番茄中功能物質(zhì)的特性及不同加工方式對(duì)其品質(zhì)的影響

摘要：番茄是人們餐桌上的美味之一，受到世界范圍內(nèi)消費(fèi)者的廣泛喜愛(ài)。番茄具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，除含有常規(guī)營(yíng)養(yǎng)素外，番茄所含大量具有抗氧化活性的酚類(lèi)和黃酮類(lèi)物質(zhì)于人體健康十分有益，可以有效預(yù)防疾病的發(fā)生。番茄水分含量高，導(dǎo)致采后易變質(zhì)且鮮食期短，因此多數(shù)需加工后進(jìn)入市場(chǎng)，但在加工過(guò)程中往往會(huì)造成番茄在外觀(guān)、質(zhì)地、香氣和功能性物質(zhì)的大量損耗。隨著人們生活水平的不斷提高，番茄營(yíng)養(yǎng)功能類(lèi)物質(zhì)在加工過(guò)程的大量損耗與人們追求營(yíng)養(yǎng)健康飲食方式的訴求不符，因此新式非傳統(tǒng)加工方式近年來(lái)大量出現(xiàn)，包括超高壓處理、超聲處理和脈沖電場(chǎng)處理等。本文系統(tǒng)闡述了番茄中的生物組成成分和活性成分，根據(jù)不同活性成分所具有的潛在益生或預(yù)防疾病特性來(lái)綜合分析番茄的營(yíng)養(yǎng)特性和益生特性，并深入探討不同加工方式對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響。

關(guān)鍵詞：番茄；功能成分；健康特性；加工方式；非熱處理方式

中圖分類(lèi)號(hào)：S641.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2097-2172（2024）10-0883-11

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2024.10.001

Characteristics of Functional Substances in Tomatoes and the Impact of

Different Processing Methods on Their Quality

ZHANG Li， MA Yanxia， TAO Xinglin， HU Zhifeng

（Institute of Vegetables， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： Tomatoes are one of the delicious foods on people's tables and are widely loved by consumers wJ1lBZdfnsDxyqnpHyrJEwg==orldwide. Tomatoes have high nutritional value in addition to conventional nutrients， the large amounts of phenolic and flavonoid substances with antioxidant activity in tomatoes are very beneficial to human health and can effectively prevent disease occurrence. The high water content in tomatoes leads to post-harvest spoilage and a short fresh food period， thus mostly need to be processed before entering the market. However， during processing， there is often a significant loss of tomatoes in terms of appearance， texture， aroma， and functional substances. As people's living standards continue to improve， the significant loss of nutritional functional substances in tomatoes during processing contradicts the demand for a nutritious and healthy diet， leading to the emergence of many new non-traditional processing methods in recent years， including ultra-high pressure treatment， ultrasonic treatment and pulsed electric field treatment. In this paper， the biological and active components of tomato are systematically described， and the nutritional and probiotic properties of tomato are comprehensively analyzed according to the potential probiotic or disease-preventing properties of different active components， and the effects of different processing methods on the nutritional quality of tomatoes are deeply discussed.

Key words： Tomato; Functional component; Health characteristic; Processing method; Non-heat treatment

收稿日期：2024 - 03 - 19；修訂日期：2024 - 08 - 23

基金項(xiàng)目：甘肅省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（22YF7NA033）；甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（20203GAAS18）；國(guó)家自然科學(xué)基金（32060678）。

作者簡(jiǎn)介：張 莉（1987 — ），女，甘肅張掖人，助理研究員，碩士，研究方向?yàn)榉延N。Email： gaaszl1021@163.com。

通信作者：胡志峰（1974 — ），男，甘肅隴南人，研究員，主要從事茄果類(lèi)蔬菜育種及栽培等方面研究工作。Email： huzf@gsagr.ac.cn。

番茄（Solanum lycopersicum L.）屬茄科植物番茄屬，不僅具有鮮美的味道和多種多樣的顏色與形狀，而且因含豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和酸甜的口感成為廣受大眾喜愛(ài)的蔬菜和調(diào)味品，是世界上最受歡迎的瓜果和蔬菜之一［1 - 3 ］。根據(jù)FAOSTAT（糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)）的統(tǒng)計(jì)，目前全球番茄年產(chǎn)量約為1.64億t［4 ］。過(guò)去50年中，全球?qū)Ψ旬a(chǎn)品的需求量由2760萬(wàn)t增加到17 100萬(wàn)t［5 ］。雖然番茄產(chǎn)量巨大且因其優(yōu)良的風(fēng)味深受消費(fèi)者喜愛(ài)，但由于番茄含水量高達(dá)940 g/kg，在采后極易變質(zhì)腐爛，鮮果貯存期較短，因此50%以上的鮮果番茄被加工成不易變質(zhì)的番茄產(chǎn)品，如果汁、番茄泥、番茄醬和番茄粉等。番茄在加工過(guò)程中往往需要承受高溫、高壓等處理，導(dǎo)致番茄風(fēng)味物質(zhì)散失、質(zhì)地變軟從而導(dǎo)致番茄價(jià)值下降［6 ］。

近年來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)番茄不僅味道可口，而且還具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，對(duì)人體健康有諸多益處。番茄中含有豐富的碳水化合物、膳食纖維、蛋白質(zhì)和氨基酸等大部分的宏觀(guān)營(yíng)養(yǎng)化合物，食用后可以為機(jī)體提供足夠的物質(zhì)和能量以維持大量代謝反應(yīng)的進(jìn)行［7 ］。除了基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)外，番茄還富含多種生物活性化合物，如酚類(lèi)、類(lèi)黃酮、類(lèi)胡蘿卜素、維生素和糖苷生物堿等［5 ］，該類(lèi)活性化合物使番茄可以作為優(yōu)質(zhì)的抗氧化劑在預(yù)防人類(lèi)疾病風(fēng)險(xiǎn)方面有著巨大的潛力，對(duì)諸如肥胖、高血糖和高膽固醇血癥、心血管疾病和癌癥的預(yù)防能力在大量的體外和體內(nèi)研究中都得到了證明［8 ］。隨著人們對(duì)于營(yíng)養(yǎng)和活性物質(zhì)的偏好和追求，針對(duì)大量活性物質(zhì)在加工過(guò)程中容易出現(xiàn)被破壞或失活的狀況，根據(jù)不同活性物質(zhì)的敏感程度使用適合的加工方式，最大限度地保留番茄作為抗氧化劑在人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)中的作用，對(duì)于番茄中活性物質(zhì)的生物利用具有重要的研究意義。

番茄的加工技術(shù)對(duì)番茄的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和生物活性的影響巨大，多種活性物質(zhì)可能在加工中遭到破壞，目前番茄的加工方式為機(jī)械處理、熱處理和非熱處理等［9 ］。機(jī)械處理是傳統(tǒng)番茄加工方式，雖然附加產(chǎn)值較低，但其使用范圍廣、技術(shù)門(mén)檻低，依然是使用最為廣泛的加工手段。機(jī)械加工通常不影響番茄中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量和活性，但無(wú)法增加番茄的保質(zhì)期和品質(zhì)。熱加工技術(shù)如巴氏殺菌、滅菌和無(wú)菌處理已逐漸成為僅次于機(jī)械處理的番茄加工手段，其加工產(chǎn)品附加值高，具有貯藏久、風(fēng)味佳等特點(diǎn)，但在加工過(guò)程破壞番茄的風(fēng)味與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)［10 ］。傳統(tǒng)番茄熱加工技術(shù)往往會(huì)對(duì)番茄產(chǎn)品的總體質(zhì)量和穩(wěn)定性造成不良影響，因此對(duì)高效的新型非熱加工技術(shù)的需求日益增長(zhǎng)，以克服感官特性的不良變化，保留更多的生物活性化合物，同時(shí)在所需的儲(chǔ)存期內(nèi)主要保持產(chǎn)品的微生物穩(wěn)定性。在過(guò)去的10年中，新的非熱技術(shù)，如高壓（HP）、超聲波（US）和高強(qiáng)度脈沖電場(chǎng)技術(shù)（HIPEF）已經(jīng)在食品工業(yè)中建立起來(lái)［11 ］，盡管這些技術(shù)仍然不完善，在安全性、成本控制和實(shí)際應(yīng)用中仍存在諸多難題，但依然在番茄產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和優(yōu)化中占據(jù)了重要的作用。鑒于此，我們從番茄中功能物質(zhì)的特性及不同加工技術(shù)方面著手，系統(tǒng)闡述番茄中的生物組成成分和活性成分，根據(jù)不同活性成分所具有的潛在益生或預(yù)防疾病特性，綜合分析番茄的營(yíng)養(yǎng)特性和益生特性，并深入探討不同加工方式對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響。

1 番茄主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

番茄作為在營(yíng)養(yǎng)膳食消費(fèi)中具有重要意義的瓜果類(lèi)蔬菜，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量十分豐富，按功能上分類(lèi)，主要分為生物組成成分和生物活性成分（圖1），其中多酚類(lèi)物質(zhì)是目前公認(rèn)的番茄主要活性成分，可發(fā)揮抗氧化、抗衰老和抗癌等多種功效，而其他組成成分如蛋白質(zhì)和糖苷生物堿類(lèi)則作為番茄的主要組成成分和活性成分共同發(fā)揮作用［8 ］。

1.1 生物組成成分

1.1.1?; 碳水化合物 碳水化合物是番茄的主要組成成分，主要包括可溶性糖和非可溶性膳食纖維兩大部分［12 ］。可溶性糖主要是葡萄糖和果糖，番茄及其相關(guān)產(chǎn)品中的碳水化合物，特別是可溶性糖含量往往對(duì)味道和質(zhì)地有較大影響，果糖會(huì)給人以愉悅感，是人們食用偏好的控制因素。膳食纖維包含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和果膠等物質(zhì)，在諸多研究中已經(jīng)被證明對(duì)人體消化道有諸多益處，且非可溶性膳食纖維是構(gòu)成果肉骨架的主要成分，是番茄重要的組成成分。在不同的工業(yè)加工階段，番茄渣中中性纖維和總糖的平均組成分別為59.03%和25.73%［13 ］。

1.1.2 蛋白質(zhì)和氨基酸 番茄種子作為新鮮番茄的重要組成部分，具有十分重要的價(jià)值。番茄種子中粗蛋白質(zhì)含量約占24.5%，其中谷氨酸和天冬氨酸含量最高［14 ］。最近的研究表明，在番茄種子中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)含量可以與其他植物相媲美，其含量比例幾乎是小麥的兩倍，番茄和以番茄為基礎(chǔ)的食物中的特定蛋白質(zhì)含量占干重21.9%以上［15 ］。此外，番茄中的蛋白質(zhì)顯示出對(duì)人體健康具有重要作用。例如，在對(duì)金色敘利亞雄性倉(cāng)鼠進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，食用含有豐富蛋白質(zhì)的脫脂番茄種子，有降低膽固醇的效果［16 ］。氨基酸具有多種生物學(xué)功能，包括調(diào)節(jié)肌肉蛋白質(zhì)代謝、控制生長(zhǎng)和免疫、降低脂肪、提高食物利用率等，因此在生物生長(zhǎng)方面具有重要意義［17 ］。據(jù)報(bào)道，番茄種子蛋白質(zhì)中必需氨基酸的比例為39.5%［18 ］。此外，賴(lài)氨酸、組氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸等親水性氨基酸和丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸等疏水性氨基酸的比例分別為41.6%和26.4%，是番茄生長(zhǎng)發(fā)育和維持基礎(chǔ)功能代謝的物質(zhì)基礎(chǔ)［19 ］。

1.2 生物活性成分

1.2.1 多酚類(lèi)物質(zhì) 酚類(lèi)化合物是水果、蔬菜和谷物等植物中發(fā)現(xiàn)的主要化學(xué)活性成分之一，其合成是植物在正常發(fā)育過(guò)程中合成的次生代謝物，主要是植物應(yīng)對(duì)不良環(huán)境如受到傷害、紫外線(xiàn)輻射、熱、干旱和鹽等脅迫條件的響應(yīng)，不屬于植物組成的必需部分［20 ］。酚類(lèi)化合物，又稱(chēng)多酚類(lèi)，是人類(lèi)飲食的重要組成部分，而番茄果實(shí)中總酚含量根據(jù)品種不同從98.00～230.00 mg/kg［21 ］，生番茄中的主要酚類(lèi)物質(zhì)可分為類(lèi)黃酮和酚酸兩部分，其中類(lèi)黃酮包括蘆丁、柚皮素、山奈酚和槲皮素等。柚皮素是合成多種高級(jí)類(lèi)黃酮結(jié)構(gòu)的前體物質(zhì)，同時(shí)也是糖基化反應(yīng)的底物，是酚類(lèi)化合物合成的重要物質(zhì)，有研究發(fā)現(xiàn)在熱加工過(guò)程中，由于柚皮素的分解或?yàn)V出，總酚類(lèi)化合物會(huì)大量流失［22 ］。番茄果實(shí)中含有大量的酚類(lèi)化合物和類(lèi)黃酮。其中柚皮苷查爾酮（Naringenin chalcone）是番茄中含量最多的酚類(lèi)化合物，含量達(dá)到3.097 g/kg（干重）。其次是3-咖啡酰奎寧酸（3- caffeoylquinic acid）和槲皮素-3-蘆丁苷（quercetin- 3-rutinosid），分別為717.00 mg/kg（干重）和600.00 mg/kg（干重）。在黃酮類(lèi)化合物中，蘆丁含量最高（3.70～181.16 mg/kg鮮重），其次是柚皮苷（6.50～11.90 mg/kg鮮重）、槲皮素（0.48～1.41 mg/kg鮮重）和楊梅素（0.17～2.86 mg/kg鮮重）［23 ］。此外，番茄中酚酸化合物含量最高的是綠原酸，約為7.50～1.3.80 mg / kg鮮重。酚類(lèi)物質(zhì)的含量在番茄的不同部位含量不同，例如果皮、果肉和種子中存在顯著差異，其中番茄外皮和種子的多酚含量是果肉中的2.2倍［24 ］。

1.2.2 類(lèi)胡蘿卜素 類(lèi)胡蘿卜素是由植物和微生物合成的脂溶性色素的統(tǒng)稱(chēng)，是許多水果和蔬菜呈現(xiàn)黃色、橙色和紅色的原因［25 ］。迄今為止，已有750多種天然類(lèi)胡蘿卜素被鑒定，然而在人類(lèi)血液和組織中卻只發(fā)現(xiàn)了20種［26 ］。類(lèi)胡蘿卜素在結(jié)構(gòu)上可分為環(huán)狀類(lèi)胡蘿卜素和線(xiàn)性類(lèi)胡蘿卜素兩大類(lèi)，環(huán)狀的類(lèi)胡蘿卜素包括α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素，而線(xiàn)性的類(lèi)胡蘿則統(tǒng)稱(chēng)為番茄紅素，如葉黃素、玉米黃質(zhì)和β-隱黃質(zhì)等［27 ］。類(lèi)胡蘿卜素是具有抗氧化特性的植物化學(xué)物質(zhì)，是維生素A的重要膳食來(lái)源。類(lèi)胡蘿卜素與人類(lèi)健康有關(guān)，在功能上可以與其他抗氧化劑協(xié)同保護(hù)細(xì)胞和組織免受氧化損傷，當(dāng)存在于人類(lèi)飲食中時(shí)，這些生物活性化合物可作為心血管疾病預(yù)防劑、抗癌劑和免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)劑［28 ］。由于類(lèi)胡蘿卜素對(duì)人體健康的重要作用，番茄加工時(shí)建議采摘后立即提取或進(jìn)行適當(dāng)保存，以減少損失［25 ］。

1.2.3 番茄紅素 番茄紅素是類(lèi)胡蘿卜素家族中的一種，主要由植物合成，定位于染色體中的天然色素。它是成熟番茄中最豐富的類(lèi)胡蘿卜素，占類(lèi)胡蘿卜素總量的80%～90%［29 ］。因?yàn)槿梭w無(wú)法合成類(lèi)胡蘿卜素，因此通過(guò)飲食攝取成為人體獲得番茄紅素的最佳途徑，而番茄和番茄制品由于其含量高且天然無(wú)害，提供了人體85%的番茄紅素需求量［30 ］。不同部位的番茄紅素含量差異較大，在成熟果實(shí)中番茄紅素的濃度為31.00～77.00 mg/kg，且具有較高的生物活性［31 ］。在結(jié)構(gòu)上，番茄紅素是一種脂肪族烴，具有11個(gè)碳碳共軛雙鍵，這賦予了它獨(dú)特的紅色，使其具有脂溶性。番茄紅素是一種多不飽和直鏈分子，光、化學(xué)反應(yīng)和熱都能誘導(dǎo)番茄紅素產(chǎn)生順?lè)串悩?gòu)化［32cdb6e58452b557a414f2379c76c3a4e25b4da9a336b5bb068cc0fc3ba381f4e2 ］。制藥、化妝品和食品行業(yè)對(duì)番茄紅素的需求量都很高，從番茄中獲得天然番茄紅素由于在加工過(guò)程中存在損失，市售價(jià)格昂貴，因此需要優(yōu)化加工條件，提高番茄紅素的提取率，具有十分重要的意義。

1.3 礦物質(zhì)和維生素

番茄中含有大量的礦物質(zhì)和維生素，因此可以作為人體微量營(yíng)養(yǎng)素的重要來(lái)源，包括維生素A、B、E以及鉀、鈉、鎂、硫等礦質(zhì)元素［33 ］。新鮮番茄中最豐富的礦物質(zhì)是鉀（237 mg/kg），其次是磷（24 mg/kg）、鎂（11 mg/kg）和鈉（5 mg/kg）。此外在番茄加工的廢棄物中也包含豐富的礦物，其中鉀元素在番茄廢棄物中的含量最高，達(dá)到2 238 mg/kg，其次是硫、鎂、鈉，分別依次為135、134、132 mg/kg［34 ］。

番茄還是食物中維生素C含量最高的水果蔬菜之一，維生素C具有水溶性并可以貯存在體內(nèi)，是人類(lèi)維生素C最重要的來(lái)源。維生素C的生物活性高度依賴(lài)于番茄的基因型、品種、果實(shí)發(fā)育和環(huán)境條件等因素，新鮮番茄中維生素C的含量介于80～163 mg/kg（鮮重），并具有高生物活性［35 ］。維生素C作為一種有效的抗氧化化合物，表現(xiàn)出許多與健康相關(guān)的作用。維生素E是一種脂溶性化合物，由不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)組成，包括4種生育酚（α-，β-，γ-和δ）和4種生育三烯醇（α-， β-，γ-和δ）［36 ］。α-生育酚作為人類(lèi)血漿中存在的唯一形式的維生素E，被定義為維生素E膳食攝入量中的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。由于人體缺乏合成維生素E的能力，維生素E在日常飲食中非常重要［37 ］。

1.4 脂肪酸

脂肪主要存在于番茄果皮和種子中，新鮮番茄的總脂肪重量約為0.200 g/kg，而番茄渣中脂肪含量豐富，番茄種子中脂肪含量約為120～180 g/kg，且其含油量約為20%［38 ］。番茄果皮和種子中脂肪酸的組成與低亞麻酸豆油相似，番茄中大約75%～85%的脂肪可以很容易地用溶劑提取［39 ］。番茄廢棄物中脂肪酸含量最多的是不飽和脂肪酸，約為77.04%；飽和脂肪酸占比為22.72%。此外，番茄中存在的主要脂肪酸是亞油酸，占總脂肪的51.91%；其次是油酸和棕櫚酸，分別占18.5%和16.32%［40 ］。而番茄廢棄物中多不飽和脂肪酸n-6∶n-3的比值為12.56∶1，處于相對(duì)適中的比例，對(duì)人體健康有益［40 ］。

1.5 糖苷生物堿類(lèi)

糖生物堿常指茄科植物的次生代謝物，可形成番茄堿和茄堿兩種化合物，這些代謝物的主要功能是保護(hù)植物，并可在動(dòng)物和人類(lèi)中發(fā)揮重要作用［41 ］。番茄堿主要由α-番茄堿和脫氫番茄堿組成，主要存在于未成熟番茄中（500.00 mg/kg鮮重），而紅果番茄中這些化合物的含量較低（5.00 mg/kg鮮重）。相反，成熟的番茄含有更高水平的番茄皂苷A，含量達(dá)到90.00～530.00 mg/kg鮮重［42 ］。此外，也有研究表明品種和農(nóng)藝條件等因素會(huì)影響番茄果實(shí)中2種糖生物堿化合物的含量。

2 番茄對(duì)人體健康的影響

越來(lái)越多的研究證明食用番茄對(duì)人體的健康有益，例如食用番茄和番茄制品可以降低患心血管疾病和各種癌癥的比例，這些有益的特性歸功于類(lèi)胡蘿卜素和酚類(lèi)化合物的抗氧化活性。番茄種子中的低聚糖對(duì)健康有益，可以改善腸道菌群的失調(diào)，而番茄素則可以預(yù)防結(jié)腸癌（圖2）。不同的活性物質(zhì)在膳食中起到不同的作為，共同增進(jìn)人體健康。

2.1 類(lèi)胡蘿卜素的抗氧化特性

氧化損傷是造成人體多種慢性疾病的罪魁禍?zhǔn)祝w內(nèi)自由基，或其他活性氧或含氮物質(zhì)會(huì)引起嚴(yán)重的氧化損傷［43 ］。由于自由基穩(wěn)定性低，在細(xì)胞空間的時(shí)空分布復(fù)雜，參與的反應(yīng)范圍廣，使相關(guān)研究成為生物學(xué)中最動(dòng)態(tài)、最復(fù)雜的領(lǐng)域之一。飲食因素，如礦物質(zhì)、維生素、多酚和類(lèi)胡蘿卜素的攝入被認(rèn)為對(duì)氧化應(yīng)激引起的疾病具有預(yù)防作用。而番茄中含有多種植物化學(xué)活性物質(zhì)，包括類(lèi)胡蘿卜素、生育酚、類(lèi)黃酮和氨基酸等均具有抗氧化能力，具有發(fā)揮抗氧化的潛力［8 ］。

番茄紅素具有高度不飽和的脂肪烴結(jié)構(gòu)，具有一系列獨(dú)特的生物活性。番茄紅素最重要的特性之一是就是可有效地滅活自由基，如過(guò)氧化氫、二氧化氮、硫和磺基自由基以及具有高度破壞性的羥基自由基、脂質(zhì)過(guò)氧自由基和單線(xiàn)態(tài)氧等［44 ］。有研究表明，每天食用番茄產(chǎn)品可以顯著減少Fe2+處理對(duì)DNA的損傷，并提高對(duì)紫外線(xiàn)和過(guò)渡金屬離子的抵抗力［45 ］。此外，番茄紅素的抗氧化作用可以通過(guò)其他生物活性化合物的存在而增強(qiáng)，如類(lèi)胡蘿卜素和維生素，因?yàn)樗鼈兙哂袇f(xié)同抗氧化活性，番茄紅素與其他生物活性化合物的相互作用之間的關(guān)系是目前番茄抗氧化活性研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

2.2 食用番茄與心臟健康

心血管疾病（CVD）是一類(lèi)疾病的總稱(chēng)，最常見(jiàn)的是冠心病和中風(fēng)，在世界范圍內(nèi)造成很高比例的死亡。導(dǎo)致心血管疾病的主要因素是肥胖、高血壓、高膽固醇、缺乏運(yùn)動(dòng)和吸煙等［46 ］。心血管病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)因素包括可改變和不可改變的兩類(lèi)，其中可改變的危險(xiǎn)因素受代謝和生活方式的影響，而食用具有生物活性的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有助于減少心血管疾病的發(fā)生［47 ］。番茄及其制品由于其抗氧化和抗炎機(jī)制而對(duì)心臟具有保護(hù)作用［48 ］，這一領(lǐng)域需要更多的研究來(lái)證實(shí)。

2.3 食用番茄與腫瘤的預(yù)防

許多關(guān)于人類(lèi)、動(dòng)物和細(xì)胞的研究都致力于癌癥預(yù)防。一些植物化學(xué)物質(zhì)包括類(lèi)胡蘿卜素，被認(rèn)為是可以減少癌癥風(fēng)險(xiǎn)的因素［49 ］。在癌癥預(yù)防方面，類(lèi)胡蘿卜素的癌癥預(yù)防作用研究主要集中在番茄紅素［50 ］。肺癌是世界上最常見(jiàn)的癌癥，占癌癥確診病例總數(shù)的13%，其次是乳腺癌、結(jié)腸直腸癌和前列腺癌。番茄紅素的抗腫瘤作用已經(jīng)在一項(xiàng)對(duì)香煙煙霧的研究中得到了證實(shí)，其結(jié)果表明高劑量和低劑量番茄紅素均能抑制細(xì)胞鱗狀化的發(fā)生率［51 ］。另外一項(xiàng)針對(duì)332名肺癌患者和865名對(duì)照組患者的流行病學(xué)研究表明，攝入3種類(lèi)胡蘿卜素（β-胡蘿卜素、α-胡蘿卜素和葉黃素）組合最高的人患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)最低［52 ］。此研究還表明，除了番茄紅素，番茄的其他成分也可能對(duì)肺癌有保護(hù)作用［52 ］。

有研究發(fā)現(xiàn)，西方偏好的飲食習(xí)慣（橄欖油、紅酒和番茄）與結(jié)直腸癌的發(fā)生呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，而番茄被認(rèn)為是這種飲食習(xí)慣的關(guān)鍵因素［53 ］。而另一項(xiàng)關(guān)于番茄和胡蘿卜汁對(duì)胃腸官腔影響的研究中發(fā)現(xiàn)，在飲用含有類(lèi)胡蘿卜素和番茄紅素的果汁14 d后，在糞便中檢測(cè)到類(lèi)胡蘿卜素水平的增加，同時(shí)可以改變結(jié)腸癌發(fā)生的相關(guān)進(jìn)程，降低發(fā)病率［54 - 55 ］。

3 不同加工方式對(duì)番茄品質(zhì)的影響

番茄的加工包括多個(gè)步驟，根據(jù)最終產(chǎn)品主要有番茄罐頭、番茄醬汁、果汁和調(diào)味沙拉醬等。目前加工番茄中常用的工藝有機(jī)械處理、熱處理和非熱處理等，由于機(jī)械處理對(duì)番茄保質(zhì)期增加較小，且對(duì)營(yíng)養(yǎng)幾乎無(wú)影響，因此主要討論熱處理和非熱處理導(dǎo)致番茄營(yíng)養(yǎng)成分和生物利用度的變化（圖3）。

3.1 熱處理對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)的影響

傳統(tǒng)的熱加工對(duì)番茄制品主要在延長(zhǎng)保質(zhì)期和提高食品安全質(zhì)量等方面發(fā)揮作用。在大多數(shù)情況下，依賴(lài)于高溫的方法有不同的用途，如滅活微生物和酶，改變番茄外觀(guān)以及增加番茄產(chǎn)品的濃度。常用的油炸或煮沸等處理方法，可能使番茄在外觀(guān)、營(yíng)養(yǎng)、感官和成分特性方面發(fā)生改變，例如熱處理會(huì)使造成番茄材料中35%～78%槲皮素結(jié)合物損失，而黃酮醇則會(huì)被降解，然后進(jìn)一步分解到沸水中。熱處理對(duì)番茄制品中活性成分的影響因溫度的不同而不同［56 ］。熱加工過(guò)程中對(duì)番茄中總酚含量的影響在不同的研究中存在爭(zhēng)論，有研究發(fā)現(xiàn)，將番茄勻漿加熱到88 ℃并維持30 min后，總酚含量并有發(fā)生變化［57 ］。而其他研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)熱處理的番茄泥中的酚含量發(fā)生了變化，這主要是由于番茄基質(zhì)中的酚類(lèi)化合物在整個(gè)過(guò)程中被釋放出來(lái)，所以番茄汁中的總酚類(lèi)化合物增加［6 ］。

在工業(yè)加工過(guò)程中，加熱會(huì)影響番茄和番茄制品的質(zhì)量，包括顏色、粘度和風(fēng)味都會(huì)有所改變［58 ］。關(guān)于顏色方面的變化，主要是由于色素降解和美拉德反應(yīng)，同時(shí)可以造成抗壞血酸降解。在60～120 ℃條件下加熱1～6 h后，番茄泥的紅色強(qiáng)度顯著下降，這是由于強(qiáng)熱處理造成番茄紅素分解并形成美拉德反應(yīng)產(chǎn)物［59 ］。此外，由于番茄紅素可以分解植物細(xì)胞的纖維素結(jié)構(gòu)，因此適當(dāng)加熱有助于通過(guò)提高番茄紅素的生物利用度來(lái)滅活相關(guān)酶以保持番茄汁的顏色。因此，為了提高番茄紅素在番茄制品中的顏色和生物利用度，適當(dāng)加熱是在應(yīng)用非熱處理方法之前需要考慮的一個(gè)重要預(yù)處理步驟［60 ］。

有研究證實(shí)，傳統(tǒng)的巴氏殺菌法會(huì)使番茄泥的粘度大大降低［61 ］。低粘度的番茄產(chǎn)品無(wú)法在懸浮液中保留其固體部分，導(dǎo)致了果肉和果清分離，可以通過(guò)熱冷交替處理來(lái)滅活果膠酶以克服這個(gè)問(wèn)題。盡管高溫處理可以通過(guò)使果膠酶失活而增加番茄汁的稠度，但另外一些研究報(bào)告發(fā)現(xiàn)高溫使可溶性果膠從細(xì)胞壁中滲出，而溶出的果膠則由于長(zhǎng)時(shí)間加熱而變性造成粘度降低［62 ］。

溫度升高對(duì)番茄揮發(fā)性氣味化合物有很大的影響。熱處理會(huì)改變新鮮番茄中一些典型化合物包括飽和與不飽和C6醛、酯、酮和類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)的含量。番茄泥經(jīng)過(guò)60 ℃的熱處理后2-甲基-2-丁烯醛和1-庚烯-3-酮的含量增加，這會(huì)導(dǎo)致番茄煮熟后散發(fā)出類(lèi)似茶的氣味［63 ］。還有研究發(fā)現(xiàn)冷歇期和熱歇期番茄汁的揮發(fā)性成分存在差異，后者的揮發(fā)性成分含量較低，而這些差異在番茄的濃縮過(guò)程中造成番茄風(fēng)味的改變，進(jìn)一步說(shuō)明了溫度可以改變揮發(fā)性化合物的組成［64 ］。

微波加熱可作為一種常規(guī)熱加工的替代方法以提高番茄汁的質(zhì)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和保質(zhì)期。微波加熱能夠從食物基質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生熱量，這是任何傳統(tǒng)加熱方法都無(wú)法做到的［65 ］。事實(shí)證明，與傳統(tǒng)加熱技術(shù)相比，微波處理速度更快，能夠更好地保持番茄的質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)特性（特別是維生素的保留）［66 ］。研究表明，與傳統(tǒng)熱加工的番茄汁相比，微波加工的番茄汁具有更高的抗壞血酸、總類(lèi)胡蘿卜素和番茄紅素含量。微波加熱最重要的問(wèn)題之一是溫度分布不均勻，這可能會(huì)影響食品的安全和質(zhì)量［67 ］。微波處理在更短的處理時(shí)間內(nèi)進(jìn)行熱殺菌，同時(shí)賦予產(chǎn)品更高的抗氧化生物活性，可以提供一種物化性質(zhì)和微生物特性更穩(wěn)定的番茄產(chǎn)品。

3.2 非熱加工對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

傳統(tǒng)的非熱加工手段如切割、均質(zhì)和剝皮等步驟，往往會(huì)導(dǎo)致鮮切番茄組織暴露在空氣中從而影響其抗氧化成分。此外，消費(fèi)者在直接食用番茄時(shí)往往喜歡去掉番茄果實(shí)的特定部分，如果皮、花萼和種子等，該過(guò)程同樣會(huì)對(duì)品質(zhì)造成影響，同時(shí)浪費(fèi)果皮和種子中的黃酮和酚類(lèi)物質(zhì)。因此目前出現(xiàn)了一系列富含科技含量的新型非熱加工手段，已經(jīng)成為一種潛在的替代熱處理的加工方式，包括超高壓、超聲和電磁脈沖處理等手段，該類(lèi)非熱加工方法加工過(guò)程溫度低，能源利用率高，具有能夠保持番茄的色、香、味不變且保持較高的生物活性，同時(shí)殺滅腐敗微生物和降低相關(guān)酶活等特點(diǎn)［68 ］。

3.2.1 超高壓處理（High pressure processing， HPP）

HPP是一種利用水作為媒介傳遞100～900 MPa壓力用以滅活微生物和相關(guān)酶來(lái)保存食物的技術(shù)。研究表明，與傳統(tǒng)熱處理和未加工的番茄制品相比，HPP改善了番茄制品的顏色特性［3 ］。HPP對(duì)番茄產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)和感官特性的影響已被廣泛研究，并被證明有助于提高食物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、抗氧化活性和風(fēng)味特性。與熱加工的番茄泥相比，HPP加工的番茄泥中維生素C含量明顯更高［69 ］。另外一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)番茄泥在高溫及400 MPa的壓力下加工時(shí)，類(lèi)胡蘿卜素含量顯著下降，而樣品經(jīng)過(guò)600 MPa處理后，類(lèi)胡蘿卜素含量比未經(jīng)處理組增加了172%［70 ］。此外，HPP在100～600 MPa時(shí)已被證明能提高番茄汁和番茄泥中番茄紅素的提取率。同時(shí)，HPP具有激活細(xì)胞釋放多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，但單獨(dú)的高壓處理可能存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，部分微生物孢子的抗性壓力達(dá)到1 200 MPa［71 ］。

3.2.2 超聲處理（Ultrasonic processing， US） 人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)的閾值為16 kHz，使用大于該值的聲波產(chǎn)生的能量來(lái)處理番茄是一種新型的非熱加工手段［72 ］。US滅活微生物的機(jī)理是通過(guò)物理（空化、機(jī)械效應(yīng)和微機(jī)械沖擊）或化學(xué)（由于聲化學(xué)反應(yīng)而形成自由基）手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該技術(shù)被認(rèn)為是一種十分具有應(yīng)用前景的新型非熱技術(shù)，可產(chǎn)生廣泛的效益，其特點(diǎn)在于更高的產(chǎn)品獲得率，更短的加工時(shí)間，更簡(jiǎn)單的操作和更低維護(hù)成本，同時(shí)可以改善番茄的口味，質(zhì)地，風(fēng)味和顏色，并在較低的溫度下減少病原體［73 ］。據(jù)報(bào)道，US處理番茄汁可以通過(guò)減小番茄汁的粒徑使PME酶和PG酶失活來(lái)提高其流變性能，同時(shí)有效保持番茄汁的均一性［74 ］。US處理可以使番茄汁的亮度、紅度、黃度值均下降，總色差增加，從而改變番茄汁的顏色。不過(guò)，有研究發(fā)現(xiàn)US處理（20 kHz，脈沖持續(xù)時(shí)間5 s開(kāi)和5 s關(guān)/30～40 ℃ 保持2 min）會(huì)降解番茄汁中30%～40%的抗壞血酸。US加工過(guò)程中對(duì)微生物的殺傷機(jī)制主要是造成細(xì)胞壁的破裂、細(xì)胞膜的破壞和變薄以及通過(guò)自由基的產(chǎn)生和局部產(chǎn)熱造成DNA損傷。當(dāng)US在適當(dāng)品質(zhì)方面具有很大的潛力［75 ］。

3.2.3 脈沖電場(chǎng)處理（Pulsed electric field processing， PEF） 脈沖電場(chǎng)技術(shù)是將短的高功率電脈沖（ms或μs）傳遞到位于電極之間的產(chǎn)品當(dāng)中。在PEF處理過(guò)程中，施加高電壓會(huì)使樣品中的微生物失活，同時(shí)對(duì)食品品質(zhì)造成最小的不利影響［76 ］。脈沖電場(chǎng)處理的典型系統(tǒng)包括PEF發(fā)生器（由高壓發(fā)生器和脈沖發(fā)生器組成）、處理室、產(chǎn)品處理系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)和控制裝置。中等強(qiáng)度脈沖電場(chǎng)（MIPEF）和高等強(qiáng)度脈沖電場(chǎng)（HIPEF）處理都可以應(yīng)用于食品工業(yè)，其中HIPEF技術(shù)（20～80 kV /cm，1～10 μs短脈沖）已被廣泛研究作為傳統(tǒng)熱處理的替代方法［77 ］。由于它能使微生物和酶失活，同時(shí)保持液體食品的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量、抗氧化活性和新鮮度，因此其應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注。有研究報(bào)道，HIPEF處理（40 kV/cm，57 μs） 番茄汁可通過(guò)控制酶活達(dá)到比熱處理更有效地保存番茄的顏色口味。此外，HIPEF可使番茄汁中超過(guò)80%的PME酶失活，同時(shí)可以顯著的增強(qiáng)番茄汁的粘度［78 ］。

除了HIPEF技術(shù)外，中等強(qiáng)度脈沖電場(chǎng)（MIPEF）技術(shù)在食品工業(yè)中也收到越來(lái)越多的關(guān)注。與HIPEF處理相比，在MIPEF中使用的電壓水平較低（小于2 kV）。研究發(fā)現(xiàn)MIPEF處理（1 kV/cm，4 μs）番茄顯著增加了番茄汁中類(lèi)胡蘿卜素化合物的含量，包括葉黃素、α-蘿卜素和β-胡蘿卜素、反式番茄紅素，而這一變化歸因于MIPEF誘導(dǎo)的應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng)了代謝物的產(chǎn)生［79 ］。

4 小結(jié)及展望

隨著人們生活水平的不斷提高，番茄的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及生物功效在未來(lái)將越來(lái)越多地受到關(guān)注，番茄作為具有抗氧化活性的健康食品，其膳食機(jī)理及在預(yù)防和改善代謝類(lèi)疾病的具體調(diào)控機(jī)理方面的研究尚有許多空白，全面的了解番茄的營(yíng)養(yǎng)組成和活性成分是研究其功能的前提。確定番茄在營(yíng)養(yǎng)方面潛力的活性化合物并如何在加工過(guò)程中保留其功能成分成為另外一個(gè)研究熱點(diǎn)，傳統(tǒng)熱加工被認(rèn)為對(duì)番茄的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)破壞極大，主要表現(xiàn)在多酚類(lèi)和黃酮類(lèi)物質(zhì)的損耗，如何改善熱加工工藝以減少損耗，可以大大地提高番茄產(chǎn)品的附加值，同時(shí)有益消費(fèi)者的健康。其次，一些非傳統(tǒng)的熱加工技術(shù)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如何進(jìn)一步保證其安全性和可靠性在未來(lái)的研究中有著廣闊的前景。

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