番茄红素的全面认知院系生命科学与工程学院班级 08级食品科学与工程摘要番茄红素是人们膳食中的一种类胡萝卜素，主要来自番茄及番茄制品。

它不仅提供了鲜艳的红色，而且具有高效猝灭单线态氧和清除自由基的作用，其抗氧化性在类胡萝卜素中最强。

近年来，人们逐渐发现食用番茄可以防止癌症，特别是前列腺癌、胃癌、皮肤癌等，而且多吃番茄还可以防止心血管疾病的发生，是目前国际上功能食品成分研究中的一个热点。

本文主要介绍番茄红素的分布、性质、提取、生理功能、研发现状及展望。

关键词番茄红素分布理化性质提取工艺生理功能研发现状展望1 番茄红素的分布近年来研究证实，番茄红素主要分布在番茄、西瓜、南瓜、李、柿、胡桃、桃、木瓜、芒果、石榴、葡萄、草莓等果实和萝卜、胡萝卜、芜菁、甘蓝等的根部。

番茄和番茄制品的番茄红素是类胡萝卜素的主要来源，也是人体血清中含量最高的。

人们从番茄中获得的番茄红素约占总摄入量的80%以上。

番茄红素在番茄中的含量随品种和成熟度的不同而不同。

一般来说，加工用番茄红素的含量是鲜食番茄的3.0～3.5倍，成熟度越高、番茄红素的含量越高。

我国新疆产加工用番茄的番茄红素含量很高，番茄果实中含量为400mg/100g以上，果皮中含量为20mg/100g，纤维素含量高的番茄渣中含42.3mg/100g。

番茄红素的前体物质是植物组织中的有色体，随成熟度增加，叶绿体向有色体转化，番茄红素的生物合成也随之加快。

番茄刚成熟时，果实内的α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的含量达到最大值，完全成熟后含量最高。

2番茄红素的理化性质2. 1 番茄红素的稳定性由于番茄红素分子中有11 个共轭双键及2 个非共轭双键,使得番茄红素的稳定性比较差,在一定条件下可发生顺反异构化和氧化降解。

番茄红素对氧化反应比较敏感,其溶液经日光照射12 小时后,其中的番茄红素基本上损失殆尽。

溶液中的Fe3 + 和Cu2 + 会对番茄红素的光氧化反应起催化作用,而其它金属离子如K+ 、Mg2 + 、Ca2 + 、Zn2 + 等则对其影响不大,所以天然番茄红素在提取和应用过程中应尽量避免使用铁制和铜制容器。

pH 值对番茄红素也有影响,当用乙醇溶解番茄红素,并调制成对酸不稳定,对碱则比较稳定,故番茄红素作为色素使用时并不适合于酸性饮料。

由此可见,影响番茄红素稳定性的因素有氧、光、金属离子、pH 等,故番茄红素的提取、贮存、加工及分析都应该在对环境因素进行控制的条件下进行。

2. 2 番茄红素的呈色能力番茄红素作为一种天然红色素,如何保持其最强的着色力是至关重要的。

番茄果实中的番茄红素有两种存在状态:其中大部分是以细长的、针状的结晶形式存在于有色体中,呈现明亮的红色。

当番茄红素的结晶形成时,质体膜消失,色素结晶自由分散在原生质中,在显微镜下观察时,可以看到小粒状的有色体,说明了有色体所显现的颜色;另外一小部分(10 %左右) 则与蛋白质形成复合体存在于细胞中。

番茄红素以不同的形态存在时具有不同的颜色和强度,而且会随着溶剂和介质的不同而呈现出不同的颜色。

例如,溶解在石油醚中的番茄红素呈黄色,在二硫化碳中则呈红色。

2. 3 番茄红素的溶解性番茄红素是脂溶性色素,可溶于其他脂类和非极性溶剂中,不溶于水,难溶于强极性溶剂如甲醇、乙醇等,可溶于脂肪烃、芳香烃和氯代烃如乙烷、苯、氯仿等有机溶剂。

番茄红素在各种溶剂中的溶解度随着温度的上升而增大,然而当样品越纯时,溶解越困难。

结晶的番茄红素溶解缓慢,倾向于形成一种超饱和状态,虽然提高温度可加速其溶解,但冷却时可能会出现结晶,这时可利用超声波加速其溶解。

纯的番茄红素虽然不溶于水,但当它与某些物质如蛋白质结合形成复合物时,则具有较高的溶解度。

3 番茄红素的生理功能国外对番茄红素的生理功能研究较多, 许多试验[ 22, 1～3 ]都证明番茄红素具有抗氧化,清除自由基,促进细胞缝间联接交流,抑制LDL (低密度脂蛋白) - 胆固醇氧化物的形成, 减少体内由于过氧化作用引起的对淋巴细胞DNA的损伤,调控肿瘤增殖, 活化免疫细胞的作用,减缓动脉粥样硬化等生理功能。

3.1 番茄红素的防癌抗癌功能活性氧类物质和自由基是诱发癌症的重要原因,也是细胞正常代谢所产生的。

低浓度的自由基(包括活性氧ROS和活性氧RNS)可刺激细胞的生长繁殖与分化,是细胞损伤和感染的保护剂;而高浓度会使细胞发生脂质氧化,蛋白质结构变异酶变性,甚至引起DNA的突变。

在正常细胞中,自由基、活性氧与它们的清除剂(如:番茄红素、谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等)区域化地分布在细胞内,使其处于生成与清除的动态平衡中,有效地阻止它们对细胞组织的破坏。

番茄红素可与细胞有氧代谢所产生的高活性氧发生反应,清除自由基,防止活性氧和自由基对细胞组织的破坏[ 4, 5 ]。

1992年,哈佛大学医学院Edward Giovanucci D等首次发表了摄取番茄可降低前列腺癌症发病率的流行病学研究,他们对48000名男子经过6年( 1986～1992年)的研究, 发现常吃番茄的人比不常吃番茄的患前列腺癌的机会减少45%[ 6 ]。

ClintonSK等人[ 5～8, 7 ]研究发现,血液中番茄红素的浓度也与前列腺癌、食道癌、胰腺癌、胃肠癌、乳腺癌、皮肤癌、膀胱癌等的发病率呈负相关,尤其在预防前列腺癌方面效果显著。

张庆英等[ 8, 9 ]报道,番茄红素对甲基戊基亚硝胺诱发的大鼠食管癌有预防作用,对体外培养的人坯食管上皮癌细胞汕头株代有抑制作用,且浓度越大抑制效果越明显。

3.2番茄红素预防心血管疾病的功能1999年, Minhthy等[ 3 ]报道,番茄红素能阻止DNA和脂蛋白的氧化,从而减缓动脉粥样硬化;还可以阻止LDL- 胆固醇氧化产物的形成,因而可防止冠心病的发生。

Agarwal等[ 5 ]在对欧洲10个国家1 400名男子进行研究时发现,高番茄红素水平可降低急性心急梗死亡率。

让6位男子每人每天摄入60 mg番茄红素,并持续90 d,结果发现血浆中胆固醇的浓度下降了14%[ 10 ]。

3.3 番茄红素的其他功能Ribaya等[ 12, 11 ]研究发现,番茄红素除了防癌抗癌的生理功能外, 还具有减轻皮肤受紫外线损伤的作用。

Vandenlangenberg等[ 12 ]研究血浆中维生素E、类胡萝卜素水平和白内障的关系时发现,血浆中番茄红素含量较低的人患白内障的可能性比正常人高2倍,而与其他类型的类胡萝卜素(玉米黄质和叶黄素等)及维生素E无关。

最新研究[ 13 ]发现番茄红素还具有抗炎症、抗血凝等生理功能。

总之,随着对番茄红素的不断研究,可能还会发现番茄红素的其他生理功能。

4番茄红素的提取工艺研究番茄红素是脂溶性色素,可采用有机溶剂提取法,酶法,超临界CO2 萃取法,高速逆流色谱法,微波辐射萃取法等提取工艺。

4. 1 有机溶剂提取法番茄红素是脂溶性色素,难溶于甲醇、乙醇,可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮,易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂。

而在诸多的有机溶剂中,选用氯仿作有机溶剂来提取番茄红素效果最好。

主要步骤包括:新鲜番茄或番茄皮干燥、粉碎,选用一种有机溶剂或混合溶剂作为萃取液进行固液萃取,最后将萃取液真空浓缩,得到番茄红素的粗制品,此法简单易行。

但由于番茄中还含有其它成分,而且有机溶剂会有痕量残留,只单单采用溶剂萃取,得到的产品一般纯度不高,番茄红素含量约在5 %～15 %左右,而且通常不会产生番茄红素晶体,而是一种呈油状的物质即番茄红素油树脂。

4. 2 酶法提取日本一专利介绍了利用番茄皮自身果胶酶和纤维素酶反应来提取番茄红素。

其工艺为:番茄打浆粉碎→加碱调节pH 值7. 59. 0 →45 ℃～60 ℃加热搅拌5h →过滤除去表皮、种子和纤维等残渣,得提取液→将抽提液pH 值调整为4. 0～4. 5 ,类胡萝卜素凝聚沉淀→静置,虹吸除去上部浑浊液,得番茄红素沉淀→沉淀调整pH后干燥真空浓缩→成品加食盐保存。

而Dubodel 等人通过外加果胶酶和纤维素酶的方法来提取番茄红素。

其工艺流程为:清洗鲜番茄→100 ℃热烫去皮→用高速搅拌机打浆粉碎→添加0. 2 %～0. 5 %的果胶酶、纤维素酶,在50 ℃条件下处理3h ,除去90 %的果胶、纤维素等非色素物质→离心→沉淀用96 %的乙醇洗涤→过滤→乙醇和植物油提取→分离油相→产品。

4. 3 超临界CO2 萃取法Sun ,Q ,J 等人(1998)采用超临界CO2 作萃取剂从液体或固体物料中萃取、分离和纯化有效成分,共考察了四个因素:萃取压力(7. 5mPa30. 0mPa) ,温度(40 ℃～50 ℃) ,CO2 流速(5kg/ h～50kg/ h) ,萃取时间(0. 5h～4. 0h) ,得到了最佳工艺条件为:压力为15mPa - 20mPa ,温度40 ℃～50 ℃,流量20kg/ h ,时间1h～2h ,其得率可达到90 %以上。

4. 4 高速逆流色谱法高速逆流色谱( High2Speed Countercurrent Chromato2graphy ,简称HSCCC) 技术是一种高效快速的新型液- 液分配色谱技术,与传统的柱色谱需使用固体填料不同,该分离方法是在两相之间进行,在高速运转产生重力场的条件下,使固定相在分离柱中实现高的保留而进行分离,因而没有不可逆吸附,具有样品无损失、无污染、高效、快速和大制备量分离的优点。

国外有报道在实验中首次采用高速逆流色谱来提取番茄红素,所得到的样品是从100mg 含有9 %番茄红素的番茄粗提物中分离出来的,最后用高效液相色谱检验出其纯度达到98. 5 %。

采用的溶剂是由己烷、二氯甲烷、乙腈按10∶3. 56∶. 5 组成的非水混合物.4. 5 微波辐射萃取法微波辐射萃取技术(Microwave Assisted Extraction ,简称为MAE) 是指使用微波及合适的溶剂在微波反应器中从各种物质中提取各种化学成分的技术与方法。

由于番茄红素是一种脂溶性色素,不易渗透穿过物质的细胞壁和细胞膜,因此提取时间较长,不能很好的将提取物从细胞壁中溶出。

而采用微波辐射萃取的最大优点就是大大缩短了萃取时间,且提取率较高,产品品质好,质地纯且无环境污染等,在天然色素的提取工艺中具有很广阔的应用前景。

张卫强等人经过实验得出了一种最佳工艺条件:提取溶剂为6 # 溶剂油,微波频率为2450mHz ,功率为200W,萃取时间80s ,液固比(mL/ g) 2∶1 ,经过二级提取可使番茄红素的提取率达到97.56 %。

5番茄红素产品的研发现状番茄红素是脂溶性色素,生产工艺上有直接粉碎法、超临界CO2 萃取法、有机溶剂浸提法、HPLC法、酶反应法(即化学合成法)及微生物发酵法。