番茄紅素的提取與番茄醬制作

番茄加工品

番茄紅素的提取

番茄醬制作番茄的營養(yǎng)成分番茄的化學(xué)成份

成分含量成分含量水分94.1%磷27mg/100g蛋白質(zhì)1.0%鐵1100IU脂肪0.3%維生素A0.6mg/100g碳水化合物3.9%維生素B10.06mg/100g纖維素0.3%維生素B20.04mg/100g灰分0.6%維生素C30mg/100g鈣11mg/100g尼克酸0.5mg/100g因品種、栽培條件、土壤、氣溫和濕度的不同，番茄的化學(xué)成分會有很大的不同。糖（碳水化合物）水果中所有的糖主要有葡萄糖、果糖和蔗糖。番茄主要含葡萄糖，果糖次之。一般只在后期采收時含0.1-0.2%的蔗糖，前期一般沒有。葡萄糖、果糖和蔗糖三種糖的比例為11﹕10﹕1。胡蘿卜含糖主要是蔗糖，西瓜主要為果糖，甘藍(lán)主要為葡萄糖。果膠

果膠物質(zhì)為蔬菜中普遍存在的高分子化合物，番茄中的含量為0.2-0.5%，在植物體內(nèi)有三種狀態(tài)，原果膠、果膠、果膠酸，番茄在成熟儲藏加工期間，其體內(nèi)的果膠物質(zhì)不斷的變化，可簡單表示如下：

原果膠原果膠酶（成熟）纖維素、果膠果膠酶（過熟）

甲醇、果膠酸（果膠酸酶）還原糖、半乳糖醛酸

果膠酸有使堿土金屬成為非水溶性鹽類的能力，比如果膠酸與鈣化合后，即成為果膠酸鈣而不溶于水，并成為膠凍狀沉淀，在加工整番茄罐頭是常利用這種性質(zhì)來增加番茄的硬度。

番茄中的果膠可分為可溶性和不溶性兩大類?？扇苄怨z與濃縮番茄制品的粘稠性有密切關(guān)系。隨著番茄成熟度的增長，不溶性原果膠逐漸水解。在破碎的番茄中,果膠在果膠酶的作用下,迅速分解成低分子物質(zhì),而失去粘性。加工中也根據(jù)這個特性來確定加工工藝生產(chǎn)出熱破和冷破。果膠有機(jī)酸

番茄含有蘋果酸、檸檬酸和微量草酸、酒石酸、琥珀酸。在生長發(fā)育時酸的種類和含量有所變化：未成熟的番茄含有微量的草酸，正常成熟的番茄以蘋果酸和檸檬酸為主，過熟發(fā)軟的番茄中蘋果酸和檸檬酸降低，并有琥珀酸生成。酸度的強(qiáng)弱不以總酸量為依據(jù)，而取決于PH值，也就是氫離子濃度越大越酸。番茄的膠狀組織部分含酸量較多，而果肉部分含酸量則較少。番茄的pH值一般為3.9—4.6,而以PH值4.3時為宜。PH值高時,殺茵時間需要延長,對制品的色澤,果肉的風(fēng)昧和組織均有影響,還會降低維生素C的含量。

番茄紅素為胡蘿卜素同分異構(gòu)體，番茄的紅色就是這種顏色的反映。番茄中的類胡蘿卜素為番茄紅素、β-胡蘿卜素、γ-胡蘿卜素及葉黃素等。色澤的好壞決定于色素含量的多少。番茄中一般胡蘿卜素平均含量為0.4-0.75mg/100g，果肉中的類胡蘿卜素的含量約為8-12mg/100g,其中番茄紅素含量為85～90%時,呈深紅色；若含量為70～80%時,呈橙紅色。番茄紅素最適宜溫度24℃，30℃以上時番茄紅素不能形成。成熟度高的紅番茄的呈色物質(zhì),除類胡蘿卡素外,尚含有少量的黃酮類化合物。色素物質(zhì)維生素維生素C、維生素B2在番茄中含量較多，而未成熟的番茄富含維生素K。番茄中沒有維生素A，但含維生素A原（胡蘿卜素），進(jìn)入人的機(jī)體內(nèi)能轉(zhuǎn)化成維生素A，耐高溫。但維生素A原（胡蘿卜素），在加熱時遇氧則易氧化，番茄汁在100℃加熱4小時胡蘿卜素?fù)p失為12%。氣味番茄中游離氨基酸的種類很多，含量亦較豐富，番茄制品中的特有風(fēng)味氨基酸有關(guān),麩氨酸與5’-肌苷酸等核酸類相混合,使制品具有優(yōu)良的香味。番茄所特有的香氣由所含揮發(fā)性芳香物質(zhì)所構(gòu)成。在加工處理時,因加熱芳香物質(zhì)被揮發(fā),故原料與濃縮番茄制品種的芳香物質(zhì)含量有很大的差別。番茄中芳香物質(zhì)的成份如下：醛類——乙醛、異戊醛、n-己醛、糠醛、苯甲醛及其他不飽和醛；酮類——丙酮及其他酮類；醇類——甲醇、乙醇、丙醇類、戊醇類及己醇類；其他成份——甲基水楊酸酯及其他一些酯類、萜烯類化合物。一、番茄紅素的概述1.1基本介紹番茄紅素(Lycopene）又名番茄烴，是一種脂溶性天然色素，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上屬于類胡蘿卜素，呈紅色、黃色或橙色。它是動植物中廣泛存在的一類非常重要的天然色素，主要由植物和微生物合成。這種功能性的天然類胡蘿卜素，因最早在番茄中發(fā)現(xiàn)而得名。它主要存在于番茄、西瓜、葡萄、柑橘、葡萄柚和芒果等水果中，其中成熟的紅色植物果實中含量較高，在番茄果實中的含量每100g可高達(dá)3-14mg，且隨果實成熟度增加而升高。1.2分子結(jié)構(gòu)番茄紅素分子式為C40H56，分子量為536.88，由11個共軛雙鍵和2個非共軛雙鍵構(gòu)成，番茄紅素有70多種異構(gòu)體存在。植物中存在的方式：幾乎都是全反式存在，這是一種直鏈不飽和碳?xì)浠衔铮@是最穩(wěn)

定的一種構(gòu)型。（如圖）1.4番茄紅素的穩(wěn)定性不飽和雙鍵的存在使番茄紅素非常不穩(wěn)定，容易發(fā)生降解和異構(gòu)化。溫度升高、光照、與氧接觸、氧化劑、金屬離子、pH降低以及表面活性劑的作用均可使番茄紅素氧化，從而影響其生理活性。因此，番茄紅素應(yīng)在低溫、暗處保存，并盡量避光。（1）溫度：有研究表明，高溫下降解是引起番茄紅素不穩(wěn)定的主要因素，而異構(gòu)化主要在較低溫度下發(fā)生。（2）光照：番茄紅素對光十分敏感，不同波長的光對番茄紅素穩(wěn)定性的影響也存在差異：紫外光加速番茄紅素的降解。（3）氧氣：番茄紅素特殊的結(jié)構(gòu)決定了其對氧氣的敏感性，而且較其他類胡蘿卜素敏感程度更高。（4）酸、堿：酸對番茄紅素有較大的破壞作用，番茄紅素在堿性條件下比較穩(wěn)定。（5）金屬離子：番茄紅素對Fe3+和Cu2+的穩(wěn)定性差所以天然番茄紅素在提取和應(yīng)用過程中應(yīng)盡量避免鐵制和銅制容器,儲存時可使用鍍鋅的鐵桶包裝。（6）添加劑：氧化劑H2O2與還原劑Na2SO3對番茄紅素破壞作用較大。而抗氧化劑如維生素C則能提高番茄紅素的穩(wěn)定性。防腐劑對番茄紅素的穩(wěn)定性影響較小,在食品中可同時使用,酸味劑對番茄紅素的穩(wěn)定性影響也不大。此外，處于番茄原果中的番茄紅素比較穩(wěn)定，而分離的純番茄紅素易發(fā)生變化，這主要是由于分離后的番茄紅素失去了植物組織的保護(hù)而變得更加不穩(wěn)定。二番茄紅素的提取番茄紅素在自然界中分布十分廣泛，原料較多，從天然植物中提取是國內(nèi)外普遍采用的方法。番茄紅素提取目前主要有以下幾種：有機(jī)溶劑萃取法、超聲波輔助提取法、超臨界CO2萃取法、酶解提取法等。此外還有新研究的一些方法如HPLC法(高效液相色譜法)與有機(jī)物制備色譜分析系統(tǒng)提取法。2．1有機(jī)溶劑萃取法番茄紅素不溶于水，可溶于丙酮、乙醚、石油醚、己烷、易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有機(jī)溶劑。利用這一性質(zhì)，可利用親油性有機(jī)溶劑浸提番茄紅素，常用的提取溶劑有丙酮、氯仿、正己烷。（1）工藝流程：番茄一搗碎一番茄糊一干燥一粉碎一有機(jī)溶劑浸提一提取液一過濾一濾液一減壓濃縮一粗品一精制一真空干燥一成品色素（2）提取方法①原料。目前主要是從植物番茄中提取。原料處理方法：將番茄切片、搗碎后制成番茄糊，在50℃一60℃溫度下烘干，用粉碎機(jī)粉碎，使80％的顆粒能通過6目篩。②浸提。一種方法是丙酮提取法。丙酮是毒性最低的有機(jī)溶劑之一，沸點為56℃，有利于提取液的蒸發(fā)濃縮，而且丙酮與水可以互溶，容易過濾。以丙酮為提取劑時，溫度對番茄紅素的提取率影響最大。當(dāng)溫度低于40℃時，隨溫度升高，分子運(yùn)動加劇，提取劑和番茄紅素的擴(kuò)散速度增大，番茄紅素在丙酮中的溶解度增大，故提取率亦增大。但番茄紅素在高于40℃時受熱不穩(wěn)定，會降低提取率。此外，pH值對番茄紅素提取率也有明顯影響。在微酸性條件下有最佳提取率，而在堿性條件下提取率降低。最佳提取工藝為：浸提溫度40℃，浸提時間3h，料液比為1：10，pH值為6。另一種方法為氯仿提取法。以氯仿作為浸提劑，雖毒性較大，但氯仿溶解脂溶性色素能力強(qiáng)，其自身性質(zhì)與其他溶劑相比更加穩(wěn)定，其揮發(fā)性較小，不易與其他化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。以氯仿為提取劑時，pH值對番茄紅素的提取率影響最大。在堿性條件下有最佳提取率；較強(qiáng)的酸性條件對番茄紅素有破壞作用，而且酸度越高番茄紅素的穩(wěn)定性越差。此外，溫度對番茄紅素的提取率也有較大影響，浸提率隨浸提溫度的提高而增加，但因氯仿沸點為61℃，在較高溫度下易揮發(fā)，故宜采用較低的浸提溫度。其最佳提取工藝為：浸提溫度35℃、浸提時間7h，或浸提溫度45℃、浸提時間2h，料液比為1：5，pH值為8。③濃縮?？刹捎帽∧ふ舭l(fā)器低溫真空濃縮，真空度采用95kPa以上的條件，溫度為56℃～61℃，并回收提取劑(丙酮或氯仿)，直至濃縮得到暗紅色膏狀物，即為番茄紅素粗制品。④精制。以上濃縮液含植物蛋白、果膠等雜質(zhì)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。為除去雜質(zhì)，需在濃縮液中加入90％食用乙醇，使其絮集沉淀，過濾后即可得到番茄紅素精制液。⑤干燥。將精制液進(jìn)行真空干燥，制成粉劑。⑥包裝。產(chǎn)品的內(nèi)包裝一般采用避光防氧化的鋁箔袋，外包裝采用馬口鐵桶，也可采用雙層塑料袋包裝。貯運(yùn)期間要避光、防潮，應(yīng)存儲于干燥、陰冷處。有機(jī)溶劑提取的特點：

設(shè)備少，工藝簡單，操作方便，但整個過程較長、收率低、溶劑消耗大，而且會造成污染，很難用于工業(yè)化生產(chǎn)。2.2超聲波輔助提取法番茄紅素是脂溶性色素，而脂溶性色素的提取

特點是其提取時間較長，原因是有機(jī)溶劑不易滲透穿過物質(zhì)的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，所以不能很好地將提取物從細(xì)胞器中溶出。采用超聲波可加速番茄紅素在有機(jī)溶劑中的溶解，利用超聲波的空化、粉碎、攪拌等特殊作用，對細(xì)胞進(jìn)行破壞，使提取溶劑滲透到細(xì)胞內(nèi)，可提高胞內(nèi)物質(zhì)與提取溶劑的傳質(zhì)效率，

通過分離提純，以獲得目標(biāo)物質(zhì)。生產(chǎn)工藝：番茄-打漿-離心脫水-乙醇預(yù)處理-加入有機(jī)溶劑超聲波提取-濾液真空減壓濃縮-粗成品超聲波處理對番茄紅素提取效果的影響（如圖）超聲波提取番茄紅素的最佳工藝條件為：提取溶劑丙酮，超聲波輸出功率120w，料液比1：3，提取溫度40℃，提取時間20min，3級提取，在此條件下番茄紅素的含量為7．755mg／100g。超聲波輔助提取的特點：可大大縮短提取時間，避免因提取時間過長而造成的番茄紅素氧化損失，提取率較高、成本低、投資少，適宜大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。2.3超臨界CO2萃取法原理：超臨界CO2的溶解能力主要取決于其密度，密度增加，溶解能力增強(qiáng)，密度減小，溶解能力減弱，甚至喪失對溶質(zhì)的溶解能力。利用CO2在超臨界狀態(tài)下對番茄紅素的強(qiáng)溶解性，控制體系的壓力和溫度使其選擇地萃取其中某一組分，然后通過溫度或壓力的變化，降低超臨界流體的密度，對所萃取的物質(zhì)進(jìn)行分離。（1）生產(chǎn)工藝：番茄-打漿-真空干燥-粉碎-過篩-稱重-裝萃取槽、密封-控制適宜的工作參數(shù)-靜態(tài)、動態(tài)萃取-分離塔分離-粗品-精制最佳萃取參數(shù)為：萃取壓力15MPa～30MPa，溫度40℃-50℃，CO2流速20L／h，萃取時間1h～2h。提取率：90％以上通過單因素和正交試驗確定了超臨界CO2萃取最佳條件為：萃取壓力26MPa，萃取時間3h，萃取溫度40℃，CO2流量30L／h，在此條件下番茄紅素的萃取產(chǎn)量為26．34mg／100g。特點：工藝簡單、能耗低，萃取劑便宜、無毒、易回收、提取時間短，可避免番茄紅素在提取過程中的氧化，產(chǎn)品中無溶劑殘留，但由于設(shè)備投入較大，提取成本很高。2.4酶解提取法利用番茄皮自身的酶解反應(yīng)，而得到番茄紅素的蛋白質(zhì)復(fù)合物，所得色素為水分散性色素。生產(chǎn)工藝：番茄-去皮-打漿-加熱鈍化酶活-冷卻-調(diào)pH值-加酶-恒溫保存-有機(jī)溶劑浸提-提取-分離塔分離-粗品-精制。日本一專利介紹了利用番茄皮自身酶反應(yīng)來提取番茄紅素的方法，在微堿性條件下(pH=7．5-9)，使番茄皮中的果膠酶和纖維素酶反應(yīng)，分解果膠和纖維素，使得番茄紅素的蛋白質(zhì)復(fù)合物從細(xì)胞中溶出，而得到水分散性色素。此方法與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法相比，縮短了提取時間，同時提取率也有了顯著提高。劉振春等通過單因素試驗及正交試驗，研究酶輔助超臨界CO2流體萃取番茄紅素的工藝條件。結(jié)果表明，果膠酶和纖維素酶破壁處理的最佳反應(yīng)條件為：溫度40℃、pH值4．0、加酶量為4％果膠酶和3％纖維素酶、反應(yīng)時間1.5h；超臨界CO2流體萃取番茄紅素的最佳工藝條件為：萃取壓力15MPa、萃取溫度40℃、萃取時間4h。2.5HPLC法與有機(jī)物制備

色譜分析系統(tǒng)提取法HPLC法：它是將樣品中所有類胡蘿卜素經(jīng)過高效液相色譜柱而將番茄紅素分離出來的一種方法。特點：方便；靈敏度高；分離純度可達(dá)到99％以上，但提取分析費(fèi)用較高，且需要熟練的技術(shù)操作人員。有機(jī)物制備色譜分析系統(tǒng)：新近發(fā)展起來的分離純化技術(shù)。一般是將樣品中的番茄紅素先溶于有機(jī)溶劑中，蒸發(fā)掉溶劑后，再加入硅膠混合進(jìn)入色譜柱，并以適宜的有機(jī)溶劑洗脫。此法分離純度可達(dá)到80％～90％，且提取費(fèi)用較HPLC法低。番茄醬制作1.生產(chǎn)工藝流程

番茄醬生產(chǎn)基本工藝流程見圖1。番茄醬生產(chǎn)工藝原料挑選原料清洗破碎打漿滅酶濃縮殺菌冷卻圖1

番茄醬生產(chǎn)工藝流程裝罐檢驗貼標(biāo)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

"高質(zhì)量"蕃茄醬意味者好的色澤、保持番茄營養(yǎng)和風(fēng)味、上清液粘度（漿液粘度）,低霉菌和低制造缺限（感官、氣味等）。1）缺陷符合美國農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)A級標(biāo)準(zhǔn)（meetsUSDAstandardsforgradeA）2）微生物(乳酸菌、酵母菌和molds)快速檢測法：10g樣品中未檢出細(xì)菌培養(yǎng)法：100g樣品中未檢出3）霉菌：＜40％（活菌未檢出）4）包裝重量：55加倫（桶）：530±5磅，約合240.4±2.27kg300加倫（噸箱）：2930±10磅，約合1329±4.5kg5）儲存自生產(chǎn)期18個月，不得受凍且最高儲存溫度不超過110°F（40°C）。產(chǎn)品質(zhì)量及理化指標(biāo)L值：≥23（與篩網(wǎng)孔徑、受熱情況有關(guān)24以上更好）感官（篩網(wǎng)孔徑---壓板）、氣味（受熱影響）粘度（預(yù)熱方式及果膠酶的作用、篩網(wǎng)）析水度（判斷冷、熱破）霉菌a/b值：≥2.1（2.3更好）紅色素(根據(jù)濃度36-38%紅色素含量70左右)總酸PH(4.1左右，偏酸，美國醬4.3）濃度的一致性（可控制—30-32%品種，客戶要求31.5%）設(shè)備設(shè)計依據(jù)

為了要生產(chǎn)高的質(zhì)量蕃茄醬,有許多的問題要認(rèn)真分析。這些問題包括蕃茄品種多樣性的選擇，蕃茄加工設(shè)備和工藝技術(shù)，例如生產(chǎn)的工藝流程、溫度、儲罐容積（存儲時間）、生產(chǎn)能力。蕃茄醬加工工藝過程的設(shè)計原則是盡可能的不破壞（不惡化）新鮮蕃茄的天然品質(zhì)――加工過程并不能提高（改良）新鮮蕃茄的固有質(zhì)量屬性。設(shè)備設(shè)計依據(jù)蕃茄醬的顏色和黏度等影響質(zhì)量的特殊指標(biāo)的高低取決于加工過程中物料的受熱程度和加熱時間。較短的熱加工時間和較低的蒸發(fā)溫度以及殺菌溫度,是生產(chǎn)高的質(zhì)量蕃茄醬的基本工藝要求。

受熱的主要工序預(yù)熱（冷破、熱破）蒸發(fā)（濃縮）殺菌預(yù)熱預(yù)熱器是實現(xiàn)冷破、熱破工藝的關(guān)鍵設(shè)備。可溶性果膠與番茄醬的粘稠性有密切關(guān)系。隨著番茄成熟度的增長，不溶性原果膠逐漸水解。在破碎的番茄中,果膠在果膠酶的作用下,迅速分解成低分子物質(zhì),而失去粘性。加工中也根據(jù)這個特性來確定加工工藝生產(chǎn)出熱破和冷破。冷破—將破碎后的番茄加熱至65度左右，果膠酶充分轉(zhuǎn)化果膠。熱破—采用循環(huán)加熱的方式，用大量的熱果汁在短時間內(nèi)迅速加熱冷果汁至95度以上，滅酶—使果膠不被破壞美國Morningstar公司番茄制品工藝參數(shù)指標(biāo)

破碎溫度：冷破――150F°，約等于65°C。

熱破――210F°，約等于98.9°C。蒸發(fā)器Cft900線蒸發(fā)器Fmc1500線泵蒸發(fā)的目是為了使果汁中的水分汽化，從而獲得濃縮。多數(shù)采用多效真空強(qiáng)制循環(huán)逆流蒸發(fā)器（升膜，降膜）。主要設(shè)備

循環(huán)泵

做為強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器循環(huán)泵必不可少，對循環(huán)泵的要求是能適應(yīng)物料性質(zhì)，使物料在加熱管中流速2.5m/S以上。加熱器加熱器在泵的作用下實現(xiàn)果汁的循環(huán)加熱頂置、臥式、立式----冷凝水排除升膜、降膜加熱面積（直徑、長度）大羅西3-4.5米長，fmc6-9米長加熱時間（頻次）----循環(huán)泵效率預(yù)熱器也是一種加熱器加熱器卡泰利加熱器進(jìn)料端加熱器卡泰利加熱器出料端加熱器、分離室、尾管卡泰利1500線（三效三段）分離室（沸騰室）

因汽化而產(chǎn)生的蒸汽在逸向分離室上部空間后如不予除去，則蒸汽和溶液之間將逐漸趨于平衡狀態(tài)，使汽化不能繼續(xù)進(jìn)行。故進(jìn)行蒸發(fā)的必備條件為熱能的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。蒸汽的排除，一般采用冷凝法—生成蒸汽遇到冷水后冷凝，體積急劇縮小產(chǎn)生真空，加速除去生成蒸汽。進(jìn)料方式（汁汽抽出方式）高度\直徑影響分離效果尾管存料量影響循環(huán)物料平衡（循環(huán)泵的循環(huán)量配置）分離室Cft900一単效分離室分離室FMC1500線3效分離室Sig管殺套管管殺套管支撐卡泰利管殺套管（支撐高18mm，數(shù)量6組）閃蒸與管殺

番茄粉加工番茄粉生產(chǎn)的意義

把番茄醬加工成番茄粉，可以大大降低包裝和銷售費(fèi)用，從而可以抵消干燥時的生產(chǎn)成本。番茄由于含水量高，果實皮薄多汁，因此在微生物作用下很容易腐爛變質(zhì)，不耐儲藏，從而有番茄的損耗率增加。把它加工成番茄粉，就能夠降低微生物的生成機(jī)會，能夠在室溫條件下長期保藏，從而延長產(chǎn)品的供應(yīng)季節(jié)，平衡產(chǎn)銷高峰。番茄粉的應(yīng)用前景

食品工業(yè)配料市場和調(diào)味品市場對番茄粉的需求量與日俱增。現(xiàn)在高質(zhì)量的番茄粉可以復(fù)水加工成不同濃度的番茄醬、番茄汁、番茄沙司和番茄湯等等，番茄粉還可以作為配料直接用于方便食品、休閑食品和湯料、沙司等預(yù)混料。番茄粉生產(chǎn)過程中存在的主要問題

番茄在預(yù)處理、濃縮、干燥和貯藏時，除物理變化外，同時還會發(fā)生一系列的化學(xué)變化，從而影響番茄粉的色澤、風(fēng)味、營養(yǎng)價值、復(fù)水率和保存期。因此，在生產(chǎn)過程中應(yīng)最大限度地保存番茄原有的色澤、風(fēng)味和營養(yǎng)物，生產(chǎn)出保存期限長的產(chǎn)品。另外，選擇合理的包裝材料、貯藏條件也極為重要。番茄粉具有熱塑性番茄粉具有很強(qiáng)的吸濕性番茄粉在貯藏時溫度、濕度、充入惰性氣體影響非酶褐變、氧化酸敗前處理方法

挑選---洗凈----破碎，打漿去皮、籽，從而得到番茄汁或番茄漿，打漿操作直到顆粒大小達(dá)到所要求的大小為止。番茄的破碎既可以采用熱破碎也可以采用冷破碎