Departamento de química farmacológica y toxicológica | Farmacognosia

Licopeno

Una breve investigación

Daniela Cornejo Corona | Francisco Loncón Coliñir

03/07/2015

Profesoras:

Carla Delporte V.

Gabriela Valenzuela B.

Marcelo Peña C.

1

Introducción

El licopeno es un carotenoide que se encuentra en la naturaleza como pigmento natural liposoluble responsable del color

rojo y naranja de algunas frutas y verduras. Es sintetizado por ciertas plantas como la sandía o el tomate, además; es

producido por algas, hongos, levaduras y bacterias, pero no por el hombre. Una de sus funciones principales en las

plantas es absorber la luz durante la fotosíntesis para proteger a la planta contra la fotosensibilización. [1 ]

En la actualidad, sustancias fitoquímicas como el licopeno despiertan gran interés dado los efecto beneficioso para la

salud en función de sus propiedades biológicas. Para determinar esto se debe evaluar la estructura química de la

sustancia, las principales fuentes que determinan su ingesta, realizar estudios de absorción, distribución, metabolismo y

excreción, valorar la actividad biológica y toxicológica.

El presente trabajo es una revisión sistemática de libros, reportes, investigaciones publicadas sobre el metabolito y las

drogas vegetales que lo contienen. Tiene como objetivo recoger la importancia del licopeno, sus propiedades químicas y

biológicas, destacando los aspectos más importantes relacionados con su presencia en la dieta y sus efectos fisiológicos

importantes en la salud y nutrición humana.

Estructura química

Fig. 1.

Estructura

química

all-trans

licopeno.

Los carotenoides comprenden varios cientos de moléculas tetraterpénicas formadas por el encadenamiento de ocho

unidades isoprénicas. [2 ]. La estructura química de los carotenoides es un factor determinante en sus propiedades físicas,

reactividad química y de sus funciones biológicas. Estas estructuras químicas de los compuestos contribuye

directamente, por ejemplo, a la actividad química de los mismos sobre los agentes oxidantes o radicales libres, efecto

relevante en la actividad in vivo que pueden desarrollar los carotenoides.

El licopeno es un carotenoide de fórmula molecular C40H56 (PM = 536.88) determinada por primera vez en 1913 por el

Premio Nobel de Química (1915) Richard Willstatter, en sus estudios describió la estructura química general del mismo,

lo definió como un compuesto hidrocarbonado alifático, además de ser soluble en grasas y en lípidos. [3]. El nombre

químico del licopeno o Ψ, Ψ- caroteno es:

(6E,8E,10E,12E,14E,16E,18E,20E,22E,24E,26E)-2,6,10,14,19,23,27,31-Octametildotriaconta-

2,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,30-tridecaeno.[4]

El licopeno es acíclico con una cadena abierta alifática formada por cuarenta átomos de carbono, con trece dobles

enlaces de los cuales once son conjugados, (fig.1) que le confieren la particularidad de ser muy reactivo frente al oxígeno

y a los radicales libres. [5]

La nomenclatura utilizada para designar el contenido total de licopeno presente en los vegetales es all-trans licopeno

(IUPAC, 1975), ya que el licopeno desde la fuente natural existe predominantemente en esta conformación all-trans, la

forma termodinámicamente más estable. En cambio, en plasma humano, licopeno está presente como un mezcla de

2

isómeros, con un 50% en sus forma cis. Los isómeros cis (fig. 2) del licopeno presentan distintas características y

comportamiento que los isómeros trans: disminución de la intensidad de color, menor punto de fusión, menor coeficiente

de extinción molar y cambio en el valor máximo de absorción en el espectro ultravioleta-visible. [6]

En relación a las propiedades químicas derivadas de su estructura, hay que tener en cuenta todos los factores físicos y

químicos capaces de degradar al licopeno. Entre estos factores están las temperaturas elevadas, la exposición a la luz y

al oxígeno, valores de pH extremos. Todos estos factores han de tenerse en cuenta a la hora de la extracción,

almacenamiento y manipulación de las muestras cuando se analiza el contenido en licopeno. Dicho análisis tiene que

desarrollarse minimizando la degradación oxidativa y evitando la aparición de isómeros no presentes de forma natural. [7]

Fig. 2. Isómeros del licopeno.

Extracción:

Existen diversos métodos para la extracción de licopeno. Uno de

estos métodos fue descrito el año 2008[8] siendo un método rápido,

amigable con el medio ambiente y capaz de realizarse en un

laboratorio con los insumos básicos. Este método consiste en una

extracción libre de solventes orgánicos, usando una emulsión sin

solventes en su lugar. Esta emulsión consiste en una mezcla de

polímeros (ácido acrílico, n-butil acrilato, estireno y n-butil alcohol)

en agua destilada. Esta emulsión es disuelta en agua y la materia

prima desde la cual se desea obtener el licopeno, luego es

calentada a 120° por 30 minutos. Se deja enfriar a temperatura

ambiente, y el precipitado formado (licopeno) es separado de la

mezcla por filtración a presión reducida y acidificado con H3PO4

hasta pH 1. El filtrado rosado obtenido es recolectado por filtración

por gravedad. [8].

Otro método para obtener licopeno, es la extracción asistida con

enzimas y a alta presión [9]. Las ventajas de este método son el alto rendimiento de la extracción, y la capacidad de ser

usado industrialmente, con restos de tomates húmedos (lo que elimina el costo de secar la materia prima).

Identificación [10] :

El licopeno es un polvo rojo que le da el color a las frutas que lo contienen (se usa en la industria alimenticia como

colorante), es insoluble en agua y es un metabolito secundario que protege a estos organismos de la oxidación.

La identificación de este compuesto puede ser hecho a través del espectro UV visible. La forma del espectro y los picos

de absorción son a causa del cromatóforo. Los carotenoides tienen 3 picos, y el espectro del licopeno puede ser

identificado gracias a estos picos característicos en distintos solventes, mostrados a continuación:

3

Tabla 1. Picos

cromatográficos en nm.

Cuantificación [10] :

Los carotenoides en solución siguen la ley de Lambert-Beer, por lo que su cuantificación puede ser mediante

espectrofotometría, teniendo para su determinación el pico cromatográfico alcanzado a determinada longitud de onda y

coeficientes de absorción éter, respectivamente.

Tabla 2. Longitud de onda del pico cromatográfica y coeficiente de absorción en éter, respectivamente.

Efectos farmacológicos:

Fig 3. Efectos generales del licopeno.

1. Efecto Antioxidante

Carotenoides y Licopeno como agentes antioxidantes

Los antioxidantes pueden ser definidos como cualquier

sustancia que, presente en concentraciones bajas, en

comparación con un sustrato oxidable, retrasa o inhibe

la oxidación de dicho sustrato eficazmente. [11]

El sistema de defensa antioxidante se compone de

compuestos enzimáticos y no enzimáticos, siendo ambos presentes en el cuerpo (que se encuentra dentro de las células

o el torrente sanguíneo) y en la ingesta de alimentos. En el sistema de enzimas son la superóxido dismutasa, glutatión

peroxidasa y catalasa. De los componentes no enzimáticos de defensa antioxidante destacan algunos minerales (cobre,

manganeso, zinc, selenio y hierro), vitaminas (ácido ascórbico, vitamina E, vitamina A), carotenoides (betacaroteno,

licopeno y luteína), bioflavonoides (genisteína, quercetina) y taninos (catequinas). [12]

Los estudios muestran una relación entre el aumento del consumo de alimentos ricos en carotenoides y la disminución

en el riesgo de varias enfermedades. Los carotenoides secuestran oxígeno singlete, remueven radicales peróxidos,

modulan el metabolismo carcinógeno, inhiben la proliferación celular, estimular la comunicación entre las células (gap

junctions) y aumentan la respuesta inmune.

Tanto ensayos in vitro e in vivo sugiere que los carotenoides son excelentes antioxidantes, principalmente por el

secuestro e inactivar los radicales libres. [13] La acción secuestrante de radicales es proporcional al número de dobles

enlaces conjugados en las moléculas de carotenoides. El mecanismo por el cual los carotenoides protegen los sistemas

biológicos de los radicales depende de la energía de transferencia de oxígeno excitado a la molécula de carotenoide, en

4

el que el exceso de energía se disipa en forma de calor a través de interacciones de rotación y de vibración con el

disolvente circundante. [14]

Específicamente dentro de los carotenoides el licopeno es considerado el carotenoide más potente de la dieta y también

tiene la mayor capacidad de capturar el oxígeno singlete. Esta capacidad de captura de oxígeno singlete de licopeno es

dos veces más alta que la del β-caroteno y diez veces superior a la de α-tocoferol. [15].Todo esto debido principalmente a

sus numerosos dobles enlaces conjugados. [16]. El licopeno como antioxidante ejerce funciones antioxidantes en fases

lipídicas, mediante el bloqueo de los radicales libres que dañan las lipoproteínas de las membranas. [11]

2. Efecto Cardiovascular

El consumo de licopeno también está inversamente asociado con el riesgo de infarto de miocardio. La oxidación de la

molécula de LDL es el primer paso hacia el desarrollo del proceso aterogénico y las consecuentes enfermedades

coronarias; además existen evidencias que una suplementación de licopeno puede reducir los niveles de LDL-colesterol. [17]. El licopeno puede reducir los lípidos mediante la inhibición de la enzima 3-hidroxi-3-metilglutaril-coenzima A (HMG-

CoA) reductasa (un paso importante en la síntesis de colesterol) y mediante la mejora de la degradación de LDL.

Además, la evidencia sugiere que el espesor de la túnica intima arterial y el riesgo de infarto de miocardio se reducen en

personas con altas concentraciones de licopeno en tejido adiposo. [18].

Estudios epidemiológicos recientes han demostrado una relación inversa entre niveles de licopeno en suero y tejidos y la

mortalidad por enfermedades coronarias, enfermedades cerebrovasculares e infarto al miocardio. La evidencia más

fuerte (basada en poblaciones) sobre el licopeno e infarto al miocardio proviene del Estudio Multicéntrico De La

Comunidad Europea Sobre Los Antioxidantes, Infarto De Miocardio Y El Cáncer De Mama (EURAMIC) que evaluó la

relación entre el estado antioxidante del tejido adiposo y el infarto al miocardio. El estudio reclutó a 1.379 individuos (662

pacientes, 717 controles) de 10 países europeos. Muestras de biopsia por aspiración con aguja de tejido adiposo fueron

tomadas poco después del infarto, y se midieron los niveles de α y β-carotenos, licopeno, y α-tocoferol. Después de

ajustar por edad, índice de masa corporal, nivel socioeconómico, tabaquismo, hipertensión e historial materno y paterno

de enfermedades del corazón, sólo niveles encontrados de licopeno fueron protectores. (Only lycopene levels were found

to be protective) El potencial de protección de licopeno fue máximo entre los individuos con los mayores depósitos de

grasa poliinsaturadas, lo que apoya la teoría antioxidante. Del mismo modo, también se encontraron bajos niveles de

licopeno en sangre que se asocia con mayor riesgo y mortalidad por enfermedades coronarias. [19].

En un reciente ensayo clínico, 60 individuos sanos (30 hombres / 30 mujeres) fueron asignados al azar para examinar el

cambio de licopeno en plasma y la resistencia de las lipoproteínas al estrés oxidativo. Quince días de consumo de

producto de tomate mejora de forma significativa la protección de las lipoproteínas con el estrés oxidativo. [19].

3. Prevención de algunos tipos de cáncer:Se ha comprobado que el licopeno es un potente antioxidante, tanto in vitro, como en estudios clínicos. Protege el ADN

de las células del organismo del daño causado por radicales libres, peróxido de hidrógeno, dióxido de nitrógeno y óxido

de nitrógeno [20]. Otro mecanismo anti cáncer del licopeno es la modulación de las uniones gap junction y la inhibición del

crecimiento celular en células de cáncer prostático, al intervenir con los receptores de los factores de crecimiento.

5

Además de evitar el crecimiento de las células tumorales en el cáncer

de pulmón, próstata y mama, el licopeno ha demostrado ser un

efectivo protector contra el cáncer en sitios extra-hepáticos, ya que

aumenta los niveles hepáticos de glutatión y de enzimas

biotransformadoras [19].

Fig.4. Mecanismo de acción del licopeno

Con respecto al cáncer de próstata, existen numerosos estudios que

relacionan el consumo de tomate, derivados de este o simplemente

licopeno con una menor incidencia de cáncer de próstata [21], [22] (este

cáncer es uno de los más diagnosticados en hombres en todo el mundo). También existen estudios que muestran una

relación inversa entre el consumo de alimentoso que contienen licopeno y los niveles de Insulin-like Growth Factor-1

(IGF-1), un factor de crecimiento celular, y el riesgo de cáncer de próstata [21]. Los niveles altos de IGF-1 en la sangre,

están relacionados directamente con el desarrollo del cáncer de próstata. Al interferir con este factor de crecimiento,

también interfiere con el ciclo normal de la célula, sin causar efectos tóxicos ni necrosis [23].

El licopeno también ejerce una acción anticancerígena sobre el cáncer de mama, además de otros cánceres

relacionados con hormonas, como el cáncer ovárico y cervical [19].

Es prudente mencionar que otros carotenoides, como el β-caroteno también tienen cantidad anticancerígena debido a su

efecto antioxidante, pero la actividad del licopeno en comparación con el resto de los carotenoides es más del doble [24].

A pesar de no ser considerado un nutriente esencial en la dieta humana, su prevalencia en esta es significante, ya que

está presente en una amplia variedad de alimentos comúnmente usados en la dieta occidental (sandía, tomates,

duraznos, papayas, etc.), por lo que puede ser considerada una molécula esencial en la quimoprevención de estos tipos

de cáncer. Pese a esto, no hay estudios concluyentes que demuestren la efectividad del tratamiento del cáncer de

próstata o de la hiperplasia prostática benigna, con licopeno. [24]

Reacciones adversas y toxicidad:Al revisar los estudios clínicos al probar el licopeno para tratar el cáncer, no hubo ninguna reacción adversa reportada.

Sin embargo se ha reportado licopenemia (decoloración anaranjada de la piel) en una mujer de 61 años, luego de que

tomara 2L de jugo de tomate diario durante muchos años []. Esta decoloración anaranjada de la piel mejoró después de 3

semanas en una dieta libre de tomate.

En estudios con ratones, hubo una leve decoloración de la piel después de la inyección subcutánea de 3g/Kg de licopeno

cristalino diarios.

Los residuos de la degradación del licopeno cristalino (después de ser expuestos a la luz y el viento) tuvieron leve

genotoxicidad en ratas [25].

Ratas alimentadas con 20 mg/Kg diarios de licopeno, acumularon este compuesto principalmente en el hígado, pero

después de una dieta libre de licopeno, el hígado volvió a su estado normal [25].

Drogas vegetales que contienen licopeno [26] :

6

La primera droga vegetal que la contiene, la más importante en cuanto a su abundancia en la dieta, es la fruta de

Lycopersicon esculentum, solanaceae (n. v.: tomate), originario de América.

La raíz de Daucus carrota, apiaceae (n. v.: zanahoria) es otro alimento rico en carotenoides, en especial β-caroteno (que

le da el color a esta raíz), y por supuesto, rica en licopeno. Originaria de medio oriente.

La fruta de Cucurbita pepo, Cucurbitaceae (n. v.: zapallo, calabaza) tiene su origen en Norteamérica, y las variedades

más rojizas son las que contienen la mayor cantidad de licopeno.

Fitofármacos

LYCOPROST CAPSULAS 300mg [27], [28]

• Registro ISP: N-465/13 (Vigente)

• Titular: Knop Laboratorios S.A.

• Régimen: Fabricación nacional.

• Composición: Cada cápsula contiene: Extracto seco de frutos de Lycopersicum Esculentum Miller (200:1) (300

mg equivalente a no menos de 15 mg Licopeno). Excipientes: Dióxido de Silicio Coloidal, colorante FD&C rojo Nº40,

Dióxido de Titanio, Talco c.s.p.

• Dosis: 1 ó 2 cápsulas al día.

• Indicación: Antioxidante coadyuvante en el tratamiento preventivo y curativo del daño tisular por estrés oxidativo.

Coadyuvante en la prevención del cáncer de próstata.

• Advertencias y contraindicaciones: Mantener fuera del alcance de los niños. No deben utilizar este medicamento

los pacientes con antecedentes de hipersensibilidad al tomate o a sus derivados.

• Condición de venta: Venta directa.

• Expende tipo de establecimiento: Establecimientos tipo A y B

• Presentación: Estuche blíster, 12 a 120 capsulas.

Fig. 6. Absorción y transporte de licopeno.

Biodisponibilidad – ADME

La biodisponibilidad de los constituyentes de alimentos es

un proceso complejo que implica la digestión, absorción

intestinal, la distribución a los tejidos y su uso para ellos.

Hay varios factores que van a afectan a la biodisponibilidad,

tales como matriz alimentaria; forma isomérica; cantidad y

tipo de grasa en la dieta; proceso de absorción;

interacciones con otros carotenoides; presencia de fuentes

de fibra y el procesamiento de alimentos. [29] En los

Fig. 5. Presentación de fitofármaco.

7

alimentos, el licopeno se encuentra ligado a la matriz en su forma trans, lo que impide su liberación completa y lo hace

menos susceptible para la digestión y absorción en el aparato digestivo humano. El procesamiento mediante el calor,

rompe las paredes celulares (del tomate por ejemplo), debilitando las fuerzas de enlace entre el licopeno y la matriz del

tejido, lo que aumenta el área superficial disponible para la digestión debido a que el tratamiento térmico de la cocción

transforma las formas isoméricas trans del licopeno a cis, mejorando su biodisponibilidad. De hecho, debido a su

carácter liposoluble, para mejorar su absorción basta con agregar aceite, preferentemente de oliva, girasol o canola a la

preparación. El consumo de salsa de tomate cocinada con aceite incrementa las concentraciones de licopeno en el suero

entre dos y tres veces en comparación con el consumo de jugo de tomate fresco. Un factor importante que mejora la

biodisponibilidad del licopeno es la sinergia que se produce con otros compuestos antioxidantes, como sucede con las

vitaminas E y C.

Después de unos treinta minutos de su ingestión el licopeno se incorpora dentro de las micelas de los lípidos que forman

parte de la dieta y se absorbe por difusión pasiva [1], es decir, sin el gasto de energía, en la mucosa intestinal, En los

enterocitos, el licopeno no se convierte en vitamina A, como con otros carotenoides [29], ahí se incorpora a los

quilomicrones y luego se libera para ser transportado por las lipoproteínas de baja densidad y muy baja densidad (LDL y

VLDL respectivamente) a través del sistema linfático hacia el hígado y otros órganos.

El licopeno se distribuye ampliamente en el cuerpo humano. Es uno de los mayores carotenoides que se encuentran en

el suero humano (entre 21 y 43% de los carotenoides totales) con niveles en el plasma en un rango de 0.22 a 1.06

nmol/mL. Se encuentra en varios tejidos del cuerpo humano, tales como hígado, riñón, glándulas renales, testículos,

ovarios y próstata. [5].

Sólo entre el 10 y 30% del licopeno es absorbido, el resto se excreta en una cuantía que depende de algunos factores

biológicos y de estilo de vida tales como sexo, edad, composición corporal, estado hormonal, niveles de lípidos en

sangre, consumo de alcohol, de tabaco, y los ya mencionados anteriormente, la presencia de otros carotenoides en la [1],

por ejemplo, luteína vegetal y beta-caroteno, ya que se produce la competencia durante la absorción intestinal de

licopeno. Además, presencia de algunas fibras, tales como la pectina ya que el licopeno puede reducir la absorción

debido al aumento de la viscosidad. [29]. Como el hígado actúa como el principal órgano almacenador de compuestos

transportados por lipoproteínas y consecuentemente, una alta proporción de los carotenoides absorbidos son

metabolizados en él y excretados por la bilis. [30].

Conclusiones:

La utilidad del licopeno ha resultado ser muy amplia, dados sus beneficios para el ser humano frente a enfermedades de

alta prevalencia. Desde el nivel cardiovascular (prevención de infartos al miocardio, baja de niveles de colesterol LDL),

diabetes, cáncer de próstata, mama, ovarios, entre otros. Parece ser una molécula con un potencial terapéutico ilimitado,

y a eso se le suma la conveniencia de su fácil y barata obtención, y la aparente falta de toxicidad.

En Chile, el tomate y los alimentos que derivan de esta fruta son habituales en la dieta, presente ampliamente en la

comida rápida que es frecuentemente consumida por un ciudadano capitalino promedio (por ejemplo en completos,

sándwiches, pizzas, etc.), por lo que los niveles de licopeno en el suero de los chilenos no debiese estar bajo. A pesar de

esto, la población no tiene conciencia de los beneficios que puede tener esta molécula, y con esta ignorancia se está

dejando atrás la oportunidad de mantener una población saludable y con un mayor índice de protección contra los

cánceres mencionados anteriormente. Una medida de salud pública interesante sería la promoción de estos alimentos

8

(ej.: el tomate y sus derivados) como factores de protección frente a ciertas enfermedades, contribuyendo así a mejores

expectativas de vida.

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