番茄渣的增值利用以生产富含番茄红素的奇亚籽和罂粟籽油：对营养品质、氧化稳定性及挥发性风味特征的影响

《Food Chemistry》：Valorization of tomato pomace to produce lycopene-enriched chia and poppy seed oils: Effects on nutritional quality, oxidative stability, and volatile aroma profile

　　

摘要 番茄副产品富含生物活性化合物，但目前仍未得到充分利用。本研究将番茄果渣（1%、5%和10%，w/w）在螺旋压榨取油前分别掺入奇亚籽和罂粟籽中，以获取富含番茄来源化合物的功能性油脂。研究评估了出油率、质量参数、氧化稳定性、脂肪酸组成、植物甾醇含量、番茄红素浓度及挥发性成分谱。结果显示，10%果渣添加量使奇亚籽油的出油率降低3.5%，罂粟籽油降低23.3%，但未对油脂质量造成损害。奇亚籽油的氧化稳定性提高了29.6%，罂粟籽油提高了15.0%，而脂肪酸谱未发生变化。10%果渣添加量下，奇亚籽油中的番茄红素达到64.52 mg/kg，罂粟籽油中达到66.41 mg/kg。番茄果渣改变了挥发性成分组成，增强了番茄来源的醛类和酯类，同时减少了受热产生的呋喃类物质。这些结果表明，番茄果渣在可持续生产营养和感官特性提升的种籽油方面具有潜力。

引言 目前，农业食品工业面临减少废弃物或利用所产生的副产品并将其以高附加值营养素形式重新整合到食物链中的全球性挑战（Urugo等，2024）。许多产生的残渣或副产品仍含有大量抗氧化化合物或生物活性物质，可添加到食品中以增强其营养特性。番茄加工业便是如此，在番茄浓缩汁或番茄汁等番茄基产品的生产过程中，会产生大量低价值副产品（由果肉、果皮和种子组成）（Eslami等，2022）。这些副产品通常被用作动物饲料、堆肥或简单地被填埋处理，从而对环境产生影响。然而，这种材料已被广泛认为是类胡萝卜素、酚类化合物及其他生物活性成分的重要来源（López-Yerena等，2024；Szabo等，2025）。近期文献强调了在循环经济框架下番茄果渣增值的重要性，强调可持续回收高附加值化合物并将其应用于食品、化妆品及生物基配方的策略（Vasyliev等，2022）。

此外，人们越来越关注绿色提取技术，旨在可持续地从农业工业副产品中回收生物活性化合物。关于番茄果渣提取物的研究表明，其化学成分复杂且动态，在提取和加工阶段会发生组成转化，这可能影响所回收化合物的功能性、稳定性和适用性（Vorobyova等，2022）。与基于提取物的增值路线并行，人们越来越关注直接用植物基副产品衍生的生物活性化合物富集食用油，旨在获得营养和氧化稳定性增强的功能性脂质基质。在此背景下，番茄果渣代表了一种将副产品增值、功能性食品开发和可持续加工方法联系起来的有吸引力的原材料。

番茄红素是一种天然存在的类胡萝卜素，是番茄及若干其他水果鲜艳红色的来源。它以其强抗氧化能力而广为人知，能够中和自由基并减少体内氧化应激。这一特性与众多健康益处密切相关（Shafe等，2024）。定期摄入番茄红素与慢性疾病风险的降低有关，尤其是心血管疾病，因为它可能有助于降低低密度脂蛋白氧化并改善内皮功能（Przybylska & Tokarczyk, 2022）。番茄红素还被研究其对某些类型癌症（特别是前列腺癌）的潜在保护作用，因为它能够调节细胞信号传导并减少炎症（Maaz等，2025；Moran等，2022）。此外，它通过帮助防止紫外线引起的损伤并增强皮肤整体弹性来支持皮肤健康（Zhang等，2024）。作为脂溶性化合物，番茄红素在与膳食脂肪一起食用时吸收更好，因此将其掺入油脂类食品中尤其有益。

由于番茄红素是一种大极性分子，将其掺入食品产品中可通过使用能够溶解和携带这些色素的植物油进行提取来实现（Fernandez-Pan等，2024）。植物油是一种非极性基质，因此可作为非极性化合物的溶剂，仅通过浸渍即可增强其感官和功能性（Pardo等，2011）。在此意义上，可将番茄副产品浸泡在油中，使脂溶性化合物迁移（Kehili等，2019）。然而，一种探索较少的将这些产品掺入油脂的方法是在螺旋压榨取油过程中进行。在此情况下，压榨过程中产生的适度热量可通过破坏细胞结构并增加其在油相中的溶解度来增强番茄红素的释放（Jatau等，2017）。这些基于油脂的提取方法不仅能提高番茄红素的转移效率，还能保护该化合物免受氧化，从而获得可直接用作多种食品应用功能成分的富集油脂。

一种可能的途径是将番茄红素掺入富含不饱和脂肪酸的种籽油中，如富含α-亚麻酸的奇亚籽油或罂粟籽油。奇亚籽油通常含有约55–65%的α-亚麻酸（omega-3）、15–25%的亚油酸（omega-6）和5–10%的油酸（Fernandes等，2019），而罂粟籽油则以高亚油酸含量（70–75%）为特征，其次是油酸（10–15%）和少量的棕榈酸和硬脂酸（Luhmer等，2021）。这些高度不饱和脂肪酸的存在使这些油脂特别容易发生氧化，导致迅速酸败和货架期缩短。从番茄副产品中提取的抗氧化化合物的掺入可通过减缓氧化降解来保护这些脂肪酸，从而延长油脂的稳定性并提高其商业保质期。此外，番茄残渣中芳香挥发性化合物的转移可增强油脂的感官特征，同时带来功能和感官价值。

番茄加工副产品还含有除番茄红素之外的多种有价值化合物，可为食品带来功能和感官益处（Coelho等，2023）。其中包括其他类胡萝卜素，如β-胡萝卜素和叶黄素，它们提供额外的抗氧化活性并支持眼部和免疫健康。这些残渣还富含多酚类物质，特别是槲皮素和柚皮素等黄酮类化合物，以抗炎和抗菌特性著称。此外，番茄副产品保留了有机酸、糖类和挥发性芳香化合物，这些成分在掺入食品配方时可增强风味的复杂性（Distefano等，2022；Lee等，2019）。挥发性成分可通过电子鼻进行分析，电子鼻由传感器阵列与模式识别算法组成，能够快速对复杂的挥发性混合物进行特征分析，已成为食品质量、真实性和保质期评估的重要无损工具（Rahman等，2025；Tan & Xu, 2020）。当番茄掺入奇亚籽油或罂粟籽油等脂质基质时，油基质可保留或化学转化极性的番茄挥发性物质，从而降低其顶空气浓度。尽管如此，针对性电子鼻配置（针对醛类、醇类及其他番茄标志物的传感器阵列）结合化学计量学已显示出区分复杂油脂混合物及检测与添加成分或掺假相关的组成变化的能力（Meléndez等，2023），因此在奇亚籽油和罂粟籽油中检测番茄来源的挥发性模式是可行的。

综上所述，这些成分使番茄果渣成为一种多功能成分，具有在广泛食品应用中提升营养价值、感官属性和整体产品质量的潜力（Jamaleddine等，2022；Szabo等，2018；Yagci等，2022）。

近年来，番茄加工副产品的增值激发了开发各种旨在通过更可持续的方法回收生物活性化合物的提取策略。其中，绿色溶剂基系统，特别是天然低共熔溶剂（NADES/DES），因其对类胡萝卜素及其他植物化学物的高效提取能力和可调溶解性能而备受关注。然而，这些基于溶剂的技术主要用于选择性分离目标化合物，通常在食品应用之前需要额外的加工步骤，如固液分离、提取物纯化和溶剂回收。在此框架下，有必要将无溶剂的生物活性化合物转移整合方法置于更广泛的提取系统格局中进行定位，不仅要考虑回收性能，还要考虑工艺简便性、食品级适用性和可持续性等因素。与基于溶剂的提取路线不同，这种方法直接产生富含番茄来源抗氧化剂且可直接食用的食品级油脂，无需后续加工步骤。

本研究的主要目标是将番茄果渣中的生物活性化合物掺入奇亚籽油和罂粟籽油中，以利用番茄副产品中天然存在的番茄红素及其他生物活性化合物富集这些基质。这将在油脂提取过程中直接提取生物活性化合物来实现，避免任何后续加工步骤，从而获得富含番茄果渣衍生抗氧化化合物的即食油脂。此外，本研究还旨在表征和评估强化油脂挥发性成分谱的变化，评估番茄来源化合物与每种油脂固有芳香成分之间的相互作用如何影响整体顶空组成。

原材料 脱水番茄果渣由Conesa Group番茄加工设施（西班牙巴达霍斯省瓜达纳维尔亚弗兰卡）提供。材料由公司预先采用常规干燥方法脱水至水分含量稳定后提供。水分测定表明，最终番茄果渣水分含量为5.61%。该副产品由番茄果皮、种子及番茄工业加工后残留的果肉混合组成。果渣中的种子含量为……

油脂提取率 油脂是许多种籽的主要成分，种籽被认为是富含不饱和脂肪酸的食用油的有价值来源。虽然含油量因品种和生长条件而异，但奇亚籽通常含油约30–35%（Ciftci等，2012；Coates, 2011），而罂粟籽含油约50%（Bozan & Temelli, 2008；Hlinková等，2012）。此外，番茄果渣约含20%的种子，这些种子也……

结论 在机械提取奇亚籽油和罂粟籽油的过程中掺入番茄果渣，被证明是生产富含生物活性化合物（特别是番茄红素和植物甾醇）的增值油脂的有效策略。尽管由于番茄果渣的纤维性质和低含油量使提取率略有降低，但这一影响并未损害最终油脂的整体质量。所有强化油脂均保持低游离酸度和低过氧化值，……

CRediT作者贡献声明 Manuel álvarez-Ortí：撰写—审阅与编辑，撰写—原稿撰写，可视化，监督，项目管理，资金获取。Daniel Martín-Vertedor：撰写—审阅与编辑，可视化，验证，监督，调查研究，形式化分析。José E. Pardo：撰写—审阅与编辑，可视化，验证，监督，资源，项目管理，资金获取。

伦理声明 本研究按照《赫尔辛基宣言》的规定进行，并获卡斯蒂利亚-拉曼恰大学社会研究伦理委员会（CEIS）批准（协议编号CEIS-710502-ZoD6，2023年10月24日批准）。所有参与本研究的人员均已获得知情同意。

伦理声明 所有参与者或其法定代理人均已书面同意参与本研究并发表文章。参与者的隐私权已得到尊重。

本研究在研究所在地的相关法律、监管框架和指南下合规进行。本研究获卡斯蒂利亚-拉曼恰大学社会研究伦理委员会（CEIS）批准。（批准编号：CEIS-710502-ZoD6）

利益冲突声明 作者声明他们不存在任何已知的竞争财务利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所报告的工作。

致谢 本研究由卡斯蒂利亚-拉曼恰自治区政府（FEDER SBPLY/23/180225/000011）和卡斯蒂利亚-拉曼恰大学（UCLM）通过转让生成计划与合作转让项目招标资助，由欧洲区域发展基金共同资助（2024-TRAN-36429）。

M. Esther Martínez-Navarro | Manuel álvarez-Ortí | Daniel Martín-Vertedor | José E. Pardo