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番茄红素的生物学功能研究现状.doc

番茄红素的生物学功能研究现状

zheng春雨
2019-02-24 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《番茄红素的生物学功能研究现状doc》,可适用于医药卫生领域

番茄红素的生物学功能研究现状摘要:番茄红素是开链式的类胡萝卜素,具有清除活性氧自由基、促进细胞间隙连接通讯、防癌抗癌等多种生理功能。作为一种功能性天然色素,番茄红素被广泛地用于多种功能性食品。文章主要介绍了番茄红素的研究历史、理化性质及生理功能,对番茄红素的应用前景进行了展望。关键词:番茄红素生物学功能抗氧化剂现状CurrentResearchofLycopeneBiologicalFunctionAbstract:LycopeneisanopenchaincarotenoidIthasmanyphysiologicalfunctions,suchaseliminationofreactiveoxygen,promotingintercellularcommunication,preventionofcancerIthasbeenwidelyappliedinfunctionalfoodsThispapermainlysummarizestheresearchhistory,physicochemicalproperties,andvariousphysiologicalfunctionsoflycopeneTheapplicationprospectsoflycopenearealsopresentedKeywords:LycopenePhysiologicalfunctionantioxidantCurrentStatus番茄红素是一种属于类胡萝卜素的红色色素,由于它没有β胡萝卜素那样的芷香酮环结构,所以不具有维生素A原的活性,具有增色和营养的双重功效。番茄红素能猝灭单线态氧O和过氧化氢,因此具有抗氧化作用。在自然界中,番茄红素主要以全反式构型存在于成熟的红色植物果实中,如番茄、西瓜、胡萝卜、葡萄、红色葡萄柚、草莓、柑桔等,其中含量最高的是番茄,可达~mgg,而且随成熟度增长,番茄中番茄红素含量逐步增高。在人体中番茄红素多以顺式构型分布,顺式与反式构型因环境的不同可相互转化。人体不能生成只能从食物中摄取。近年研究发现,番茄红素具有比其他类胡萝卜素更优越的性能,如抗氧化性在类胡萝卜素中最强,清除单线态氧的能力是维生素E的倍、β胡萝卜素的倍多,是防病治病的重要功能因子流行病学研究表明,通过饮食摄入的番茄红素含量与一些慢性病和癌症的发生呈负相关,因此备受关注。番茄红素是目前国际上功能性食品成分研究的热点,是很有发展前途的营养强化剂。近年来,番茄红素在临床医学、食品、保健上的应用越来越多,有关专家对其作用机制进行了广泛深入的研究,取得了相当大的成绩。目前,番茄红素作为食品添加剂和营养增补剂,已经得到FDA、欧洲共同体、WHO等国际组织的认可番茄红素通常情况下与其他类胡萝卜素同时存在于生物体中,而且其结构性质和BC胡萝卜素、BC胡萝卜素很相似。本文将从番茄红素的研究历史、理化性质、生理功能和生物学作用机制等方面进行综述。番茄红素的研究历史番茄红素最早由Harlsen在年从TamuscommunisL中分离出来,呈深红色晶体色素状。年,Millardel从番茄中获得含有番茄红素的粗提物,将之称为Solanorubin。年Duggar在研究生长条件对番茄红素含量的影响时,将其称之为Lycopersicon。年Suhunck发现番茄中提取的这种色素具有与胡萝卜中提取的胡萝卜素不同的吸收光谱,将其命名为Lycopene。二十世纪初人们开始对番茄红素的基本化学结构进行研究。年Willstatter和Escher首先提出番茄红素是胡萝卜素的异构体,其分子式为CH年Karrer等人提出了番茄红素的化学结构式是由个共轭及个非共轭的碳碳双键组成的非环状平面多共轭双键的结构,并由Kuhn和Grundmann在年证实。由于番茄红素没有β芷香环结构,不具有维生素A原活性,所以人们对它的研究较少。年Bjelke发现吃番茄可以减少宫颈癌、结肠癌、食道癌、直肠癌、胃癌等发生年Mascio等发现在包括β胡萝卜素在内的所有类胡萝卜素中,番茄红素猝灭单线态氧的速率最高年Campbell等发现肝癌患者的肝脏中番茄红素含量较正常人低年Franceshi等研究发现消化道癌症的发生也与番茄红素的摄入有关。这些报道发表后,引起了各国科学工作者对番茄红素的生理功能研究和开发的极大兴趣和关注。~年与番茄红素有关的报道达多篇,内容涉及番茄红素的吸收、运输及新陈代谢的动力学番茄红素与癌症、心脏病及其他多种疾病的关系番茄红素的提取、测定及番茄产品的开发研究等。我国自年以来也陆续有关于番茄红素的生理功能和提取方法的报道和介绍。对番茄红素的研究在年以前鲜有报道,近三年骤然升温,出现了大量综述类文章,内容包括:番茄红素的性质和提取方法番茄红素及其研究进展番茄红素的保健功能的研究现状番茄红素生理活性的研究进展番茄红素及其生产应用研究番茄红素的生产工艺研究进展番茄红素分离与分析的研究进展等。番茄红素的理化性质番茄红素的分子式为CH,分子量为,熔点为~℃。它是由个共轭双键及个非共轭碳碳双键构成的直链型烃类化合物,由于没有β胡萝卜素那样的β芷香酮环结构,所以不具有维生素A原活性。番茄红素为脂溶性的类胡萝卜素,结晶呈暗紫色,不溶于水,可溶于丙酮、氯仿、乙醚、苯、石油醚等有机溶剂,对光、热、氧敏感,Cu、Fe可催化其氧化反应。不饱和脂肪酸和棕榈油可促进其被人体吸收。番茄红素有一系列的顺反异构体,果蔬中的多为全反式构型,小部分为顺式构型,以顺、顺、顺型为主。反式构型是最稳定的结构形式,在新鲜番茄中以上的番茄红素以全反式形式存在。不同番茄制品中顺反异构体所占的比例不同,在光、热、加工和贮藏等条件下番茄红素的顺反异构体可以相互转化。正常饮食情况下,番茄红素在人血浆中的浓度为~μmolL,平均为μmolL,在人体组织中以睾丸、肾上腺和肝脏含量较高,肺、肾则很少,人的晶状体不含番茄红素和β胡萝卜素。研究发现,番茄红素水溶性粉剂对光照、温度比较敏感,阳光直射时番茄红素d内迅速降解,保存率为,℃条件下番茄红素含量几乎呈直线下降,d时由mgkg下降到mgkg,d时损失率高达而pH、高压均质等对番茄红素稳定性影响不大。番茄红素水溶性粉剂应用于饮料、果冻、面包等食品中具有较好稳定性,橙汁d内物理化学稳定性最好,d内番茄红素保存率仍在,应用于面包、果冻中也能满足货架要求。番茄红素的代谢、吸收和转运番茄红素是脂溶性的,与其他脂溶性物质的吸收途径相似。凡是影响脂肪吸收或者破坏胶团过程的因素如某些药物或食物中的化合物或疾病状态都可以抑制番茄红素及其他类胡萝卜素的吸收。在小肠,番茄红素进入膳食脂肪和胆酸形成的胶团中,通过被动转运,被吸收进入小肠黏膜细胞,完整的番茄红素分子进入乳糜微粒并释放入淋巴系统。脂蛋白可能是番茄红素的唯一载体,目前还没有发现其他载体或结合蛋白存在。吸收过程受食物组成、颗粒大小和是否热处理、消化酶、胆酸等影响。有报道显示,人摄入经过烹调的番茄汁后,血浆中的番茄红素水平高于摄入同量未烹调过的番茄汁。这是因为,烹调过程中番茄红素的反式异构体容易转变成顺式异构体,而顺式番茄红素更容易被人体吸收。番茄红素是人体血浆中存在的主要类胡萝卜素,番茄红素的血清浓度大约是~nmolml,主要包括全反式异构体和许多顺式异构体。血浆中番茄红素浓度的性别差异尚未见报道番茄红素的体内浓度与膳食摄入量有关。番茄红素的半衰期大约为~天随着年龄的增加,血浆中番茄红素浓度下降。在体内,番茄红素的代谢过程了解甚少,仅有很少量的代谢物,如,二羟基,,二氢番茄红素被检测到。有人推测番茄红素可能首先氧化成环氧化物,然后被还原生成,二羟基,二氢番茄红素。番茄红素生理功能人体内有淬灭自由基的防御体系,其中,从食物中获取的抗氧化营养素十分重要,如番茄红素、胡萝卜素、维生素E、维生素C等。研究发现,番茄红素淬灭清除自由基的能力最强,是胡萝卜素的倍多,是维生素E的倍。美国哈佛大学对人,经年的研究证实,常食番茄的人比不常食番茄的人,发生前列腺肿瘤的危险性减少,认为番茄红素在肿瘤的预防和治疗中可能是起着决定性作用。亚洲居民,血液中番茄红素水平不及欧美居民的。抗癌作用早在世纪年代,美国医学专家首次报道番茄红素具有抗癌效应。后经流行病学调查和多次动物实验,证明番茄红素具有预防和抑制恶性肿瘤作用。血液中番茄红素浓度与前列腺癌、食道癌、胰腺癌、胃肠癌、乳腺癌、皮肤癌、膀胱癌等发生率呈负相关,尤其在预防前列腺癌方面作用明显。意大利一项研究显示,患口腔癌、咽癌、食道癌、胃癌、结肠癌和直肠癌风险与鲜食番茄摄取量呈负相关,而鲜食番茄保护作用可能与摄入番茄红素增加有直接关系。在地中海沿岸居民,通常所吃富含蔬菜和水果食物(包括番茄)与该地区较低癌症发生率有关。美国健康专家通过跟踪调查发现,多吃番茄可预防消化道癌,可使美国老年人癌症死亡率降低。饮食频度调查也显示,从番茄和番茄制品中摄取番茄红素量与患前列腺癌风险呈显著负相关,每周消费次或次以上番茄或番茄制品可使前列腺癌风险减低,在前列腺癌患者血浆中也发现低浓度番茄红素和高浓度活性氧类物质。Giovannuce在~年对美国名医务人员进行随访研究证明,番茄红素的摄入量与前列腺癌危险性呈负相关,发生前列腺癌的危险性下降,而其它类胡萝卜素(α和β胡萝卜素等)与前列腺癌危险性不相关。Norrish等通过病例对照研究也发现,摄食胡萝卜素的食物对前列腺癌的发生无保护作用,但摄食番茄红素和番茄制品却都与降低前列腺癌的发生呈相关性。番茄红素对前列腺癌DU细胞(激素不依赖型细胞),有明显抑制作用,抑制率达,并有剂量效应关系,流式细胞仪分析显示,番茄红素可影响该细胞周期并引起细胞凋亡(凋亡率最高达),而对LNCap细胞(激素依赖型细胞)作用不明显。Lu等对位前列腺癌病人和名正常人群进行长达年的对照研究结果表明,血浆维生素E水平与前列腺癌发病的危险性不相关,而血浆番茄红素水平与前列腺癌发病的危险性呈负相关。Boilleau等通过大鼠膀胱癌模型的实验研究证实,喂食番茄粉的大鼠膀胱癌发病风险明显低于对照组,番茄红素可以大大降低大鼠膀胱癌的风险。Siler等研究结果显示,番茄红素或维生素E的高摄入量与降低膀胱癌的风险有密切关联,种物质都可以调节局部基因表达。Franceschi等的一系列病例对照研究结果表明,摄入大量番茄红素能有效预防消化道癌,胃癌、结肠癌和直肠癌下降有极显著性(P<),血浆番茄红素水平与胃癌发病率呈显著负相关。番茄红素对食管癌细胞系(Eca)有抑制生长作用,呈剂量反应关系。Singh等用番茄红素治疗白血病实验研究提示,番茄红素治疗白血病有一定疗效。张庆英等报道,番茄红素对体外培养人胚食管上皮癌细胞汕头株代有明显抑制作用,随着番茄红素浓度增加,抑制作用越明显并对甲基戊基亚硝胺诱发大鼠食管癌前病变有预防作用。保护心血管作用心血管疾病发病率和死亡率在许多发达国家都占据首位,在大多数发展中国家,这种疾病发生率也在迅速上升并成为主要疾病之一。现在减缓动脉硬化,保护心血管措施主要有减少吸烟和合理饮食(指多食富含类胡萝卜素和抗氧化维生素类食品),研究证明,多食富含类胡萝卜素和抗氧化维生素食品可降低患动脉硬化风险。许多试验证明,维生素E保健作用就在于其抗氧化性,但最近研究发现,在~年中每天补充IU维生素E并没有降低患心血管病风险。与之相比,番茄或番茄制品可降低患心血管病风险,在研究急性心肌梗死和抗氧化剂水平时,通过心肌梗死后组织切片检查发现,在类胡萝卜素中只有番茄红素具有保护作用同时血浆中低番茄红素量与患冠状动脉疾病风险及死亡率呈相关性。在对个欧洲国家,名男性研究发现,番茄红素与发生急性心肌梗死风险有关,高番茄红素水平对急性心肌梗死有预防作用。Fuhuman等在细胞培养水平上对番茄红素调节胆固醇代谢的功能研究发现,在巨噬细胞的培养基中加入番茄红素时,会抑制胆固醇的合成,受试者每天食用mg番茄红素维持个月,其血浆胆固醇浓度下降了。血清番茄红素的水平与主动脉钙化呈负相关,而且在吸烟者最为明显,经常摄食番茄的人群与对照相比,动脉硬化和冠心病的发病率明显下降。在对个欧洲国家名男性的研究发现高番茄红素水平对急性心肌梗塞有预防作用,番茄红素保护心血管的作用,主要是通过其抗氧化作用,降低血清脂质过氧化和LDL的氧化,从而减少动脉硬化和冠心病的发病率。血管内皮细胞中氧化修饰的低密度脂蛋白(LDL)被认为是在早期动脉粥样硬化发展的关键因素。在正常有氧代谢形成的活性氧(ROS),可以反应蛋白,胆固醇和低密度脂蛋白中的多不饱和脂肪酸导致低密度脂蛋白氧化修饰的发展。脂质氧化对心血管疾病和癌症等慢性退行性疾病的发病和发展有一定作用。这需要不断发展检测体内低密度脂蛋白氧化的方法。使用生物学标记法,例如自源性抗体对应于氧化低密度脂蛋白,低密度脂蛋白的共轭二烯和羟基脂肪酸水平,描述了体内脂质过氧化状态。高效液相色谱法(HPLC)和核磁共振(NMR)的分析表明,低密度脂蛋白共轭二烯由胆固醇酯中的多不饱和脂肪酸和低密度脂蛋白脂蛋白中的甘油三酯组成。他们是脂质过氧化初期的终产物,其形成后很快促使链式反应启动。在共轭二烯形成过程中,多不饱和脂肪酸中的双键发生重排。膳食抗氧化剂(如维生素E和类胡萝卜素)是有效的自由基清除剂,可保护低密度脂蛋白不被氧化,从而减少了组织的氧化损伤。先前的研究表明,给病人服用番茄汁或是维生素E后,在低密度脂蛋白共轭二烯形成的滞后时间显著增加。另一个人类膳食预防研究表明,番茄红素显着降低了的血清中LDL共轭二烯的水平。在其他研究中,补足体内的β胡萝卜素增加了在低密度脂蛋白中胡萝卜素的浓度,抑制了低密度脂蛋白氧化修饰,减少了共轭二烯的形成。先前的研究结果表明,番茄红素清理自由基的能力比β胡萝卜素更彻底,即在相同的时间内能减少更多的自由基。番茄红素是消灭单线态氧最有效的清除剂。总的来说,除了β胡萝卜素,角黄素和虾青素,番茄红素比叶黄素更有效。血浆番茄红素(标准化β=,P=)和叶黄素(标准化β=,P=)浓度是妇女血清低密度脂蛋白共轭二烯最重要的决定因素。血浆β胡萝卜素(标准化β=,P=)是男性血清低密度脂蛋白共轭二烯的最重要因素。单个的抗氧化剂对人体健康是没有作用的,但不同的抗氧化剂相组合,如在水果和蔬菜中发现的,可以改善人体健康。在先前的研究中发现,酚类化合物和类胡萝卜素结合后的协同效应比类胡萝卜素单独作用对抑制人类低密度脂蛋白氧化更有效。减缓糖尿病及其并发症有研究表明,血浆番茄红素水平与型糖尿病的发病率呈负相关,番茄红素可以治疗糖尿病并发症。年Ford报道正常人血清番茄红素水平高于糖耐量异常者更高于糖尿病患者,所有血清类胡萝卜素与空腹血清胰岛素呈明显负相

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