[关键词]:蕃茄,蕃茄红素,抗癌作用
健康网讯:
癌症是严重威胁人类生命的主要疾病,长期以来人们一直在寻找能有效防治癌症的药物,而且愈来愈重视预防方面的研究。流行病学研究的大量数据证明了多食用水果、蔬菜可降低各种癌症的患病率。
目前尚不能完全肯定水果和蔬菜中哪些成分具有抗癌作用。近年来,蕃茄在人体健康方面所起的作用特别是其中主要成分类胡萝卜素类物质-蕃茄红素的抗癌活性已引起人们的极大兴趣。
现对蕃茄中蕃茄红素的性质、抗氧机理、生物活性以及生物利用度等方面作一综述报道。
蕃茄红素的来源和结构
蕃茄红素是蕃茄中主要和独特的类胡萝卜素类成分。同时蕃茄中还含有人体必需的其他物质。据检测,每100g蕃茄中维生素C含量为23mg,高于胡萝卜(2mg)、土豆(14mg)和菠菜(10mg);叶酸含量为13mg,与胡萝卜相当(14mg);钾的含量为279 mg,高于胡萝卜(227mg)。此外,还含有黄酮类化合物、植物固醇和多种微量元素。
植物体中合成类胡萝卜素类成分的过程是一系列生物化学反应过程,蕃茄红素是这一生物合成过程中的中间体。以Mevalonate为基源,通过特殊的类萜化的生物合成途径合成类胡萝卜素类成分。在这系列反应过程中合成的第一个含4O个碳的碳氢化合物是八氢蕃茄红素,一个有3个共轭双键的化合物,而后在酶催化下进行一系列的去氢氧化反应,每一步反应都在分子中增加一个双键,从而得到一系列不饱和化合物,如六氢蕃茄红素、ζ-胡萝卜素、 Neruosporene、蕃茄红素、γ-胡萝卜素、β-胡萝卜素等。蕃茄红素是在蕃茄中含量最多的化合物,为有 13个双键的链状对称碳氢化合物,其中11个为共轭双键,2个为非共轭双键。从蕃茄红素开始,在酶催化作用下分子末端基团进行环化反应,分别生成 γ-胡萝卜素(1个β-环)、β-胡萝卜素(2个β-环)。
蕃茄红素为深红色针状结晶,能溶于氯仿和苯,几不溶于甲醇和乙醇。蕃茄中的含量视品种和成熟度不同而异。一般说来,供加工用蕃茄品种中的含量是鲜食用品种中的3~3.5倍,蕃茄成熟度越高,蓄茄红素的含量亦越高。某些红色品种,如Flarour top、Moneymaker中含量大约为50mg·kg-1,黄色品种中约为5mg·kg-1。红色蕃茄中的蕃茄红素含量高即说明该品种中缺少足够的催化酶,不能使蕃茄红素环化成γ-胡萝卜素,蕃茄中γ-胡萝卜素的含量比例比β-胡萝卜素高,这也说明缺少足够的酶,不能使γ-胡萝卜素分子中形成第二个β环而转化成β-胡萝卜素。γ-胡萝卜素和β-胡萝卜素具有维生素A原的性质,在蕃茄中的含量是很少的,所以控制酶反应活性的机理是当前研究蕃茄种植和生产的热点。
在已分离得到的蕃茄红素几种几何异构体中,几乎所有来源于天然植物的蕃茄红素都是反式构型,此构型最稳定,顺式构型很少。新鲜蕃茄中蕃茄红素以全反式构型占优势,但在春茄的加工和贮存过程中会由反式向顺式构型异构化,如加热会使顺式构型比例上升,油脂也会影响蕃茄红素的异构化。在蕃茄的各种加工食品中,全反式构型的蕃茄红素 占35%~96%。在人体乳糜微粒中该构型占约 65%,在血浆蕃茄红素中占约45%,在睾丸中占约 60%,在前列腺组织中占约17%。而其他组织中(肝、肾、肾上腺),该反式构型的蕃茄红素比例与血浆中的相近。摄入人体的蕃茄红素首先混合进入乳糜微粒中,再随之进入血液和体组织中。吸收进入人体乳糜微粒中的蕃茄红素主要是按它在食物中的立体构型,通过生物化学或生理学上的反应使其在机体组织中转化为另一种异构体,这一生物转化过程还有待于进一步研究。
360docimg_0_
蕃茄红素的抗氧剂性质
自由基和活性氧是人体代谢过程中的副产物,可以与细胞内大分子反应,破坏细胞和人体组织的完整性。研究证实活性含氧基团(reactive oxygen species,ROS)和活性含氮基因(reactive nitrogen species ,RNS)在癌症发展过程中起了关键作用,大量的实验证据证明抗氧剂可预防或延缓某些癌症的恶化。
高度反应活性的ROS/RNS引起的诱变是癌的前期信号。已证实ROS/RNS有许多致癌性质。如引起DNA结构的改变;影响细胞质和细胞核的信号传导路径;改变蛋白质和基因的活性等性质。即使人体内有吞噬ROS/RNS的细胞产生,可在短时间内预防由此引起的诱变。但ROS/RNS长期袭击人体,
蕃茄红素是不饱和的长链分子,其分子中没有 β-紫罗兰酮环的结构,这使它具有较强的抗氧活性。蕃茄红素分子是唯一能在特殊的亚细胞环境中存在的类胡萝卜素类物质,在血液和各种体组织中是非常有效的除氧剂。
最新研究表明蕃茄素有多种生物学作用,如淬灭单态激发氧、清除自由基、诱导细胞间连接通讯、增强抑制肿瘤增殖等。类胡萝卜素对单态激发氧(1O2)的淬灭机理有物理学和化学机理,前者比后者更有效。
物理淬灭机理是把1O2激发态能量转移到类胡萝卜素分子上,产生基态氧和一个激发态类胡萝卜素分子,再通过激发态类胡萝卜素分子与周围溶剂相互作用时分子产生旋转和震荡来释放能量,这样激发态胡萝卜素分子转变成基态的分子。在这种淬灭单态激发氧的过程中,类胡萝卜素分子的作用类似催化剂的作用,始终保持自己原有的结构和性质,可以不断地对单态激发氧进行淬灭。淬灭活性氧的能力主要取决于类胡萝卜素分子内共轭双键的数目,若分子中末端有环状基团或有环状取代基会使类胡萝卜素分子淬灭活性氧的能力降低。蕃茄红素的链状分子结构使得它的淬灭单态激发态氧的能力是β-胡萝卜素的2倍,是天然类胡萝卜素中最有效的单态激发氧的淬灭剂。
在淬灭单态激发氧总量中,以化学机理淬灭的不到0.05%。对蕃茄红素和大气氧进行辐射的实验中,用亚甲兰作指示剂,可测出蕃茄红素和1O2反应过程中产生2-methy1-2-hepten-6一one和apo -6’-lycopenal及进一步的反应产物,据推测是通过在蕃茄红素分子结构的5,6-位上形成dioxetane 这个中间产物,再进一步反应产生降解产物。降解产物也有生物活性,用12-(1-pyrene)-dodecanoic acid作光敏指示剂的实验中,可观察到血浆和低密度脂蛋白(LDL)中蕃茄红素的降解产物。用过氧化物使2组实验对象的DNA细胞受损伤,经摄入蕃茄酱以后,可使这种损伤分别降低33%和42%。用β-胡萝卜素、蕃茄红素、虾青素、canthaxanthin附着在淋巴细胞表面,发现这4种类胡萝卜素成分均有保护细胞不受Meso-tetra(4-sulfomalo-phenyl) porphine的光氧化的能力,其中蕃茄红素表现出最强的保护能力。实验同时证明蕃茄红素和β-胡萝卜素可保护淋巴细胞不受二氧化氮自由基(NO2)侵害,而且善茄红素的保护能力是β-胡萝卜素的2 倍,用2,2’-azompbos(3-ethyl-benzothiazoline -6-sulfonic acid-diammonium salt(ABTS)作自由基源来研究类胡萝卜素类成分与自由基之间的相互作用时,发现蕃茄红素是最有效的ABTS自由基清除剂,其次是β-胡萝卜素。
蕃茄红素在细胞培养中表现为增加细胞间信息传递、增加细胞分化、改变调节蛋白质的磷酸化作用等。体外实验证明,蕃茄红素能增强抑制肿瘤增殖的能力并增强免疫监控能力、可以诱导connexin43 的合成来增强细胞间信号传递,而细胞间信号传递对预防细胞恶变或逆转恶变非常重要。给放疗后的大鼠腹膜内注射蕃茄红素延长了大鼠的存活率。用胸腺嘧啶参与的协同分析证实了蕃茄红素比β-胡萝卜素更有效地抑制细胞增殖。用最大抑制浓度的一半量(1-2μmol)时,蕃茄红素就有效地抑制了人体子宫内膜癌细胞(ishikawa)、乳腺癌细胞(MCF-7)、肺癌细胞(NCI-H226)的增殖。
Levy等人研究发现着茄红素比α-、β-胡萝卜素在阻止人体内各种癌细胞增殖方面,更有效。 给肿瘤发生率高的SHN纯种小鼠饲以富含蕃茄红素的食物,可很显著地抑制非自发性的乳腺癌的发展,这是通过降低了胸苷二磷酸在乳腺中的活性和血浆中游离脂肪酸及催乳激素的含量水平,并增加辅助性T淋巴细胞数量,从而提高免疫响应所致。由三甲基苯并蒽诱发的小鼠乳腺肿瘤模型中,腹腔内注射从蕃茄中提取的富含蕃茄红素的提取物,显著地降低了患肿瘤的小鼠数量和缩小了肿瘤面积,而β-胡萝卜素无此保护作用。
Khachik等人确定了蕃茄红素在人体血浆和乳汁中的2个氧化代谢产物,命名为2,6-cyclo-ly- copene-1,5-diol Ⅰ,Ⅱ称作cyclolycopene,对这些代谢产物的产生,他们假设了一个代谢过程,即通过对蕃茄红素的氧化产生不稳定的lycopene-5,6-e- poxide化合物,这一化合物在体内经历环化和开环反应产生2,6-cyclo-lycopene-1,5-diols,蕃茄红素的这一可能的体内代谢反应方式说明了蕃茄红素在体内作为抗氧剂的功能。
蕃茄红素在体内的分布
血浆蕃茄红素含量水平高时患癌几率低。 Khachik等人指出血浆中蕃茄红素含量水平是人体健康状态的一项重要指标。
人体血浆中蕃茄红素平均含量水平范围为 0.22~1.06nmol·ml-1,在血浆类胡萝卜素类成分总量中,春茄红素占21%~43%。文献报道,在923 个病例中女性的血浆蕃茄红素,α-、β-胡萝卜素含量水平高于男性,老年人血浆中蕃茄红素的含量水平较低,这也与non-HDL胆固醇的水平较低有关, 饮酒与血浆蕃茄红素含量水平无关。
人体对蕃茄红素的吸收因人而异,在食人蕃茄食品后24~48h可观察峰值,食人蕃茄食品7d后血浆浓度达到恒定,一旦不再摄人蕃茄食品,血中浓度快速下降。蕃茄红素在人体中的半排出期是大约 2~3d,比β-胡萝卜素更快些。所以,血浆蕃茄红素水平作指标只反映当前短时间内摄入量。
蕃茄红素在体组织器官中的分布情况因人而 异。在肝、肾上腺、睾丸中,蕃茄红素和β-胡萝卜素含量较高,而其他组织中含量较少。美国学者的报道蕃茄红素在除卵巢外的体组织中的含量都高于 β-胡萝卜素,而德国学者则报道是β-胡萝卜素在肝、肾上腺、肾组织中的含量较蕃茄红素高,但睾丸中,蕃红素含量高于β-胡萝卜素。现已测出人体肝组织中蕃茄红素浓度为10~55nmol·g-1,β-胡萝卜素为5.8~25nmol·g-1,皮肤组织中蕃茄红素为0.42nmol·g-1,β-胡萝卜素为0.27nmol·g-1。虽然类胡萝卜素类物质的亲脂性强,但在人体脂肪中含量相对于肝和睾丸组织却较低。蕃茄红素在不同的体组织中含量水平差异几乎可达到100倍,含有大量低密度脂蛋白(LDL)的受体并可最大比例吸收脂蛋白的器官如肾上腺、睾丸和肝脏中,一般含有最大量的类胡萝卜素类物质。用放射性同位素标记来研究蕃茄红素在大鼠和猴子体内的吸收和分布情况,证明肝脏是蕃茄红素主要的吸收器官。
蕃茄红素的生物利用度
蕃茄红素是亲脂性类胡萝卜素,研究表明食入 经油烹任加工的蕃茄汁后,血浆中蕃茄红素度可升高2~3倍,而食入等量的未经加工的蕃茄汁,血浆中蕃茄红素浓度无变化。如单独摄取大量蕃茄汗,如摄人180G或700G蕃茄汁(分别相当于12mg 和80mg蕃茄红素),血浆蕃茄红素含量水平无改变,而每日摄入2~3简经加工的罐头蕃茄汁,经4 周后,血浆中蕃茄红素含量水平增加3倍,血浆β- 胡萝卜素含量水平增加2倍。
对食品中蕃茄红素的吸收取决于食品种类。食入小剂量的蕃茄酱后乳糜微粒中蕃茄红素浓度高于食入等量生蕃茄。类胡萝卜素成分首先混合入乳糜微粒再随乳糜微粒而进人淋巴系统。这是因为蕃茄汁中蕃茄红素的生物利用度很低的原故。这也可以说明前列腺癌为何与蕃茄汁的摄人无相关性。通过实验测定的这种结果支持了流行病学观察到的蕃茄红素生物利用度的情况。类胡萝卜素的生物利用度可通过两方面来提高,即用脂溶性溶剂提取食品中类胡萝卜素;用机械方法破坏细胞壁。加热处理也是破坏细胞壁的一种方法。
人体从食物中吸收类胡萝卜素除与提取类胡萝 卜素的溶剂亲脂性有关外,还与食用时是否同时摄入大量纤维、脂肪有关。实验证明,每日摄入蕃茄汁的同时摄入脂肪,会增加血浆中蕃茄红素浓度。脂肪是影响肠道吸收蕃茄红素这种类胡萝卜素的因素之一。另据测,蕃茄红素在每100g新鲜蕃茄罐头、蕃茄沙司和蕃茄酱中的含量分别是3、9.3、 17.2、18.0mg。
小结
在西方国家,蕃茄及含蕃茄的食品在蔬菜类的摄入中仅次于土豆排列第二位。在美国人的饮食结构中,蕃茄及蕃茄食品为给人体提供维生素C的第三大食源,提供维生素A前体的第四大食源,提供钾的第九大食源。蕃茄是几种类胡萝卜素类物质的丰富食源,在人体血浆中已找到的14种类胡萝卜素类物质中,蕃茄就含有其中9种,是人体中非极性的类胡萝卜素的主要来源。除了蕃茄外几乎没有其它食物可以给人们提供著茄红素。多食用蕃茄及蕃茄食品,提高人体血浆的抗氧化能力,可降低患各种癌症的几率。
虽然大多数研究都提出食用蕃茄有抗癌作用,却很难对食用蕃茄的量下一个肯定的结论。由于人们对蕃茄红素的药代动力学性质了解得较少,故在临床上向人们推荐蕃茄红素的药用剂量来增强体质还为时过早,但向人们推荐健康饮食习惯时应强调多食用蕃茄及蕃茄制品。(华西医科大学制药厂 王灿) }
联系客服