人類和動物都不能產生番茄紅素。目前主要的制備方法有植物提取法、化學合成法和微生物發酵法。番茄紅素是壹種功能性天然色素，具有預防多種癌癥、保護心腦血管、保護皮膚、提高免疫力等多種生理功能，廣泛應用於保健品、化妝品、食品飲料等領域。
基本介紹
番茄紅素廣泛分布於番茄、西瓜、李子、柿子、桃子、木瓜、芒果、番石榴、葡萄、越橘、雲實和柑橘的果實中，茶葉和蘿蔔、胡蘿蔔、蕪菁和卷心菜的根中。不同品種的番茄和番茄的成熟度也會影響番茄中番茄紅素的含量。據統計，番茄及各種番茄制品占番茄紅素日攝入量的85%。
與維生素C等其他營養成分不同，在烹飪過程中會有損失，而番茄的食品加工會提高番茄紅素的生物利用率。如鮮番茄中的含量約為30~50 g/g/g，但番茄制品中的番茄紅素含量普遍高於鮮番茄，如番茄醬約為490 ~ 940g/g，番茄汁約為10 ~ 110g/g，番茄醬約為50 ~ 230g/g；西瓜中番茄紅素的含量也很豐富，約為23 ~ 72 g/g，這是因為番茄紅素不溶於水，而溶於油，與植物纖維結合緊密，所以將番茄煮熟，打碎，加入油，可以大大提高消化系統吸收番茄紅素的能力。因此，番茄汁、湯、醬等加工番茄制品的生物利用度更高。
主要特性
理化性質
番茄紅素的化學結構是由11 * *軛和2個碳碳雙鍵組成的線性碳氫化合物，沒有* * *軛。在顯微鏡下，它是壹種長針狀晶體，暗紫紅色。溶於脂肪、油脂、乙醚、石油醚、己烷、丙酮，溶解度隨溫度升高明顯增加；溶於氯仿、二硫化碳、苯等有機溶劑；不溶於水；不溶於甲醇和乙醇，熔點為169℃，在472 nm處有強吸收峰。番茄紅素沒有環狀結構，所以沒有表現出維生素a的生理活性，作為壹種不飽和聚合物，對氧化反應非常敏感。所有能導致類胡蘿蔔素氧化的因素，如光照、溫度、氧氣、pH、活性表面等，都會影響番茄紅素。
順反異構化
番茄紅素大約有72種順反異構體。植物中的番茄紅素幾乎總是反式的。大部分食品原料中的番茄紅素也是反式構型，只有少部分順式構型，主要是5-順式、9-順式和13-順式。在動物中，順式異構體占很大比例。人血清中番茄紅素的含量為0.2 ~ 1.0 mol/L，主要以順式構型存在，反式構型僅占41%。番茄紅素的順式和反式異構體在化學和物理性質上完全不同。順式結構顏色弱，熔點低，消光系數小，極性強，更易溶解，在紫外光譜中有新的吸收峰。此外，不同番茄制品中順反異構體的比例不同，番茄紅素的順反異構體在光、熱、加工和儲存條件下可以相互轉化。
穩定性
植物中的番茄紅素相對穩定。天然番茄紅素作為壹種不飽和聚合物，純化分離後容易氧化，穩定性差。光照、溫度、氧氣、極端、pH值、金屬離子都會影響番茄紅素的穩定性。番茄紅素對光非常敏感，在陽光和紫外線照射下會很快流失。番茄紅素在日光下半天基本損失，在紫外線下三天損失40%。番茄紅素熱穩定性好，熱損失少。常見的金屬離子對番茄紅素的穩定性有不同的影響。鉀、鈉、鎂和鋅對其穩定性影響不大，鐵和銅對番茄紅素的損失較大，而鐵和鋁的損失較小。番茄紅素對堿穩定，酸對番茄紅素有破壞作用，其穩定性隨濃度增加而降低。番茄紅素對氧化劑穩定。還原劑如BHT和Vc可以延緩其氧化。另外，原番茄果實和有機溶劑中的番茄紅素相對穩定，分離出的純番茄紅素容易發生變化。因此，在儲存或加工番茄紅素時，應盡量避光，避免與鐵、銅離子接觸。
生理機能
抗氧化作用
番茄紅素是壹種有效的抗氧化劑，它通過高效捕獲和淬滅單線態氧，抑制自由基的產生或直接用物理或化學手段清除自由基而發揮抗氧化作用。番茄紅素的抗氧化能力是天然類胡蘿蔔素中最強的，這與其獨特的長鏈不飽和分子結構有關。番茄紅素淬滅單線態氧的速率是-胡蘿蔔素的兩倍，是-生育酚的100倍。番茄紅素可以被不同的電子激發生成基態氧或三重態氧番茄紅素。三個壹組的番茄紅素可以消除成千上萬的單線態氧自由基。因此，番茄紅素可以通過其抗氧化能力，有效保護生物膜免受氧自由基的破壞，延緩細胞和人體的衰老。Rao等研究表明，含有不同來源番茄紅素的日糧能有效提高血清中番茄紅素的含量，有效降低氧化應激水平。Subramanian等人的研究表明，番茄紅素可以清除次氯酸，次氯酸可以通過修飾蛋白質、脫氧核糖核酸和核糖核酸導致心血管疾病中的組織氧化。因此，番茄紅素可以減輕次氯酸對身體的損害。
癌癥抗癌
早在20世紀50年代，美國醫學專家首次報道番茄紅素具有抗癌作用。後來經過流行病學調查和多次動物實驗，證明番茄紅素具有預防和抑制惡性腫瘤和癌癥的作用。血液中番茄紅素的濃度與前列腺癌、食道癌、胰腺癌、胃腸癌、乳腺癌、皮膚癌的發病率呈負相關。尤其是在前列腺癌的預防中。哈佛大學公共醫學院的Giovannucci發表了壹項流行病學研究，認為吃番茄制品可以降低前列腺癌的發病率，該研究證明，經常吃番茄的人比不經常吃番茄的人患前列腺癌的幾率低45%。王愛紅關於番茄紅素對乳腺癌細胞周期和生長影響的研究表明，番茄紅素通過將乳腺癌細胞(MCF-7)阻滯在G 0/G 1期來抑制乳腺癌細胞的增殖。柴靜波的研究表明，番茄紅素能提高卵巢癌荷瘤大鼠的免疫功能，其機制可能與番茄紅素能有效降低炎癥細胞因子(IL-2、TNF-)的含量，提高CD4/CD8比值有關。
保護心腦血管疾病
番茄紅素能深層清除血管碎片，調節血漿膽固醇濃度，保護低密度脂蛋白免受氧化，修復和改善氧化細胞，促進細胞間膠質的形成，增強血管彈性。壹項調查表明，血清番茄紅素的濃度與腦梗死和腦出血的發病率呈負相關。番茄紅素對家兔的抗動脈粥樣硬化研究表明，番茄紅素能有效降低家兔血清總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)水平，其作用與氟伐他汀鈉相當。Hsiao等研究表明，番茄紅素對局部腦缺血有保護作用，主要通過抗氧化和清除自由基抑制膠質細胞的活性，減少腦灌註損傷的面積。
降血脂
Ahuja等給18 ~ 40歲成年人番茄紅素19.5 mg/d 14d後，發現低脂飲食人群銅致LDL氧化損傷延緩，HDL升高，甘油三酯水平降低，單不飽和脂肪酸實驗組尤為明顯。Ried等人的研究表明，每日攝入25mg番茄紅素可有效降低10%的LDL含量，其作用可與低劑量他汀類藥物治療高脂血癥相媲美，但超過25 ~ 44 mg/d的劑量是否能降低高血壓患者的血壓，尚需進壹步研究。
提高精子質量
最近，印度新德裏的醫生發現，番茄紅素可以提高男性精子的質量。在這個實驗中，要求23-45歲的不育男性每天口服兩次番茄紅素，每次2毫克。3個月後，再次檢查他們精子的濃度、活力和形狀。3/4男性精子活力和形態改善，20男性精子濃度改善。實驗結束時，六個人的妻子都懷孕了，所以這個實驗的結果有實質性的統計意義。主要是因為，在健康男性的睪丸中，番茄紅素的含量較高，但在不育男性的睪丸中含量較低。口服番茄紅素在治療不明原因的男性不育癥方面具有積極的益處，但具體的治療方案仍需通過大規模隨機臨床試驗來確定。
保護皮膚
番茄紅素還具有減少輻射或紫外線(UV)引起的皮膚損傷的功能。當皮膚受到紫外線照射時，皮膚中的番茄紅素與紫外線產生的自由基結合，保護皮膚組織免受損傷。與未經紫外線照射的皮相比，番茄紅素減少365，438+0% ~ 46%，其他成分含量幾乎不變。Stahl等人證明了富含番茄紅素的食物可以抵抗紫外線，避免紫外線照射引起的紅斑。番茄紅素還能淬滅表皮細胞中的自由基，對老年斑有明顯的淡化作用。
其他的
發現在巨噬細胞培養的培養基中加入番茄紅素，其膽固醇合成下降，同時番茄紅素還增加巨噬細胞低密度脂蛋白受體的活性，抑制低密度脂蛋白膽固醇的合成。番茄紅素還能升高HDL膽固醇，降低凝血系統活性，提高纖溶系統活性，提高血清和肝組織中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的活性。
番茄紅素優異的修復功能，能啟動和修復受損和老化的胰島細胞，促進胰島素的正常分泌；快速分解超出生理標準的血糖成分，促進高濃度血糖的生物氧化，形成水和二氧化碳，排出體外；消除“三多壹少”綜合癥，安全降血糖。
應用方面
根據Minte的全球新產品數據庫(GNPD)，從2003年到2010年，全球有418種含番茄紅素的新產品上市。這些產品涵蓋食品、補充劑和化妝品領域，其中含番茄紅素的補充劑是最受歡迎的產品。
保健產品
根據GNPD的數據，世界上有177種新的補充劑含有番茄紅素。據國家美國食品藥品監督管理局(CFDA)統計，獲得國家食品衛生字的番茄紅素保健品有31種，其中進口保健品2種，其余為國產保健品。這31種保健品主要用於抗氧化、抗衰老、增強免疫力、調節血脂等。其中2種為片劑，1種油，其余為膠囊。
化妝品
根據GNPD的數據，含有番茄紅素的新護膚品有81種，化妝品有51種。番茄紅素保濕乳液等典型產品具有美白、抗衰老的功效。國內產品有番茄紅素美白精華塗抹針，有抗氧化，抗過敏，美白的功效。
食品和飲料
在食品和飲料領域，番茄紅素在歐洲和GRAS獲得了新型食品的批準(壹般認為是安全的)地位，其中非酒精飲料最受歡迎。GNPD數據顯示有20種新產品:7種在面包和早餐麥片領域；加工肉、魚、蛋領域7種；7種乳制品；巧克力和糖果領域6種；5種醬料和調味料；有五種甜點和冰淇淋。
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