文档介绍：番茄红素活性强化
及重组番茄汁生产关键技术
一、研究背景
1、番茄红素: 立体异构体及其稳定性
分子中有11个共轭双键及 2个非共轭双键,存在211 . 2048 异构体( Zechmeister 1962 )
实际可检测到的立体异构体包括all-E 及cis-isomers 例如5、9、13、15Z (GA Chasse 2001)
计算机模拟结果表明,各立体异构体的稳定性顺序为依次为 5Z 、all-E、9Z 、13Z (W Guo 2008)
番茄红素的空间构型
1)对男性健康的影响
☆降低前列腺癌发病风险: ①调节雄性激素新陈代谢②调节Nrf2氧化应激反应,提高抗氧化酶和脱毒酶活性
☆抑制前列腺良性增生(Benign Prostate Hyperplasia ,BPH)
2、番茄红素的生理活性
3)在降低心血管疾病发病风险方面
☆降低血压:10-15mg/day,舒张压可降低8-12mmHg,收缩压可降低12-16mmHg (一般6-8周后有效)
2)对女性健康的影响
☆调节肌肤结构/纹理:美容/降低皮肤癌发病风险
☆降低乳腺癌发病风险:调节雌激素分泌
☆改善骨质疏松(Framinghan Osteoporosis Study)
3、番茄红素: 来源及膳食供给
☆人类和动物: 不能合成类胡萝卜素(包括番茄红素), 但可以通过摄食食物来获得类胡萝卜素.
☆高等植物包括番茄、粉红葡萄柚、西瓜、木瓜、番石榴等都能合成番茄红素,番茄及番茄制品是人体番茄红素的主要来源。
☆微生物可以合成番茄红素: 如Blakeslea trispora
☆番茄红素也可以通过化学法合成:如Wittig reaction、Wittig-Horner reaction等.
只要能开发出足够大的市场,番茄红素的供应不是问题。不同生产方式之间的竞争可以大幅降低番茄红素的市场价格,所以将番茄红素作为附着了生理功能的天然色素来使用的时代已经来临!
4、番茄红素的摄入、生物效价及构型改造的必要性
☆在食物原料中,绝大多数番茄红素以全反式构型存在,其占比达到番茄红素总量的90%以上(Helmut Sies ,1989);
☆分析结果表明,人体内番茄红素的40-80%为顺式构型:人体血液、前列腺及淋巴组织中顺式构型番茄红素的占比分别为58-73%、79-88%% (Boileau TWM 2002);
☆空间构型与番茄红素吸收效率直接相关:与全反式相比,顺式构型番茄红素的生物效价显著提高(Boileau et al. 1999, 2002;Unlu NZ 2007; Failla ML 2008).
所以,将食物原料中天然存在的全反式构型为主的番茄红素,转化为顺式构型为主,可以大幅提高番茄红素的生物价,强化其生理功能
二、我们已经完成的番茄红素研究
(一)番茄红素水分散性改造
目前市场上销售的番茄红素主要用于番茄红素片、软胶囊的生产,市场容量有限,企业产能得不到有效释放,造成生产成本畸高,这进一步限制了番茄红素的应用。
如果我们能改善番茄红素的水溶性(水分散性),则可以将其作为天然色素应用到多种食品体系中,极大拓展应用领域。(GB2760-2011)
目的:大幅拓展应用领域/重组番茄汁生产技术关键
水分散性改善
☆现有的方法
①一般意义上的乳化:最常见的处理方法。缺陷是红素载量低(≈ ), 粒径过大( ≈100nm), 很容易下沉而造成呈色不均匀,稳定性差。
②有机溶剂置换法:缺陷是红素载量更低(≈ / 100mL), 有有机溶剂残留。
③微乳化工艺: 粒径在 10-20nm, 具有良好的稳定性,是我们所需要的合适方法。
☆原理
番茄红素分子具有强烈的疏水性,不能溶解到水中。为使其能在水基体系中稳定分散,要大幅降低番茄红素晶粒的粒径,以降低其上浮/下沉趋势,均匀、稳定的悬浮在水中,形成类似溶解的效果.
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关键工序
1 制备含番茄红素的纳米级溶液: 番茄红素含量达到20g/100mL;
2 将此含番茄红素的纳米级溶液与合适的乳化剂、助乳化剂、水混合,制成番茄红素微乳液,—。
番茄红素微乳液的制备
该工艺已申请国家发明专利
优点
高番茄红素含量; 所用原料廉价、易得且安全(GRAS); 产品为明亮的红色,澄清透明; 极好的稳定性; 适应 pH 范围宽(pH 2-8 ); 使用方便.