一种提高番茄汁中番茄红素生物利用率的方法与流程

本发明属于功能性营养食品制备加工技术领域，特别涉及一种提高番茄汁中番茄红素生物利用率的方法。

背景技术：

番茄红素具有抗氧化、免疫调节、抗癌等作用，能有效预防乳腺癌、前列腺癌、心血管疾病以及其他疾病。然而，番茄红素是疏水性功能因子，水溶性差，易被外界光、氧、热等氧化降解和异构化、肠道通透性极低等缺陷使得其生物利用率仅有0.1％至1.6％，因此限制了它在食品及医学领域内的进一步应用，不能有效发挥其生物活性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高番茄汁中番茄红素生物利用率的方法，具体技术方案如下：

一种提高番茄汁中番茄红素生物利用率的方法为，将蛋白质和/或多糖的分散液、番茄汁混合得到混合液，或者将蛋白质和/或多糖的分散液、番茄汁和油混合得到混合液，对所得混合液进行剪切、均质；

所述蛋白质和/或多糖的分散液通过将蛋白质和/或多糖分散在去离子水中得到。更进一步地，将蛋白质和/或多糖在去离子水中搅拌溶解后，放置室温过夜搅拌，使其充分水化。

所述蛋白质为动物蛋白和/或植物蛋白；所述动物蛋白质为乳清分离蛋白、乳铁蛋白、酪蛋白、血清蛋白、卵蛋白、鱼糜蛋白、明胶、胶原蛋白中的一种或多种；所述植物蛋白质为大豆蛋白、花生蛋白中的一种或两种。

所述多糖为阿拉伯胶、海藻酸钠、甜菜果胶、透明质酸、黄原胶、葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、壳聚糖、卡拉胶中的一种或多种；

所述油为中链甘油三酯(mct)、长链甘油三酯(lct)、短链甘油三酯(sct)、玉米油、芝麻油、亚麻籽油、葵花籽油、大豆油、花生油、菜籽油、橄榄油、棉籽油、瓜子油中的一种或多种。

所述番茄汁通过将番茄热烫洗净去皮、籽，榨汁后用40～80目筛及两层医用纱布过滤得到；所述热烫温度为80～90℃，热烫时间为2～10min；所述榨汁采用榨汁机打浆1min以上，优选打浆1-2min。

所述混合液中蛋白质的质量分数为0.5～1.5％，多糖的质量分数为0.5～1.5％，油的质量分数为0.5～2％。

所述剪切的条件为：转速10000～20000rpm，时间2～5min；均质的条件为：压力20～100mpa，循环1～5次。

利用本发明方法，番茄汁中番茄红素生物利用率最高能达到56.65％。

本发明的有益效果为：

(1)本发明利用剪切、均质破坏番茄天然细胞壁屏障，使得番茄红素得到有效释放；本发明利用蛋白质作为乳化剂在油水或气液界面上形成吸附层降低界面张力，利用多糖良好的增稠和持水特性，对番茄汁进行界面重组后，改变从番茄汁组织中释放出来的番茄红素含量，有效提高了番茄汁溶液的生物利用率。

(2)相比于目前市场上富含番茄红素的乳状液产品所使用的含量多的合成或半合成小分子乳化剂，本发明中蛋白质或多糖、油均是天然的食品级大分子原料，不使用任何有机试剂，安全无害、制备方法简单高效、条件温和、成本低廉，适用于番茄饮品、保健品等工业制品的大规模生产。

附图说明

附图1为实施例1、空白对比例、对照组-1所得溶液中番茄红素的生物利用率；

附图2为实施例2、空白对比例、对照组-2所得番茄汁产品中番茄红素的生物利用率；

附图3为实施例3、空白对比例、对照组-3所得番茄汁产品中番茄红素的生物利用率；

附图4为实施例4、空白对比例、对照组-4所得番茄汁产品中番茄红素的生物利用率；

附图5为实施例5、实施例6、对比例、对照组-5所得番茄汁产品中番茄红素的生物利用率。

具体实施方式

本发明提供了一种提高番茄汁中番茄红素生物利用率的方法，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明。

本发明选用的番茄均为同批市售精品番茄，番茄表面干净无污染、色泽红润、大小均匀，由当地超市提供。

空白对比例

以不添加任何物质的番茄汁样品作为空白对照组，具体为：将新鲜番茄在80～90℃条件下热烫5min去皮、去梗，用榨汁机打浆2min后利用40目筛及两层医用纱布过滤去籽，得到番茄汁。

实施例1

按照下述方法利用不同浓度的乳清分离蛋白(简写为wpi)和芝麻油混合提高番茄汁中番茄红素生物利用率：

(1)将乳清分离蛋白溶于去离子水，搅拌完全溶解后，室温下放置过夜搅拌，使其充分水化，分别得到质量分数为1％、2％、3％的乳清分离蛋白分散液。

(2)将新鲜番茄在80～90℃条件下热烫5min去皮、去梗，用榨汁机打浆2min后利用40目筛及两层医用纱布过滤去籽，得到番茄汁。

(3)将步骤(1)所得乳清分离蛋白分散液、步骤(2)所得番茄汁、芝麻油混合，得到乳清分离蛋白质量分数为0.5％、1％、1.5％，芝麻油质量分数均为2％的几组混合液。

(4)对步骤(3)所得几组混合液进行剪切和均质：剪切转速20000rpm，剪切时间2min；均质压力50mpa，均质循环3次；得到0.5wt.％wpi+2wt.％芝麻油、1wt.％wpi+2wt.％芝麻油、1.5wt.％wpi+2wt.％芝麻油的番茄汁样品。

以不添加乳清分离蛋白，仅加入芝麻油的番茄汁样品作为对照组-1，具体为：将实施例1步骤(2)所得番茄汁和芝麻油混合，然后进行剪切和均质，得到2wt.％芝麻油的番茄汁样品；其中芝麻油含量、剪切均质参数均与实施例1相同。

按照下述方法模拟体外口腔-胃-小肠消化体系，测定实施例1、空白对比例、对照组-1所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率：

a.开始每个消化阶段前将上述方法所得所有番茄汁样品加热至37℃，并在整个消化过程中保持37℃。

初始体系：将含有2％食用油的20ml乳液置于37℃的摇瓶中。

模拟口腔：含0.03％粘蛋白的唾液20ml，与初始样品在37℃，ph值6.8下混合，将混合液放入37℃恒温水浴震荡箱中，100rpm下震荡10min。

模拟胃消化：将20ml口腔消化后的样品移入100ml烧杯中，与含0.0032g/ml的20ml胃蛋白酶模拟液混合，调节ph至2.5，37℃摇2小时，振荡速度为100r/min。

模拟肠道消化：将30ml胃消化后的样品移入100ml烧杯，调节ph值为7.00，在恒定搅拌条件下加入1.5ml模拟肠道液和3.5ml胆盐溶液，调节ph值为7.00，快速加入2.5ml脂肪酶溶液，用0.25n(mol/l)氢氧化钠溶液使其在37℃下保持恒定的ph值2小时。

b.番茄红素的生物利用率：

小肠消化结束后，消化液在4℃，4000×g离心40min，上清液代表消化过程中形成的“胶束”部分。番茄红素的生物利用率(lycopenebioaccessibility，lba)采用下述式1计算：

式中c胶束为胶束部分中番茄红素的浓度(μg/ml)；c原消化液为原消化液中总番茄红素的浓度(μg/ml)。

实施例1、空白对比例、对照组-1所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率如图1所示。图1中横轴0.5％wpi、1％wpi、1.5％wpi分别代表0.5wt.％wpi+2wt.％芝麻油、1wt.％wpi+2wt.％芝麻油、1.5wt.％wpi+2wt.％芝麻油处理所得的番茄汁样品。空白对比例番茄汁样品中番茄红素的生物利用率仅为5.84％；对照组-1番茄汁样品中番茄红素的生物利用率达到8.36％；实施例1所得几组番茄汁样品中番茄红素的生物利用率分别为11.26％(0.5wt.％wpi+2wt.％芝麻油)、20.55％(1wt.％wpi+2wt.％芝麻油)、14.01％(1.5wt.％wpi+2wt.％芝麻油)。可见，wpi能对番茄汁界面进行有效重组，从而提高番茄红素的生物利用率；其中1wt.％wpi+2wt.％芝麻油能实现最高的番茄红素生物利用率。

实施例2

按照下述方法利用不同芝麻油浓度和海藻酸钠(简写为sa)混合提高番茄汁中番茄红素生物利用率：

(1)将海藻酸钠溶于去离子水，搅拌完全溶解后，室温下放置过夜搅拌，使其充分水化，得到质量分数为2％的海藻酸钠分散液。

(2)将新鲜番茄在80～90℃条件下热烫5min去皮、去梗，用榨汁机打浆2min后利用40目筛及两层医用纱布过滤去籽，得到番茄汁。

(3)将步骤(1)所得海藻酸钠分散液、步骤(2)所得番茄汁、芝麻油混合，得到海藻酸钠质量分数均为1％，芝麻油质量分数分别为0.5％、1％、1.5％、2％的几组混合液。

(4)对步骤(3)所得几组混合液进行剪切和均质：剪切转速10000rpm，剪切时间2min；均质压力50mpa，均质循环3次。得到含有1wt.％sa+0.5wt.％芝麻油、1wt.％sa+1wt.％芝麻油、1wt.％sa+1.5wt.％芝麻油、1wt.％sa+2wt.％芝麻油的番茄汁样品。

以不添加芝麻油，仅加入海藻酸钠的番茄汁样品作为对照组-2，具体为：将实施例2步骤(1)所得海藻酸钠分散液、步骤(2)所得番茄汁混合，然后进行剪切和均质，得到含1wt.％sa的番茄汁样品；其中海藻酸钠含量、剪切和均质参数与实施例2相同。

按照与实施例1相同的方法模拟体外口腔-胃-小肠消化体系，测定实施例2、对照组-2所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率。

如图2所示为空白对比例、对照组-2、实施例2所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率的对比结果。图2中横轴0.5％油、1％油、1.5％油、2％油分别代表1wt.％sa+0.5wt.％芝麻油、1wt.％sa+1wt.％芝麻油、1wt.％sa+1.5wt.％芝麻油、1wt.％sa+2wt.％芝麻油处理所得的番茄汁样品。对照组-2所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率达到10.04％；实施例2所得番茄汁产品中番茄红素的生物利用率分别达到13.56％(1wt.％sa+0.5wt.％芝麻油)、21.76％(1wt.％sa+1wt.％芝麻油)、24.36％(1wt.％sa+1.5wt.％芝麻油)、27.92％(1wt.％sa+2wt.％芝麻油)。以上结果表明添加油脂能够使番茄汁中番茄红素的有效溶出，从细胞组织中释放出更多的番茄红素，从而显著提高番茄汁产品中番茄红素的生物利用率，且随着芝麻油浓度不断增大，所得番茄汁产品中番茄红素的生物利用率也不断增大。

实施例3

按照下述方法利用不同浓度海藻酸钠(简写为sa)与芝麻油混合提高番茄汁中番茄红素生物利用率：

(1)将海藻酸钠溶于去离子水，搅拌完全溶解后，室温下放置过夜搅拌，使其充分水化，分别得到质量分数为1％、2％、3％的海藻酸钠分散液。

(2)将新鲜番茄在80～90℃条件下热烫5min去皮、去梗，用榨汁机打浆2min后利用40目筛及两层医用纱布过滤去籽，得到番茄汁。

(3)将步骤(1)所得海藻酸钠分散液、步骤(2)所得番茄汁、芝麻油混合，得到海藻酸钠质量分数分别为0.5％、1％、1.5％，芝麻油质量分数均为2％的几组混合液。

(4)对步骤(3)所得几组混合液进行剪切和均质：剪切转速10000rpm，剪切时间2min；均质压力50mpa，均质循环3次。得到0.5wt.％sa+2wt.％芝麻油、1wt.％sa+2wt.％芝麻油、1.5wt.％sa+2wt.％芝麻油的番茄汁样品。

以不添加海藻酸钠，仅加入芝麻油的番茄汁样品作为对照组-3，具体为：将实施例3步骤(2)所得番茄汁和芝麻油混合，然后进行剪切和均质得到的番茄汁样品。其中，芝麻油含量、剪切均质参数均与实施例3相同。

按照与实施例1相同的方法模拟体外口腔-胃-小肠消化体系，测定实施例3、对照组-3所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率。

如图3所示为空白对比例、对照组-3、实施例3所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率对比结果。图3中横轴0.5％sa、1％sa、1.5％sa分别代表0.5wt.％sa+2wt.％芝麻油、1wt.％sa+2wt.％芝麻油、1.5wt.％sa+2wt.％芝麻油处理所得的番茄汁样品。由图3可知，对照组-3番茄汁样品中番茄红素的生物利用率达到8.36％；实施例3几组番茄汁样品中番茄红素的生物利用率分别达到10.57％(0.5wt.％sa+2wt.％芝麻油)、27.92％(1wt.％sa+2wt.％芝麻油)、8.69％(1.5wt.％sa+2wt.％)。可以看出，不同浓度的海藻酸钠能能对番茄汁界面进行有效重组、提高番茄红素的生物利用率。其中，1wt.％sa+2wt.％芝麻油能使番茄汁中番茄红素的有效溶出，从细胞组织中释放出更多的番茄红素，从而极大程度上提高了所得番茄汁产品中番茄红素的生物利用率。

实施例4

按照下述方法利用不同食用油(芝麻油、玉米油或中链甘油三酯)与乳清分离蛋白(简写为wpi)混合提高番茄汁中番茄红素生物利用率：

(1)将乳清分离蛋白溶于去离子水，搅拌完全溶解后，室温下放置过夜搅拌，使其充分水化，得到质量分数为2％的乳清分离蛋白分散液。

(2)将新鲜番茄在80～90℃条件下热烫5min去皮、去梗，用榨汁机打浆1min后利用40目筛及两层医用纱布过滤去籽，得到番茄汁。

(3)将步骤(1)所得乳清分离蛋白分散液、步骤(2)所得番茄汁分别与不同食用油混合，得到乳清分离蛋白质量分数均为1％，芝麻油、玉米油或中链甘油三酯(mct)的质量分数为2％的几组混合液。

(4)对步骤(3)所得几组混合液进行剪切和均质：剪切转速20000rpm，剪切时间2min；均质压力50mpa，均质循环3次。得到1wt.％wpi+2wt.％芝麻油、1wt.％wpi+2wt.％玉米油、1wt.％wpi+2wt.％mct处理的番茄汁样品。

以不添加食用油，仅加入乳清分离蛋白的番茄汁样品作为对照组-4，具体为：将实施例4步骤(1)所得乳清分离蛋白分散液、步骤(2)所得番茄汁混合，然后进行剪切和均质，得到1wt.％wpi处理的番茄汁样品。其中乳清分离蛋白质量分数、剪切均质参数均与实施例4相同。

按照与实施例1相同的方法模拟体外口腔-胃-小肠消化体系，测定实施例4、对照组-4所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率。

如图4所示为空白对比例、对照组-4、实施例4所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率对比结果。图4中横轴芝麻油、玉米油、mct分别代表1wt.％wpi+2wt.％芝麻油、1wt.％wpi+2wt.％玉米油、1wt.％wpi+2wt.％mct处理所得的番茄汁样品。

由图4可知，对照组-4番茄汁样品中番茄红素的生物利用率达到15.33％；实施例4几组番茄汁样品中番茄红素的生物利用率分别达到20.55％(1wt.％wpi+2wt.％芝麻油)、56.65％(1wt.％wpi+2wt.％玉米油)、36.79％(1wt.％wpi+2wt.％mct)。以上结果说明2％的芝麻油、玉米油、mct均能使番茄汁中番茄红素的有效溶出，从细胞组织中释放出更多的番茄红素，从而极大程度上提高了所得番茄汁产品中番茄红素的生物利用率，其中玉米油的效果最好。

实施例5

按照下述方法分别利用阿拉伯胶(ga)、海藻酸钠(sa)、乳铁蛋白(lf)与玉米油混合提高番茄汁中番茄红素生物利用率：

(1)分别将阿拉伯胶(ga)、海藻酸钠(sa)、乳铁蛋白(lf)溶于去离子水，搅拌完全溶解后，室温下放置过夜搅拌，使其充分水化，分别得到阿拉伯胶(ga)质量分数10％、海藻酸钠(sa)质量分数10％、乳铁蛋白(lf)质量分数10％的分散液。

(2)将新鲜番茄在80～90℃条件下热烫5min去皮、去梗，用榨汁机打浆1min后利用40目筛及两层医用纱布过滤去籽，得到番茄汁。

(3)将步骤(1)所得分散液、步骤(2)所得番茄汁、玉米油混合，得到1wt.％ga+2wt.％玉米油、1wt.％sa+2wt.％玉米油、1wt.％lf+2wt.％玉米油的几组混合液。

(4)对步骤(3)所得几组混合液进行剪切和均质：剪切转速20000rpm，剪切时间2min；均质压力50mpa，均质循环3次。得到1wt.％ga+2wt.％玉米油、1wt.％sa+2wt.％玉米油、1wt.％lf+2wt.％玉米油处理的番茄汁产品。

以不添加蛋白或多糖，仅加入玉米油的番茄汁样品作为对照组-5，具体为：将实施例5步骤(2)所得番茄汁和玉米油混合，然后进行剪切和均质得到的番茄汁样品。其中，玉米油含量、剪切均质参数均与实施例5相同。

按照与实施例1相同的方法模拟体外口腔-胃-小肠消化体系，测定对照组-5、实施例5所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率。

实施例6

按照下述方法分别利用阿拉伯胶(ga)、海藻酸钠(sa)、乳铁蛋白(lf)提高番茄汁中番茄红素生物利用率：

(1)分别将ga、sa、lf溶于去离子水，搅拌完全溶解后，室温下放置过夜搅拌，使其充分水化，分别得到含10wt.％ga、10wt.％sa、10wt.％lf的分散液。

(2)将新鲜番茄在80～90℃条件下热烫5min去皮、去梗，用榨汁机打浆1min后利用40目筛及两层医用纱布过滤去籽，得到番茄汁。

(3)将步骤(1)所得分散液、步骤(2)所得番茄汁混合，得到1wt.％ga、1wt.％sa、1wt.％lf的几组混合液。

(4)对步骤(3)所得混合液进行剪切和均质：剪切转速20000rpm，剪切时间2min；均质压力50mpa，均质循环3次。得到1wt.％ga、1wt.％sa、1wt.％lf处理的番茄汁产品。

按照与实施例1相同的方法模拟体外口腔-胃-小肠消化体系，测定实施例6所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率。

图5为空白对比例、对照组-5、实施例5、实施例6所得番茄汁样品中番茄红素的生物利用率对比结果。图5中横轴lyc无油代表空白对比例，lyc有油代表对照组-5，lycga无油、lycga有油分别代表1wt.％ga、1wt.％ga+2wt.％玉米油处理的番茄汁样品，lycsa无油、lycsa有油分别代表1wt.％sa、1wt.％sa+2wt.％玉米油处理的番茄汁样品，lyclf无油、lyclf有油分别代表1wt.％lf、1wt.％lf+2wt.％玉米油处理的番茄汁样品。其中，2wt.％玉米油、1wt.％ga+2wt.％玉米油、1wt.％sa+2wt.％玉米油、1wt.％lf+2wt.％玉米油处理的番茄汁产品中番茄红素的生物利用率分别为8.09％、10.79％、53.70％、17.69％。1wt.％ga、1wt.％sa、1wt.％lf处理的番茄汁产品中番茄红素的生物利用率分别为4.72％、10.05％、10.60％。

从图5可以看出，利用1wt.％的蛋白或多糖对番茄汁进行界面重组后，番茄红素的生物利用率均有所提升，其中，利用1wt.％海藻酸钠对番茄汁进行界面重组来提高番茄红素生物利用率的效果最佳。