取率高、节约材料等优点。破壁酶的酶解作用使纤维素、果胶分解，释放出番茄红素。刘义庆等[15]采用酶法结合超声波辅助提取的方法，优化了西瓜番茄红素的提取工艺并得到验证。酶的作用条件温和，但价格昂贵且不易回收。
4 结语
番茄红素具有很好的抗氧化、抗癌防癌、提高机体免疫力、保护肝脏和心脑血管等多种重要功效，因此被广泛应用于保健、医药、食品和化妆品等行业，具有很高的实用价值。随着相关研究的不断深入，番茄红素在许多领域都得到了创新应用。但在未来的研究中，番茄红素将更多地应用于保健品的研发、生产。
参考文献
[1]左兆云.番茄红素的生理功能及其在动物生产中的应用进展[J].中国畜牧杂志，2021，57（2）：40-45.
[2]丛林，朱静华，张兆臣.浅谈番茄红素的功效和使用[J].田径，2020（8）：84.
[3]朱原，张永英，朱海波，等.番茄红素生物学功能研究进展[J].食品研究与开发，2020，41（18）：202-207.
[4]李倩，张静，张大龙，等.番茄红素对乙醇氧化损伤模型小鼠抗氧化功能的影响[J].毒理学杂志，2018，32（6）：461-463.
[5]刘昊，闫圣坤.番茄红素异构化的研究进展[J].中国菜，2020，40（7）：35-38.
[6]肖仕全，王利，刘太行，等.基于生物信息学技术挖掘番茄红素对前列腺癌细胞的作用靶点[J].重庆医科大学学报，2019，44（7）：878-884.
[7]翟月，石琦，李烨，等.浅析类胡萝卜素中番茄红素的研究与应用[C]//中国仪器仪表学会.2017 全国激光前沿检测技术军民融合交流研讨会论文集，2017：5.
[8]陈垚，卢连华，吕志敏，等.番茄红素增强免疫力和抗氧化作用的研究[J].预防医学论坛，2018，24（5）：393-396.
[9]修伟业，黎晨晨，王艺錡，等.番茄红素生物学功能研究进展[J].食品科技，2020，45（1）：322-325.
[10]孙敬文，郝静.番茄红素对紫外线诱导人晶状体上皮细胞氧化损伤的保护作用[J].国际眼科杂志，2016，16（5）：826-828.
[11]周孝禹，周杰，吴颖，等.番茄红素的分离提取与合成制备研究进展[J].中国药房，2015，26（19）：2723-2726.
[12]陈俊杰，马永强，王鑫，等.超临界CO2萃取番茄红素的工艺条件优化[J].包装工程，2020，41（3）：42-50.
[13]方瑞娜，崔鹏，姚新鼎，等.超声波辅助法提取南瓜中番茄红素的工艺研究[J].食品研究与开发，2016，37（7）：114-119.
[14]闫唯，李佳，刘钰华，等.微波辅助提取西瓜番茄红素及其抗氧化活性研究[J].保鲜与加工，2017，17（6）：56-60.
[15]刘义庆，王晓明，刘嫚.酶法联合超声辅助提取西瓜番茄红素工艺优化[J].食品工业，2021，42（2）：37-43.