[科普中國(guó)]-番茄紅素

植物性食物中存在的一種類(lèi)胡蘿卜素，也是一種紅色素。深紅色針狀結(jié)晶，溶于氯仿、苯及油脂中而不溶于水。對(duì)光和氧不穩(wěn)定，遇鐵變成褐色。分子式C40H56，相對(duì)分子質(zhì)量536.85。分子結(jié)構(gòu)上有11個(gè)共軛雙鍵和2個(gè)非共軛雙鍵，組成為一種直鏈型碳?xì)浠衔铩](méi)有維生素A的生理活性，但具有很強(qiáng)的抗氧化功能。成熟的紅色植物果實(shí)中含量較高，尤以番茄、胡蘿卜、西瓜、木瓜及番石榴等中更為豐富。在食品加工中可用作色素，也常用作抗氧化保健食品的原料。1

簡(jiǎn)介番茄紅素（lycopene）廣泛存在于番茄、番茄制品及西瓜、葡萄柚等水果中，是成熟番茄中的主要色素，也是常見(jiàn)的類(lèi)胡蘿卜素之一。1989年，MASCIO發(fā)現(xiàn)番茄紅素在所有類(lèi)胡蘿卜素中對(duì)單線(xiàn)態(tài)氧的猝滅活性最高。隨后，對(duì)番茄紅素的功能研究成為一大熱點(diǎn)，研究?jī)?nèi)容涉及番茄紅素的吸收和代謝，番茄紅素降低前列腺癌等多種腫瘤和心血管疾病等發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，以及番茄紅素的提取和測(cè)定方法等。目前，番茄紅素不僅已廣泛用作天然色素，而且也已越來(lái)越多地應(yīng)用于功能食品、藥品和化妝品中。2

理化性質(zhì)番茄紅素是一種不飽和烯烴化合物，是成熟番茄中的主要色素，也是常見(jiàn)的類(lèi)胡蘿卜素之一。番茄紅素不具有β-胡蘿卜素的β-芷香酮環(huán)結(jié)構(gòu)，故在體內(nèi)不能轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A，不屬于維生素A原。分子式為C40H56，有多種順?lè)礃?gòu)體。番茄紅素是脂溶性物質(zhì)，難溶于水、甲醇、乙醇，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有機(jī)溶劑。番茄紅素分子中有11個(gè)共軛雙鍵和2個(gè)非共軛雙鍵，故其穩(wěn)定性很差，容易發(fā)生順?lè)串悩?gòu)反應(yīng)和氧化降解。影響番茄紅素穩(wěn)定性的因素包括氧、光、熱、酸、金屬離子、氧化劑和抗氧化劑等。2

吸收代謝吸收番茄紅素吸收率高于α-胡蘿卜素和β-胡蘿卜素，但也受很多因素的影響。順式構(gòu)型比反式構(gòu)型的番茄紅素更易吸收。天然存在的番茄紅素絕大部分是全反式構(gòu)型，而在人體組織中則大部分為順式構(gòu)型（>50%），且體內(nèi)番茄紅素順式構(gòu)型所占比例并不隨食物中番茄紅素構(gòu)型的差異而改變。目前認(rèn)為，反式構(gòu)型的番茄紅素在吸收之前即大部分在胃腸道變構(gòu)為順式構(gòu)型。食物中的蛋白質(zhì)－胡蘿卜素復(fù)合物、大量的可溶性膳食纖維（如果膠） 、結(jié)合膽固醇和樹(shù)脂，以及缺乏鐵、鋅和蛋白質(zhì)，患腸道疾病等都可能干擾番茄紅素的吸收。熱加工可將部分天然番茄紅素的反式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖浇Y(jié)構(gòu)，且食物基質(zhì)中脂類(lèi)可促進(jìn)番茄紅素的釋放，加入油脂熱處理后的番茄紅素比未加工的番茄紅素更易吸收。2

不同的人體實(shí)驗(yàn)報(bào)道，番茄紅素的半減期可在2～3天到10～33天之間。番茄紅素營(yíng)養(yǎng)狀況一般可通過(guò)對(duì)血清番茄紅素濃度來(lái)判斷。美國(guó)成年人血清番茄紅素含量多在0.42～0.47μmol/L之間，但我國(guó)與歐美國(guó)家膳食結(jié)構(gòu)與番茄紅素的攝入量差異較大，目前尚缺乏我國(guó)居民血清番茄紅素含量的較系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)上海市某社區(qū)30～92歲的69名成年人血清樣品進(jìn)行測(cè)定，番茄紅素平均含量約為0.32μg/ml（約0.59μmol/L）。2

分布番茄紅素在人體主要分布在睪丸和腎上腺中，肝臟、脂肪組織、前列腺及卵巢中分布也較多。腦組織中未能測(cè)出番茄紅素（提示其可能無(wú)法越過(guò)血－腦屏障進(jìn)入腦組織） 。血中與組織中的番茄紅素濃度在一定劑量范圍內(nèi)成正相關(guān)關(guān)系。人體內(nèi)含有的類(lèi)胡蘿卜素約50%是番茄紅素，并且番茄紅素也是人乳中含有的主要類(lèi)胡蘿卜素之一。2

代謝和排泄目前對(duì)體內(nèi)番茄紅素的代謝產(chǎn)物還了解甚少，僅在人的血清、皮膚及乳汁中檢測(cè)到2種氧化代謝物，即5，6-二羥基-5，6二氫番茄紅素及1，5-二羥基-2，6-環(huán)氧番茄紅素。據(jù)推測(cè)番茄紅素可能首先氧化生成環(huán)氧化物，然后再被還原，生成5，6-二羥基-5，6-二氫番茄紅素。未被吸收的番茄紅素主要通過(guò)糞便排泄，分布在皮膚中的部分可因表皮的角化、脫落而丟失。2

生物學(xué)作用番茄紅素所具有的長(zhǎng)鏈多不飽和烯烴分子結(jié)構(gòu)，使其具有很強(qiáng)的消除自由基能力和抗氧化能力。目前對(duì)其生物學(xué)作用的研究主要集中在抗氧化、降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)、減少遺傳損傷和抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展等方面。2

增強(qiáng)機(jī)體氧化應(yīng)激能力與抗炎作用氧化損傷被認(rèn)為是引起癌癥和心腦血管疾病發(fā)病增加的主要原因之一。番茄紅素的體外抗氧化能力已得到許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)，番茄紅素猝滅單線(xiàn)態(tài)氧的能力是目前常用的抗氧化劑β-胡蘿卜素的2倍多，是維生素E的100倍。2

保護(hù)心腦血管番茄紅素可深入清除血管垃圾，調(diào)節(jié)血漿膽固醇濃度，保護(hù)低密度脂蛋白（LDL）不受氧化，還可修復(fù)完善被氧化的細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞間膠質(zhì)形成，增強(qiáng)血管柔韌度。一項(xiàng)調(diào)查研究顯示，血清番茄紅素濃度與腦梗死和腦出血的發(fā)病機(jī)率呈負(fù)相關(guān)。番茄紅素抗家兔動(dòng)脈粥樣硬化的研究表明，番茄紅素能有效地降低家兔血清總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平，其效果與氟伐他汀鈉相當(dāng)。另有研究顯示，番茄紅素對(duì)局部腦缺血有保護(hù)作用，其主要通過(guò)抗氧化、清除自由基作用抑制神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞活性，縮小腦灌注損傷的面積。3

保護(hù)皮膚番茄紅素還有降低皮膚受輻射或紫外線(xiàn)（UV）傷害等功能。當(dāng)UV照射皮膚時(shí)，皮膚中的番茄紅素與UV產(chǎn)生的自由基結(jié)合，保護(hù)皮膚組織免受破壞，與未照射UV的皮膚相比，番茄紅素減少31%~46%，其它成分含量幾乎不變。有研究表明，通過(guò)平時(shí)攝入富含番茄紅素的食物可對(duì)抗UV，避免UV照射產(chǎn)生紅斑。番茄紅素還可淬滅表皮細(xì)胞中的自由基，對(duì)老年色斑有明顯的褪色作用。3

增強(qiáng)免疫力番茄紅素可活化免疫細(xì)胞，保護(hù)吞噬細(xì)胞免受自身的氧化損傷，促進(jìn)T、B淋巴細(xì)胞增殖，刺激效應(yīng)T細(xì)胞的功能，促進(jìn)某些白介素產(chǎn)生及抑制炎癥介質(zhì)生成。研究發(fā)現(xiàn)，中等劑量服用番茄紅素膠囊，可提高人體的免疫力，減輕急性運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體免疫力的損害。3

食物來(lái)源哺乳動(dòng)物不能自行合成番茄紅素，必須從蔬菜和水果中獲得。番茄紅素主要存在于番茄、西瓜、葡萄柚和番石榴等食物中。番茄紅素在番茄中的含量隨品種和成熟度的不同而異。成熟度越高，其番茄紅素含量亦越高。新鮮成熟番茄中番茄紅素含量一般為31～37mg/kg，常食用番茄汁/醬中番茄紅素含量按濃度和制作方法不同約為93 ～290mg/kg，番茄紅素含量較高的水果還有番石榴（約52mg/kg），西瓜（約45mg/kg），葡萄柚（約14.2mg/kg）等。胡蘿卜、南瓜、李、柿、桃、芒果、石榴、葡萄等水果和蔬菜中也可提供少量番茄紅素（0.1～1.5mg/kg）。2

安全性評(píng)價(jià)除在人體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩例番茄紅素血癥外，目前尚未見(jiàn)人攝入番茄紅素中毒或番茄紅素過(guò)量導(dǎo)致其它不良反應(yīng)的報(bào)導(dǎo)。兩例番茄紅素血癥均為長(zhǎng)期大劑量攝入番茄和富含番茄紅素的食物所致，主要表現(xiàn)為皮膚橙染，且該癥狀在停止攝入后逐漸消失。2

番茄紅素血癥目前已被美國(guó)食品與營(yíng)養(yǎng)委員會(huì)（Food and Nutrition Board，Institute ofMedicine，2000） 認(rèn)為是可逆的無(wú)害效應(yīng)。2

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，天然番茄紅素的經(jīng)口半數(shù)致死量（median lethal dose，LD50） 均>5000mg/kgBW。對(duì)合成番茄紅素，4周灌胃最高劑量1000mg/kg BW及13周灌胃500mg/kg BW均無(wú)陽(yáng)性發(fā)現(xiàn)。每日給予大鼠1000mg/kg BW 劑量的番茄紅素100天，或每日給予20mg/kg BW的番茄紅素200天，未觀察到任何由受試物引起的毒性反應(yīng)。犬喂飼100mg/kg BW的番茄紅素192天，除觀察到肝和腎有輕微色素沉著外，未觀察到任何毒性反應(yīng)。在大鼠一年喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，中劑量組（50mg/kg BW）的血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶（alanineaminotransferase，ALT ） 和谷草轉(zhuǎn)氨酶（aspartatetransaminase，AST） 有所降低，而高劑量組（250mg/kg BW）的ALT和AST均升高，且在停止攝入13周后，谷草轉(zhuǎn)氨酶活性有所恢復(fù)，但谷丙轉(zhuǎn)氨酶只是部分恢復(fù)，故將50mg/kg BW定為未觀察到有害作用的水平（ No Observed Adverse EffectLevel，NOAEL）。在使用大鼠（ 最高劑量3000mg/kg BW） 和兔（最高劑量2000mg/kg BW） 進(jìn)行的生殖和發(fā)育毒性研究中均無(wú)陽(yáng)性發(fā)現(xiàn)。番茄紅素的遺傳毒性實(shí)驗(yàn)研究（體內(nèi)微核實(shí)驗(yàn)，TK 基因突變實(shí)驗(yàn)，染色體畸變實(shí)驗(yàn)等） 均表明其不具有誘變性。2

番茄紅素的應(yīng)用根據(jù)Minte公司的“全球新產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)”（GNPD），2003~2010年，全球共推出418種含有番茄紅素的新產(chǎn)品。這些產(chǎn)品涵蓋了食品、補(bǔ)充劑和化妝品領(lǐng)域，其中含番茄紅素的補(bǔ)充劑是最受歡迎的產(chǎn)品。3

保健品及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)充劑GNPD數(shù)據(jù)顯示，全球共177種含有番茄紅素的補(bǔ)充劑新產(chǎn)品。國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局（CFDA）可查詢(xún)到，獲得國(guó)食健字的番茄紅素的保健品有31種，其中進(jìn)口保健品2種，其他均為國(guó)產(chǎn)保健品。這31種保健品主要用于抗氧化、延緩衰老、增強(qiáng)免疫力、調(diào)血脂等，其中有2種是片劑，1種油劑，其余均為膠囊。3

化妝品GNPD數(shù)據(jù)顯示，含番茄紅素的護(hù)膚新產(chǎn)品有81種，彩妝51種。典型的產(chǎn)品如番茄紅素保濕乳液等，有美白和抗衰老效果。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品有番茄紅素美白精華涂抹針，具有抗氧化、抗過(guò)敏、美白的功效。3

食品飲料在食品和飲料領(lǐng)域，番茄紅素獲得了歐洲的“新穎食品”批準(zhǔn)和美國(guó)的GRAS（通常被認(rèn)為是安全的）身份，其中非酒精飲料最受歡迎。GNPD數(shù)據(jù)顯示，有20種新產(chǎn)品：面包、早餐麥片等領(lǐng)域7種；加工肉類(lèi)、魚(yú)類(lèi)和蛋類(lèi)領(lǐng)域7種；奶制品領(lǐng)域7種；巧克力和糖果領(lǐng)域6種；醬料和調(diào)味料5種；甜點(diǎn)和冰淇淋5種。將其應(yīng)用于乳制品中，既保持了乳制品的營(yíng)養(yǎng)又豐富了其保健功能。3

在肉制品中的應(yīng)用肉制品在加工和貯藏過(guò)程中由于氧化作用 會(huì)發(fā)生色澤、質(zhì)地和風(fēng)味的改變。同 時(shí)，隨著貯藏時(shí)間的增加，微生物尤其是肉毒桿菌的繁殖，還會(huì)使肉品腐敗變質(zhì)，因此常以化學(xué)防腐劑亞硝酸鹽來(lái)抑制微生物生長(zhǎng)，防止肉腐敗變質(zhì)和改善肉品風(fēng)味和顏色。但研究發(fā)現(xiàn)，亞硝酸鹽在特定條件下會(huì) 與 蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物結(jié)合形成致癌物亞 硝胺，因此在肉品中添加亞硝酸鹽一直以來(lái)都飽受爭(zhēng)議。番茄紅素是西紅柿等果實(shí)紅色色素的主要成分 ，其抗氧化能力極強(qiáng)，具有良好的生理功能，可作為肉制品的保鮮劑、著色劑。另外，富含番茄紅素的番茄制品的酸性會(huì)降低肉品pH值，會(huì)在一定程度上抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)，因此，可以作為肉類(lèi)食品的防腐保鮮劑，起到部分替代亞硝酸鹽的作用。4

在食用油中的應(yīng)用氧化劣變是食用油在貯藏過(guò)程中常常發(fā)生的不良反應(yīng)，不僅導(dǎo)致食用油質(zhì)量變化甚至失去食用價(jià)值，更嚴(yán)重的是長(zhǎng)期攝入劣變的食用油會(huì)衍變出各種疾病。4

為了延緩食用油的劣變發(fā)生，在加工中常添加某些抗氧化劑。但隨著人們食品安全意識(shí)的提高，各種抗氧化劑的安全性問(wèn)題也不斷被提出，因此，尋找安全的天然抗氧化劑成為食品添加劑的一個(gè)重點(diǎn)。番茄紅素具有優(yōu)越的生理功能，且抗氧化性強(qiáng)，能高效猝滅單線(xiàn)態(tài)氧和清除自由基，抑制脂質(zhì)的過(guò)氧化。因此，將其添加到食用油中可緩解油脂劣變。4

其他應(yīng)用番茄紅素作為一種極具潛力的類(lèi)胡蘿卜素化合物， 不能在人體中自行合成， 須通過(guò)飲食等補(bǔ)充獲得， 在發(fā)現(xiàn)番茄紅素的生理功能后， 以色列的Ly-cored Natural Products Industries Ltd. 率先開(kāi)發(fā)番茄紅素產(chǎn)品。 另外，美國(guó)Henkel 公司及日本Makhtshim公司等分別生產(chǎn)出了以番茄紅素為主要活性成分的藥品，其主要作用包括降低血壓，治療高血膽固醇，高血脂、降低癌細(xì)胞等，具有較顯著的療效。 目前少見(jiàn)國(guó)內(nèi)有應(yīng)用番茄紅素為食品或藥品原料的報(bào)道。5

番茄紅素可作為維持人體健康的營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑，日本人制成的番茄紅素油樹(shù)脂已廣泛應(yīng)用于飲料、冷食、肉制品及焙烤食品。 由于番茄紅素的特殊功能，它也是開(kāi)發(fā)現(xiàn)代意義的功能性食品的功能因子，如制成抗氧化保健膠囊， 或與其他藥用植物配伍后制成藥膳罐頭。5

各國(guó)應(yīng)用情況我國(guó)已批準(zhǔn)合成番茄紅素（INS No．160d）作為著色劑（GB 2760—2011《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》） ，用于飲料（包裝飲用水除外） ，最大使用量15mg/kg；糖果，最大使用量60mg/kg；固體湯料，最大使用量390mg/kg；半固體復(fù)合調(diào)味料，40mg/kg（以上均以純番茄紅素計(jì)）。番茄紅素也被用于抗氧化，增強(qiáng)免疫力等功能的保健食品。食品添加劑聯(lián)合專(zhuān)家委員會(huì)（Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA ） 2006年認(rèn)為番茄紅素可作為色素和營(yíng)養(yǎng)素補(bǔ)充劑使用。2

歐盟2008年將含非維生素和礦物質(zhì)的食物補(bǔ)充劑分為6類(lèi)（氨基酸、酶、必需脂肪酸、益生菌、植物來(lái)源物質(zhì)、其它類(lèi)） ，番茄紅素被列為“其它類(lèi)”。并于2009年先后批準(zhǔn)了合成番茄紅素、天然番茄紅素、從三孢布拉氏 霉（Blakesleatrispora）提取的番茄紅素作為食品新成分進(jìn)入市場(chǎng)，還批準(zhǔn)了從番茄中提取的番茄紅素油脂產(chǎn)品作為特殊治療用食品新成分。2

澳大利亞/新西蘭認(rèn)為從番茄提取的番茄紅素為非傳統(tǒng)食品、亦非新資源食品，但確定沒(méi)有安全問(wèn)題，已批準(zhǔn)作為食品添加劑，編號(hào)為160d，可作為著色劑和膳食補(bǔ)充劑使用。2

國(guó)際食品法典委員會(huì)（Codex AlimentariusCommission，CAC） 批準(zhǔn)3種來(lái)源的番茄紅素，即西紅柿提取、三孢布拉霉提取和人工合成的番茄紅素（INS No．160d）為食品著色劑，并認(rèn)為不需要確定其ADI值。2

2006年美國(guó)誠(chéng)信營(yíng)養(yǎng)保健品協(xié)會(huì)（Councilfor Responsible Nutrition，USA ）對(duì)番茄紅素進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提 出“觀察到的安全劑量（Observed Safe Level，OSL）”為75mg/d。該評(píng)估是基于2006年前已發(fā)表并經(jīng)同行評(píng)議的30余篇人體干預(yù)實(shí)驗(yàn)研究。在這些實(shí)驗(yàn)中，最高劑量為150mg/d（連續(xù)7天攝入）；其次為75mg/d（15個(gè)健康成人，持續(xù)28天）；最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為140天（健康成人13.3mg/d），均未觀察到不良作用，故不能推導(dǎo)出可耐受最高攝入量（Tolerable UpperIntake Level，UL） 。根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所推算出的OSL為270mg/d。2

提取分離方法番茄紅素的提取分離方法主要有有機(jī)溶劑提取法、酶反應(yīng)法、微生物發(fā)酵法、人工合成法、超臨界CO2萃取法、微波法等。 其中最傳統(tǒng)的方法是溶劑提取法（即浸提法），但傳統(tǒng)的浸提方法存在著浸提時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、原料與處理能耗大、熱敏性組份易破壞等缺點(diǎn)。 化學(xué)合成的番茄紅素中含多種異構(gòu)體和雜質(zhì)，因而禁止在保健品中使用，市場(chǎng)份額銳減；而天然提取法受限于原料，成本難于進(jìn)一步降低且生產(chǎn)明顯受季節(jié)影響。 因而，開(kāi)發(fā)微生物發(fā)酵生產(chǎn)法近年來(lái)呈現(xiàn)明顯的優(yōu)勢(shì)。5

番茄紅素在自然界中分布十分廣泛。 現(xiàn)階段，人們逐漸意識(shí)到合成色素對(duì)人體的危害， 因此從天然植物中提取番茄紅素成為較普遍的方法。5

有機(jī)溶劑萃取原理：番茄紅素是一種具有11 個(gè)碳碳不飽和雙鍵的脂肪烴，它不溶于水，難溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚 、石油醚、己烷、丙酮 ，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有機(jī)溶劑。 根據(jù)這一性質(zhì)，可利用親脂性有機(jī)溶劑從番茄中提取番茄紅素。5

工藝流程：番茄→搗碎成泥→烘干→粉碎→有機(jī)溶劑浸提→提取液→過(guò)濾→濾液→濃縮→粗品

提取pH、提取溫度、提取時(shí)間是影響提取效果的最主要因素。有機(jī)溶劑提取法設(shè)備少，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，但由于番茄中還含有其它成分，而且有機(jī)溶劑會(huì)有痕量殘留。只單單采用溶劑萃取，得到的產(chǎn)品一般純度不高， 番茄紅素含量約在5%—15%左右，而且通常不會(huì)產(chǎn)生番茄紅素晶體，而是一種呈油狀的物質(zhì)，即番茄紅素油樹(shù)脂。5

超臨界 CO2萃取原理：物質(zhì)在較高的壓力下，液相和氣相差別縮小，達(dá)到某一溫度與壓力時(shí)，差別消失合并成一相，此狀態(tài)成為臨界點(diǎn)，此時(shí)的溫度和壓力分別稱(chēng)為臨界溫度和臨界壓力，當(dāng)溫度和壓力超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)，其流體的性質(zhì)介于液體和氣體之間，稱(chēng)為超臨界流體。5

超臨界流體具有氣液兩重性的特點(diǎn)，既有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低的粘度，又有與液體相近的密度和對(duì)物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力。它可從原料中提取出有用成分，從而實(shí)現(xiàn)所需要的分離目的，特別適于番茄紅素等熱敏性成分。5

工藝流程：新鮮大紅番茄原料→打漿→壓榨過(guò)濾→真空干燥→粉碎→過(guò)篩→稱(chēng)重→裝萃取槽、密封→控制適宜的工作參數(shù)→靜態(tài)、動(dòng)態(tài)萃取→降壓分離→由分離柱獲得番茄紅素→產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)5

酶反應(yīng)法原理：酶反應(yīng)法主要是利用番茄皮自身所含有的酶發(fā)生反應(yīng)來(lái)提取番茄紅素。方法是在堿性條件下，使番茄皮中的果膠酶和纖維素酶反應(yīng)，分解果膠和纖維素，使得番茄紅素的蛋白質(zhì)復(fù)合物從細(xì)胞中溶出。

工藝流程：清洗新鮮番茄（粗稱(chēng)）→100℃熱燙去皮（5～7s完成）→打漿→加熱鈍化酶活（85℃，20min）→冷卻到55℃，調(diào)pH值4.5左右（用磷酸和氫氧化鈉）→加果膠酶和纖維素酶混合酶（加量0.5g/100g番茄兩種酶比列為1∶2）處理2h→粗濾去核→加入含2%二氯甲烷的石油醚萃取，物料比1∶3左右→分離塔分離→成品5

此方法與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑提取法相比，縮短了提取時(shí)間，同時(shí)提取率也有了顯著的提高。5

兩步皂化法原理：先用KOH溶液對(duì)預(yù)處理的番茄進(jìn)行第一次堿洗皂化，除去番茄中大部分脂肪酸甘油酯及各種游離脂肪酸，然后用有機(jī)溶劑提取得到番茄紅素粗提物，再對(duì)粗提物進(jìn)行二次皂化，使番茄細(xì)胞碎片中的蛋白質(zhì)、脂肪酸、脂肪酸甘油酯分開(kāi)，形成水溶性皂化物，釋放出其中包含的水不溶性番茄紅素，最后用重結(jié)晶法得到純度較高的番茄紅素晶體。5

工藝流程：新鮮番茄→清洗→冷凍脫水→有機(jī)溶劑進(jìn)行預(yù)處理→水浴中加堿皂化→水洗至中性→混合溶劑提取→獲得富含番茄紅素的萃取液→減壓蒸餾濃縮→番茄紅素油樹(shù)脂→番茄紅素油樹(shù)脂與丙三醇混合均勻→加入 KOH的乙醇溶液， 充分反應(yīng)后加蒸餾水混勻→靜置分層，將油相水洗至中性→再用乙醇洗2～3次→處理后的油樹(shù)脂在50℃丙酮中溶解，除去不溶物，常溫放置8h，得到番茄紅素晶體。

皂化過(guò)程中皂化比例顯著影響產(chǎn)量，皂化溫度和皂化時(shí)間也有影響，但影響程度逐漸降低。5

微波法原理：萃取時(shí)，微波穿透萃取介質(zhì)并滲透深入到物質(zhì)細(xì)胞內(nèi)部，使物料內(nèi)部的極性分子隨外電磁場(chǎng)的變化而發(fā)生激烈的碰撞和摩擦，使物料內(nèi)部的溫度迅速升高，從而引起細(xì)胞破裂，使細(xì)胞內(nèi)的有效性成分自由流出而被溶劑溶解。

工藝流程：新鮮番茄洗凈→打漿→加入有機(jī)溶劑微波加熱提取→過(guò)濾→真空蒸發(fā)有機(jī)溶劑→成品5

微生物發(fā)酵法除了從番茄中提取番茄紅素之外， 還可以采用藻類(lèi)和真菌及酵母發(fā)酵制備番茄紅素。異戊烯焦磷酸（IPP）作為番茄紅素合成途徑中第一個(gè)較為直接的前體物質(zhì)， 是由葡萄糖轉(zhuǎn)化而來(lái)。 番茄紅素的類(lèi)異戊二烯代謝途徑合成過(guò)程詳見(jiàn)圖 。5

含番茄紅素較高的有紅色細(xì)菌屬，但還未能工業(yè)化生產(chǎn)。利用霉菌的發(fā)酵可生產(chǎn)番茄紅素，但因番茄紅素經(jīng)環(huán)化酶作用可形成多種類(lèi)胡蘿卜素，需避免環(huán)化反應(yīng)。5

利用基因工程和生物技術(shù)已能部分控制番茄紅素合成過(guò)程中前體物質(zhì)的轉(zhuǎn)化方向， 如使FPP競(jìng)爭(zhēng)性地從生成麥角固醇轉(zhuǎn)向番茄紅素。 微生物發(fā)酵生產(chǎn)番茄紅素技術(shù)目前未能達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模，但發(fā)酵法成本及污染相對(duì)較低， 如能進(jìn)一步提高菌體的貯存力和轉(zhuǎn)化力， 是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)番茄紅素經(jīng)濟(jì)而有效的途徑。5

前景隨著人們對(duì)膳食養(yǎng)生的關(guān)注，番茄紅素越來(lái)越受到歡迎。除此，在飼料添加劑等方面也備受關(guān)注。研究表明，番茄紅素用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，可使水產(chǎn)動(dòng)物體色鮮艷，品質(zhì)提高；與葉黃素混合制成類(lèi)胡蘿卜素制劑，可預(yù)防動(dòng)物維生素的缺乏?，F(xiàn)階段利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)番茄紅素，生產(chǎn)周期短、不受場(chǎng)地和季節(jié)限制，使用的原材料大部分是低廉的糧食作物，生產(chǎn)成本低，安全無(wú)毒。隨著研究的日漸深入，各個(gè)領(lǐng)域創(chuàng)新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，番茄紅素具有良好的應(yīng)用前景。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

包申旭 - 教授 - 武漢理工大學(xué)