番茄紅素異構化方法及生物可給率影響因素的研究進展

馬永強，譚振洪，黎晨晨

番茄紅素異構化方法及生物可給率影響因素的研究進展

馬永強，譚振洪，黎晨晨

（哈爾濱商業(yè)大學 食品工程學院，哈爾濱 150076）

番茄紅素具有極強的抗氧化性和出色的生物學功能。相較于全反式番茄紅素，順式異構體具有不易結晶、熔點低、更易被人體吸收、更強的生理活性等優(yōu)勢。由于番茄紅素的脂溶性結構限制了其利用，需要通過一定的加工方法，提高番茄紅素的順式異構體占比和生物可給率，以加快番茄紅素從原料中的滲出速度，促進機體對番茄紅素的吸收利用。采用熱、光、高壓、酸等處理手段，在催化劑的作用下可以降低異構化過程中所需的活化能，促進全反式番茄紅素向順式異構體的轉變。通過研究加工手段對食品原料中番茄紅素的影響，及加工過程中協(xié)同番茄紅素的異構化方法，以提高番茄紅素的生物可給率。番茄紅素經(jīng)熱、光、高壓、酸等處理后，獲得了大量的活化能，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易向順式異構體轉變，形成了單一或多順式異構體。在食品加工過程中，由于細胞壁及葉綠體被破壞，促進了細胞內番茄紅素的釋放，并伴隨一定程度的異構化。綜述了加工手段對番茄紅素異構化和生物可給率的影響，為提高番茄紅素生物活性、促進其功能的發(fā)揮等方面的研究提供理論支持。

番茄紅素；異構化；催化劑；加工方法；生物可給率

番茄紅素（Lycopene）是一種普遍存在于番茄、西瓜、番石榴等果蔬中的天然類胡蘿卜素[1]。對于植物，番茄紅素不僅能吸引動物授粉，促進種子傳播，而且在植物光合作用過程中會吸收光，使植物免受可見光和紫外線引起的光敏作用。番茄紅素的分子呈直鏈無環(huán)狀結構，具有11個共軛雙鍵和2個非共軛雙鍵[2]。番茄紅素這種多烯結構，使其極易氧化分解，或出現(xiàn)異構化現(xiàn)象。影響番茄紅素穩(wěn)定性的因素有很多，如氧、光、熱、酸、高壓、金屬離子和氧化劑等。許多研究表明，雖然番茄紅素在天然植物中基本以全反式結構存在，此構型的耐熱性較強，但在人體的血清和器官組織中50%以上的番茄紅素以順式異構體的形式存在[3]。其中，在人體血液中60%的番茄紅素為順式異構體，在前列腺中更是高達80%[4]。這說明番茄紅素順式異構體更容易被人體吸收，具有更高的生物利用率。Caco?2人克隆結腸腺癌細胞模型[5]和腸系膜淋巴管套管雪貂模型[6]等的體內、體外實驗結果驗證了此觀點，因此番茄紅素的異構化程度可作為營養(yǎng)評價指標。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、差示掃描量熱儀（DSC）、X射線衍射儀（XRD）分析可知，全反式番茄紅素多以結晶狀態(tài)存在，而順式番茄紅素異構體多以非結晶狀態(tài)存在，從結構上也證明了這一觀點。

番茄紅素是一種有效的抗氧化劑，比其他類胡蘿卜素和維生素E具有更強的清除自由基能力[7]。番茄紅素具有有效改善氧化應激的能力[8]是實現(xiàn)優(yōu)越生物學功能的初步機制，它能夠延緩衰老[9]、預防代謝紊亂[10]、保護肝臟[11]、預防心血管疾病[12]、保護中樞神經(jīng)系統(tǒng)[13]、預防肥胖[14]等。目前，關于番茄紅素的食品藥品、保健品和化妝品等系列產(chǎn)品的開發(fā)成為越來越多學者的研究熱點。

人體從食物中獲得番茄紅素的能力有限，這歸因于番茄紅素的溶解性質。由于番茄紅素為脂溶性類胡蘿卜素，因此限制了水基系列產(chǎn)品的研發(fā)。順式異構體不易結晶，其溶解度比全反式番茄紅素的溶解度高，具有更好的生物活性。通過一定的加工手段促進番茄紅素從食物中溶出，提高順式番茄紅素的占比，促進機體對番茄紅素的吸收，對發(fā)揮其生物學功能具有重要意義。

文中旨在綜述近年來番茄紅素異構化的方法及加工手段對番茄紅素可給率的影響，為提高番茄紅素生物利用率機制的研究及系列番茄紅素產(chǎn)品的開發(fā)提供一定的參考。

1 番茄紅素異構化方法

一般來說，番茄紅素以不同異構體的形式存在，每個雙鍵均可以反式或順式構型存在，主要為全反式異構體。在一定的條件下，全反式構型會向順式構型轉變，這種轉變有利于增加番茄紅素構型的多樣性（見圖1），提高人體對番茄紅素的生物利用率。文中將對近年來常用的順式異構化方法及研究成果進行綜述、對比，以順式番茄紅素占比為主要評價指標，旨在尋找綠色安全的順式異構化方法。

圖1 番茄紅素異構化及不同異構體

1.1 熱異構化方法

由于順式雙鍵的引入，全反式番茄紅素長鏈拉伸的平面構型會發(fā)生扭轉、收縮，并向順式異構體轉變。這一過程需要大量的活化能，使得順式異構體具有較高的能量和活性，并導致其處于相對不穩(wěn)定的狀態(tài)[15]。

番茄紅素熱處理是獲得活化能、實現(xiàn)全反式番茄紅素構型向順式番茄紅素異構體構型轉變的常用方法。由于番茄紅素具有水不溶性，以水為載體進行番茄紅素熱異構化具有得率低、異構化不均衡、異構化不徹底等缺點。由此，更多學者選擇番茄紅素相容性好的有機溶劑為載體進行熱異構化研究。Murakami等[16]通過以二氯甲烷為載體，在80 ℃下水浴加熱不同時間，隨著加熱時間的延長，總順式異構體的占比逐漸增大，異構體的種類也隨之增加。加熱至8 h后，除了5Z、9Z、13Z等主要的順式異構體外，還出現(xiàn)了少量（9Z，13'Z）、（5Z，9'Z）、（5Z，9Z）、（5Z，5'Z）和一些未標識的順式異構體，有待進一步分析鑒定。Phan–Thi等[17]在正己烷加熱體系中對番茄紅素進行了異構化試驗，也得出了相似的結論，在80 ℃下，在加熱初期（60 min）得到的主要異構體為13Z異構體，其次為9Z異構體，隨著加熱時間的延長，9Z異構體的占比逐漸增大，在加熱4 h時9Z異構體的占比達到16%。值得注意的是，在加熱1 h后，13Z異構體的色譜峰面積比為22%，并未隨著加熱時間的延長而增加，且在加熱3 h后略有下降。當加熱溫度降低時（60 ℃），僅能檢測到13Z和15Z異構體。由此可見，番茄紅素對溫度較敏感，在不同溫度下會得到不同種類的順式異構體。這可能是因為在不同溫度下順式雙鍵生成的位點不同，在80 ℃下順式雙鍵除了在番茄紅素分子中心外，還在遠離分子中心處生成了9Z異構體。其他以有機溶劑為載體的番茄紅素熱異構化研究結果如表1所示。在加熱條件下，番茄紅素在不同的溶劑中都發(fā)生了不同程度的異構化。邱偉芬等[18]研究了番茄紅素在不同有機溶劑（正己烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、四氫呋喃、丙酮）中的異構化，研究表明，異構化程度與有機溶劑的極性有關。番茄紅素是一種非極性物質，從溶劑的極性角度考慮，導致番茄紅素異構化程度最高的溶劑可能是丙酮。由于二氯甲烷是鹵代烴，氯原子的強電負性使得電子發(fā)生了較強的偏向，使溶劑的親脂性減弱，因此番茄紅素在二氯甲烷中的異構化程度相對最大，丙酮次之，然后是四氫呋喃、乙酸乙酯、正己烷。

雖然有機溶劑對番茄紅素有較好的相容性，異構化程度較高，但有機溶劑的引入會帶來一定的安全問題，后期有機溶劑的去除也是一大難題。以油脂為載體可以很好地解決這個難題，它具有綠色安全等優(yōu)點，為天然、無添加劑的高順式占比番茄紅素系列食品藥品的研發(fā)提供了一定的支持。Honda等[24]將橄欖油添加到番茄果肉中，分別在120 ℃和150 ℃油浴下進行熱異構化處理，并與不加橄欖油組對比，結果如表2所示。在同一溫度下，加熱時間相同時，添加橄欖油的番茄紅素順式異構體的占比高于不添加橄欖油組的占比，這說明橄欖油的添加在一定的程度上促進了番茄紅素的異構化。這可能是因油脂的添加，促進了番茄果肉中番茄紅素的溶出，使得番茄紅素更容易獲得異構化所需的活化能。值得注意的是，隨著溫度的升高，不添加橄欖油組和添加橄欖油組的異構化程度都大幅提升，但在較低溫度（120 ℃）時番茄果肉中的番茄紅素基本不分解，而在較高溫度（150 ℃）下番茄紅素分解了20%。學者們研究了不同植物油對番茄紅素異構化及番茄紅素異構體在油脂中的抗氧化能力和穩(wěn)定性。Honda等[25]通過冰水浴超聲，促進番茄紅素溶解在不同植物油（葵花籽油、紅花籽油、油菜籽油、紫蘇油、葡萄籽油、玉米油、大豆油、芝麻油、米糠油、橄欖油、亞麻籽油）中，全反式番茄紅素在整個預處理過程中基本不發(fā)生分解和異構化，保留率高達（99.7±0.9）%。在100 ℃油浴下避光熱處理1 h，44.8%～58.8%的番茄紅素發(fā)生了順式異構化，不同植物油體系中的番茄紅素異構化程度順序為芝麻油＞米糠油、葡萄籽油、紅花籽油、大豆油、玉米油、亞麻籽油＞橄欖油、菜籽油、紫蘇油＞葵花籽油。除芝麻油組的5Z異構體比其他植物油的多3～5倍外，其他順式異構體的組成成分大致相同。芝麻油和玉米油的碘值（IV）、皂化值（SV）、脂肪酸（FA）相同，說明5Z異構體的增加與這些值無關。這可能是因芝麻油中催化劑鐵的存在降低了異構化所需的活化能。不同植物油脂對異構體的降解具有不同程度的影響，葵花籽油和芝麻油含有的天然抗氧化劑成分（α?生育酚和芝麻酚）抑制了番茄紅素異構體的降解，而紫蘇油、葡萄籽油、亞麻籽油因脂肪酸中的雙鍵形成了過氧自由基，使得番茄紅素降解。諶小立等[26]對比了植物油（菜籽油）和動物脂肪（豬油、牛肉）對番茄紅素異構化的效果，研究發(fā)現(xiàn)，菜籽油比豬油、牛油具有更高的順式異構體轉化率。

表1 番茄紅素在有機溶劑中的熱異構化

Tab.1 Thermal isomerization of lycopene in organic solvents

表2 番茄果肉中番茄紅素的熱異構化

Tab.2 Thermal isomerization of lycopene in tomato pulp

番茄紅素熱處理作為目前最常用的異構化手段，具有操作簡單、成本低、應用范圍廣等特點。從溶解度來看，有機溶劑能更大程度地使番茄紅素從原材料中浸出，但需要從食品安全角度去考慮后期如何去除有機溶劑等問題。以油脂作為番茄紅素熱異構化載體的研究，為日常生活通過烹飪吸收高順式占比番茄紅素提供了一定的理論支持。目前，番茄紅素在油脂中的熱異構化機制尚不明確，油脂的主要成分包括飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸和其他成分（如鐵等），油脂的成分及油脂自身的碘值、皂化值是否會對番茄紅素熱異構化程度造成影響，以及這些因素對番茄紅素順式異構體的種類、穩(wěn)定性的影響，都需要更多的實驗支持。值得注意的是，除有機溶劑和油脂作為異構化載體外，探索一種綠色安全、異構化程度更高的載體技術方法（如超臨界CO2技術[27]）也是新的研究方向。

1.2 光異構化方法

光也是一種能量的載體，光異構化是以一定的光源作為能源，在照射一定時間后使番茄紅素獲得異構化所需的活化能，從而獲得順式異構體的一種方法。Murakami等[28]在研究番茄紅素在熱處理和光照處理條件下的穩(wěn)定性時發(fā)現(xiàn)，番茄紅素在光照期間主要發(fā)生了異構化，而不是番茄紅素的降解。王雪松等[29]利用高壓汞燈（450 W），并濾掉波長短于283、340、365、378或450 nm的光，將其照射溶有番茄紅素的非極性溶劑（石油醚、環(huán)己烷、正己烷、異戊烷或正戊烷等）或極性溶劑（四氫呋喃、丙酮或乙酸乙酯等），在23～30 ℃下光照3～6 h，得到了60%～73%的順式番茄紅素。該光化學反應一般在室溫下進行，比傳統(tǒng)熱處理溫和，具有操作安全、轉化率高等優(yōu)點，但存在燈源壽命短、成本高、試驗裝置要求高和容易生成副產(chǎn)物等缺點。除了高壓汞燈，李京等[30]采用日光燈對溶有番茄紅素的二氯甲烷溶液，在碘的誘導下照射15 min，得到了一定量的13Z和9Z異構體。Heymann等[31]用500 nm和420 nm的濾光片，分別模擬了荷蘭或德國等國家溫室種植番茄的鈉蒸氣燈的照明方式和由PE箔、PMMA板或玻璃材料建成的溫室（不添加額外光源）照明方式。研究發(fā)現(xiàn)，與鈉蒸汽燈照射相比，在普通光源模型中，5Z番茄紅素的占比較高，而7Z番茄紅素的占比降低。由此可見，5Z和7Z異構體可作為栽培過程中不同波長光照條件劃分的有效標記。該研究模型驗證了實際種植溫室的不同燈源對番茄中番茄紅素異構體的影響。為通過調節(jié)不同波長光源，針對性地種植富含某種順式番茄紅素異構體的番茄提供了思路。

1.3 高壓異構化方法

高壓及超高壓是食品加工中常用的一種非熱加工技術手段，如高壓殺菌、超高壓殺菌和高壓均質等。其中，超高壓技術是一種對形成食品風味物質等低分子化合物的影響甚微，能夠保持食品原有的色、香、味及營養(yǎng)價值，且不會使食品產(chǎn)生異臭的冷殺菌技術[32]，在加工處理的同時還能引起番茄紅素的異構化。邱偉芬等[33]在33.5 ℃、469.2 MPa超高壓下對番茄汁處理14 min，由于位于番茄紅素兩端的雙鍵比中間位置的雙鍵更容易發(fā)生異構化，因而13Z異構體最先出現(xiàn)，其占比為2.88%。在此條件下，番茄紅素的異構化不明顯，可能是由于番茄汁中的其他成分對番茄紅素具有保護作用。Knockaert等[34]得到了相似的結論。與熱處理相比，在超高壓處理過程中，壓力對番茄紅素具有一定的聚集作用，可能會抑制番茄紅素向順式異構體的轉變，再加上超高壓處理時間較短，只有少量番茄紅素向13Z異構體轉變?？v偉等[35]在研究超高壓對濃縮番茄醬的最佳殺菌工藝時發(fā)現(xiàn)，采用500 MPa超高壓協(xié)同50 ℃，以葵二酸二辛酯為傳壓介質對濃縮番茄醬處理10 min，在完全殺滅了食品濃縮番茄醬中微生物的同時，其順式番茄紅素的占比高達43.2%。

不可否認的是，經(jīng)高壓處理后，在一定程度上使得番茄紅素向異構化轉變，且保證了食品原有的品質。由此可見，在高壓處理的基礎上進行順式異構化的工藝優(yōu)化，有望成為一種兼有殺菌效果的異構化手段。

1.4 體內異構化方法

除常見的熱、光和高壓等體外試驗對番茄紅素異構化的研究外，體內異構化也是當前番茄紅素研究的一大熱點。體內番茄紅素異構化的研究，可以更直接地展示番茄紅素在體內的吸收轉運機制和異構化發(fā)生位點。Huang等[36]將雄性大鼠的胰液和小腸勻漿，在體外誘導番茄紅素異構化處理2 h后，順式異構體的占比增大，主要為5Z、9Z和11Z異構體。結果表明，全反式番茄紅素在大鼠體內發(fā)生順式異構化的位點在小腸壁。Re等[37]模擬了胃酸對番茄紅素異構化的影響，經(jīng)熱處理后，提高了番茄紅素的生物利用率，但不會顯著改變番茄紅素異構體的組成，而胃酸的存在促進了順式異構體的形成。

1.5 異構化促進劑

促進劑的存在能夠提高番茄紅素從果實中的溶出率，降低異構化所需的活化能，提高順式占比。研究發(fā)現(xiàn)，植物體自身含有天然促進番茄紅素異構化的成分。Honda等[38]研究了蔬菜（蔥屬和蘿卜屬）、海藻和香菇中促進番茄紅素順式異構化的主要成分，如碘、異硫氰酸鹽、多硫化物和二硫化碳。將它們分別加入混有橄欖油的番茄泥中，在80 ℃下水浴加熱1 h，在等量的不同天然催化劑下順式異構化程度的排列結果為：碘（78.5%）＞蘑菇香精（69.5%）＞二烯丙基三硫化物（64.8%）＞異硫氰酸烯丙酯（58.6%）＞二硫化碳（53.8%）＞二烯丙基二硫化物（52.5%）＞異硫氰酸芐酯（46.0%）。

油脂中也含有天然的促異構化成分，如上文所說，芝麻油中的鐵促進了5Z異構體的生成。了解這些食品中促進番茄紅素順式異構化的成分，不僅能開發(fā)天然可促異構化食用添加劑，還能加快富含高生物利用率的番茄紅素食品、保健品等的研發(fā)速度。同時，在烹飪番茄、番茄泥、番茄汁時，適當加入富含上述成分的食物，可以促進番茄紅素的順式異構化，提高人體對番茄紅素的吸收率[39]。

除了天然的催化劑，Honda等[40]用氯化鐵催化番茄紅素異構化，隨著添加劑用量的增加，在溶有番茄紅素的丙酮體系中順式異構體的占比高達80%。由于氯化鐵和異硫氰酸酯都屬于親電成分，因此促異構化可能與食品中的親電成分有關。也有研究學者人工合成了促異構化催化劑，Sun等[20]采用溶膠?凝膠法制備了碘摻雜二氧化鈦（I?TiO2）的催化劑，在催化劑的作用下番茄紅素的總順式占比高達78%以上。

催化劑在很大程度上提高了順式番茄紅素的占比，縮短了反應所需的時間，節(jié)省了能源，使反應條件更溫和。值得注意的是，需要考慮對健康和安全有影響的催化劑分離等問題及純化順式異構體的手段。

2 番茄紅素的鑒定與分離純化

2.1 異構體的鑒定

選用C30柱的高效液相色譜對不同番茄紅素異構體進行分離，采用DAD檢測器對其進行色譜光譜分析[27]。根據(jù)值（順式特征吸收峰與最大吸收波長的主吸收峰強度的比值），再結合特征吸收峰波長及保留時間鑒別番茄紅素異構體[41]，參考值如表3所示[42]。當番茄紅素由反式向順式轉變時，顏色變淺，熔點降低，消光系數(shù)減小。隨著番茄紅素順式構型占比的增大，最大吸收峰“藍移”和在363 nm處的吸收峰會更明顯。

2.2 番茄紅素異構體的分離純化

由于全反式番茄紅素和順式番茄紅素的結晶狀態(tài)不同，隨著順式番茄紅素占比的增大，番茄紅素由結晶狀態(tài)向非結晶態(tài)轉變，番茄紅素的溶解度增大，這是順式異構體容易被吸收的原因。根據(jù)全反式番茄紅素和順式番茄紅素溶解度的不同，可以用來分離純化順式異構體。Kodama等[43]將溶有全反式番茄紅素的二氯甲烷在80 ℃下熱處理8 h后，減壓蒸發(fā)至干燥，加入乙醇并過濾全反式番茄紅素等不溶性成分，減壓除去乙醇后，獲得了97.8%的順式異構體。Murakami等[16]得出了相似的結論，全反式番茄紅素與5Z異構體存在相似的物理性質，相較于其他順式異構體，其溶解度更低，基本不溶于乙醇。由此可見，利用該特點，異構化后經(jīng)乙醇處理過濾，順式異構體的占比從75.6%提高至98.8%。

表3 番茄紅素異構體的鑒定

Tab.3 Identification of lycopene isomers

有限的證據(jù)表明，順式異構體比反式番茄紅素在超臨界CO2中具有更大的溶解度。除了利用順反異構體溶解度的不同進行順反異構體的分離外，還可嘗試使用分子蒸餾技術對番茄紅素進行同分異構體的分離。

3 番茄紅素生物可給率

番茄紅素的生物利用率指番茄紅素經(jīng)人體消化吸收后進入血液循環(huán)或組織器官，被人體有效利用部分的量與總攝入量的比值。番茄紅素的生物可給率指經(jīng)人體消化后轉移至混合膠束相與總攝入量的比值[44]。與生物利用率不同，生物可給率直觀反應了攝入某種營養(yǎng)成分后人體吸收的量，它影響著后續(xù)機體對番茄紅素的利用。通過加工手段提高番茄紅素生物可給率，對機體充分利用番茄紅素并發(fā)揮其生物功能有著深遠意義。

3.1 番茄紅素在人體的吸收途徑

人體自身不能合成番茄紅素，只能通過外界攝入。食物中的番茄紅素經(jīng)人體初步消化后，從食物基質中釋放出來，并溶解在油相中，油相由于與膽汁鹽和胰腺脂肪酶相互作用，形成了油滴（囊泡多層狀）。隨后這些囊泡進入小腸，在胰脂肪酶的作用下番茄紅素被轉移出來，形成了混合膠束，在特定上皮轉運蛋白的參與下，經(jīng)小腸黏膜細胞摻入乳糜微粒中，由淋巴系統(tǒng)進入血液循環(huán)。與其他需要高密度脂蛋白參與的類胡蘿卜素不同，番茄紅素以血漿中的極低密度脂蛋白和低密度脂蛋白為載體，經(jīng)門脈系統(tǒng)轉運至肝臟中儲存，再運送至其他組織靶器官中利用，如圖2所示[4]。其中，番茄紅素在肝臟、腎上腺、睪丸的濃度是其他組織器官的10倍。番茄紅素在組織器官中的濃度由大到小排列順序為人類睪丸、腎上腺、肝臟、前列腺、乳房、胰腺、皮膚、結腸、卵巢、肺、胃、腎臟、脂肪組織、宮頸[45]。

3.2 加工手段對番茄紅素生物可給率的影響

在番茄紅素的消化吸收過程中，從食物基質中釋放番茄紅素，并移至混合膠束，是限制番茄紅素可給率的因素。番茄紅素存在于植物細胞的葉綠體中。在果實成熟前，葉綠體中絕大部分為葉綠素，呈現(xiàn)綠色。隨著果實的成熟，葉綠素逐漸降解，果實的顏色由綠變白。此時，植物開始合成番茄紅素，導致其顏色由白變紅。在果實成熟的后期，番茄紅素在葉綠體中不斷積累，呈晶體狀。植物的天然結構屏障細胞壁、葉綠體的存在及番茄紅素?蛋白質復合物會影響果實中番茄紅素的釋放[46]。葉綠體膜由很薄的脂質層組成，在加工和消化過程中容易被破壞。果膠酶常被用來破壞細胞壁，細胞壁空隙會隨著細胞壁的降解而增大[47]，從而有利于油相的滲入和番茄紅素的滲出。張玉丹等[48]使用混合酶（纖維素酶、果膠酶）處理番茄皮渣后，由于細胞壁的破壞，提取到了更多的番茄紅素。Hornero?Méndez等[49]發(fā)現(xiàn)，加工手段（如擠壓剪切、烹飪熱處理）會使細胞壁膨脹，軟化組織，有利于番茄紅素向油相的滲入。在烹飪后，膠束化程度從29%增至52%。若在熱處理過程中加入質量分數(shù)為10%的橄欖油，則膠束化程度高達80%。這說明熱處理和油的添加會促進膠束化，且油的比例越大越明顯。除此之外，超高壓處理能增加食物基質與油相的剪切及接觸，促進番茄紅素向油相的滲入[50]。

圖2 番茄紅素消化吸收過程

食物基質中的其他類胡蘿卜素也會影響番茄紅素的膠束化。線性結構的番茄紅素比含環(huán)基團的β?胡蘿卜素的親脂性高，理論上番茄紅素更容易轉移至膠束中。研究表明[51]，親脂性強的番茄紅素溶解在油滴的中心，較弱的β?胡蘿卜素則溶解在油滴的外層。β?胡蘿卜素比番茄紅素更快地轉移到膠束中，從而阻礙了番茄紅素的滲入。

食品基質、細胞內位置、理化特性、類胡蘿卜素之間的相互作用，膳食脂肪的存在[50]，以及加工手段（特別是機械破壞和熱處理）都會影響番茄紅素的生物可給率。這些加工處理同時會引起番茄紅素的順式異構化，長度較短，聚集趨勢較低，比全反式番茄紅素更容易滲入混合膠束中。

4 結語

番茄紅素具有強抗氧化性等出色的生物學功能。由于番茄紅素的低生物可給率限制了其在機體的作用。經(jīng)過熱、光照、高壓等處理，以及催化劑的作用下，全反式番茄紅素可顯著轉化為順式番茄紅素異構體。值得注意的是，通過研究番茄紅素順式異構體的分離純化方法，篩選高生物活性的目標順式異構體，對發(fā)揮番茄紅素靶向性作用具有重要意義。通過在體模型法研究番茄紅素的異構化，模擬人體中番茄紅素異構化進程，分析順式異構體在人體的種類及占比，尋找適合人體吸收利用的順式異構體搭配。致力于研究一種條件溫和、異構化程度高、不引入有害試劑的異構化方法也是新的方向。通過改良加工手段，使原材料中的番茄紅素充分釋放出來，提高番茄紅素的可利用量，通過對其進行異構化處理，制備具有高順式占比的番茄紅素。在此基礎上，應深入研究順式番茄紅素在納米乳液、Pickering乳液、納米脂質載藥系統(tǒng)、自組裝納米顆粒、納米凝膠等納米遞送系統(tǒng)的應用，以提高番茄紅素的生物可給率。

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Research Progress on Isomerization Methods of Lycopene and Influencing Factors of Bioavailability

MA Yong-qiang, TAN Zhen-hong, LI Chen-chen

(College of Food Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China)

Lycopene has strong antioxidant activity and excellent biological function. Compared with all trans lycopene, cis isomer is not easy to crystallize and has low melting point. It is easier to be absorbed by human body and has stronger physiological activity. However, due to the fat soluble structure of lycopene, the utilization of lycopene is limited. Certain processing methods need to be adopted to improve the proportion of cis isomers and bioavailability of lycopene, accelerate the exudation of lycopene from raw materials and promote the absorption and utilization of lycopene by the body. Heat, light, high pressure, acid and other treatment methods were used to reduce the activation energy required in the isomerization process and promote the transformation of all trans lycopene to cis isomer under the action of catalyst. The bioavailability of lycopene was improved by studying the effect of processing methods on lycopene in food raw materials and the synergistic isomerization method of lycopene in the processing process. Lycopene obtained a large amount of activation energy after heat, light, high pressure and acid treatment. It was in an unstable state and easy to transform to cis isomers to form single or multiple cis isomers. During food processing, the destruction of cell wall and chloroplast promoted the release of lycopene in cells, accompanied by a certain degree of isomerization. This work reviews the effects of processing on lycopene isomerization and bioavailability, in order to improve the biological activity, promote the function of lycopene and provide theoretical support.

lycopene; isomerization; catalyzer; processing method; bioavailability

TS201.1

A

1001-3563(2022)23-0089-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.23.011

2022?03?02

黑龍江省教育廳科研項目（17XN069）

馬永強（1963—），男，碩士，教授，主要研究方向為農產(chǎn)品加工與貯藏。

黎晨晨（1984—），女，博士，工程師，主要研究方向為農產(chǎn)品加工及綜合利用。

責任編輯：彭颋