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番茄红素在食品领域的应用及其发展

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-02-04  来源:食品伙伴网食品研发创新服务中心  作者:FIEU食品配料联盟
核心提示:番茄红素是一种类胡萝卜素,主要存在于番茄、胡萝卜等蔬菜水果中。人体或动物自身不能合成类胡萝卜素,因此需要通过饮食获取番茄红素。 加工过的番茄,番茄红素利用率比生番茄高,这是因为搅碎、加热等操作能破坏细胞壁,让番茄红素释放出来,加热温度提高到100℃以上时,还能让番茄红素结构发生变化,变成一种更容易利用的形式。但是注意,长时间高温加热也会让番茄红素降解,总量降低。 研究发现,吃番茄酱后,血液番茄红素浓度曲线下面积是生吃番茄后的3.8倍。
番茄红素是一种类胡萝卜素,主要存在于番茄、胡萝卜等蔬菜水果中。人体或动物自身不能合成类胡萝卜素,因此需要通过饮食获取番茄红素。
 
加工过的番茄,番茄红素利用率比生番茄高,这是因为搅碎、加热等操作能破坏细胞壁,让番茄红素释放出来,加热温度提高到100℃以上时,还能让番茄红素结构发生变化,变成一种更容易利用的形式。但是注意,长时间高温加热也会让番茄红素降解,总量降低。
 
研究发现,吃番茄酱后,血液番茄红素浓度曲线下面积是生吃番茄后的3.8倍。
 
01、番茄红素的吸收过程
 
番茄红素在人体内的吸收过程主要经历3个阶段,包括从食品基质的释放、溶入脂肪颗粒和胶束化。
 
在口腔和胃消化阶段,主要是通过咀嚼、酶消化淀粉等碳水化合物和少量的脂肪(小于10%)促进番茄红素和脂肪的释放,释放的番茄红素溶解于脂肪颗粒,并通过胃部的蠕动形成乳化油脂。进入十二指肠后,由于胆盐的作用,乳化油脂颗粒减小,脂肪被脂肪酶所消化,番茄红素被释放出来。释放的番茄红素、胆盐和消化形成的胆固醇会形成胶束化颗粒。
 
研究表明,长链的甘油三酯比中链和短链的甘油三酯更能有效地促进胶束颗粒的形成,胶束化的番茄红素才能结合运输蛋白SR-B1被小肠上皮细胞所吸收,从而被人体所利用。番茄红素从色质体中的释放、番茄红素依赖于脂肪的乳化和胶束化的形成是番茄红素生物利用度的重要限制性因素。
 
因此,能够提高番茄红素吸收阶段效率的因素,均能够促进番茄红素的生物利用度的提高。
 
1.1 影响番茄红素生物利用度的因素:
 
生物活性成分的营养价值取决于其生物利用度,即离开食物基质穿过肠道屏障到达靶向细胞的比例。番茄红素的性质和存在状态、食物基质、番茄红素与其他营养成分的相互作用、肠道健康等能够影响番茄红素的生物吸收,因此均对番茄红素的生物利用度有重要影响。
 
1.2 番茄红素种类:
 
番茄红素具有11个共轭双键和2个非共轭双键,这种共轭双键的结构使番茄红素可以产生多种类型的顺反异构体。
 
在天然果蔬中,90%以上的番茄红素是以全反式构型存在,而在人体的组织和血清中,只存在顺式的番茄红素,其中5-顺式、9-顺式、13-顺式和15-顺式番茄红素约占番茄红素总量的50%。
 
研究表明,顺式番茄红素的极性较强,不易结晶,更易溶于胶束被人体吸收和利用,且与反式异构体相比,其生物利用度约为全反式番茄红素的5倍。
 
1.3 食物基质:
 
番茄红素所在的基质在其生物利用度方面扮演着重要的角色。不同细胞壁的组成以及色质体的结构(随基质而变)都会影响番茄红素生物利用度。番茄红素嵌入在水果和蔬菜的叶绿体中是限制饮食来源番茄红素生物利用度的重要因素。
 
1.4 食物组分间的相互作用:
 
随同番茄红素一起摄入体内的其他营养物(如脂质、蛋白、膳食纤维、矿物质等)会影响番茄红素的吸收和代谢。
 
二价矿物质可能会通过形成不溶的脂质-皂复合物阻止番茄红素从脂质小滴向形成的混合胶束转运,从而影响番茄红素的生物利用度。
 
可溶性膳食纤维的分子质量、残基组成和疏水性能均能影响番茄红素胶束颗粒的形成,从而限制番茄红素的吸收。
 
1.5 宿主因素的影响:
 
类胡萝卜素的吸收和代谢在不同物种间有所不同,在人类和少数哺乳动物中,大部分类胡萝卜素可以被小肠黏膜细胞完整吸收;在啮齿动物中,有些类胡萝卜素不能被吸收。
 
近年来几项研究表明一些宿主相关因子包括疾病状态、体质量、饮酒、吸烟、药物摄入、年龄和遗传方面等都会对番茄红素的生物利用度造成一定的影响。
 
有结果表明在老年受试者中番茄红素的生物利用度明显降低。类胡萝卜素的生物利用度存在较高的个体差异,部分原因是遗传多态性,有结果表明个体间的差异会影响血浆中番茄红素的浓度,从而影响番茄红素的生物利用度。
 
1.6 促进番茄红素吸收机制:
 
要提高番茄红素的生物利用度可以从以下两方面进行研究:一方面可以在加工过程中破坏细胞壁和色质体亚细胞结构,促进番茄红素的释放;另一方面,通过构建乳液、与油脂共消化等方法构建新的食品分散体系,促进乳糜微粒胶束的形成。
 
对食品材料的加工、乳液构建及利用番茄红素与油脂共消化均为有效提高番茄红素生物利用度的方法。
 
02、番茄红素的作用
 
番茄红素在预防心血管疾病、提高人体免疫力以及延缓衰老等方面具有重要意义。
 
2.1 降血脂血压:
 
为了探究番茄红素对血脂的影响效果,世界各国的研究人员开展了多项动物和人群试验研究。澳大利亚科学家收集了国际上12项番茄红素对血脂、血压影响的人群研究资料分析发现,人体补充番茄红素能够抑制低密度脂蛋白胆固醇氧化产物的形成,预防冠心病的发生,对血脂和血压的控制起到积极作用。
 
美国心脏协会年会上宣布的剑桥大学一项研究发现,科学家最新研制出的人工番茄红素 Ateronon 在改善血管弹性和降低血管硬化方面具有独特功效。
 
2.2 保护皮肤
 
研究发现,番茄红素能通过清除自由基、增强超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性,降低丙二醛含量,从而延缓衰老。
 
2.3 抗炎作用
 
临床研究发现,番茄红素在抑制促炎细胞因子产生方面有显著作用,冠状动脉疾病患者补充7mg/d番茄红素持续30d,可有效降低体内IgG含量。
 
Li等研究发现,健康的年轻女性每天补充含有32.5 mg番茄红素的番茄汁8周,具有抗肥胖、抗氧化和抗炎症的效果。
 
03、番茄红素在国内的应用

3.1 普通食品 
 
番茄红素在我国普通食品中作为食品添加剂使用,主要为食品提供着色功能,质量要求符合《GB1886.78-2016 食品安全国家标准 食品添加剂 番茄红素(合成)》,用法用量符合《GB 2760 食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》。
 
由于番茄红素存在大量的共轭双键,温度、光照等都会造成番茄红素的氧化分解,导致其生物利用度低。根据食品伙伴网产品数据库显示,番茄红素在普通食品中应用较少,仅在部分饮料和糖果中有所添加。
 
3.2 保健食品 
 
番茄红素在国内多用于保健食品中,根据国家市场监督管理总局保健食品注册数据库,截止2024年1月含番茄红素的产品有157条,其主要功能是增强免疫力、抗氧化、延缓衰老等。
 
在人们对营养健康的需求下,番茄红素产品已被更多的人们熟知并购买食用。人们通过摄入外源性营养素或进行膳食营养补充,阻止细胞受到自由基损伤,增强免疫力。
 
04、番茄红素的市场
 
番茄红素已被联合国粮农组织(FAO)、食品添加剂委员会(JECFA)和世界卫生组织(WHO)认定为A类营养素,在50多个国家和地区作为食品添加剂广泛用于食品中,具有营养与着色双重作用。
 
Mintel英敏特全球数据库显示2019-2023年全球食品、饮料及医疗保健品类中含有番茄红素的新品发布趋势在2019年-2021呈下降趋势,从2021年开始到2023年新品上市趋势呈现快速上升,证明番茄红素近三年应用前景十分良好,需求量较大。
 
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我国的番茄年产量占全球总量的 20% 左右。据估计,2023年番茄红素市场价值将有望增加到1.33 亿美元以上[4]。 
 
随着番茄红素在食品中的应用规模逐步扩大,食品领域应用品类更加丰富,国内外番茄红素及其加工食品的应用要求逐步明确,我国已构建相关使用标准。
 
05、番茄红素的国内外法规 
 
天然番茄红素已经被用于抗氧化,增强免疫力等功能的保健食品。食品添加剂联合专家委员会(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives,JECFA )2006年认为番茄红素可作为色素和营养素补充剂使用。 
 
欧盟2008年将含非维生素和矿物质的食物补充剂分为6类(氨基酸、酶、必需脂肪酸、益生菌、植物来源物质、其它类),天然番茄红素被列为“其它类”。并于2009年批准了从番茄中提取的番茄红素作为食品新成分进入市场,还批准了从番茄酱中提取的番茄红素油脂产品作为特殊治疗用食品新成分。 
 
澳大利亚/新西兰认为从番茄提取的番茄红素为非传统食品、亦非新资源食品,但确定没有安全问题,已批准作为食品添加剂,编号为160d,可作为着色剂和膳食补充剂使用。 
 
国际食品法典委员会(Codex AlimentariusCommission,CAC) 批准从西红柿提取天然番茄红素(INS No.160d)为食品着色剂,并认为不需要确定其ADI值。 
 
2006年美国诚信营养保健品协会(Councilfor Responsible Nutrition,USA )对番茄红素进行了风险评估,提出“观察到的安全剂量(Observed Safe Level,OSL)”为75mg/d。该评估是基于2006年前已发表并经同行评议的30余篇人体干预实验研究。
 
在这些实验中,最高剂量为150mg/d(连续7天摄入);其次为75mg/d(15个健康成人,持续28天);最长持续时间为140天(健康成人13.3mg/d),均未观察到不良作用,故不能推导出可耐受最高摄入量(Tolerable UpperIntake Level,UL)。根据动物实验数据所推算出的OSL为270mg/d。
 
在我国,番茄红素被列为食品添加剂,并根据 《GB 2760—2014 食品添加剂使用标准》规定使用量。
 
除此之外,番茄红素也用于抗氧化、增强免疫力等功能的保健食品中。《中国居民膳食营养素参考摄入量(DRIs)》中对于我国成人番茄红素的特定建议值为 SPL 18 mg/d[46],可耐受最高摄入量建议值 UL 70 mg/d。
 
06、番茄红素的发展预测
 
1)番茄红色本身具有不稳定性,易分解,,或可采用包埋技术减少损耗,提高利用率。
 
2)目前天然番茄红素及发酵法得到的番茄红素缺少国家标准、行业标准等,需要完善行业标准体系,进一步指导番茄红素产品的研发,明确相关技术要求。
 
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3)进行市场培育
 
目前番茄红素多是以保健食品形式出现,但是我们保健食品产业起步较晚,还没有形成国民的全面认知,需要行业专家与企业持续进行市场科普,用专业的实验数据说话,坚决抵制虚假宣传,树立品牌形象。
 
来源:食品伙伴网食品研发创新服务中心
编辑:fmt1592210117

 
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