番茄深加工及其副產(chǎn)物利用研究現(xiàn)狀

李穎慧 王滿生 師俊玲 曲文娟

(1.西北工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院，陜西 西安 710072；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南 長沙 410205；3.江蘇大學(xué)食品物理加工研究院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

中國是世界上最大的番茄生產(chǎn)國，番茄加工在中國有著重要的產(chǎn)業(yè)地位。番茄中富含番茄紅素、酚類物質(zhì)、維生素、有機(jī)酸等多種營養(yǎng)成分，食用價值高，其規(guī)?；庸ぶ破分饕懈鞣N醬汁、飲料和果脯等。這些番茄制品的主要原料是番茄果肉，加工過程中會產(chǎn)生大量的皮、籽等副產(chǎn)物，約占番茄總原料的3%～8%[1]。文章擬對國內(nèi)外已報道的番茄加工副產(chǎn)物的綜合加工利用技術(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)與對比分析，以期加強(qiáng)番茄皮、籽、殘渣等副產(chǎn)物的綜合利用，為相關(guān)研究提供借鑒與參考。

1 番茄加工副產(chǎn)物中主要營養(yǎng)成分與加工性能

1.1 番茄紅素

番茄紅素是番茄中重要的功效性成分，主要存在于番茄果肉和果皮中，屬于類胡蘿卜素，遇光、熱易分解。這是因為番茄紅素的分子中含有多個共軛雙鍵和非共軛雙鍵，容易在加工條件下發(fā)生氧化和異構(gòu)化降解[2]。如果加工方法選擇不當(dāng)會嚴(yán)重影響番茄紅素的生物活性與生物利用率。實際生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能地選用有助于提高終產(chǎn)品中番茄紅素含量和生物利用率的方法與技術(shù)。

據(jù)報道[3]，熱、光、氧、金屬離子等因素誘導(dǎo)的氧化作用是導(dǎo)致番茄紅素在加工過程發(fā)生降解的主要原因。例如，蒸煮、罐裝、油炸、巴氏殺菌、干燥脫水等熱處理均會顯著降低產(chǎn)品中番茄紅素含量與抗氧化功能[4-5]。然而，經(jīng)過熱加工的番茄制品中番茄紅素的生物利用率高于新鮮番茄[5]。這是因為熱處理誘導(dǎo)了番茄紅素的異構(gòu)化反應(yīng)，使其從反式構(gòu)型變?yōu)轫樖疆悩?gòu)體，后者的生物利用率高于前者；同時熱處理破壞了番茄細(xì)胞的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了細(xì)胞內(nèi)番茄紅素的釋放[6]。一些研究[3-4]指出，高壓處理、脈沖電場、超聲處理，以及使用氣調(diào)包裝或添加抗氧化劑等，也能在一定程度上提高番茄制品中的番茄紅素含量和生物利用率。

1.2 膳食纖維

膳食纖維主要存在于番茄皮渣中，是番茄加工副產(chǎn)物的主要成分，其在番茄皮中的含量可達(dá)80%以上[7]。通過酶解和酸堿處理均可實現(xiàn)番茄中膳食纖維的分離提取。其中，酶解法更為常用，所得膳食纖維的純度更高，其加工條件溫和(通常為60 ℃左右)，但耗時較長(通常需要6 h以上)。常用的酶類主要有纖維素酶、糖化酶、淀粉酶和蛋白酶。酸堿法提取膳食纖維則較為簡單、快速，但是需要高濃度的酸堿溶液，對設(shè)備的要求比較高，廢液處理的環(huán)保壓力較大[8]。同時，酸堿法能夠提高膳食纖維的膨脹性和持水性；酶解法則有利于減少膳食纖維產(chǎn)品中粗蛋白、粗脂肪和淀粉等雜質(zhì)含量，所得產(chǎn)品的色澤和持油力較好[9]。在選擇番茄膳食纖維的提取方法時，應(yīng)綜合考慮產(chǎn)物的提取速度、純度、特異性，以及產(chǎn)品品質(zhì)等諸多因素。

1.3 油脂和蛋白質(zhì)

番茄籽中含有大量的油脂和蛋白質(zhì)，特別是亞油酸等不飽和脂肪酸，以及賴氨酸等必需氨基酸，有很好的綜合利用價值。

目前用于提取番茄籽油的方法主要有壓榨法、水酶法、超臨界CO2萃取法、有機(jī)溶劑浸提法等。壓榨法較為傳統(tǒng)，所需設(shè)備簡單，但是出油率低、殘油率高、費時費力，正在被一些新興的工藝所取代；有機(jī)溶劑浸提法是大工廠中常用的方法，油脂得率高、成本低，但是所得油脂通常還需要進(jìn)一步精煉；超臨界CO2萃取法能夠最大程度地保留油脂中生物活性成分，而且出油率高，但所需設(shè)備昂貴，對技術(shù)人員操作技術(shù)要求較高[10]；水酶法則是采用蛋白酶和淀粉酶進(jìn)行處理，反應(yīng)條件溫和，能夠較好地保護(hù)油脂活性成分，而且可以去除油脂中蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，但是在提取過程中容易形成乳液，不利于油脂的提取[11]。

番茄籽中的蛋白質(zhì)含量高，品質(zhì)好[12]。干燥的番茄渣中蛋白質(zhì)含量可達(dá)21.9%，脫脂番茄籽的蛋白質(zhì)含量可達(dá)38.7%[13]。番茄籽中蛋白質(zhì)的提取方法主要有堿提酸沉法[14]和冷熱破碎法[15]。據(jù)報道[16]，提取溫度和pH均會影響番茄籽蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和提取率。相對而言，冷破碎工藝的蛋白質(zhì)提取率高于熱破碎，但熱破碎所得蛋白質(zhì)的吸水力和吸油力較高[15]；較高pH條件下所得蛋白質(zhì)提取物的起泡性和泡沫穩(wěn)定性，以及乳化性和乳化穩(wěn)定性均較好[17]。通過調(diào)節(jié)提取溫度和pH，可以影響番茄蛋白提取物的特性。

2 番茄副產(chǎn)物的綜合利用

2.1 番茄皮

去皮是番茄制品加工中重要的單元操作之一，會對后續(xù)的番茄產(chǎn)品質(zhì)量和得率產(chǎn)生重要影響。目前，有關(guān)番茄去皮的方法較多，其中，堿液剝離法最為常用，需要在pH>13和60～100 ℃以上的溫度下進(jìn)行處理，處理簡單快速，但廢棄液需要用酸中和后才能排放，環(huán)保壓力大[18]；歐姆加熱法是將番茄置于氯化鈉溶液中進(jìn)行處理，其去皮效果與堿液法相當(dāng)，但無堿液污染問題[19]；紅外去皮是近年來新興的一種干法去皮技術(shù)[20]，是利用紅外線的表面加熱特性和相對較低的穿透深度，使番茄表皮變松，而果實內(nèi)部變化較小的原理達(dá)到去皮作用[21]，具有耗水量少，操作簡單、高效等優(yōu)點。

作為番茄加工中的副產(chǎn)物，番茄皮通常會以皮渣混合物的形式存在，其含有大量的番茄紅素、酚類物質(zhì)、纖維素等功能成分，具有很好的開發(fā)利用前景。除了提取番茄紅素外，還可以將番茄皮加工成可降解塑料[22]。目前，有關(guān)番茄皮渣的綜合加工利用技術(shù)與方法還在不斷開發(fā)與更新之中。

2.2 番茄籽

番茄籽中含有優(yōu)質(zhì)的油脂和蛋白質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于榨油和提取活性蛋白質(zhì)。番茄籽油被《中華人民共和國食品安全法》和《新食品原料安全性審查管理辦法》列為新食品原料，從而作為一種新型植物油走向市場，其含有豐富的番茄紅素、亞油酸，以及其他多種天然抗氧化活性物質(zhì)，具有多種生理功能：如其中含有的亞油酸具有擴(kuò)張血管、防止血栓形成等潛在功能[23]；番茄紅素具有預(yù)防動脈粥樣硬化、高血壓和高血脂的功能活性[24]；維生素E能夠延緩衰老和抗氧化；天然抗氧化活性物質(zhì)則具有提高腸道的抗氧化能力、潤腸通便功效[25-26]。因此，番茄籽油有望被開發(fā)為特種優(yōu)質(zhì)保健植物油，從而大幅度提高番茄副產(chǎn)物的附加值[27]。

番茄籽蛋白也具有較多良好的食品加工性能。在面包粉中加入番茄籽蛋白，能夠有效提高面包中各種氨基酸，尤其是賴氨酸和蛋氨酸含量，營養(yǎng)強(qiáng)化作用明顯；同時，還具有減少面包水分的散失、延長貨架期、延緩淀粉老化、改善面包口感等作用[28]。此外，番茄籽蛋白也具有降低血液中膽固醇含量的作用，特別是顯著降低血漿中膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇含量[29]?？傮w而言，番茄籽蛋白不僅具有良好的營養(yǎng)價值，還能作為食品加工的配方之一[16]，在保健食品、醫(yī)藥行業(yè)有著較好的應(yīng)用潛力。

3 加工過程對番茄果肉粉中營養(yǎng)成分的影響

果肉是番茄中占比最大的部分。除了傳統(tǒng)的番茄醬、番茄果脯、番茄濃縮汁以外，番茄粉成為近年來番茄果肉加工的新秀，得到了廣泛應(yīng)用，從而產(chǎn)生了番茄灌腸、番茄果凍、番茄酸奶、番茄面條等新型產(chǎn)品。在這些食品中加入番茄粉，不僅可以賦予食品鮮艷的顏色，還能提高食品中氨基酸、維生素C、還原糖含量[30]。然而，蕃茄粉加工過程與條件均會對產(chǎn)品的品質(zhì)和營養(yǎng)價值產(chǎn)生顯著影響，需要根據(jù)實際需要加以選擇。

干燥是番茄粉加工的重要步驟，其中，熱風(fēng)干燥會導(dǎo)致番茄產(chǎn)品變色、皺縮[31-34]，冷凍干燥則能更好地保留番茄原料中總酚和抗壞血酸含量。然而，綜合生產(chǎn)成本、加工效率及營養(yǎng)物質(zhì)保留率等多種因素，工業(yè)上多采用噴霧干燥法加工番茄粉[35]。用于番茄粉加工的破碎方法主要有冷破碎和熱破碎兩種，冷破碎是將番茄進(jìn)行60 ℃預(yù)熱處理后再破碎，熱破碎則是在番茄破碎后再加熱至80 ℃進(jìn)行滅酶處理。相對而言，熱破碎所得番茄醬的濃稠度大于冷破碎，產(chǎn)品顏色也較深[36-38]。兩種破碎工藝均會導(dǎo)致產(chǎn)品中總氨基酸、糖類、維生素C含量下降，但對番茄紅素含量影響不大[38-41]。在番茄粉加工中的濃縮環(huán)節(jié)，常壓濃縮因為會導(dǎo)致嚴(yán)重的熱敏性活性物質(zhì)損失，已逐漸被真空蒸發(fā)濃縮所替代。膜分離和微波濃縮技術(shù)等新興技術(shù)也被引入番茄加工中[34, 42]。其中，膜分離濃縮技術(shù)對番茄中營養(yǎng)物質(zhì)的保留率較高[43]，而真空微波濃縮則可以提高產(chǎn)品中番茄紅素和L-抗壞血酸含量[44]。

綜上，番茄粉加工過程中所使用的方法的優(yōu)缺點如表1所示。

4 結(jié)語

中國是番茄生產(chǎn)大國，加強(qiáng)番茄深加工及其副產(chǎn)物的綜合利用具有重要的產(chǎn)業(yè)地位。然而，不同的加工方法與條件均會顯著影響番茄中活性成分的保留率、提取率，以及生物利用率。選擇合適的加工方法與條件，對于提高產(chǎn)品質(zhì)量與營養(yǎng)價值至關(guān)重要。番茄果肉加工中產(chǎn)生大量的皮、籽、渣等副產(chǎn)物，其中含有豐富的番茄紅素、膳食纖維、功能油脂、活性蛋白等生理活性成分，具有很高的綜合利用價值。隨著國家對環(huán)境保護(hù)重視程度的提高，番茄深加工技術(shù)的發(fā)展及對番茄副產(chǎn)物活性成分認(rèn)知度的提高，以及國內(nèi)外保健與功能食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，番茄深加工及其副產(chǎn)物的綜合利用必將具有十分重要的地位。