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论文进程7

目录

摘要：

基于番茄红素独特的生物学特性，使之成为具有广阔的应用前景的天然色素。

该文对番茄红素的生产工艺进行了初步研究，通过系统分析和比较，为番茄红素的商业化生产提供了理论依据，探索了新的途径。

关键词：

番茄红素；提取；分离；纯化；工艺；研究

前言

近些年来，健康食品越来越受到人们的重视，健康食品市场的崛起使得传统的医药行业面临新的挑战，人们更加注重天然植物的活性成分对疾病的预防和对身体的营养作用，更注重饮食对健康的重要性。

番茄红素是一种日益受到重视的植物中间体，世界粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）已正式将番茄红素列入食品添加剂名录，有“植物的黄金”美誉，作为非常有前途的天然抗氧化剂正受到普遍关注，处于新兴地位。

此外番茄红素在抗癌方面，特别是在抗前列腺癌方面的研究成果，使得番茄红素正在成为21世纪保健品市场中令人瞩目的新星。

番茄红素作为天然色素已在全世界范围内被广泛接受，主要是用于防止紫外线灼伤，保护皮肤的产品；用于延缓衰老的产品；用于类胡萝卜素复合产品；用于预防前列腺癌等防治癌症的产品。

欧盟很早就允许使用番茄红素，但由于其在各植物体内含量均较低，一直未能商业化生产。

在发现番茄红素的特殊生理功能后，以色列率先开发番茄红素产品，日本、美国也相继有产品问世。

我国的番茄红素研究与生产尚处于起步阶段，但至今还没有真正意义上的番茄红素产品。

就番茄产量而言，我国仅次于美国和意大利居世界第三位，年产量达1000多万吨，占全球的20%以上，主产区多用于生产番茄酱等产品，非主产区基本上都是鲜食。

如果进行深加工，既能壮大产业，解决农民种植番茄的后顾之忧，又能提高农产品附加值，增加农民收入。

从番茄中提取高附加值的番茄红素是实现番茄产业化、标准化生产的最佳选择。

近年已有几家企业刚开始生产“食字号”番茄红素产品，但由于技术、环保、市场及生产成本等方面的原因，产量很有限。

国内市场的番茄红素产品多是从美国、英国和瑞士等国进口，市场需求正在不断增加。

我国批准的含番茄红素的保健食品超过几十个品种，包括油、胶囊、片剂等多种形态，主要用于抗氧化、抗癌、增强免疫力、清除香烟和汽车废气中的有毒物质等功能。

随着人们对番茄红素保健功能的逐步认可，番茄红素在新型保健食品、食品添加剂、化妆品、药品等领域具有广阔的市场前景。

1番茄红素在自然界的分布

1.1在植物中的分布

番茄红素广泛分布于植物细胞的有色体中，成熟的红色植物果实中含量较高。

例如，番茄、胡萝卜、西瓜、葡萄柚和红色棕榈油中就存在较多的番茄红素。

其中，含量最高的是番茄果皮的外表层，且成熟度愈高，番茄红素的含量愈多，鲜番茄中的含量可达42mg/kg。

我国的番茄制品主要产自新疆，那里的番茄具有“三高二少”的优点，即番茄红素含量高、固形物含量高、单产高，霉菌少、病虫害少，非常适用于加工成优质的番茄制品和作为提取番茄红素的原料。

1.2在人体中的分布

人体自身无法合成番茄红素，只能从食物中摄取。

被机体吸收的番茄红素主要分布在人的血液、肾上腺、肝脏、睾丸、前列腺、乳腺、卵巢、子宫、消化道等器官中，其中，血液、肾上腺、肝脏、睾丸中的含量较高。

2番茄红素的结构与性质

2.1番茄红素的结构

番茄红素最早由Hartsen在1873年从TamuscommunisL.berries中分离出来，为深红色的晶状色素。

1875年，Millardet从番茄中获得含有番茄红素的粗提物，称之为Solanorubin。

1903年，Duggar在研究生长条件对番茄红素含量的影响时，将其称为Lycopersicon。

1913年，Schunck发现番茄中提取出的色素具有与胡萝卜素不同的吸收光谱，将其命名为Lycopene。

20世纪初，人们开始研究番茄红素的基本化学结构。

1910年，Willstatter和Escher首先提出番茄红素是胡萝卜素的异构体，其分子式为C40H56，分子量为536.85;1930年,Karrer等人提出番茄红素的化学结构式是由11个共轭及2个非共轭的碳-碳双键组成的非环状平面多共轭双键的结构，结晶呈暗紫色，具有多种顺反异构体，并由Kuhn和Grundmann在1932年证实。

番茄红素没有β-芷香环状结构，不具有维生素A原的活性。

2.2番茄红素的理化性质

2.2.1溶解性

番茄红素不溶于水，难溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂。

2.2.2稳定性

番茄红素为红色长针状晶体，性质十分活泼，对光、热、氧、金属离子、氧化剂、抗氧化剂等敏感。

番茄红素对光十分敏感，尤其是日光和紫外光。

（1）光照和加热时，番茄红素由全反式构型转化为顺式构型，与全反式构型相比，顺式构型具有更低的熔点，更低的摩尔吸光系数和最大吸收波长，所以提取番茄红素时应尽量避免暴露在光下，只能使用黄、红光。

（2）番茄红素对酸不稳定，对碱稳定。

在酸性环境和有CO2存在的条件下以及温度低于50℃的酸性条件下，色素性能稳定。

（3）钾、镁、钙、锌离子对番茄红素的影响不大，铁、铜离子的破坏较大。

（4）食品中常用的几种食品添加剂对番茄红素稳定性有影响：

a、酸性添加剂会降低番茄红素的稳定性，尤其是当添加剂酸性较强或浓度较大时，番茄红素的稳定性明显下降。

b、防腐剂引起结构和性质的不同对番茄红素的稳定些影响有较大差异，其中苯甲酸对番茄红素的影响不大，而山梨酸则能显著提高番茄红素的稳定性。

c、酚类抗氧化剂能非常显著地提高番茄红素的稳定性，表现出较强的抗氧化作用，L-抗坏血酸则正好相反，它会非常显著地降低番茄红素的稳定性，表现出对番茄红素的促氧化作用。

3番茄红素的生物学特性

从1990年至今，国外有多篇文章涉及番茄红素的功能研究，这些研究包括番茄红素在组织、乳汁、精液中的分布；番茄红素淬灭活性氧；番茄红素与消化道癌、宫颈癌、皮肤癌、前列腺癌、心脏病等的关系。

最新研究表明，番茄红素具有淬灭单线态氧、清除万病之源自由基、诱导细胞间的连接通讯、调控肿瘤增殖等多种生物学功能。

由番茄红素的化学结构及实验结果可知，番茄红素具有比其它类胡萝卜素更强的清除单线态氧的能力。

4番茄红素的主要生产方法

4.1萃取法

4.1.1固液萃取法

根据番茄红素的性质，可利用亲脂性有机溶剂从番茄中提取番茄红素，即固液萃取。

主要步骤包括：

将新鲜番茄或番茄皮干燥、粉碎或直接将番茄打成匀浆，选用一种有机溶剂或混合溶剂作为萃取进行固液萃取，最后将萃取液真空浓缩，即可得到色素产品。

常用的萃取液有氯仿、石油醚、丙酮、正己烷以及石油醚、丙酮混合液（1：

1）等。

其中，氯仿的萃取率最大，大于180mg/100g，因毒性较大不宜采用；从萃取率和应用角度考虑，石油醚与丙酮混合物为理想溶剂。

但由于番茄中还含有其它成分，而且有机溶剂会有痕量残留，仅采用溶剂萃取取得到的产品一般纯度不高，番茄红素含量约在5%~15%左右。

为了提高番茄红素的提取率，可先采用微波处理番茄（提取功率200W,提取时间80s），然后再用溶剂萃取。

采用这些方法通常不产生番茄红素晶体，而是产生一种油状的物质，即番茄红素油树脂。

另外，还可采用先皂化处理番茄（皂化条件为NaOH0.5mol/L,温度65℃，皂化时间0.5h）、在进行溶剂萃取的方法，得到的番茄红素油树脂产品有部分晶体出现。

其一般工艺流程为：

新鲜番茄或番茄皮→干燥→粉碎→固液萃取→真空浓缩→番茄红素粗制品

特点：

此方法简单易行，不需要复杂的仪器设备和工艺条件，存在有害溶剂的残留，得率很低，但选取恰当的萃取液是影响产品纯度和收率的重要因素。

4.1.2浸提法

番茄红素是脂溶性色素，可溶于其他脂类和非极性溶剂中，不溶于水，难溶于强极性溶剂。

研究表明，乙醚、丙酮、氯仿、苯、6号溶剂油、乙酸乙酯等溶剂浸提效果最好。

在浸提的过程中，加入表面活性剂可以有效提高番茄红素的提取率，大大改善浸提效果。

影响浸提效果的因素除了提取溶剂种类、原料预处理方法等，还有原料与提取溶剂的比例、浸提时间、温度、pH等。

提取番茄红素的最优工艺是：

在番茄糊中加入0.5％的BHT，再加入异丙醇经脱水处理后，用石油醚-丙酮（1:

2）混合试剂做提取溶剂，在pH6.0、30℃的条件下浸提4h，提取效果最佳。

也有研究认为用氯仿做提取溶剂时提取番茄红素的效果最好，浸提取温度为25℃，pH值为6.0，溶剂用量为90％。

4.1.3超临界萃取

超临界CO2萃取技术是食品工业新兴的一项萃取和分离技术。

它利用超临界CO2作萃取剂，从液体或固体物料中萃取、分离和纯化有效成分对脂肪烃、植物碱、甘油酯等具有特殊的溶解作用，常用于萃取、分离番茄中的番茄红素。

压力、温度、流量和萃取时间这几种因素对萃取率有影响：

在试验采用压力范围内（15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa），萃取率呈现“S”变化规律，一般采用25MPa压力为宜；温度较低（30℃）时，萃取率较低（87.46％），随着温度的升高，萃取率呈上升趋势，50℃达到最大值（95.08％），而后又呈现逐渐下降的趋势；采用不同的处理时间发现，随着时间的延长，番茄红素的萃取率逐渐升高，2.5h萃取率即达到92.84％，3h提高到95.17％，随后继续延长时间增加的幅度不大。

利用超临界CO2从番茄加工副产品番茄皮中提取番茄红素，也发现类似的结论。

日本利用超临界萃取进行番茄红素的萃取，得到了含量为13.7%的产品。

意大利曾报道在40~80℃，20~30Mpa条件下，以二氧化碳为萃取剂，从番茄中提取出番茄红素和β-胡萝卜素的混合物。

目前，超临界萃取技术在我国处于起步阶段。

王宪青等以新鲜番茄为原料，打浆后冷冻干燥，获得番茄粉，再用超临界二氧化碳提取法提取了番茄粉中的番茄红素，并总结出用超临界二氧化碳提取番茄红素的最佳工艺参数为：

30Mpa、65℃、2h,二氧化碳流量为20kg/h。

以无水乙醇做夹带剂，可以从100g干物料中获取47.986g、纯度为0.803%的番茄红素提取物。

工艺流程如下：

原料→打浆→压榨、过滤→真空冷冻干燥→粉碎→过筛→称重→装提取槽、密封→控制适宜的工作参数→静态、动态提取→降压分离→柱分离获得番茄红素→纯度测定。

特点：

与传统的化学溶剂萃取法相比，其优越性是无化学溶剂消耗和残留、无污染、避免萃取物在高温下的热劣化、保护生理物质的活性；工艺简单、能耗低、萃取剂无毒，易回收，但设备昂贵。

4.1.4微波辐射萃取

微波辐射萃取番茄红素的工艺条件是：

提取溶剂6号溶剂油，功率200W，萃取时间80s，液固比（ml/g）2:

1，二级提取，番茄红素的提取率为97.56％。

特点：

与传统的索氏提取相比，微波法提取的最大优点是提取时间大大缩短，无有机溶剂的残留，且提取率较高；而与超临界CO2萃取相比，成本低，投资少，提取效率高。

4.1.5超声波萃取法

由于番茄红素是脂溶性色素在超声波的作用下可以加速番茄红素的溶解，故利用超声波和有机溶剂的互相配合可以实现番茄红素的提取。

4.2直接粉碎法

番茄红素在自然界中分布很广，成熟的红色植物，如番茄、西瓜、红色葡萄柚等果实和红色棕榈油中含量较高。

近年来美国农业部科学家发现，在秋橄榄这种浆果中所含番茄红素相当于番茄的18倍。

番茄红素的含量随番茄的品种和成熟温度的不同而不同。

一般随着番茄成熟度升高，番茄红素的含量增加，在成熟番茄果实中含量可达1～14mg/100g，我国新疆番茄酱中番茄红素含量多达400mg/100g以上。

番茄的利用形式和部位有番茄原桨、番茄浆、新鲜番茄、番茄渣等。

番茄皮中的番茄红素含量高于番茄肉中的含量，为更合理利用番茄资源提供了依据。

因此可以选取番茄红素含量高的部位，直接粉碎提取番茄红素。

4.3高速逆流色谱提取法

HSCCC（高速逆流色谱提取）法是一种高效快速的无支持物液-液分离层析技术，与传统的柱色谱需使用固体填料不同，该分离方法是在两相之间进行，在高速运转产生中立场的条件下，是固定相在分离柱中实现高的保留而进行分离，可消除支持物对样品的不可逆吸收。

国外有报道在实验中首次采用高速逆流色谱提取法来提取番茄红素，所得到的样品是从100mg含有9%番茄红素的番茄粗提物中分离出来的，最后用高效液相色谱检验出其纯度达到98.5%。

采用的溶剂是由己烷、二氯甲烷、乙腈（10：

3.5：

6.5）组成的非水混合物。

特点：

HSCCC法相比其他柱层析有两个优点：

一是在样品高效回收前提下，可分析的样品量比HPLC要大的多；二是HSCCC法允许粗制品直接进柱分离。

4.4皂化法

用天然番茄萃取番茄红素前皂化，能有效除去番茄中的大部分脂肪酸甘油酯及各种游离脂肪酸，释放出其中包含的番茄红素。

皂化前若用乙醇对原料进行预处理，能使番茄酱从粘稠的糊状变成疏松的纤维质粉状物料，大大增加物料与溶剂的接触面积，乙醇又能溶解番茄酱中果肉的细胞壁和细胞膜的通透性，有利于溶剂的渗透使酱中番茄红素含量从401ug/g增加到841ug/g。

加碱皂化法首先通过减压蒸馏由番茄红素粗提液制得番茄红素油树脂,继而采用对番茄红素油树脂进行皂化反应,主要是使酯类水解为水溶性皂化产物,从而将色素提纯,得到番茄红素产品。

皂化的最佳工艺条件为温度65℃，KOH浓度0.5mol/L，皂化时间0.5h；并且从皂化的番茄中提取的番茄红素的色价为402.5，比未皂化的番茄中提取的产品提高近6倍。

4.5化学合成法

已采用的合成番茄红素工艺是由三苯基（3，7，11-三甲基-2，4，6，10-十二四烯基）-氯化磷与2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯二醛用甲醇钠-甲醇在2-丙醇中进行Wittig烯化反应，制得番茄红素，收率65％。

此外，文献[19]也完成了由三苯基（3，7，11-三甲基-2，4，6，10-十二四烯基）-甲磺化磷与2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯二醛经Wittig烯化反应得到番茄红素的工艺开发。

特点：

成本低，但存在一定得不安全性。

4.6油树脂微囊法

采用微胶囊法技术进行包囊化处理，可提高在功能性产品中的应用性，促进其生理功能的发挥。

研究发现，喷雾干燥的壁材采用具有较好溶解性、成膜性、干燥性和低粘度的食用明胶和蔗糖的混合物，并在微胶囊化过程中，添加抗氧化剂对番茄红素起到保护作用，提高其稳定性。

存在于油树脂中的番茄红素比提纯的番茄红素稳定，因此目前市面上的产品多是其提取物半成品—油树脂，而油树脂给制剂带来了许多的不便。

目前国内还未有关于番茄红素油树脂微囊化研究的报道。

因此，有必要研究番茄红素油树脂微囊化工艺。

本试验选用明胶为囊材，运用单凝聚法制备油树脂微囊，对微囊的制备工艺及稳定性进行初步研究。

微囊的制备：

取100ml10％明胶溶液，先向要包裹的番茄红素油树脂中加入少许，研磨成初乳后，再使其与剩余明胶溶液混合均匀。

置磁力搅拌器上恒温搅拌，同时加入100ml40％Na2SO4溶液，使明胶凝聚成囊，搅拌一定时间，待温度降至30℃以下时，加入300ml21.5% Na2SO4稀溶液，于15℃的恒温水浴中搅拌，当微囊直径在50~200μm时，停止搅拌。

放置24h后，倾去不含微囊的溶液层，用21.5%的Na2SO4溶液洗涤3次，然后按每毫升微囊加入1ml37％的甲醛固化，搅拌3h，滤过，用水洗至pH值为7，且无甲醛臭味，常温减压干燥，密封储存备用。

特点：

所用囊材明胶，无毒具有良好的成膜性，为常用的药物辅料，方法简单，微囊化后的番茄红素树脂稳定性明显优于与辅料简单混合，微囊可作为相关制剂的原料备用。

如何提高包封率是今后亟待解决的问题。

4.7酶提取法

番茄中含有少量的酶，在一定条件下加速水解，可将番茄红素的蛋白质复合物从细胞中溶出，所得水分散性色素。

但过程中需时较长，容易造成番茄腐烂和影响产品活性。

本项目在传统酶法的基础上加以改进，适量添加适宜的生物酶类，增加酶的浓度，根据番茄红素耐热和必须在一定温度条件下进行分子重排才具有生物活性的特点适当提高反应温度，加快酶解速度依据酶反应的最适pH,控制酶解时间，达到最佳酶反应环境，保持并激活目的物的最大活性。

同时，在酶解前将番茄打浆，使番茄红素复合物充分暴露，有利于酶解和提取。

采用不同的乙醇浓度在一定温度条件下分别除去叶黄素及杂质，然后提取番茄红素，至固形物无红色色素为止，在一定温度下静止、结晶、沉淀、过滤、干燥即为成品。

外加酶对番茄红素提取效果有十分显著的影响作用，可大幅度地提高番茄红素提取速度和提取量。

（1）单一用纤维素酶作外加酶时，最佳工艺条件为加入纤维素酶0.1％，酶作用时间2.5h，提取时间3.5h。

（2）单一用果胶酶作外加酶时，最佳工艺条件为加入果胶酶0.1％，酶作用时间2.5h，提取时间3.5h。

（3）用复合酶做外加酶时，最佳工艺条件为加入纤维素酶0.07％，果胶酶0.04％,酶作用时间2.5h，提取时间4h；且酶的影响顺序从大到小为复合酶>纤维素酶>果胶酶。

工艺流程为：

清洗番茄→热汤去皮→打浆粉碎→加酶制剂→离心→洗涤、过滤→提取、分离

a、预处理：

将符合要求的番茄洗净、打浆，按一定比例加入硒稳定剂,在反应器内混匀，调适宜PH，升温至37℃保温15分钟。

b、酶解：

加入适量复合酶混合液，混合均匀，升温至50~55℃，酶解4h。

  c、除杂：

加入约一倍量一定浓度的乙醇煮沸10分钟，过滤，除去叶黄素等杂质（可重复一次）。

  d、结晶：

固形物加入约一倍量乙醇（可重复使用）煮沸10分钟，过滤（反复2—3次，至固形物无红色为止），合并滤液置冰箱或阴凉处静置沉淀。

e、干燥：

沉淀物进行真空干燥，即为成品。

特点：

生产工艺不够成熟，存在需时长，易损失。

4.8发酵法

近些年来研究人员对利用微生物发酵生产番茄红素方面进行了大量研究,除了可以从番茄等果实中提取番茄红素之外，还可以用藻类和真菌及酵母菌发酵制备番茄红素。

涉及微生物主要有三孢布拉氏霉菌（B1akesleatrispora）、一些基因改造的酵母菌、红色细菌及能自身合成番茄红素的革兰氏阴性非光合菌,包括萎蔫欧文氏菌（Erwiniauredovora）和草生欧文氏菌（Erwiniaherbicola）。

下面分别以不同微生物的发酵生产研究进行简单概述。

（1）细菌红色细菌的番茄红素含量较高,但未能进行工业化生产。

有一则68年专利曾报道用浅红链霉菌（Streptomycesrubescens）突变株发酵6d产番茄红素0.5g/L。

最近研究者分离出一分枝杆菌属野生菌株,在其产生的类胡萝卜素中有80%为番茄红素。

将pH控制在非生长最适宜范围（pH6~6.4）或在培养基加入高盐（85mM氯化钠）,番茄红素产量达7.4mg/g生物量。

革兰氏阴性非光合菌,包括萎蔫欧文氏菌和草生欧文氏菌虽然也能自身合成番茄红素,但含量较低,主要用于番茄红素生物合成代谢途径的研究。

之后,RoseM等利用大肠杆菌载体pA—CYCl84建立携带欧文氏菌控制番茄红素合成基因的质粒pACCRT—EIB（载有crtE,B,I）,将其转入JMl01大肠杆菌后生产出200~500ug/g（DW）的番茄红素。

（2）霉菌三孢布拉氏霉菌在工业化生产中主要用于β-胡萝卜素的生产。

当在培养过程中添加一些胺类和杂环氮化合物以抑制细胞内环化酶的活性时,三孢布拉氏霉菌合成大量的番茄红素。

不过,这种抑制机制一直是用来研究胡萝卜素生物合成途径,用于生产则较少。

王永生等在培养中添加三孢布拉氏霉菌合成β-胡萝卜素的前体物质（β-紫罗酮和异烟肼）之后选正确时机添加β-胡萝卜素环化阻断剂,一定程度地提高了番茄红素的产量。

控制环化的另一个重要条件是pH,中性偏高有利番茄红素形成,方法是添加碳酸钠保持发酵液pH6.6以上,有关工艺已有专利申请,产量0.15g/L。

Gavrilov等人添加了烟草的废弃物1%于霉菌的发酵液中,经110h发酵,得到番茄红素约60~80mg/100ml。

非离子型表面活性剂span-20可以改变发酵液流体特性和细胞通透性,再加上其水溶性,从而有利于细胞内外物质的传递,达到有利于番茄红素合成的条件,因而可使番茄红素生产能力提高2倍,达98.6mg/L发酵液。

用三孢布拉氏霉菌发酵生产技术获得的结晶番茄红素,经异丁基醋酸盐再结晶可得到高纯度的反式番茄红素。

（3）酵母菌酵母菌本身并不能合成番茄红素,研究者发现酵母在生长稳定期能在体内积累的大量麦角固醇,利用麦角固醇与类胡萝卜素的生物合成途径在FPP分叉的特性,通过引入欧文氏菌crtE竞争FPP,使之部分从麦角固醇生物合成途径转向番茄红素的生物合成。

1994年Shige-yukiYamano等人将生物合成番茄红素和β-胡萝卜素的基因（crtE,crtB,crtI,crtY）及其启动子插入啤酒酵母（Saccharomycescerevisiae）中,将该酵母菌在选择性培养基30℃培养3d。

冷冻干燥离心过滤所得细胞,再加入丙酮,破碎细胞,再用丙酮萃取4次并蒸干丙酮得到番茄红素的含量为113g/g细胞干重。

产蛋白假丝酵母（CandidaUtilis）也是工业生产上应用广泛的酵母菌,经常用于生产单细胞蛋白、谷胱甘肽及RNA。

YutakaMiura等将欧文氏杆菌控制番茄红素合成的基因转入产蛋白假丝酵母中,利用被重组基因的产蛋白假丝酵母培养生产番茄红素,每1g干重产蛋白假丝酵母可得到0.758mg的番茄红素和0.407mg的八氢番茄红素。

（4）藻类藻类中广泛地存在有类胡萝卜素,但以β-胡萝卜素最为普遍。

国内外学者们在利用藻类发酵生产类胡萝卜素的生产菌株及工艺方面进行了广泛的研究,其中杜氏藻、红球藻等在国外已被批准用于商业生产类胡萝卜素。

结合三孢布拉氏霉菌研究,如若在藻类发酵过程中添加合适的阻断剂,阻断番茄红素到类胡萝卜素的环化途径,同样就可以积累大量的番茄红素。

而利用藻类生产类胡萝卜素技术的相对成熟,转化率较高,这必将会大大促进微生物发酵生产番茄红素应用潜力。

综上所述,利用基因工程和生物技术已能部分控制番茄红素合成过程中前体物质的转化方向,如使FPP竞争性地从生成麦角固醇转向番茄红素。

4.8.1非基因工程菌发酵

通过对蜂房芽孢杆菌DC-1在6～7klx光照下培养生产番茄红素。

三孢布拉氏霉菌（Blakesleatrispora）发酵生产番茄红素展现较好的工业化应用前景。

Gavilou等在三孢布拉氏霉菌的生长介质中加入工业番茄废水，发现抑制了β-胡萝卜素的生产并刺激番茄红素的合成。

考察小分子效应物对三孢布拉氏霉菌合成番茄红素的影响，结果表明：

span-20、β-紫罗酮和异烟肼可以提高番茄红素的产量，特别是添加span-20可使番茄红素含量提高2倍，达到98.6mg/L；而trinton-X100对菌体中番茄红素含量影响较小。

特点：

虽然采用微生物发酵生产番茄红素技术目前未能达到工业化生产的规模,但从发展趋势来看,发酵法成本及污染相对较低,如能进一步提高菌体的贮存力和转化力,是实现工业化生产番茄红素经济而有效的途径。

4.8.2基因工程菌发酵

为提高生产效率，通过基因工程改变细胞的代谢系统高效生产番茄红素。

现已鉴定或克隆了多种与番茄红素合成有关的多种酶，如GGDP合成酶基因、编码八氢番茄红素合成酶的crtB基因、编码crtI型和crtP型八氢番茄红素去饱和酶基因和编码催化形成β环的crtY和crtL基因。

其中crtB基因和crtY基因克隆出来后，还在Escherichiacoli中被成功的表达。

Kajiwara等克隆出异戊烯焦磷酸（IPP）异构酶，转入到E.coli菌株JM101能增加番茄红素产量的3.6～4.5倍。

提取工艺：

发酵液经过过滤、脱水、破壁、萃取、纯化、结晶等工艺获得番茄红素晶体。

再加入一定比例的植物油和抗氧化剂而得到产品异丁醇和醋酸异丁酯可作为提取过程的有机溶剂，并应避光和加入氮气等保护。