番茄红素的提取与番茄酱制作

番茄加工品

番茄红素的提取

番茄酱制作番茄的营养成分番茄的化学成份

成分含量成分含量水分94.1%磷27mg/100g蛋白质1.0%铁1100IU脂肪0.3%维生素A0.6mg/100g碳水化合物3.9%维生素B10.06mg/100g纤维素0.3%维生素B20.04mg/100g灰分0.6%维生素C30mg/100g钙11mg/100g尼克酸0.5mg/100g因品种、栽培条件、土壤、气温和湿度的不同，番茄的化学成分会有很大的不同。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。一般只在后期采收时含0.1-0.2%的蔗糖，前期一般没有。葡萄糖、果糖和蔗糖三种糖的比例为11﹕10﹕1。胡萝卜含糖主要是蔗糖，西瓜主要为果糖，甘蓝主要为葡萄糖。果胶

果胶物质为蔬菜中普遍存在的高分子化合物，番茄中的含量为0.2-0.5%，在植物体内有三种状态，原果胶、果胶、果胶酸，番茄在成熟储藏加工期间，其体内的果胶物质不断的变化，可简单表示如下：

原果胶原果胶酶（成熟）纤维素、果胶果胶酶（过熟）

甲醇、果胶酸（果胶酸酶）还原糖、半乳糖醛酸

果胶酸有使碱土金属成为非水溶性盐类的能力，比如果胶酸与钙化合后，即成为果胶酸钙而不溶于水，并成为胶冻状沉淀，在加工整番茄罐头是常利用这种性质来增加番茄的硬度。

番茄中的果胶可分为可溶性和不溶性两大类。可溶性果胶与浓缩番茄制品的粘稠性有密切关系。随着番茄成熟度的增长，不溶性原果胶逐渐水解。在破碎的番茄中,果胶在果胶酶的作用下,迅速分解成低分子物质,而失去粘性。加工中也根据这个特性来确定加工工艺生产出热破和冷破。果胶有机酸

番茄含有苹果酸、柠檬酸和微量草酸、酒石酸、琥珀酸。在生长发育时酸的种类和含量有所变化：未成熟的番茄含有微量的草酸，正常成熟的番茄以苹果酸和柠檬酸为主，过熟发软的番茄中苹果酸和柠檬酸降低，并有琥珀酸生成。酸度的强弱不以总酸量为依据，而取决于PH值，也就是氢离子浓度越大越酸。番茄的胶状组织部分含酸量较多，而果肉部分含酸量则较少。番茄的pH值一般为3.9—4.6,而以PH值4.3时为宜。PH值高时,杀茵时间需要延长,对制品的色泽,果肉的风昧和组织均有影响,还会降低维生素C的含量。

番茄红素为胡萝卜素同分异构体，番茄的红色就是这种颜色的反映。番茄中的类胡萝卜素为番茄红素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素及叶黄素等。色泽的好坏决定于色素含量的多少。番茄中一般胡萝卜素平均含量为0.4-0.75mg/100g，果肉中的类胡萝卜素的含量约为8-12mg/100g,其中番茄红素含量为85～90%时,呈深红色；若含量为70～80%时,呈橙红色。番茄红素最适宜温度24℃，30℃以上时番茄红素不能形成。成熟度高的红番茄的呈色物质,除类胡萝卡素外,尚含有少量的黄酮类化合物。色素物质维生素维生素C、维生素B2在番茄中含量较多，而未成熟的番茄富含维生素K。番茄中没有维生素A，但含维生素A原（胡萝卜素），进入人的机体内能转化成维生素A，耐高温。但维生素A原（胡萝卜素），在加热时遇氧则易氧化，番茄汁在100℃加热4小时胡萝卜素损失为12%。气味番茄中游离氨基酸的种类很多，含量亦较丰富，番茄制品中的特有风味氨基酸有关,麸氨酸与5’-肌苷酸等核酸类相混合,使制品具有优良的香味。番茄所特有的香气由所含挥发性芳香物质所构成。在加工处理时,因加热芳香物质被挥发,故原料与浓缩番茄制品种的芳香物质含量有很大的差别。番茄中芳香物质的成份如下：醛类——乙醛、异戊醛、n-己醛、糠醛、苯甲醛及其他不饱和醛；酮类——丙酮及其他酮类；醇类——甲醇、乙醇、丙醇类、戊醇类及己醇类；其他成份——甲基水杨酸酯及其他一些酯类、萜烯类化合物。一、番茄红素的概述1.1基本介绍番茄红素(Lycopene）又名番茄烃，是一种脂溶性天然色素，在化学结构上属于类胡萝卜素，呈红色、黄色或橙色。它是动植物中广泛存在的一类非常重要的天然色素，主要由植物和微生物合成。这种功能性的天然类胡萝卜素，因最早在番茄中发现而得名。它主要存在于番茄、西瓜、葡萄、柑橘、葡萄柚和芒果等水果中，其中成熟的红色植物果实中含量较高，在番茄果实中的含量每100g可高达3-14mg，且随果实成熟度增加而升高。1.2分子结构番茄红素分子式为C40H56，分子量为536.88，由11个共轭双键和2个非共轭双键构成，番茄红素有70多种异构体存在。植物中存在的方式：几乎都是全反式存在，这是一种直链不饱和碳氢化合物，这是最稳

定的一种构型。（如图）1.4番茄红素的稳定性不饱和双键的存在使番茄红素非常不稳定，容易发生降解和异构化。温度升高、光照、与氧接触、氧化剂、金属离子、pH降低以及表面活性剂的作用均可使番茄红素氧化，从而影响其生理活性。因此，番茄红素应在低温、暗处保存，并尽量避光。（1）温度：有研究表明，高温下降解是引起番茄红素不稳定的主要因素，而异构化主要在较低温度下发生。（2）光照：番茄红素对光十分敏感，不同波长的光对番茄红素稳定性的影响也存在差异：紫外光加速番茄红素的降解。（3）氧气：番茄红素特殊的结构决定了其对氧气的敏感性，而且较其他类胡萝卜素敏感程度更高。（4）酸、碱：酸对番茄红素有较大的破坏作用，番茄红素在碱性条件下比较稳定。（5）金属离子：番茄红素对Fe3+和Cu2+的稳定性差所以天然番茄红素在提取和应用过程中应尽量避免铁制和铜制容器,储存时可使用镀锌的铁桶包装。（6）添加剂：氧化剂H2O2与还原剂Na2SO3对番茄红素破坏作用较大。而抗氧化剂如维生素C则能提高番茄红素的稳定性。防腐剂对番茄红素的稳定性影响较小,在食品中可同时使用,酸味剂对番茄红素的稳定性影响也不大。此外，处于番茄原果中的番茄红素比较稳定，而分离的纯番茄红素易发生变化，这主要是由于分离后的番茄红素失去了植物组织的保护而变得更加不稳定。二番茄红素的提取番茄红素在自然界中分布十分广泛，原料较多，从天然植物中提取是国内外普遍采用的方法。番茄红素提取目前主要有以下几种：有机溶剂萃取法、超声波辅助提取法、超临界CO2萃取法、酶解提取法等。此外还有新研究的一些方法如HPLC法(高效液相色谱法)与有机物制备色谱分析系统提取法。2．1有机溶剂萃取法番茄红素不溶于水，可溶于丙酮、乙醚、石油醚、己烷、易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂。利用这一性质，可利用亲油性有机溶剂浸提番茄红素，常用的提取溶剂有丙酮、氯仿、正己烷。（1）工艺流程：番茄一捣碎一番茄糊一干燥一粉碎一有机溶剂浸提一提取液一过滤一滤液一减压浓缩一粗品一精制一真空干燥一成品色素（2）提取方法①原料。目前主要是从植物番茄中提取。原料处理方法：将番茄切片、捣碎后制成番茄糊，在50℃一60℃温度下烘干，用粉碎机粉碎，使80％的颗粒能通过6目筛。②浸提。一种方法是丙酮提取法。丙酮是毒性最低的有机溶剂之一，沸点为56℃，有利于提取液的蒸发浓缩，而且丙酮与水可以互溶，容易过滤。以丙酮为提取剂时，温度对番茄红素的提取率影响最大。当温度低于40℃时，随温度升高，分子运动加剧，提取剂和番茄红素的扩散速度增大，番茄红素在丙酮中的溶解度增大，故提取率亦增大。但番茄红素在高于40℃时受热不稳定，会降低提取率。此外，pH值对番茄红素提取率也有明显影响。在微酸性条件下有最佳提取率，而在碱性条件下提取率降低。最佳提取工艺为：浸提温度40℃，浸提时间3h，料液比为1：10，pH值为6。另一种方法为氯仿提取法。以氯仿作为浸提剂，虽毒性较大，但氯仿溶解脂溶性色素能力强，其自身性质与其他溶剂相比更加稳定，其挥发性较小，不易与其他化学物质发生反应。以氯仿为提取剂时，pH值对番茄红素的提取率影响最大。在碱性条件下有最佳提取率；较强的酸性条件对番茄红素有破坏作用，而且酸度越高番茄红素的稳定性越差。此外，温度对番茄红素的提取率也有较大影响，浸提率随浸提温度的提高而增加，但因氯仿沸点为61℃，在较高温度下易挥发，故宜采用较低的浸提温度。其最佳提取工艺为：浸提温度35℃、浸提时间7h，或浸提温度45℃、浸提时间2h，料液比为1：5，pH值为8。③浓缩。可采用薄膜蒸发器低温真空浓缩，真空度采用95kPa以上的条件，温度为56℃～61℃，并回收提取剂(丙酮或氯仿)，直至浓缩得到暗红色膏状物，即为番茄红素粗制品。④精制。以上浓缩液含植物蛋白、果胶等杂质，影响产品质量。为除去杂质，需在浓缩液中加入90％食用乙醇，使其絮集沉淀，过滤后即可得到番茄红素精制液。⑤干燥。将精制液进行真空干燥，制成粉剂。⑥包装。产品的内包装一般采用避光防氧化的铝箔袋，外包装采用马口铁桶，也可采用双层塑料袋包装。贮运期间要避光、防潮，应存储于干燥、阴冷处。有机溶剂提取的特点：

设备少，工艺简单，操作方便，但整个过程较长、收率低、溶剂消耗大，而且会造成污染，很难用于工业化生产。2.2超声波辅助提取法番茄红素是脂溶性色素，而脂溶性色素的提取

特点是其提取时间较长，原因是有机溶剂不易渗透穿过物质的细胞壁和细胞膜，所以不能很好地将提取物从细胞器中溶出。采用超声波可加速番茄红素在有机溶剂中的溶解，利用超声波的空化、粉碎、搅拌等特殊作用，对细胞进行破坏，使提取溶剂渗透到细胞内，可提高胞内物质与提取溶剂的传质效率，

通过分离提纯，以获得目标物质。生产工艺：番茄-打浆-离心脱水-乙醇预处理-加入有机溶剂超声波提取-滤液真空减压浓缩-粗成品超声波处理对番茄红素提取效果的影响（如图）超声波提取番茄红素的最佳工艺条件为：提取溶剂丙酮，超声波输出功率120w，料液比1：3，提取温度40℃，提取时间20min，3级提取，在此条件下番茄红素的含量为7．755mg／100g。超声波辅助提取的特点：可大大缩短提取时间，避免因提取时间过长而造成的番茄红素氧化损失，提取率较高、成本低、投资少，适宜大规模工业化生产。2.3超临界CO2萃取法原理：超临界CO2的溶解能力主要取决于其密度，密度增加，溶解能力增强，密度减小，溶解能力减弱，甚至丧失对溶质的溶解能力。利用CO2在超临界状态下对番茄红素的强溶解性，控制体系的压力和温度使其选择地萃取其中某一组分，然后通过温度或压力的变化，降低超临界流体的密度，对所萃取的物质进行分离。（1）生产工艺：番茄-打浆-真空干燥-粉碎-过筛-称重-装萃取槽、密封-控制适宜的工作参数-静态、动态萃取-分离塔分离-粗品-精制最佳萃取参数为：萃取压力15MPa～30MPa，温度40℃-50℃，CO2流速20L／h，萃取时间1h～2h。提取率：90％以上通过单因素和正交试验确定了超临界CO2萃取最佳条件为：萃取压力26MPa，萃取时间3h，萃取温度40℃，CO2流量30L／h，在此条件下番茄红素的萃取产量为26．34mg／100g。特点：工艺简单、能耗低，萃取剂便宜、无毒、易回收、提取时间短，可避免番茄红素在提取过程中的氧化，产品中无溶剂残留，但由于设备投入较大，提取成本很高。2.4酶解提取法利用番茄皮自身的酶解反应，而得到番茄红素的蛋白质复合物，所得色素为水分散性色素。生产工艺：番茄-去皮-打浆-加热钝化酶活-冷却-调pH值-加酶-恒温保存-有机溶剂浸提-提取-分离塔分离-粗品-精制。日本一专利介绍了利用番茄皮自身酶反应来提取番茄红素的方法，在微碱性条件下(pH=7．5-9)，使番茄皮中的果胶酶和纤维素酶反应，分解果胶和纤维素，使得番茄红素的蛋白质复合物从细胞中溶出，而得到水分散性色素。此方法与传统的有机溶剂提取法相比，缩短了提取时间，同时提取率也有了显著提高。刘振春等通过单因素试验及正交试验，研究酶辅助超临界CO2流体萃取番茄红素的工艺条件。结果表明，果胶酶和纤维素酶破壁处理的最佳反应条件为：温度40℃、pH值4．0、加酶量为4％果胶酶和3％纤维素酶、反应时间1.5h；超临界CO2流体萃取番茄红素的最佳工艺条件为：萃取压力15MPa、萃取温度40℃、萃取时间4h。2.5HPLC法与有机物制备

色谱分析系统提取法HPLC法：它是将样品中所有类胡萝卜素经过高效液相色谱柱而将番茄红素分离出来的一种方法。特点：方便；灵敏度高；分离纯度可达到99％以上，但提取分析费用较高，且需要熟练的技术操作人员。有机物制备色谱分析系统：新近发展起来的分离纯化技术。一般是将样品中的番茄红素先溶于有机溶剂中，蒸发掉溶剂后，再加入硅胶混合进入色谱柱，并以适宜的有机溶剂洗脱。此法分离纯度可达到80％～90％，且提取费用较HPLC法低。番茄酱制作1.生产工艺流程

番茄酱生产基本工艺流程见图1。番茄酱生产工艺原料挑选原料清洗破碎打浆灭酶浓缩杀菌冷却图1

番茄酱生产工艺流程装罐检验贴标产品质量指标

"高质量"蕃茄酱意味者好的色泽、保持番茄营养和风味、上清液粘度（浆液粘度）,低霉菌和低制造缺限（感官、气味等）。1）缺陷符合美国农业部标准A级标准（meetsUSDAstandardsforgradeA）2）微生物(乳酸菌、酵母菌和molds)快速检测法：10g样品中未检出细菌培养法：100g样品中未检出3）霉菌：＜40％（活菌未检出）4）包装重量：55加伦（桶）：530±5磅，约合240.4±2.27kg300加伦（吨箱）：2930±10磅，约合1329±4.5kg5）储存自生产期18个月，不得受冻且最高储存温度不超过110°F（40°C）。产品质量及理化指标L值：≥23（与筛网孔径、受热情况有关24以上更好）感官（筛网孔径---压板）、气味（受热影响）粘度（预热方式及果胶酶的作用、筛网）析水度（判断冷、热破）霉菌a/b值：≥2.1（2.3更好）红色素(根据浓度36-38%红色素含量70左右)总酸PH(4.1左右，偏酸，美国酱4.3）浓度的一致性（可控制—30-32%品种，客户要求31.5%）设备设计依据

为了要生产高的质量蕃茄酱,有许多的问题要认真分析。这些问题包括蕃茄品种多样性的选择，蕃茄加工设备和工艺技术，例如生产的工艺流程、温度、储罐容积（存储时间）、生产能力。蕃茄酱加工工艺过程的设计原则是尽可能的不破坏（不恶化）新鲜蕃茄的天然品质――加工过程并不能提高（改良）新鲜蕃茄的固有质量属性。设备设计依据蕃茄酱的颜色和黏度等影响质量的特殊指标的高低取决于加工过程中物料的受热程度和加热时间。较短的热加工时间和较低的蒸发温度以及杀菌温度,是生产高的质量蕃茄酱的基本工艺要求。

受热的主要工序预热（冷破、热破）蒸发（浓缩）杀菌预热预热器是实现冷破、热破工艺的关键设备。可溶性果胶与番茄酱的粘稠性有密切关系。随着番茄成熟度的增长，不溶性原果胶逐渐水解。在破碎的番茄中,果胶在果胶酶的作用下,迅速分解成低分子物质,而失去粘性。加工中也根据这个特性来确定加工工艺生产出热破和冷破。冷破—将破碎后的番茄加热至65度左右，果胶酶充分转化果胶。热破—采用循环加热的方式，用大量的热果汁在短时间内迅速加热冷果汁至95度以上，灭酶—使果胶不被破坏美国Morningstar公司番茄制品工艺参数指标

破碎温度：冷破――150F°，约等于65°C。

热破――210F°，约等于98.9°C。蒸发器Cft900线蒸发器Fmc1500线泵蒸发的目是为了使果汁中的水分汽化，从而获得浓缩。多数采用多效真空强制循环逆流蒸发器（升膜，降膜）。主要设备

循环泵

做为强制循环蒸发器循环泵必不可少，对循环泵的要求是能适应物料性质，使物料在加热管中流速2.5m/S以上。加热器加热器在泵的作用下实现果汁的循环加热顶置、卧式、立式----冷凝水排除升膜、降膜加热面积（直径、长度）大罗西3-4.5米长，fmc6-9米长加热时间（频次）----循环泵效率预热器也是一种加热器加热器卡泰利加热器进料端加热器卡泰利加热器出料端加热器、分离室、尾管卡泰利1500线（三效三段）分离室（沸腾室）

因汽化而产生的蒸汽在逸向分离室上部空间后如不予除去，则蒸汽和溶液之间将逐渐趋于平衡状态，使汽化不能继续进行。故进行蒸发的必备条件为热能的不断供给和生成蒸汽的不断排除。蒸汽的排除，一般采用冷凝法—生成蒸汽遇到冷水后冷凝，体积急剧缩小产生真空，加速除去生成蒸汽。进料方式（汁汽抽出方式）高度\直径影响分离效果尾管存料量影响循环物料平衡（循环泵的循环量配置）分离室Cft900一単效分离室分离室FMC1500线3效分离室Sig管杀套管管杀套管支撑卡泰利管杀套管（支撑高18mm，数量6组）闪蒸与管杀

番茄粉加工番茄粉生产的意义

把番茄酱加工成番茄粉，可以大大降低包装和销售费用，从而可以抵消干燥时的生产成本。番茄由于含水量高，果实皮薄多汁，因此在微生物作用下很容易腐烂变质，不耐储藏，从而有番茄的损耗率增加。把它加工成番茄粉，就能够降低微生物的生成机会，能够在室温条件下长期保藏，从而延长产品的供应季节，平衡产销高峰。番茄粉的应用前景

食品工业配料市场和调味品市场对番茄粉的需求量与日俱增。现在高质量的番茄粉可以复水加工成不同浓度的番茄酱、番茄汁、番茄沙司和番茄汤等等，番茄粉还可以作为配料直接用于方便食品、休闲食品和汤料、沙司等预混料。番茄粉生产过程中存在的主要问题

番茄在预处理、浓缩、干燥和贮藏时，除物理变化外，同时还会发生一系列的化学变化，从而影响番茄粉的色泽、风味、营养价值、复水率和保存期。因此，在生产过程中应最大限度地保存番茄原有的色泽、风味和营养物，生产出保存期限长的产品。另外，选择合理的包装材料、贮藏条件也极为重要。番茄粉具有热塑性番茄粉具有很强的吸湿性番茄粉在贮藏时温度、湿度、充入惰性气体影响非酶褐变、氧化酸败前处理方法

挑选---洗净----破碎，打浆去皮、籽，从而得到番茄汁或番茄浆，打浆操作直到颗粒大小达到所要求的大小为止。番茄的破碎既可以采用热破碎也可以采用冷破碎