主题：【原创】番茄红素(Lycopene) -- 忘言

(鉴于对番茄红素的认识仍存在争议, 本文仅代表个人观点, 欢迎批评指正)

番茄红素是类胡萝卜素家族(carotenoids)的一员, 存在于番茄.胡萝卜.番石榴.西瓜等多种蔬菜水果中. 在成熟的番茄果实中, 番茄红素占全体类胡萝卜素的比例可以达到80-90%.

图一. 番茄所含的几种类胡萝卜素(请点击查看大图)

注: Lutein的正确结构(感谢Jufeng兄指正)

番茄红素的天然存在多为微小针状明亮红色晶体(番茄果实颜色由此而来),而人工提纯的晶体(可由二硫化碳/乙醇混合溶剂重结晶, 熔点172-175摄氏度)与其天然形态类似, 而未提纯产物颜色则可能为暗红至褐色. 作为一种脂溶性天然色素, 番茄红素不溶于水及乙醇而易溶于氯仿,丙酮, 石油醚等有机溶剂.

图二. 番茄红素(块状固体+粉末)

番茄红素Lycopene一词由Lycopin变化而来, 前半部Lycop词典解释为源于拉丁文Lycopersicon “tomato genus”, 后缀in则含有”起源, 来源”之意. 常见的类似名词有carotene/carotin, lecithin(卵磷脂, 希腊文lekithos意为蛋黄), cocaine(可卡因)-顺便提一下, cocaine英文常见发音Co-cai-ne(koh-kayn)理论上是不正确的, 正确发音应为Co-ca-ine(koh-kuh-een)-等等.

番茄红素作为光合色素蛋白复合体的组成部分可以保护细胞免收光敏反应的伤害, 同时也可以被用于其他类胡萝卜素的合成. 番茄红素本身是一种极强的抗氧化剂(表一), 因此人工方法制备的番茄红素除用做食品色素外(一些文献提及这方面的进展并非一番风顺-常见问题包括番茄红素的具体颜色差异, 低溶解度, 以及相对较高的价格), 还可以被用作膳食补充剂(dietary supplement).

表一. 各种类胡萝卜素淬灭单线态氧能力比较(以相对速率常数为参照)

色素 速率 番茄中相应含量(%)

番茄红素 31 80-90

γ-胡萝卜素 25 1-1.3

α-胡萝卜素 19 0.03

β-胡萝卜素 14 3-5

叶黄素(Lutein) 8 0.01-1.1

植物以及光合微生物均能在体内自行合成番茄红素, 动物则只能通过食物摄取. 下表中列出了一些食物中番茄红素的含量. Al-Wandawi和D’Souza等人各自独立的研究表明, 番茄表皮中的番茄红素的含量为果肉中的3-5倍, 说明番茄红素可能主要是以和不溶性纤维结合的方式存在于番茄果实中.

表二. 番茄红素含量(单位:毫克/百克食物)

番茄 0.72-30

西瓜 2.3-7.2

番石榴 5.23-5.5

葡萄柚 0.35-3.36

木瓜 0.11-5.3

胡萝卜 0.65-0.78

南瓜 0.38-0.46

红薯 0.02-0.11

杏 0.01-0.05

天然合成的番茄红素绝大部分以全反式结构(all-trans)存在, 但在加热或持续光照等条件下少量番茄红素会转化为顺式(cis)结构(图三) 人体内的番茄红素主要富集于脂肪含量较高的器官(如肾上腺和肝脏), 在血液中则普遍与低密度脂蛋白(LDL)以及极低密度脂蛋白(VLDL)结合. 与植物不同, 人体内各顺式番茄红素的稳定百分比在50%左右-研究表明由于各顺式结构更易溶于胆汁微胞, 人体对其吸收能力要强于天然的反式番茄红素-尽管人体内反式结构向顺式结构转化的具体机制当前尚不明朗.

图三. 番茄红素的反式与部分顺式结构一览

尽管有数目众多的研究在证实番茄(及制品)对人体有益的事实方面保持一致, 目前仍缺乏决定性的证据表明种种益处是直接来源于番茄红素本身而不是番茄红素和其他营养成份的共同作用-对此观点的澄清可能仍需假以时日. 目前主要推测是番茄红素可能通过多种不同的途径对健康产生有益的影响(图四)-以是否作为抗氧化剂为区分标准, 大致可分为两大类. 对于前一类(作为抗氧化剂而发挥其功效)的认知主要集中在有效防止活性氧(reative oxygen species, ROS)对人体的伤害-被氧化的低密度脂蛋白分子与动脉硬化的发病机制密切相关, 类似的情况(对于蛋白质,脂类和DNA的有效保护)表明番茄红素可能对预防癌症有一定的积极效果. 相对而言, 非抗氧化途径的可能机理更为复杂也更多的涉及人体代谢的方方面面-图五便揭示了另一研究工作对番茄红素抑制前列腺癌的可能机制的进一步探讨; 至于究竟哪一种途径占主体地位, 以及是其中一种机理起主要作用或是几种机理协同主导, 据忘言所知尚无定论.

图四. 番茄红素对人体的作用途径

图五. 番茄红素对前列腺癌细胞的抑制

人体对番茄红素的合理吸收利用是值得长期关注的问题. 人体对番茄红素的生物利用率(bioavailability, 大约可以理解为吸收率)大体上取决于食物中番茄红素的天然含量, 以及烹饪或食品加工过程的影响. 前一点上文已有介绍-目前来讲番茄和番茄制品(酱, 汤, 果汁等)仍然是番茄红素的主要来源; 后一点受篇幅及忘言学识所限不足以深入探讨, 但可以肯定的是烹饪及(工业)加工过程对番茄红素生物利用率的影响是利大于弊, 其主要体现可以简要概括为三点: (一). 过程中对番茄微观组织结构的”物理性破坏”可以促进更多的番茄红素被释放, 工业流程中还可以通过浓缩来进一步提高番茄红素在食物中的比例; (二)加热过程有利于天然存在的反式番茄红素转化为更易为人体所吸收的各顺式结构; (三)食物中一些其他营养成份可以协助番茄红素的吸收(如油脂或β-胡萝卜素). 一些数据请参照下面的表三, 表四.

表三. 加热过程中番茄红素顺式结构(总量)百分比的影响

加热时间 水 橄榄油

30分 11.9 14.8

60分 12.9 -

90分 - 16.5

120分 13.8 19.7

表四. 番茄与番茄制品中番茄红素含量一览(单位: 毫克/百克食物)

果实 0.72-30

汁(juice) 9.0-61.6

酱(ketchup) 9.9-41.4

汤(soup) 8.0-13.8

糊(paste) 51.1-59.8

注: 考虑到品牌及产地不同所造成的差异, 本表仅供参考之用

如何看待作为膳食补充剂的番茄红素是一个很现实的话题. 忘言个人认为, 通常情况下服用此类补充剂是没有必要的. 首先, 25-50毫克的每日必需量通过添加番茄或番茄制品(或其他含量较高的蔬菜水果)应当不难达成; 其次, 和植物固醇(phytosterols)一样, 人体对番茄红素有相应的吸收上限(印象中每日1-2克); 过多的摄入会引起皮肤变色(称为Lycopenodermia, 即使目前它被认为是对人体无害的); 最后便是如前文所述, 目前尚不能肯定种种益处是源于番茄红素本身, 所以膳食补充剂并不能完全取代天然食物. 总之, 个人以为适当的食用一些易于为自身接受的番茄食品, 或者选择适合自己口味的烹饪方式(例如炒蛋或汤)以保护自身的健康, 应当是不错的选择.

感谢各位的阅读

主要参考文献

I. John Shi & Marc Le Maguer “Lycopene in Tomatoes: Chemical and Physical Properties Affected by Food Processing” Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2000, 40(1), 1

II. Sanjiv Agarwal et al.“Tomato Lycopene and its Role in Human Health and Chronic Diseases” Canadian Medical Association Journal, 2000, 163(6), 739

III. A.C.Kaliora et al. “Dietary Antioxidants in Preventing Atherosclerosis” Atherosclerosis, 2006, 187, 1

IV. Edward Giovannucci “Tomatoes, Tomato-Based Products, Lycopene, and Cancer: Review of the Epidemiologic Literature” Journal of the National Cancer Institute, 1999, 91(4), 317

V. Karin Wertz et al. “Lycopene: Modes of Action to Promote Prostate Health” Archives of Biochemistry and Biophysics, 2004, 430, 127

VI. Alison Downham & Paul Collins “Colouring our Foods in the Last and Next Millennium” International Journal of Food Science and Technology, 2000, 35, 5

VII. Dr***t Do’***en “Studies on Several Wild Plants Discovered in Silver Marches and their Beneficial Nutrients” Revised edition, (Library of Sages, City of Silvermoon) Chapter 3, pp102-110