番茄紅素的藥理作用及保持其穩(wěn)定性方法的研究進(jìn)展

王希艷 黃盟盟

（江蘇神華藥業(yè)有限公司 江蘇 淮安 211600）

番茄紅素(lycopene)是植物中分布很廣的一種類胡蘿卜素，呈紅色，因最早發(fā)現(xiàn)于番茄中而得名。廣泛分布于番茄、西瓜、李、柿、桃、木瓜、芒果、番石榴、葡萄、紅莓、云莓、柑橘等的果實(shí)，茶的葉片及蘿卜、胡蘿卜、蕪菁、甘藍(lán)等的根部。其中，以番茄中的番茄紅素含量為最高。根據(jù)相關(guān)研究，番茄紅素的藥理功能十分豐富，包括抗氧化、抗衰老、改善心血管功能、增強(qiáng)免疫系統(tǒng)、抑制腫瘤細(xì)胞生長等，正因如此，番茄紅素越來越受到人們的追捧和青睞，市場上也涌現(xiàn)出了一大批用以補(bǔ)充番茄紅素的保健新品。但是，由于番茄紅素含有大量不飽和結(jié)構(gòu)，在加工儲藏過程中容易發(fā)生降解和異構(gòu)化，導(dǎo)致生理活性的降低，降解產(chǎn)物也可能會對人體造成傷害，因此番茄紅素的穩(wěn)定性也成為其在食品工業(yè)推廣和使用時急需解決的主要問題。本文對其藥理作用的研究和對提高其穩(wěn)定性的方法作一綜述，以期為番茄紅素的生產(chǎn)穩(wěn)定性提供參考。

番茄紅素屬于世界衛(wèi)生組織認(rèn)定的A類營養(yǎng)素，作為食品添加劑具有營養(yǎng)、著色雙重作用，在保健食品、醫(yī)藥和化妝品工業(yè)等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

1.番茄紅素的藥理作用

1.1 抗氧化作用

番茄紅素的抗氧化作用功能在各項(xiàng)功能中得到更多的關(guān)注，科學(xué)研究表明，番茄紅素具有獨(dú)特的長鏈分子結(jié)構(gòu)，比其它類胡蘿卜素多13個雙鍵，使它具有強(qiáng)有力的消除自由基能力和較高的抗氧化能。趙娟娟[1]等通過分別建立3種體外實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑱z測了番茄紅素對3種自由基(超氧陰離子自由基、對羥自由基、過氧化氫)的清除能力、抗由Fe2+引發(fā)的卵磷脂脂質(zhì)體過氧化的能力以及對小鼠肝組織勻漿MDA生成的抑制能力。通過魯米諾化學(xué)發(fā)光法對番茄紅素的自由基（O2-、H2O2和OH）清除能力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定，發(fā)現(xiàn)番茄紅素不僅對三種自由基的清除能力不一（OH＞H2O2＞O2-），并且對同一自由基的清除能力也受濃度影響；在抑制MDA生成方面，番茄紅素的表現(xiàn)優(yōu)異，其效果要優(yōu)于TBHQ、BHA和VE。

1.2 防癌抗癌作用

對于番茄紅素防癌抗癌的具體機(jī)理目前并無確切研究結(jié)果，普遍認(rèn)可的幾種觀點(diǎn)是：番茄紅素具有淬滅單線態(tài)氧、清除體內(nèi)多余自由基的作用，可以避免細(xì)胞受到嚴(yán)重氧化損傷；有利于細(xì)胞之間發(fā)生正常結(jié)合；阻礙癌細(xì)胞分裂增殖；提高免疫細(xì)胞活力。

經(jīng)過多年大量的免疫學(xué)調(diào)查和研究，已證明β-胡蘿卜素可有效地預(yù)防肺癌和皮膚癌。其防癌、抗癌功能已被公認(rèn)。美國哈佛大學(xué)專家對47000名醫(yī)務(wù)界的男子經(jīng)過六年研究證實(shí)，常吃番茄的人比不長吃番茄的人，患前列腺的機(jī)會減少了45%，研究者推論與番茄中的番茄紅素有關(guān)。

據(jù)相關(guān)研究，氧化應(yīng)激是一種與前列腺癌密切相關(guān)的生理失衡現(xiàn)象，它能導(dǎo)致大量活性氧生成，進(jìn)而造成一系列的負(fù)面影響與破壞，包括DNA損傷、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的過氧化等，嚴(yán)重影響機(jī)體組織的正常功能，最終可誘發(fā)腫瘤。番茄紅素具有很好的抗氧化能力，其抗氧化效果在整個類胡蘿卜素家族中名列前茅，尤其是在清除自由基、淬滅單線態(tài)氧等方面有著極高的效率，可達(dá)到β-胡蘿卜素的兩倍，α-胡蘿卜素的十倍，因此番茄紅素在抗前列腺癌方面具有較高價值。最新的一項(xiàng)研究顯示[2]，番茄紅素能夠顯著提高II相代謝酶活性，降低體內(nèi)與活性氧生成相關(guān)的蛋白水平，從而有效減輕氧化應(yīng)激造成的傷害，減少患前列腺癌的幾率。

雖然番茄紅素能夠阻礙癌細(xì)胞生長，在減少前列腺癌患病風(fēng)險上顯示出一定作用，但目前動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究有限，有關(guān)番茄紅素預(yù)防和治療前列腺癌的作用療效還未確定，仍缺乏臨床證據(jù)，這可能與番茄紅素制品，劑量，動物模型，研究方法及治療周期長短等有關(guān)[3]。

1.3 增強(qiáng)免疫力

最新研究顯示，番茄紅素是一種疾病防治的重要功能因子。一般情況下，人體內(nèi)的番茄紅素與β-胡蘿卜素含量接近，在體內(nèi)各個組織器官均有分布，其中尤以肝臟、睪丸、腎上腺、卵巢等地方的分布居多。番茄紅素預(yù)處理可以明顯減輕肺癌患者圍術(shù)期免疫功能的抑制，促進(jìn)免疫功能的恢復(fù)[4]，番茄紅素與枸杞有協(xié)同增強(qiáng)小鼠機(jī)體非特異性免疫功能的作用。

1.4 預(yù)防心腦血管疾病

一些研究人員指出,由于番茄紅素能夠保護(hù)低密度脂蛋白免受氧化破壞,因而有可能預(yù)防心血管疾病的發(fā)生。研究表明，番茄水提物能有效調(diào)節(jié)機(jī)體脂質(zhì)代謝，對高血脂癥有一定的治療作用。番茄紅素不僅能有效地降低高脂血癥大鼠的血脂，而且可能通過降低血脂和提高機(jī)體抗氧化酶活力，減少脂質(zhì)的氧化及氧自由基的釋放，減少對白細(xì)胞的刺激，從而起到保護(hù)心血管系統(tǒng)的作用[5]。REID等[6]對1955—2010年間發(fā)表的番茄紅素對血脂和血壓的干預(yù)研究報告的Meta分析結(jié)果表明，補(bǔ)充番茄紅素可有效降低血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇，并能有效降低收縮壓。

1.5 延緩衰老

自由基學(xué)說認(rèn)為，衰老過程中的退行性變化是由于細(xì)胞正常代謝過程中產(chǎn)生的自由基的有害作用造成的?？顾ダ献饔玫臋C(jī)制研究證明，番茄紅素能提高實(shí)驗(yàn)動物體內(nèi)SOD、GSH-Px等的活性，從而清除體內(nèi)自由基，增強(qiáng)機(jī)體的抗氧化能力，進(jìn)而延緩衰老。番茄紅素可顯著降低D-半乳糖所致衰老小鼠的血清、肝臟及腦組織中的MDA含量，提高SOD、GSH-Px的活性，具有一定的抗衰老作用[8]。

1.6 抗腫瘤作用

在抗腫瘤方面，番茄紅素的表現(xiàn)同樣出色，其具體原理較為復(fù)雜，除了抗氧化應(yīng)激效應(yīng)以外，還包括抑制腫瘤細(xì)胞生長、提高免疫系統(tǒng)活力、改善細(xì)胞間隙連接通訊等[9]。毛紅麗等研究表明番茄紅素對人宮頸癌HeLa細(xì)胞的生長具有抑制作用，可促進(jìn)宮頸癌HeLa細(xì)胞發(fā)生凋亡，凋亡相關(guān)基因bcl-2基因的減少與bax基因表達(dá)增加可能是HeLa細(xì)胞凋亡的機(jī)制之一[10]。目前很多研究表明,番茄紅素具有優(yōu)越的抗氧化及腫瘤預(yù)防作用,具有很大的開發(fā)價值。國外學(xué)者發(fā)現(xiàn),番茄紅素在抑制癌細(xì)胞增殖方面比α和β-胡蘿卜素更為有效。

2.番茄紅素的理化性質(zhì)

番茄紅素由碳、氫兩種元素構(gòu)成，分子式為C40H56，在自然界中主要以全反式異構(gòu)體存在。其熔點(diǎn)為174℃，番茄紅素是脂溶性物質(zhì)，難溶于水、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、苯等有機(jī)溶劑。番茄紅素分子中有11個共軛雙鍵和2個非共軛雙鍵，故其穩(wěn)定性很差，容易發(fā)生順反異構(gòu)反應(yīng)和氧化降解。影響番茄紅素穩(wěn)定性的因素包括氧、光、熱、酸、金屬離子、氧化劑和抗氧化劑等。

3.提高其穩(wěn)定性的方法

3.1 常規(guī)技術(shù)

針對番茄紅素的性質(zhì)特征，可采用一些常規(guī)技術(shù)保持其穩(wěn)定性。背光環(huán)境中，置于低溫或常溫環(huán)境中，在提取和保存過程中盡量減少與含F(xiàn)e3+和Cu2+的材料接觸。[11]

3.2 微膠囊處理技術(shù)

與其他處理方式相比，微膠囊處理技術(shù)在各個方面表現(xiàn)優(yōu)異，經(jīng)微膠囊處理后的番茄紅素不僅穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，而且毒副作用顯著減小。該處理方法是用先進(jìn)的高分子成膜技術(shù)將液體、固態(tài)或氣態(tài)形式的番茄紅素產(chǎn)品包裹起來，得到微小的顆粒狀產(chǎn)物。位于微膠囊內(nèi)部的番茄紅素不僅得到了很好的保護(hù)，而且起到了一定的緩釋作用，能夠大大延長其生效時間。此外，該技術(shù)可以改善其水溶性及穩(wěn)定性，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

國內(nèi)學(xué)者孫傳慶等[12]研究了噴霧干燥法制備微膠囊番茄紅素粉末的工藝及技術(shù),結(jié)果表明,該微囊制劑可顯著提高番茄紅素的穩(wěn)定性，且制備工藝簡單易行，成本較低，具有潛在的開發(fā)價值。

3.3 環(huán)糊精包埋

用環(huán)糊精包埋不僅可以增加番茄紅素的穩(wěn)定性，還可加增加番茄紅素在水溶液中的溶解性[13]，在環(huán)糊精的水溶液中加入葡萄糖或者抗氧化劑可進(jìn)一步提高番茄紅素的穩(wěn)定性。楊坤等[14]將2-羥丙基-8-環(huán)糊精以1∶4的摩爾比與番茄紅素混合，得到番茄紅素-2-羥丙基-8-環(huán)糊精包合物，經(jīng)包合處理的番茄紅素?zé)o論穩(wěn)定性還有溶解度都較之前有顯著提升。

在番茄紅素膠囊的制備中,添加一定比例的亞麻籽油能提高其穩(wěn)定性和協(xié)同抗氧化能力。

3.4 番茄紅素油樹脂

周丹紅等[15]以食用油為例，研究了番茄紅素在油脂中的穩(wěn)定性表現(xiàn)，以及其抗油脂氧化的具體機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，番茄紅素在三類食用油中的穩(wěn)定性按由高到低的順序依次為：大豆油、菜籽油、玉米油，但同時也會受到溫度高低的影響，低溫條件下保留率更高；番茄紅素含量升高時，油脂的抗氧化能力有所增強(qiáng)；在淬滅單線態(tài)氧方面，番茄紅素的表現(xiàn)極為出色，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他幾種常見類胡蘿卜素。在食用油中添加適量番茄紅素可以起到一舉兩得的效果，其一方面是抗油脂氧化的有效方法,另一方面可以提高番茄紅素自身的穩(wěn)定性。

3.5 番茄紅素納米脂質(zhì)體

通過研究證明，采用納米技術(shù)得到的番茄紅素納米分散體可以有效改善其水溶性并提高生物價效。采用薄膜-超聲法制備番茄紅素納米脂質(zhì)體,將其包封率作為核心評估指標(biāo),同時利用正交設(shè)計實(shí)驗(yàn)對納米脂質(zhì)體的工藝配方進(jìn)行改良。最終結(jié)果顯示：當(dāng)番茄紅素、膽固醇、卵磷脂以2:15:100的比例配合時效果最佳；以pH7.0的PBS緩沖液作為水合介質(zhì)效果最佳;洗膜溫度以34℃為宜。基于上述工藝要求制得的納米脂質(zhì)體具有分布均勻、包封率好、粒徑小等優(yōu)點(diǎn)。

4.展望

現(xiàn)在，番茄紅素的藥理功能和保健作用越來越受到人們的重視，番茄紅素在產(chǎn)品中的穩(wěn)定性是其產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，因此對番茄紅素穩(wěn)定機(jī)理的研究，如何采取合適的提取加工方法，提高其穩(wěn)定性一直是研究的熱點(diǎn)。此外，其穩(wěn)定性會直接影響到番茄紅素的生理功能、藥理作用，番茄紅素的構(gòu)效關(guān)系也將是研究的重點(diǎn)之一。隨著研究的不斷深入，番茄紅素在保健食品、醫(yī)藥、化妝品等方面都將擁有廣闊的應(yīng)用前景，將有著巨大的市場潛力。

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