改善番茄红素生物利用度的研究进展

　　番茄红素是一类重要的类胡萝卜素，结构中存在的大量不饱和双键，能够有效地吸收长波和淬灭单线态氧，从而具备较好的抗氧化能力。除了在食品和药品中作为色素外，番茄红素还具备防治糖尿病血管并发症、预防前列腺癌和心血管疾病等功能。未经过加工的果蔬中，番茄红素的生物利用度通常较低（0.1%～3.0%），主要与番茄红素自身的化学性质和其所处的微环境有关。

　　传统的食品加工通常专注于改善食品的感观品质和降低营养成分的损失，而营养成分能被人体吸收利用的程度则对提高食品的营养价值至关重要，引起了越来越多的研究和关注。上海交通大学农业与生物学院的于颖、张维和王正武*等人就近年来提高番茄红素生物利用度的研究进行了概述，拟为开发新的提高番茄红素生物利用度的方法提供理论依据。

　　1. 番茄红素的吸收机制

　　番茄红素在人体内的吸收过程如图2所示，主要经历3 个阶段，包括从食品基质的释放、溶入脂肪颗粒和胶束化。在口腔和胃消化阶段，主要是通过咀嚼、酶消化淀粉等碳水化合物和少量的脂肪（小于10%）促进番茄红素和脂肪的释放，释放的番茄红素溶解于脂肪颗粒，并通过胃部的蠕动形成乳化油脂。进入十二指肠后，由于胆盐的作用，乳化油脂颗粒减小，脂肪被脂肪酶所消化，番茄红素被释放出来。释放的番茄红素、胆盐和消化形成的胆固醇会形成胶束化颗粒。研究表明，长链的甘油三酯比中链和短链的甘油三酯更能有效地促进胶束颗粒的形成，胶束化的番茄红素才能结合运输蛋白SR-B1被小肠上皮细胞所吸收，从而被人体所利用。番茄红素从色质体中的释放、番茄红素依赖于脂肪的乳化和胶束化的形成是番茄红素生物利用度的重要限制性因素。因此，能够提高番茄红素吸收阶段效率的因素，均能够促进番茄红素的生物利用度的提高。

　　2. 影响番茄红素生物利用度的因素

　　生物活性成分的营养价值取决于其生物利用度，即离开食物基质穿过肠道屏障到达靶向细胞的比例。番茄红素的性质和存在状态、食物基质、番茄红素与其他营养成分的相互作用、肠道健康等能够影响番茄红素的生物吸收，因此均对番茄红素的生物利用度有重要影响。

　　2.1 番茄红素种类

　　番茄红素具有11 个共轭双键和2 个非共轭双键，这种共轭双键的结构使番茄红素可以产生多种类型的顺反异构体。在天然果蔬中，90%以上的番茄红素是以全反式构型存在，而在人体的组织和血清中，只存在顺式的番茄红素，其中5-顺式、9-顺式、13-顺式和15-顺式番茄红素约占番茄红素总量的50%。研究表明，顺式番茄红素的极性较强，不易结晶，更易溶于胶束被人体吸收和利用，且与反式异构体相比，其生物利用度约为全反式番茄红素的5 倍。

　　2.2 食物基质

　　番茄红素所在的基质在其生物利用度方面扮演着重要的角色。不同细胞壁的组成以及色质体的结构（随基质而变）都会影响番茄红素生物利用度。番茄红素嵌入在水果和蔬菜的叶绿体中是限制饮食来源番茄红素生物利用度的重要因素。

　　2.3 食物组分间的相互作用

　　随同番茄红素一起摄入体内的其他营养物（如脂质、蛋白、膳食纤维、矿物质等）会影响番茄红素的吸收和代谢。二价矿物质可能会通过形成不溶的脂质-皂复合物阻止番茄红素从脂质小滴向形成的混合胶束转运，从而影响番茄红素的生物利用度。可溶性膳食纤维的分子质量、残基组成和疏水性能均能影响番茄红素胶束颗粒的形成，从而限制番茄红素的吸收。

　　2.4 宿主因素的影响

　　类胡萝卜素的吸收和代谢在不同物种间有所不同，在人类和少数哺乳动物中，大部分类胡萝卜素可以被小肠黏膜细胞完整吸收；在啮齿动物中，有些类胡萝卜素不能被吸收。近年来几项研究表明一些宿主相关因子包括疾病状态、体质量、饮酒、吸烟、药物摄入、年龄和遗传方面等都会对番茄红素的生物利用度造成一定的影响。有结果表明在老年受试者中番茄红素的生物利用度明显降低。类胡萝卜素的生物利用度存在较高的个体差异，部分原因是遗传多态性，有结果表明个体间的差异会影响血浆中番茄红素的浓度，从而影响番茄红素的生物利用度。

　　3. 番茄红素的吸收机制

　　要提高番茄红素的生物利用度可以从以下两方面进行研究：一方面可以在加工过程中破坏细胞壁和色质体亚细胞结构，促进番茄红素的释放；另一方面，通过构建乳液、与油脂共消化等方法构建新的食品分散体系，促进乳糜微粒胶束的形成。对食品材料的加工、乳液构建及利用番茄红素与油脂共消化均为有效提高番茄红素生物利用度的方法。

　　3.1 食品加工

　　食品加工（热处理、光照、脉冲电场等）对番茄红素最直接的影响即番茄红素从食品基质的释放和番茄红素的顺式异构化，从而改变番茄红素的生物利用度。高压均质能够有效地将类胡萝卜素从基质中释放并转移到油相。超声处理、高压均质及脉冲电场等非热加工对番茄红素从食物基质的释放作用是复杂的，一方面非热加工能够破坏色质体和番茄红素形成的结晶体；另一方面非热加工所产生的纤维网络的重组会阻止番茄红素形成胶束。高压均质、脉冲电场和超声波等物理加工方式需要结合热加工或油脂的存在，才能消除食品基质重组造成的不利影响，最大限度地提高番茄红素的生物利用度。热加工虽然能使蛋白在消化过程中聚集，与植物纤维构建新的纤维网络，却能导致番茄红素由全反式构象向顺式异构体转化，依然是提高番茄红素生物利用度最简单、经济的加工方式。

　　3.2 赋形剂乳液

　　由于乳液能够包封、保护和传递脂溶性化合物，因此可利用赋形剂乳液提高番茄红素生物利用度。赋形剂乳液对类胡萝卜素生物利用度的影响受多方面因素的作用，包括油相的种类、乳液液滴的粒径、乳化剂的种类等。近几年利用纳米乳液为载体研究其对活性物质生物利用度方面的影响越来越多，其具有以下优点：首先，纳米乳液具有更高的稳定性；其次，小液滴更容易渗透到植物组织中，并溶解类胡萝卜素；再者，小液滴具有更大的比表面积，增加了纳米乳液中食品组分与胆汁盐、脂肪酶等之间的相互作用，促进番茄红素等亲脂性物质的溶解，从而促进包埋物质的生物利用度。利用赋形剂乳液可以促进脂质水解、促进小肠环境中番茄红素脂肪胶束颗粒的形成，从而提高番茄红素的生物利用度。

　　3.3 构建共消化体系

　　油脂是食品体系中的主要成分，其与番茄红素构成的共消化体系是摄取番茄红素的主要来源。番茄红素与油脂共消化可以增加番茄红素的生物利用度，其中可能存在的机理有以下几个方面：1）可以通过提供番茄红素溶解的疏水相促进番茄红素从食物基质中的释放；2）刺激胆汁分泌、增加胶束的产生；3）甘油三酯可以增加肠细胞外类胡萝卜素的分泌，防止其细胞内积聚，从而促进其吸收。所消耗油脂自身的特点会影响番茄红素的生物利用度，含有大部分长链甘油三酯的脂质更有效地从食物基质中转移番茄红素，进入到胆汁盐形成的胶束中，从而被小肠黏膜细胞吸收利用。在与油脂构建共消化体系的过程中，加入脂质的种类不同，对番茄红素生物利用度的影响也不同。另外，番茄红素生物利用度也会因加入油脂的含量不同有所变化。在与油脂等构建共消化体系的过程中，油脂的添加量在5%以内足以对番茄红素生物利用度产生较好的效果，油脂的种类和含量以及番茄红素存在的基质等都会影响其生物利用度，其中不饱和脂肪酸的效果优于饱和脂肪酸。

　　4. 生物利用度的评价方法

　　生物利用度是指在消化过程中从食物基质中释放的营养物，能够吸收到黏膜中并且通常使用体外和体内消化实验进行测定。主要通过体外消化模型、动物模型和临床实验等3 种方式进行评估。体外消化模型因其操作方便、周期短等优势在番茄红素的生物利用度评价中受到广泛应用，该模型主要通过模拟4 个过程：模拟口腔消化、模拟胃消化、模拟肠道消化和胶束颗粒的分离。

　　结 语

　　采用新型方法提升番茄红素的生物利用度时，需要兼顾番茄红素的稳定性和食品体系的理化品质。通过食品加工的方法提升番茄红素的生物利用度具有操作简单、适合大规模应用等优势，食品加工一般会促进番茄红素从细胞和色质体中释放，然而缺乏了结晶体的保护，番茄红素易受到外界因素的影响而降解，而赋形剂和采用复配等方法需要建立在番茄红素处于游离状态的情况下。

　　本文《改善番茄红素生物利用度的研究进展》来自于《食品科学》2019年40卷19期346-352页，作者：于颖，张维，谢凡，顾欣哲，吴金鸿，王正武。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20181011-094。

　　修改/编辑：袁月；责任编辑：张睿梅