番茄紅素在食品加工中的降解

番茄紅素在食品加工中的降解趙小皖【摘要】番茄紅素在食品中的降解方式主要有熱氧化降解、化學氧化降解、光氧化降解和酶促降解等.影響番茄紅素降解的主要因素包括氧氣、食品添加物和水分活度.【期刊名稱】《肉類研究》【年(卷)，期】2011(025)001【總頁數(shù)】3頁(P21-23)【關鍵詞】番茄紅素;降解方式【作者】趙小皖【作者單位】西南大學食品科學學院，重慶,400715【正文語種】中文【中圖分類】TS201.2番茄紅素在自然界中廣泛存在于植物、動物體組織中，是開鏈式的不飽和類胡蘿卜素，具有很高的營養(yǎng)價值。除此之外，番茄紅素還具有強抗氧化性，與其它類胡蘿卜素及抗氧化劑相比，番茄紅素猝滅單線態(tài)氧和清除自由基的活性最強。大量試驗表明，番茄紅素還具有誘導細胞間連接通訊、調(diào)控腫瘤增殖等功效。鑒于番茄紅素的諸多生理功能，研究其在食品加工過程中的變化及由此帶來的對食品品質(zhì)的影響異為重要。文章在廣泛查閱文獻的基礎上，綜述了番茄紅素的降解對食品體系的影響，為我國在此領域的研究提供例證。作為一種高不飽和的共扼多烯，番茄紅素易于被氧化降解，溫度、光照、氧氣、酸和一些表面活性劑均會加速番茄紅素的降解［1,2］。番茄紅素的降解包含兩個方面的內(nèi)容，首先是進行異構化反應達到異構平衡，其次是番茄紅素的氧化降解。番茄紅素在食品中的降解方式主要有熱氧化降解、化學氧化降解、光氧化降解等。降解產(chǎn)物也隨著降解方式(反應時間、溫度等)的不同而各異。Sharma和Mageur認為：番茄紅素的分解反應是假一級反應，說明番茄紅素的降解受多種因素的影響。國內(nèi)有人對食用調(diào)和油中番茄紅素的穩(wěn)定性進行研究后發(fā)現(xiàn)，光照、保存時間和保存溫度對油中番茄紅素的穩(wěn)定性影響很大。馬柏林等對食用油中番茄紅素的穩(wěn)定性進行了研究，結果表明，番茄紅素的保存率隨貯存時間的延長而下降；隨貯存溫度的升高，保存率下降幅度加劇；光照也能使番茄紅素的保存率急劇下降。番茄紅素的熱氧化降解過程符合一級動力學模型LnC=LnC0-(k)(t),其降解速率常數(shù)隨溫度上升而升高，氧化降解活化能為69.53KJ/mol。王羅新等曾就大豆油中番茄紅素的熱異構化進行了研究，結果表明，溶解在大豆油中的番茄紅素在熱處理初期，主要發(fā)生全反式異構體向部分順式異構體的轉(zhuǎn)變，然后才是番茄紅素的降解破壞。在70°C、80°C、90°C下，番茄紅素在大豆油中降解的速率常數(shù)分別為1.74x10-3min-1、4.96x10-3min-1和1.02x10-2min-1,異構化表觀活化能為93.1KJ/mol。不同加熱方式對番茄紅素穩(wěn)定性的影響也存在差異。Mayeaux［3］等人系統(tǒng)研究了各種烹飪方法對番茄紅素穩(wěn)定性的影響，結果顯示番茄醬在177C和218C下分別焙烤15min，番茄紅素殘留量為64.1%和51.5%;在相同的溫度下焙烤45min，番茄紅素則下降到了37.3%和25.1%，若選用微波加熱，即使在很高功率下處理1min，仍有64.4%的番茄紅素保留。但是，番茄醬若經(jīng)過油炸處理，番茄紅素含量迅速下降：145°C和165C油炸1min，番茄紅素的保存率分別僅為36.6%和35.5%。番茄紅素的化學氧化降解是在發(fā)生順反異構時，伴隨著氧化降解反應，其降解過程遵循零級反應模型r=-dc/dt=k0。邱偉芬等的研究結果表明，番茄紅素在二氯甲烷中異構化程度最高，丙酮次之，然后是四氫呋喃、乙酸乙酯、正己烷；在異構化程度最高的二氯甲烷中，在4C或15°C條件下，16d后，順式異構化-氧化降解反應全部完成，溶液中的順式或反式番茄紅素消失。番茄紅素的光氧化降解遵循一級反應動力學模型LnC=LnC0-(k)(t)，主要是先在光線的輔助下發(fā)生氧化作用后再發(fā)生降解，裂解為小分子量化合物的短鏈結構，光照對番茄紅素的破壞作用隨著溫度的升高和氧氣的存在而加劇。邱偉芬研究發(fā)現(xiàn)，分散于大豆油或豬油中的番茄紅素，在光照、亞甲基藍試劑的引發(fā)下，隨著光照時間的延長，其降解作用增強，番茄紅素豆油體系的氧化穩(wěn)定性優(yōu)于豬油體系。Lee［4］等將番茄紅素標品溶解于正己烷中，在不同光照強度下(2000-3000Lux,2590)放置6d。研究表明，光照144h后，接近94%的全反式番茄紅素消失，而順式異構體的含量先增加后降低。這表明在光照下，番茄紅素的降解和異構化是同時發(fā)生的。在Shi［5］的研究中也得到了類似的結果，而且全反式番茄紅素的損失量大于順式異構體的增加量。此外，他們還發(fā)現(xiàn)相比于高溫處理(259C,10090,1809C),光照引起的不穩(wěn)定程度更高。此外，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，而黃光和紅光的影響并不顯著［6］。番茄紅素的酶促降解是在酶的催化作用下由番茄紅素直接同步氧化降解生成小分子有機物質(zhì)的過程，遵循一級反應動力學模型LnC=LnC0-(k)(t)。食品中番茄紅素的酶促降解主要是在過氧化酶和脂氧合酶參與下進行的，同時需要氧分子和起激活作用的輔助因子存在。在由脂肪氧合酶引起的番茄紅素降解過程中，脂肪氧合酶首先催化不飽和或多不飽和脂肪酸氧化，生成的過氧化物隨即與番茄紅素發(fā)生反應，促進番茄紅素的降解，從而防止含油脂食品的酸?。?］。番茄紅素特殊的結構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。儲藏過程中常用氣調(diào)包裝來保持番茄的品質(zhì)，充氮、二氧化碳或真空包裝是常規(guī)的貯藏方法。但Ribeior［8］的研究指出，用氮氣排盡水中的氧氣并不能提高番茄紅素的穩(wěn)定性，而且還可能促進降解反應的發(fā)生，但用葡萄糖氧化酶完全消耗水中的氧氣則能提高番茄紅素的穩(wěn)定性。還原劑對番茄紅素穩(wěn)定性的影響非常復雜，Na2SO3對番茄紅素破壞作用較大。張貞理等人的研究表明，低濃度的抗壞血酸可明顯降低番茄紅素的氧化，而高濃度的抗壞血酸反而增大番茄紅素的氧化，并且隨著抗壞血酸的消耗，這種促進氧化作用減弱。成堅等人的研究卻表明，隨著抗壞血酸濃度的增大，番茄紅素的降解速率顯著降低。隨著時間的延長（大于48h），氧化劑H2O2對番茄紅素降解作用的影響越來越大?？寡趸瘎Ψ鸭t素有保護作用，番茄紅素油樹脂在貯存時可以添加適量的抗氧化劑從而減少番茄紅素的損失。防腐劑（如山梨酸鉀、苯甲酸鈉）對番茄紅素穩(wěn)定性的影響非常小。酸對番茄紅素具有較強的破壞作用。Fe3+和Cu2+等離子使番茄紅素損失嚴重。羅昌榮等人對番茄粉的穩(wěn)定性進行了研究，發(fā)現(xiàn)噴霧干燥對番茄紅素的氧化降解和異構化都有一定的影響。番茄漿料在濃縮過程中番茄紅素的氧化降解和異構化作用明顯。番茄果實組織經(jīng)水煮之后，其中的類胡蘿卜素含量增加了，形成這一現(xiàn)象的主要原因是在水煮過程中番茄組織中的水溶性組分大量流失，造成非水溶性成分〃濃縮”總之，食品中番茄紅素的降解受各種食品成分及其相關參數(shù)的影響。食品本身含有的蛋白質(zhì)、碳水化合物、油脂等可能作為共氧化劑來促進氧化降解反應的進行，也可能起到防止番茄紅素氧化的作用。番茄紅素在食品中降解形成風味物質(zhì)主要通過酶促和非酶途徑，非酶裂解包括光氧化(自動)氧化和熱降解過程。生物氧化降解主要是雙加氧酶體系的催化作用。番茄紅素的氧化降解主要生成酮類、醛類、醇類、呋喃類、烯烴類、芳烴類以及少量的酸類和酯類化合物，它們大多為具有明顯水果香和木香香氣的致香物質(zhì)，這使番茄紅素氧化降解產(chǎn)物的香味遠比原料復雜濃郁，也更有利于其在調(diào)香領域中的使用［9］。在食品香氣物質(zhì)形成中，脂蛋白類胡蘿卜素作為類胡蘿卜素氧化裂解產(chǎn)物具有重要的作用。西紅柿中由番茄紅素降解生成的風味物質(zhì)是6-甲基-5-庚稀-2酮和假紫羅酮等無環(huán)類胡蘿卜素裂解物及C10-裂解物2,7-二甲基-2,4-二烯二酸［10］。在菠菜中也分離出了呋喃類香氣物質(zhì)。Baldermann等［11］研究了油桃中類胡蘿卜素分解酶的作用和風味物質(zhì)的形成，降解產(chǎn)物C-13異戊二烯的含量隨著油桃成熟度的增加而增加，在完全成熟的油桃中占有40%的比例。番茄紅素作為色素和營養(yǎng)強化劑廣泛應用于食品中，但是在不同的食品加工條件下，番茄紅素會發(fā)生順反異構或者氧化降解，使食品原有的色澤發(fā)生不同程度的改變。飲料中的番茄紅素是以微膠囊的形式存在的，食品加工過程會破壞微膠囊體系，使番茄紅素游離于飲料表面形成油圈，影響產(chǎn)品夕卜觀并使產(chǎn)品顏色減退。大量研究證實番茄紅素具有很強的抗氧化性，其抗氧化能力是B-胡蘿卜素的2倍多，是維生素E的100倍。流行病學研究表明，番茄紅素能夠預防并治療癌癥，有效預防心血管病，同時還具有細胞間信息感應和細胞生長調(diào)控等生化作用。番茄紅素的降解不僅會使食品營養(yǎng)價值降低，而且部分降解產(chǎn)物還被證明對生物機體有毒害作用。［12］雖然有關番茄紅素降解的研究報導已有很多，諸多實驗也證實了番茄紅素的降解對食品的影響，但是由于其降解機制的復雜性，進一步的深入研究尤為重要?？v觀已有的研究，下一步的研究工作應集中在：(1)進一步研究微膠囊技術對番茄紅素的保護作用；(2)深入探討食品中各種營養(yǎng)成份對番茄紅素降解的影響及降解形成的初始、中間和最終產(chǎn)物成份；(3)研究降解的番茄紅素本身對食品氧化穩(wěn)定性的影響；⑷防止食品中番茄紅素降解的有效措施?！鞠嚓P文獻】GoulaAM,etal.PredictionofLycopenedegradationduringadryingprocessoftomatopulp[J].FoodEngine,2005,38:56-64.LeeMT,ChenBH.Stabilityoflycopeneduringheatingandilluminationinamodelsystem[J].FoodChemistry,2002,78:425-432.MayeauxM,KingJM,PrinyawiwatkulW.Effectsofcookingconditionsonthelycopenecontentintomatoes[J].JournalofFoodScience,2006,71:461-464.LeeMT,ChenBH.Stabilityoflycopeneduringheatingandilluminationinamodelsystem[J].FoodChemistry,2002,78:425-432.ShiJ,wuY,BryanM,etal.Oxidationandisomerizationoflycopeneunderthermalandlightirradiationinfoodprocessing[J].NutraceuticalFood,2002,7:179-183.lardersGM,OlsonJA.Absenceofisomerirationofretinylpalmitate,retinal,andretinalinchlorinatedandunchlorinatedsolventsundergoldlight[J].JounralofAssociationOfficialAnalyticalChemistry,1986,69:50-55.ScheibnerM,HulsdauB,ZelenaK,etal.Novelperoxidasesofmarasmiusscorodo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