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论文进程2

番茄红素生产工艺的研究

系部：

食品工程系

专业班级：

普高07食检（5）班

姓名：

韦奇才

指导教师：

邓代君

时间：

2010年01月10号

新疆轻工职业技术学院

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，生病服药的概念正遭到预防为主概念强有力的冲击。

特别是当今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。

番茄红素是一个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。

由于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世纪营养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。

我国是仅次于美国和意大利的第三大番茄生产国，年产量达1000多万吨，占全球的20%以上，主厂区多用于生产番茄酱等产品，非主厂区基本上都是鲜食。

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

尽管番茄红素广泛分布于人体的各种器官和组织中，但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;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。

番茄红素与其它类胡萝卜素的结构如图。

2.2番茄红素的理化性质

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。

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。

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。

在研究食用调和油时发现：

番茄红素保存率随时间的延长、温度升高而下降；在相同条件下，光照强度对番茄红素的影响比贮存温度更为显著。

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。

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。

因此，贮存或加工时，应尽量避免与铁、铜离子接触。

食品中常用的几种食品添加剂对番茄红素稳定性有影响：

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；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；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1995年，国外有近300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；番茄红素猝灭活性氧；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，番茄红素具有猝灭单线态氧、清除自由基、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。

3.1番茄红素与癌症

20世纪中期，美国医学家首次报到了番茄红素的抗癌效应。

后经流行病学调查和多次动物实验，证明番茄红素具有预防癌症的作用。

血液中番茄红素的浓度与前列腺癌、食道癌、胰腺癌、肠胃癌、乳腺癌、皮肤癌、膀胱癌等的发生率呈负相关，尤其是在预防前列腺癌方面有明显的作用。

1987—1992年，美国对47894名健康的职业卫生人员进行了具有前瞻性的流行病学调查，分析了773例前列腺癌患者与类胡萝卜素及其其它因素的关系。

结果显示：

随着番茄红素摄入量的增加，前列腺癌的危险度下降，而其它类胡萝卜素（α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、叶黄素和玉米黄素）及能量的摄入和年龄等因素与前列腺癌的危险度无关。

在前列腺癌患者的血浆中也发现了低浓度番茄红素和高浓度的活性氧类物质。

Clinton等经过6年的研究发现，每周食用番茄或番茄制品2次以上，患前列腺癌的风险下降21%︿30%。

番茄红素不仅可预防前列腺癌，还可治疗前列腺癌。

研究表明，前列腺癌患者每天服用30mg天然番茄红素制品（Lyc-O-mato）,连续服用3周后，肿瘤变小，病情减轻。

最新的流行病学调查表明，番茄红素对其它类型的癌症也有很好的预防作用。

3.2番茄红素与心血管疾病

研究证明，蔬菜和水果中的番茄红素通过抑制胆固醇的合成、增加巨噬细胞低密度脂蛋白（LDL）受体的方式来保护心血管。

Klipstein-Grobusch等用病例对照法分析了108名受试者血清中各种类胡萝卜素的浓度。

结果表明，在排除了性别、年龄等混杂因素后，番茄红素的浓度与动脉粥样硬化度呈负相关。

最近的研究表明，在4~5年中，每天补充400IU维生素E并没有降低患心血管病的风险，但在吃番茄或番茄制品则可降低患心血管病的风险。

在研究急性心肌梗死和抗氧化剂水平时，在对心肌梗死组织切片的研究中发现，在类胡萝卜素中，只有番茄红素对心肌具有保护作用。

对10个欧洲国家1400名男性的研究也发现，番茄红素在心肌中的含量和发生急性心肌梗死的风险呈负相关，高水平的番茄红素对急性心肌梗死有预防作用。

3.3保护皮肤

番茄红素可有效抑制和清除自由基，防止紫外线辐射对皮肤的损害。

有学者研究发现，用致死剂量的紫外线照射小鼠，口饲番茄红素的小鼠的生存率明显增加。

浓缩的番茄红素对β-紫外线导致的机体损伤有保护作用，并可减少机体的炎症反应，维持正常的细胞增殖，减少DNA的损伤。

研究表明，受阳光照射的皮肤与相邻的不受阳光照射的皮肤相比，其内部的番茄红素的含量低31%~46%，而增加皮肤内番茄红素的含量可以防止或减轻紫外线对皮肤的损伤。

3.4番茄红素与其它疾病

Coodley等的研究表明，HIV阳性妇女血液中番茄红素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素等的浓度均低于正常值。

其它的研究发现还有：

番茄红素和保护因CCI4导致的大鼠急性肝损害；单细胞凝胶电泳研究发现，番茄红素对淋巴细胞和肝细胞的DNA损伤有保护作用；番茄红素对防止老年性痴呆、帕金森病等中枢神经疾病及多发性硬化症有一定的作用。

3.5作用机理

经研究发现，番茄红素通过对单线态氧的淬灭和自由基的清除、阻断亚硝胺的形成、抑制细胞增殖、诱导细胞分化、增强免疫力、减少DNA损伤及对细胞间隙连接通讯的影响等多种作用方式，起到预防癌症和心血管疾病的作用。

（1）番茄红素对癌及癌前细胞的抗增殖作用和促使向良性方向转化作用，主要是通过增强细胞间隙通讯连接、抑制癌细胞的原癌基因依赖激酶和下调胰岛素样生长因子来实现的。

（2）番茄红素增强免疫功能作用是通过促进白细胞介素—2等细胞素激活淋巴细胞对癌细胞的溶解作用、促进免疫细胞增殖并增强天然杀伤细胞的吞噬能力。

（3）番茄红素抗氧化作用主要是通过淬灭单线态氧、清除自由基、抑制脂质、蛋白质和DNA的氧化损伤，特别是通过抑制LDL胆固醇的氧化而实现的。

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°C）时，萃取率较低（87.46％），随着温度的升高，萃取率呈上升趋势，50°C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[12]。

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[13]。

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，设备昂贵，易回收。

4.1.3微波辐射萃取

微波辐射萃取番茄红素的最佳工艺条件是：

提取溶剂为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，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。

4.2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[14]。

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4小时；

  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。

4.3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[6]。

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[7]。

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[5]。

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[8]。

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[9]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[10]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[10]。

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113"g/g细胞干重[12]。

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[13]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[4]。

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。

4.3.1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[16]。

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[17]。

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。

4.3.2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。

常用的提取方法有：

有机溶剂萃取法、超临界CO2萃取法、超声波萃取法、微波萃取法等。

4.4高速逆流色谱提取法

HSCCC（High-SpeedCounter-CurrentChromatography,HSCCC）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、乙腈按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。

4.5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