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番茄紅素是類胡蘿蔔素中的一種，作為一種天然色素用於食品工業中。它在植物界的分佈範圍不很廣，主要存在於番茄、西瓜、葡萄柚和木瓜等食物中。現在許多流行病學和臨床研究表明，攝食番茄製品可以降低癌的危險性，尤其是胃腸道和前列腺癌，而番茄紅素是番茄製品中的主要類胡蘿蔔素。

人體內不能自行合成番茄紅素，必須從蔬菜和水果中獲得。番茄紅素吸收受很多因素的影響，食物中的蛋白質-胡蘿蔔素複合物、大量的可溶性膳食纖維(如果膠)、結合膽固醇和樹脂，缺鐵、鋅和蛋白質，以及腸道疾病，變應性反應或寄生蟲都可能干擾番茄紅素的吸收。研究發現血漿番茄紅素水平無性別差異，吸煙和飲酒對血番茄紅素水平影響也很小。隨著年齡的增高，血中番茄紅素水平下降。番茄紅素在熱加工後和脂類存在情況下可以改善生物利用率。如攝入未經加工的番茄汁，血清番茄紅素水平無變化，給予加工過的番茄汁，血清番茄紅素水平可增加3倍，其原因可能是熱加工使細胞壁破裂，或熱加工使番茄紅素更好地進入油載體。又發現，脂肪替代物蔗糖聚酯可使血清番茄紅素水平降低50%，食入混合的番茄紅素比食入單一的番茄紅素晶體時血清番茄紅素水平增加得多。人體實驗發現，番茄紅素和β-胡蘿蔔素晶體混合食用比單獨食入番茄紅素時血中番茄紅素水平增加得多，但對β-胡蘿蔔素無影響。高劑量β-胡蘿蔔素雖然可以增加番茄紅素的吸收，但亦可干擾番茄紅素在LDL上的運輸。

番茄紅素能完整吸收，也可在人血清中檢測到一些番茄紅素的氧化產物。番茄紅素是組織中的主要類胡蘿蔔素，人睾丸和腎上腺中含量最高。人血漿中，番茄紅素佔血中總類胡蘿蔔素的21%～43%，前列腺組織中佔64%。研究發現，攝入的番茄紅素的55%可在糞便中檢出。

流行病學研究
1、血清番茄紅素濃度與消化道癌危險性的負相關性
在1985～1991年間，意大利研究者採用一系列病例-對照研究方法，觀察了以食用番茄的方式攝入大量番茄紅素預防消化道癌的作用。病例組包括經組織學確診的口腔癌、咽癌、食管癌、胃癌、結腸癌和直腸癌病人，對照組是無上述癌症的病人，排除了年齡、性別等混雜因素後，發現高番茄紅素攝入與上述各部位癌症危險下降相關，胃癌、結腸癌和直腸癌下降有極顯著性(P＜0.001)［10］。
對日本4個不同的胃癌發病率地區進行了一項橫斷面研究，觀察了隨機選擇人群樣本中與胃癌死亡率有關的可能生活方式因素，測定了血漿中的維生素A、C、E、β-胡蘿蔔素和番茄紅素，發現只有血漿番茄紅素與胃癌呈顯著負相關［11］。

2、攝入番茄製品與前列腺癌危險度的負相關性
前列腺癌是西方國家老年男性的常見病。自1976年起對14 000名男性進行了6年的隨訪研究，發現每週食用5次以上番茄者前列腺癌的危險性明顯下降。
Giovannucci在1986～1992年對美國48000名醫務人員進行的隨訪研究分析也證實，能提供大量番茄紅素的番茄製品的攝入量與前列腺癌危險性呈負相關，發生前列腺癌的危險性下降21%，而其它類胡蘿蔔素，如β-和α-胡蘿蔔素、黃體素和β-隱黃質與前列腺癌危險性不相關。問卷調查中發現，番茄醬的攝入與前列腺癌危險性呈十分顯著負相關(最高可降低34%)，其次為番茄和比薩餅，番茄汁與前列腺癌不相關，可能是未經加工的番茄汁中的番茄紅素的生物利用率太低。控制了年齡、飲酒吸煙、體質指數和輸精管切除等可能的混雜因素後仍呈負相關。另外，發現番茄紅素對晚期和浸潤性前列腺癌的作用更顯著(RR=0.47)。

3、血清番茄紅素水平與其它癌危險的相關性
對近期診斷為胰腺癌患者的12年前的冷凍儲存血清樣品進行了分析，並與配對對照的獻血者血清樣品進行了比較，發現血中番茄紅素水平與胰腺癌的發生率呈負相關。對黑人婦女的研究發現，番茄紅素是與宮頸癌呈強負相關的唯一類胡蘿蔔素，與番茄紅素攝入量及血清番茄紅素濃度均呈負相關。但番茄紅素與肺癌的危險度不相關，在芬蘭也發現乳腺癌危險度與膳食或血清番茄紅素水平不相關。

番茄紅素抗癌的分子生物學機制
1、番茄紅素的抗氧化活性
氧自由基在組織內產生，能和體內DNA、蛋白質、碳水化合物和脂類等重要的大分子反應，損壞它們的功能，引起一系列的疾病，如癌症、心血管疾病和衰老等，番茄紅素可猝滅單線態氧(1O2)和清除過氧化氫等。
番茄紅素能夠接受不同電子激發態的能量，這個作用可以使單線態氧的能量轉移到番茄紅素，生成基態氧分子和三重態番茄紅素分子(1O2+lycopene→3O2+3lycopene)，三重態的番茄紅素(3lycopene)通過與溶劑的一系列旋光和振動反應得到再生。由此，一個番茄紅素分子可以清除數千個單線態氧。類胡蘿蔔素的猝滅能力與它結合的雙鍵的數量有關，番茄紅素是猝滅單線態氧和清除過氧化氫等自由基能力最強的類胡蘿蔔素，抑制破壞單線態氧能力是β-胡蘿蔔素的2倍，有人認為這種增加的能力與它的另外2個沒有結合的雙鍵有關。番茄紅素可以通過猝滅單線態氧預防脂類過氧化，保護生物膜免受自由基的損傷［20］。

2、誘導細胞間隙連接通訊
細胞間隙連接是由距離15～20A的2個相鄰細胞膜上的2個連接子(connexon)組裝而成的膜通道，其生化成分主要是分子量為28kD的膜蛋白。每個連接子由6個啞鈴形的蛋白質亞單位組成，中心是直徑約為15A的親水通道，它允許分子量為1 000～1 600D以下的離子或小分子通過，如Ca2+、1，4，5-三磷酸肌醇、NO、cAMP等第二信使及生長調節物質，從而保證細胞間正常生長控制信號的傳遞。細胞間隙連接通訊(GJIC)可傳輸細胞群體內生長調控信號，調節細胞的正常增殖與分化。大多數腫瘤細胞的細胞間隙連接通訊功能微弱或缺失，細胞發生轉化後其細胞間隙連接通訊功能降低或抑制，細胞間隙連接通訊功能的抑製或被破壞被認為是促癌變階段的重要機制。
番茄紅素可對化學致癌劑MCA及放射線誘導小鼠胚胎成纖維細胞(C3H10T1/2)細胞的轉化有抑製作用。番茄紅素可以增強正常細胞之間的GJIC，日本學者在大鼠肝組織上用熒光染料示踪技術研究番茄紅素對GJIC的作用，發現當每天飼餵5mg/kg BW番茄紅素連續5天時，可以明顯增強GJIC功能，而50mg/kg BW卻表現出抑製作用。 Bertram等的實驗顯示，番茄紅素可以增強體外腫瘤細胞的GJIC並可抑制人和動物的正常細胞向瘤轉化，分子水平檢測發現經番茄紅素等類胡蘿蔔素處理細胞的編碼間隙連接蛋白CX-43的控制基因CX-43 mRNA明顯增加，膜上CX-43蛋白形成的GJ數量明顯增加，且伴有CX-43蛋白的磷酸化，熒光探針檢測發現細胞間GJIC功能恢復，提示類胡蘿蔔素可能通過激活CX-43mRNA，增加CX-43蛋白數量來調控GJIC功能。

3、調控腫瘤細胞增殖
番茄紅素可影響乳腺、肺和子宮癌細胞週期的S階段，提示番茄紅素通過抑制細胞週期中G1到S的轉化階段來影響細胞的生長。
最近6～8年人們才認識到番茄紅素可能是一種有益的類胡蘿蔔素，人們已認識到，水果蔬菜中有一系列的相互作用和互補因素在降低人類癌症危險中發揮著重要作用，番茄紅素可能是其中很有前途的一種因素。