姚宇晨,赵 芸,赵抒娜,2*,朱晨辉,李艳惠
(1.中粮营养健康研究院有限公司,老年营养食品研究北京市工程实验室,营养健康与食品安全北京市重点实验室,北京 102209;2.中粮糖业控股股份有限公司,农业部糖料与番茄质量安全控制重点实验室,国家糖料加工技术研发专业中心,新疆昌吉 831100;3.中粮屯河番茄有限公司,新疆昌吉 831100)
番茄是世界范围内广泛栽培的作物,营养价值极高,既是蔬菜,又有水果的特征,有“菜中之果”和“平民水果之王”的美称。由于番茄及其制品的独特食用、保健及辅助治疗的功效,在世界农业生产和贸易中占有重要的地位。近年来,随着人们饮食习惯的改变,番茄的需求量不断扩大,但因其果实含水量高、皮薄汁多、不易贮藏和运输,保存不当或长期放置易腐烂变质,使得果实损耗率高,整体产业的增值不明显。同时,由于其生产季节固定、市场供需不均衡,利于长期放置食用的番茄制品应运而生,主要包括去皮番茄、番茄酱、番茄汁和番茄沙司4 大类[1]。
番茄通常分为鲜食番茄和加工番茄,由于加工番茄的可溶性固形物为5%左右,普通的鲜食番茄仅为1%~2%[2],因此番茄制品行业一般使用加工番茄作为原料。据FAO 统计,2011 年加工番茄的全球产量约1.6 亿t,全世界每年用于加工的番茄达3 000 多万t。其中,番茄酱为20 世纪初从西方引入中国,最初多用于西餐,后来逐渐为中餐所接受的产品。番茄酱已经逐渐成为一种日常调味品,并在中餐方面得到创新应用。由于我国人口基数众多,目前番茄制品的市场尚处于前期培育开发阶段,市场前景广阔。
图1 番茄深加工产业链Fig.1 Deep processing industry chain of tomato
番茄作为深受大众喜爱的蔬菜,在居民饮食结构中占重要地位,其含有人体所需的多种天然营养成份,具有减少色斑、延缓衰老、降脂降压、养护前列腺、健胃护肝等功效[3]。番茄制品属于快消品,需求刚性较强。自20 世纪80 年代以来,国际市场对番茄制品的需求剧增,旺盛的需求促使番茄加工业快速发展。番茄酱主要作为调味品集中在欧美地区消费,约占全球消费量的80%,由于饮食习惯的差异,我国是新鲜番茄的传统消费大国,但对番茄酱的消费量则相对较少。因此,中国的番茄制品主要以出口为主,受全球市场影响较大。2005 年以来,由于番茄收购价格持续上涨,我国番茄的种植面积迅速扩大,而在2010—2013 年,全球番茄产量丰产,导致全球番茄酱的库存过剩,全行业进入去库存周期,使得我国的番茄产量也随之缩减,市场对番茄需求增速始终震荡上行。
2000 年以来,我国人均消费番茄制品年均增速约为15%,但截至目前我国国内人均番茄制品消费量与欧美发达国家相比还有较大差距,这表明国内番茄制品的消费潜力巨大,整体行业处于成长期。随着人民生活水平的不断提高,消费习惯的逐渐改变,今后我国番茄制品消费也将逐年增加,由于人口基数大,国内的市场空间广阔,同时未来番茄产品的多样化、差异化程度也将进一步提升。因此,需对消费者进行广泛的宣传和引导,促使国内对番茄制品消费习惯的养成。
全球番茄的生产地主要分为美国加州河谷、地中海沿岸以及中国的新疆、内蒙古等三大区域,以新鲜番茄加工而成的番茄制品是全球性商品,成本低廉、口味舒适且有强大的生理功能,世界多数国家和地区都具有食用番茄制品的习惯。
番茄由于营养丰富、风味独特、栽培容易、适应性广、产量高、供应期长、加工鲜食用途多样化等特点,在世界各地广泛种植,成为世界性主要蔬菜之一。美国、俄罗斯、巴西、以色列、意大利等国都盛产番茄,并且主要用于制品加工,如美国88.1%用于加工制品,近11.84%供应鲜食;意大利72.5%用于加工制品,26.6%为鲜食;希腊70.7%的番茄用于加工制品,29.2%供鲜食。
根据出口量统计,全球番茄出口结构为鲜番茄>番茄酱>番茄沙司>去皮番茄>番茄汁。世界主要番茄制品生产国分布在北美、地中海沿岸以及南美的部分地区,美国是世界最大的番茄制品生产国和消费国,其加工番茄主要用于生产番茄酱;意大利是全球第二大番茄生产国,国内番茄酱消费量保持在7.4 万t/年,意大利番茄酱的进口主要来自中国、土耳其和希腊;土耳其的自然环境适合加工番茄的种植,是欧美市场之外的主要番茄制品生产国,大部分出口日本、韩国、俄罗斯等国家[4]。
番茄原产于南美洲,后在中国南北方广泛栽培,我国番茄制品具有高番茄红素含量的特点,色差、黏稠度和霉菌指数均达到世界同类产品先进水平,以质优价宜的番茄制品满足了国际市场不断增长的需求,加快了世界番茄加工产业格局的调整步伐。近几年欧美国家因原材料价格与生产成本上涨、农业补贴减少等,导致番茄制品的产量急剧下降,而国内番茄制品行业受此因素的推动,国际市场的份额得到进一步扩大。
中国产出的番茄产品主要以鲜或冷藏的番茄、番茄汁、番茄沙司及其他番茄调味汁、番茄罐头、整个或切片番茄、番茄酱罐头质量(≤5 kg 和>5 kg 两种)、其他非醋方法制作或保藏的绞碎番茄等形式,其中番茄酱是出口最多的加工产品,主要分为固形物含量28%~30%和36%~38%两种,年出口量超100 万t,出口金额超50亿元。
番茄味酸甘、性平、无毒,果实富含氨基酸、脂肪、碳水化合物、粗纤维、钙、磷、铁、胡萝卜素、烟酸和多种维生素,其维生素含量在果蔬中首屈一指,此外还含有较多的锰、铜、碘、锌以及独特的番茄红素、柠檬酸和苹果酸等。
番茄红素不仅赋予番茄制品鲜艳的色泽,还具有抗氧化、抑制突变、降低核酸损伤、减少心血管疾病、预防多种癌症等多种功效。科学研究表明,番茄红素是人体中无法制造而又必须从饮食中获取的营养元素,且番茄中的番茄红素必须经过加工处理后才能更好地被人体吸收[5]。试验将经加热后与未加工的番茄进行比较发现,前者的番茄红素和其他抗氧化剂含量显著提高。一个生番茄中番茄红素含量约为305 mg,但绝大多数不易被人体吸收,在经过加工处理后果实皮肉之间的番茄红素被压榨出来,可被人体充分利用,营养专家建议成人每人每天应当摄取30 mg 番茄红素,等同于吃1 kg 鲜番茄,而饮用优质番茄汁或食用番茄制品,仅需300~500 mL,这也是番茄制品广受欢迎的原因之一[6-7]。除番茄红素外,番茄中所含的多酚、类胡萝卜素等组分通常协同增强番茄红素的生理功效,所以番茄制品在加工过程中要尽可能选择多保留营养素成分的加工工艺。
番茄制品可分为初加工和深加工产品,初加工产品主要包括番茄酱、去皮番茄、番茄汁、番茄沙司、番茄粉等,大多采用喷淋清洗、冷(热)破碎、真空浓缩、高温瞬时灭菌、冷却、无菌灌装等加工工艺。深加工产品主要包括番茄红素、番茄膳食纤维、番茄SOD 和发酵饮料等,用来弥补不同消费层次对番茄制品的需求并提高对加工番茄的整体利用率[8-9]。
图2 番茄产品产量比例分布图Fig.2 Distribution map of the proportion of tomato production
番茄酱产地主要分布在欧美、中国和土耳其等,是目前产量占比最高的番茄制品[10]。近年来用于加工的番茄品种逐年增多,番茄酱的世界年平均贸易量在150~200万t,生产国国内消费和出口用量比例约为2∶3。然而,欧美等国近几年的番茄种植面积每年却以5%~20%的速度递减,对从发展中国家进口的依赖性提高。我国番茄酱产量以年均22.5%的速度递增,全国近九成番茄酱集中在新疆生产加工,其余在甘肃和内蒙古一带。新疆的土壤、灌溉和气候条件非常适合加工番茄的种植,由于生长期的日照时间长、昼夜温差大,所以果实的单产、可溶性固形物含量和番茄红素含量都相对较高,适宜优质的番茄制品加工[11]。
因番茄酱是浓缩型产品,番茄红素含量相对较高,若包装和贮藏方式不当,极易变质腐烂[12]。番茄酱在储藏期间的颜色指标与储藏温度和储藏时间呈现一定的负相关性,储藏温度越高或时间越长,非酶褐变的程度越深,其原因在于储藏中发生美拉德反应和VC 的氧化分解反应,因为番茄酱中的糖、氨基酸和VC 的含量会随储藏温度的升高和储藏时间的延长而降低,总酚含量变化不显著[13]。另外,研究发现超高压处理不仅可以在低温下达到杀菌作用,还避免了因常压杀菌温度过高而导致的番茄红素顺反异构转化,温度50 ℃、压力50 MPa 条件下处理10 min 能完全杀灭番茄酱中的微生物[14]。
番茄汁是以番茄为原料制成的果汁饮品,富含VA和VC,其中VC 含量可达15~25 mg/100 mL[15]。随着人们营养健康意识的提高,近年来番茄汁逐渐被消费者接受。根据市场目前发展趋势看,未来番茄汁饮料具有替代苹果汁、橙汁成为需求量最大的果蔬汁的市场潜力。
目前,我国番茄汁饮料的加工工艺仍然处于发展阶段,还有很多关键技术问题未解决,包括加工过程热处理时间过长、番茄汁的液化处理利用率低、番茄汁加工专业品种少等。针对这些问题国内外学者开展了研究,例如番茄饮料在加工贮藏过程中易出现分层,针对此现象,郭玲玲等[16]研究了最佳复合添加剂黄原胶0.03%、琼脂0.05%、羧甲基纤维素钠0.08%,提高了番茄汁的均匀度和稳定性;戚向阳等[17]研究发现使用羧甲基纤维素钠、海藻酸丙二醇酯和黄原胶混合物作为稳定剂可以增强浑浊型番茄汁在加工贮藏中的稳定性。此外,针对番茄出汁率的研究较多,目前多采用压榨法和酶法,颜丽等[18]采用响应曲面法确定纤维素酶的最佳添加量为0.08%,番茄出汁率显著提高,出汁率达到90.08%。
番茄发酵饮料是以番茄汁或番茄酱为原料,加入多种辅料发酵而成,主要有乳酸菌发酵饮料和番茄酒饮料两类。
图3 番茄发酵饮料工艺流程Fig.3 Fermented beverage process of tomato
乳酸菌发酵饮料的风味独特,且细菌代谢产物能减轻胃酸分泌,促进人体消化酶的分泌和肠道的蠕动,从而促进食物的消化吸收起到预防便泌的作用。同时,乳酸菌菌体在体内被分解后,其有效成分被机体吸收,能增强人体免疫力;番茄酒顺应了以低度酒取代高度酒、果酒取代粮食酒的酒类消费潮流,选用新鲜番茄压榨成番茄汁,经处理后加入糖、柠檬酸等进行发酵,其风味与葡萄酒相似,从营养功能角度看,保留了番茄原有的维生素、矿物质、氨基酸等营养成分,并且具有清热生津、养阴凉血、促进消化等作用[19]。
番茄红素是一种天然植物色素,属于类胡萝卜素,广泛存在于西瓜、葡萄、芒果等果实中,是果实显红色的重要成分,其含量随个体成熟度的不同呈现差异性。近年研究发现,番茄红素的特殊化学结构使其具有多种重要的功能,如清除自由基、抗氧化、抗衰老、诱导细胞间连接通讯、控制肿瘤增殖等保健作用[20]。国内对番茄红素的提取方法很多,主要包含直接粉碎法、超临界流体萃取法、溶剂萃取法、酶反应提取法提取等[21]。
番茄红素油树脂为初级产品,稳定性相对差,因此常采用软胶囊包埋对其进行保护。番茄红素胶囊是采用现代化技术科学加工的产品,具有口感纯正、风味典型、番茄红素吸收利用率高、食用方便、便于贮存运输等优点[22]。目前,市场中已有番茄红素胶囊、片剂和液体制剂等形式,显著扩大了其应用范围。
近10 年来中国的番茄产量不断增长,规模超6 000万t/年,据FAO 公布的最新数据显示,我国的番茄产量已经跃居世界第一。然而,目前我国番茄产业总体生产水平不高,加工业发展相对滞后,番茄制品品种单一、人均消费量小,且出口主要以浓缩番茄酱的形式,形式单一、附加值低。此外,由于当前番茄制品主要以热加工为主,加工技术较为传统、加工精度较低,这不仅造成了大量原料损失,也导致产品质量较差、环境污染等问题。
针对番茄加工产业的现状,建议要加快现代化进程,以市场为导向,以先进科技为支柱,以精细加工为突破口,依托专业化生产基地和龙头企业,选择加工专用的优良品种,研究开发适销对路的新型番茄制品,加强番茄终端产品的综合开发,着重研究功能型低糖番茄汁、发酵番茄汁、调味番茄丁等产品。同时,需要注重采用创新技术来替代或辅助传统加工技术,如超声技术作为一种新兴的非热技术,具有成本低、能耗低和环境友好等优点,在食品加工中具有广阔的应用前景[23-24]。最后,加强科普宣传,科学引导消费,让更多的健康番茄制品进入千家万户和人们的日常饮食中。