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藏红花（Crocus sativus L.）因含藏红花素（crocins）、苦藏花素（picrocrocin）、藏红花醛（safranal）等生物活性类胡萝卜素降解产物而珍贵，但人工种植耗时长。本研究将含藏红花类胡萝卜素降解产物的转基因番茄 Tomaffron 加工成产品，发现其成分稳定、具藏红花风味，为功能食品开发提供新思路。
藏红花作为一种极具价值的香料，其干燥柱头中含有的藏红花素、苦藏花素和藏红花醛等类胡萝卜素降解产物，赋予了它独特的感官特性和生物活性。然而，藏红花的商业化生产面临着巨大挑战，其 cultivation 过程需要大量的人工 labor，据统计，生产一公斤干燥的藏红花柱头需要长达 470 小时的劳动，这使得藏红花成为世界上最昂贵的香料之一。高昂的成本限制了其生物活性的大规模开发利用，目前主要仅用于 culinary 领域。为了突破这一困境，开发能够高效生产藏红花类胡萝卜素降解产物的替代平台成为了科研人员关注的焦点。
在这样的背景下，西班牙国家农业食品技术中心（CTAEX）的研究人员开展了一项具有创新性的研究。他们将目光聚焦于转基因番茄平台 ——Tomaffron，该番茄通过表达藏红花的 CsCCD2 基因，能够在果实成熟过程中靶向积累藏红花素、苦藏花素和藏红花醛等类胡萝卜素降解产物，且对植物生长无不良影响。研究人员旨在将 Tomaffron 加工成不同的番茄产品，并评估这些产品作为藏红花类胡萝卜素降解产物载体的适宜性，同时深入探究这些生物活性成分在加工和储存过程中的稳定性，以及产品的抗氧化能力和感官属性。该研究成果发表在《Food Chemistry》上，为藏红花类胡萝卜素降解产物的生产和应用开辟了新的路径。
研究人员采用了一系列关键技术方法来开展研究。首先，对 Tomaffron 果实进行种植和收获，在符合欧盟和西班牙法规的条件下，将其加工成多种罐装产品，包括整颗去皮番茄、切块番茄、番茄泥（分为热破和冷破处理）和番茄酱（分为热破和冷破处理）。然后，在加工后的不同时间点（0 个月、2 个月、4 个月、6 个月）对产品进行采样，通过 LC-MS 技术对极性代谢物（如藏红花素、HTCC、苦藏花素、类黄酮、抗坏血酸等）进行提取和分析，利用 HPLC-PDA 测定类胡萝卜素含量，采用 GC-MS 对挥发性成分（如藏红花醛）进行检测。同时，通过 DPPH、FRAP 和 ABTS 等 assays 评估产品的抗氧化能力，并组织受过专业训练的感官小组和厨师小组对产品进行感官评价，从外观、颜色、气味和风味等方面进行综合评估。
3.1 Tomaffron 加工产品
Tomaffron 番茄成功加工成多种罐装产品，如整颗去皮番茄、切块番茄、番茄泥和番茄酱等，加工过程未出现异常。产品 pH 均低于 4.5，番茄酱的 °Brix 值达到 23，而番茄泥为 4.5°Brix，表明加工过程未显著影响产品的基本理化性质，为后续研究提供了稳定的样本基础。
3.2 不同加工步骤对藏红花素和类胡萝卜素组成的影响
研究发现，所有 Tomaffron 加工产品的藏红花素积累量（以干重计）均高于未加工果实，但随着加工程度的增加，总藏红花素水平有所下降。值得注意的是，加工程度最高的番茄酱，其干重中的总藏红花素水平与新鲜果实相似。在藏红花素组成方面，与新鲜果实相比，所有加工产品的顺式藏红花素百分比增加，反式藏红花素百分比减少，其中番茄酱的顺式藏红花素百分比最高。这表明加工过程中的温度和机械处理等因素对藏红花素的异构化产生了影响。
3.3 Tomaffron 加工产品储存期间藏红花类胡萝卜素降解产物和类胡萝卜素的稳定性
在储存过程中，藏红花素水平在不同时间点无显著差异，显示出良好的稳定性。HTCC 水平在加工后的产品中显著下降，而苦藏花素水平总体呈上升趋势，藏红花醛水平在储存期间稳定且有增加趋势。这表明在加工和储存过程中，HTCC 可能转化为苦藏花素和藏红花醛，从而维持了产品中藏红花类风味物质的稳定。
3.4 加工后 Tomaffron 果实中其他与健康相关的番茄化合物的变化
Tomaffron 果实及其加工产品中未检测到玉米黄质和叶黄素，主要类胡萝卜素为番茄红素和 β- 胡萝卜素。加工后，番茄红素百分比下降，β- 胡萝卜素百分比上升。类黄酮含量在加工过程中总体呈上升趋势，但部分类黄酮（如柚皮素查尔酮、柚皮素己糖 1 和圣草酚查尔酮）因去皮处理而未被检测到。抗坏血酸含量在加工后显著下降，而脱氢抗坏血酸含量保持不变。这些结果表明加工对不同代谢物的影响各异，需综合评估产品的营养价值。
3.5 Tomaffron 加工产品的抗氧化能力
在亲水部分，Tomaffron 产品的抗氧化能力未下降，番茄酱的 ABTS 值高于新鲜果实和其他产品。在亲脂部分，新鲜果实的抗氧化能力最高，加工产品的抗氧化能力显著下降。抗氧化能力与类胡萝卜素和类黄酮的相关性分析表明，亲脂部分的抗氧化能力与 β- 胡萝卜素和番茄红素显著相关，亲水部分的抗氧化能力与类黄酮呈正相关，而与藏红花素和抗坏血酸的相关性较低或可忽略。这提示产品的抗氧化能力由多种成分共同作用决定。
3.6 加工和储存对 Tomaffron 加工产品中产生挥发性物质的底物和酶的影响
加工后，Tomaffron 产品中的脂肪酸衍生挥发性有机化合物（VOCs）和挥发性苯类化合物减少，含硫化合物增加。冷破处理的番茄泥比热破处理的产品积累更多的 VOCs，但在番茄酱中，两种处理方式的 VOCs 水平相似。储存期间，大多数 VOCs 减少，但 3 - 甲基丁酸和藏红花醛水平增加，表明储存过程中挥发性物质的组成发生了变化，可能与酶活性和化学反应有关。
3.7 Tomaffron 泥和酱被鉴定为具有藏红花感官特性的番茄产品
经过一年的储存，感官评价显示，Tomaffron 泥和酱在香气和风味上具有最高的藏红花识别强度和最低的番茄识别强度。厨师小组的评价表明，Tomaffron 产品在香气方面优于添加藏红花丝的传统番茄产品，尤其是在预热后，Tomaffron 酱更受青睐。这证实了 Tomaffron 产品具有与藏红花相似的感官特性，且其风味物质在储存过程中保持稳定。
综合研究结果，Tomaffron 加工产品在加工和储存过程中能够稳定保留或增加藏红花类胡萝卜素降解产物的含量，具有与藏红花相似的感官特性，且具有较高的抗氧化能力。该研究表明，通过代谢工程技术将藏红花的 CsCCD2 基因导入番茄，构建的 Tomaffron 平台是一种有效的生产和保存藏红花类胡萝卜素降解产物的方法。Tomaffron 产品有望成为一种可持续且经济高效的替代品，为消费者和食品工业提供藏红花的生物活性成分和烹饪价值，为功能食品的开发提供了新的思路和理论依据。此外，该研究还为利用代谢工程技术在其他植物中生产和积累珍贵的植物次生代谢物提供了参考，具有重要的科学意义和应用前景。
