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肿瘤是人体内某种组织细胞失控，导致其克隆性异常增殖而生成的癌细胞。肿瘤形成的一个重要机制就是组织细胞在外界诱变因素的作用下发生基因突变，而番茄红素能阻断这个过程，发挥抗癌作用。
在蔬菜和水果可能有效的多种防癌成分中，番茄红素是重要的一种。早在50年代，美国的医学专家就首次报道番茄红素具有抗癌效应。后来，经科学实验研究证明，番茄红素确实具有预防和抑制恶性肿瘤的作用。例如，美国科学家对47894名居民进行了长达6年的追踪调查，采用问卷法记录他们在摄入各种蔬菜水果的情况及其癌症发生率。结果发现这些受试者在1982-1992年间发生了812名患前列腺癌，而摄入番茄酱、番茄汁、番茄可降低这种癌变的危险度。日本的一个医学研究所对4个胃癌发病率不同的地区进行调查，测定居民血浆中维生素A、C、E、β-胡萝卜素和番茄红素的水平，发现血浆番茄红素的浓度越高，胃癌发病率越低。
另外，美国肿瘤研究学会进行了一项临床试验，证明番茄红素对于前列腺癌病人的治疗可能起决定性的作用，因为给予番茄红素后使影响前列腺癌病人生存的5项因素均得到改善。
最后值得一提的是每天摄取30毫克番茄红素，可以达到预防前列腺癌、消化道癌、宫颈癌、乳腺癌、皮肤癌以及膀胱癌等多种癌症的效果。人体无法合成番茄红素，必须从膳食中摄取(生吃番茄是无法获取番茄红素的)。因此在肿瘤、癌症的治疗中，补充番茄红素是必不可少的。
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