顾名思义，番茄红素应该来源于西红柿，但实际上，在西瓜、葡萄、葡萄柚、李子、柿子、木瓜、芒果、番石榴、柑橘以及萝卜、胡萝卜等多种水果和蔬菜中都含有这种植物化学物。其中，西红柿及其制品的番茄红素含量较高，根据西方国家居民的膳食调查资料，人体从西红柿中获得的番茄红素占总摄入量的80%以上。
番茄红素的发现
成熟的西红柿、西瓜、草莓、柿子等浆果类食物都会呈现出红中泛黄的鲜艳色泽，在各种蔬菜水果中显得格外醒目。植物化学家对于这种美丽的天然色素早就抱有很大的兴趣。1873年，有人从浆果中分离色素，得到一种红色的晶体。因为颜色相似的缘故，人们以为得到了与胡萝卜素同样的物质。后来，又有学者对它进行更深入的研究，发现这种物质和胡萝卜素的理化性质不尽相同,遂于1913年将其命名为lycopene（番茄红素）。
现代研究已经对番茄红素的化学结构和性质进行了系统的研究。它的纯品为针状深红色晶体，属于不含氧的类胡萝卜素。其分子式为C40H56，分子量为536.85。值得注意的是，在它的分子结构上有11个共轭双键和2个非共轭双键，组成为一种直链型碳氢化合物。这些双键对于它的生理功能具有不可或缺的作用。正是这些双键的存在，使这种食物色素具备了非同一般的抗氧化特性和预防疾病的功能。
作为一种植物化学成分，番茄红素虽然已经被人们研究了100多年，但它对人体健康的有益作用，直到近30年才得到越来越多的科学证据。
预防癌症
人们在营养调查中发现，意大利南部的居民食用一种传统的地中海饮食——油脂番茄酱汁。同时发现，那里的居民患前列腺癌较少。这两种现象之间是否有必然的联系？美国哈佛大学Giovannucci领导的课题组从20世纪80年代开始，进行了一项非常有意义的营养研究工作。他们对4.7万余名居民进行了长达6年的追踪调查。一方面，用食物频率问卷法了解这些居民从日常膳食中摄入各种蔬菜水果的情况；另一方面，研究人员还对这一人群的癌症发生率进行统计。在完成研究的1986～1992年，从观察对象中共检出812例前列腺癌患者。课题组按照膳食调查中统计的番茄摄入量将观察对象分为两类，结果发现，经常摄入较多番茄酱、番茄汁、番茄、比萨饼（含有番茄酱）的那些人，每周摄入的番茄类蔬菜达到10份以上，发生前列腺癌的危险性下降35%；而另一组受试者每周摄入的番茄类蔬菜只有1.5份以下，患前列腺癌的危险性则明显增加。饮食中的其他类胡萝卜素，例如β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、黄体素和β-隐黄质与前列腺癌的危险性无关。另一位学者Steven Clinton检测了人体不同组织中的类胡萝卜素，发现番茄红素是前列腺中含量最高的类胡萝卜素。这些研究提示，番茄红素具有潜在的抗癌功能，降低了人群中发生前列腺癌的危险度。Giovannucci认为，番茄红素对其他部位癌症的潜在作用也值得探讨，因为番茄红素在食管、胃和胰腺也有较高的含量。
另一个相关研究在日本的4个地区同时进行，这些地区居民的胃癌发病率相差很大。医学研究人员测定不同地区居民血浆中的维生素A、维生素C、维生素E、β-胡萝卜素和番茄红素的水平，发现血浆中的番茄红素浓度越高，胃癌发病率越低。
意大利的专家进行了一组与消化道肿瘤有关的病例对照研究,结果证实，番茄红素摄入量高者，口腔、食管、胃、结肠、直肠肿瘤的危险性均有降低，特别是降低发生胃、结肠和直肠肿瘤的危险性更为明显。
近10多年来，人们对番茄红素与癌症的关系进行了10余项人群调查，多数研究取得了令人满意的正面结果，显示摄入番茄、番茄制品和番茄红素可使患前列腺癌的危险性至少降低20%。少数研究没有证明番茄类蔬菜预防癌症的结果，可能与观察人群以及设计的研究方法有关。比如，在荷兰进行的调查发现，番茄和番茄汁与前列腺癌危险的减少并无关联。笔者认为，这项调查的缺憾是未包括番茄的加工制品，如番茄酱和比萨饼。而在这些需要烹饪的制品中, 脂溶性番茄红素的生物利用度较高。
保护心脑血管
肥胖、高血压、血脂异常等慢性疾病发展的结果是对心脑血管造成损害，严重者可导致心脏病、脑中风等致命性疾病。由于番茄红素能够保护低密度脂蛋白免受氧化破坏，因而有可能对心脑血管起到保护作用。荷兰学者选择66名心肌梗死患者，测定他们皮下脂肪中的类胡萝卜素含量。发现病人的番茄红素含量低于健康人，而且α-胡萝卜素和β-胡萝卜素含量也比正常人体显著降低，说明这几种类胡萝卜素都与心肌梗死的发生密切相关。有人对立陶宛和瑞典两个国家居民的冠心病死亡率进行比较, 尽管两地居民的生活习惯不同，饮食结果也相差很大，但在研究中获得了相似的结果：血清番茄红素水平较低者，冠心病死亡危险性增加。
澳大利亚的预防医学专家们对脑血管疾病患者进行了中风预防研究，他们的报告指出，患有脑血管疾病的老年人多数为大脑微血管损伤的高危人群。进一步探索患者脑血管损伤的原因，发现这类人群血清中的番茄红素和维生素E水平都处于较低的水平，而这两种食物成分都具有很强的抗氧化功能和血管保护功能。
抗氧化
机体在一些特殊条件下可能发生过氧化反应，有害的反应产物（自由基）引起组织细胞的损伤、坏死或凋亡。这种过氧化损伤诱发的疾病是现代医学非常重视的一种病理机制。例如，动脉细胞壁上的低密度脂蛋白发生氧化修饰就可以促进动脉粥样硬化，是发生冠心病的重要因素之一。又如，某些器官的细胞受到过氧化损害，则可能诱发恶性肿瘤。番茄红素之所以具有前述的抗癌和保护心血管作用，与其抗氧化功能是分不开的。经过现代技术手段证明，番茄红素能够通过物理和化学方式淬灭单线态氧，捕捉过氧化自由基。虽然多数类胡萝卜素都是有效的抗氧化剂，但番茄红素淬灭单线态氧的活性最强。
番茄红素的抗氧化功能无论在动物实验还是人群调查中都得到证实。番茄红素对抗紫外线损伤的试验就是一个例证。紫外线是一种光敏剂，可引起多种自由基的产生。如果皮肤过度暴露于紫外线中，就会引起红斑、光老化，并使患皮肤癌的危险性增加。研究人员给10名健康者补充28毫克β-胡萝卜素和2毫克番茄红素1～2个月，结果使紫外线引发的红斑面积和程度都明显减小。吸烟也是引起过氧化损伤的重要因素之一。吸烟者若在30分钟内连续吸3支烟，其血清中番茄红素水平下降40%，并同时发生血脂过氧化反应增强，自由基增加，说明在吸烟过程中消耗了体内的番茄红素，导致机体的抗氧化能力下降。
如何从食物中获得番茄红素？
番茄红素含量较高的常见食物有西红柿、西瓜等。每克新鲜西红柿中含有的番茄红素为8.8～42微克，番茄沙司为62微克，番茄汁50～116微克，调味番茄酱为99～131.4微克，番茄粉多达1126.3～1264.9微克。其他水果中的含量依次为西瓜23～72微克，葡萄33微克，番木瓜20～53微克，石榴54微克。
有研究表明，受试者以番茄酱为主要番茄红素来源，连续服用2周，可使其血清中番茄红素水平明显高于未服用者，并使体内脂类、脂蛋白和蛋白质的氧化损伤也显著降低。因此，建议每人每天摄入1～2份番茄类食物或其制品较合适。
值得注意的是，烹调可以使番茄红素较好地释放出来。摄入未经加工的西红柿，血浆番茄红素浓度变化不大，说明吸收量少；而经加热或用较多的油脂同时加热后食用，血浆番茄红素的浓度增加3倍，说明吸收率较高。因为经加热后，植物细胞壁破裂，番茄红素溶出，而且番茄红素具有脂溶性，故与脂类同时加工后吸收率较高。
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