番茄红素文献综述.ppt

《番茄红素文献综述.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《番茄红素文献综述.ppt（37页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 番茄红素文献综述组员：田茂名、罗静、彭能军、陈青青、张金彪、沈淑浈一、前言番茄红素(lycopene)是一种重要的类胡萝卜素，在自然界中主要存在于番茄及番茄制品中，为许多类胡萝卜素生物合成的中间体。1873Hartsen首次将它从Tamus communis L.浆果中提取出来，呈深红色晶体;1875年，Millardet从番茄中获得含有番茄红素的粗提物，命名为Solanorubin;1913年Duggar在研究番茄的生长条件对其中番茄红素含量的影响时，将其称为Lycopersion;1903年SchunchSchunck正式将这种从番茄中提取到的与其它类胡萝卜素相比具有不同的吸光度的物质命

2、名为番茄红素(Lycopene)。由于番茄红素没有p一芷香环结构，不具维生素A活性，故一直未引起人们足够的重视，近年来的研究表明番茄红素具有很多重要的功能2a(1)在所有的类胡萝卜素中具有最强的消除单线态氧的功能，对单线态氧的消除能力是p一胡萝卜素的两倍;(2)清除自由基的能力优于其它类胡萝卜素;(3)具有抗氧化作用，可减缓低密度蛋白质(LDL)的氧化，从而防治动脉硬化;(4)能有效地防治前列腺癌、消化道癌、肺癌、乳腺癌、皮肤癌等癌症。因而番茄红素在食品、化妆品以及医药领域有重要的应用。正是基于番茄红素卓越的生理功能，成为近几年的研究热点。二、番茄红素的性质和生理功能1.番茄红素的物理化学性质

3、 番茄红素又名平，w一胡萝卜素，是一开链式的不饱和胡萝卜素，为胡萝卜素和叶黄素生物合成过程中的中间产物，经两步环化反应后即为胡萝卜素。其主要性质如下:分子式为CaoHsb，分子量为536.88，针状深红色晶体(从二硫化碳和乙醇混合液中的析出物);熔点:174 0C，可燃。溶解性:不溶于水，难溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于二硫化碳、氯仿、苯、沸腾乙醚、正己烷等有机溶剂。番茄红素的结构:番茄红素大约有72种顺反异构体存在，植物中存在的番茄红素几乎都是反式的，而在动物体内则顺式占多数。顺式异构体和反式异构体在物化性质上完全不同:顺式异构体颜色弱、熔点低、消光系数小，在紫外光谱

4、中有一个新的吸收峰;反式结构耐热，熔点较高;另外加工工艺也会造成其异构化。全反式番茄红素是一种具有11个碳碳共扼双键的多不饱和脂肪族烯烃(见图1-1),溶于脂肪和油脂中并呈现红色。由于具有非环状结构，故不表现维生素A的生理活性。番茄番茄红红素的素的稳稳定性定性9:番茄番茄红红素具有两大特素具有两大特点。点。(l)易氧化性。光照、温度、与氧接触、易氧化性。光照、温度、与氧接触、pH降低以及表面活性降低以及表面活性剂剂的作用均可使番茄的作用均可使番茄红红素素发发生生降解降解;酸酸对对番茄番茄红红素具有素具有较较强强的破坏作用，而碱的破坏作用，而碱的影响的影响则则不大不大;(2)异构化性。番茄异构化

5、性。番茄红红素有素有72种种顺顺式异构体式异构体结结构。构。顺顺式式结结构与反式构与反式结结构相比，物理构相比，物理化学性化学性质质的差异主要包括熔点的降低和消光系数的差异主要包括熔点的降低和消光系数的减小等，特的减小等，特别别是消光系数的减小是消光系数的减小对对于番茄于番茄红红素素的定量分析有一定的影响。在的定量分析有一定的影响。在储储藏和制藏和制备过备过程中，程中，番茄番茄红红素的素的损损失主要是由于失主要是由于发发生氧化异构化和降生氧化异构化和降解，因此要在低温、暗解，因此要在低温、暗处处保存，尽量避光。保存，尽量避光。2。番茄红素的生理功能 番茄红素是一种脂溶性类胡萝卜素，与p一胡萝卜

6、素相比，它不是维生素A的前体，因而对番茄红素的早期研究主要集中在其热稳定性上。后来，随着人们对番茄红素生理功能的进一步认识，其生理功能及生产方法的研究逐渐成为热点之一。1989年Di Mascio5等发现番茄红素在所有的类胡萝卜素中具有最强的消除单线态氧的作用;1999年Minhthy L等报道I，与。一胡萝卜素、13一胡萝卜素相比，番茄红素对癌细胞的生长具有更强的抑制作用;1995年Giovannucci等71的研究表明通过食用大量含有番茄红素的食品(新鲜番茄、番茄酱等)可减少前列腺癌的发病率。下面将对之进行详细介绍。(1)高效碎灭单线态氧和清除自由基的作用与类胡萝卜素及其它抗氧化剂相比，番

7、茄红素的抗氧化作用主要表现在它能高效碎灭单线态氧及清除过氧化自由基。单线态氧102是一种很强的活性氧自由基，能跟许多与氧气不能发生反应的分子直接结合，从而造成对细胞的损伤。番茄红素在碎灭单线态氧的过程中，激发态的能量从单线态氧转移至番茄红素，产生基态的氧和激发的三联态番茄红素，能量则通过激发态的番茄红素与周围溶剂之间的转动和振动而散发，并产生基态的番茄红素和一定的热量。番茄红素对单线态氧的碎灭属于物理碎灭，番茄红素在这个过程中就像催化剂一样，只是加速其碎灭过程，而其本身保持完整状态，同时可不断参与下一个碎灭单线态氧的循环。实验发现实验发现，番茄，番茄红红素碎素碎灭单线态灭单线态氧的效氧的效率与

8、其分子中所含有的共扼双率与其分子中所含有的共扼双键键的数目有着的数目有着密切的关系，番茄密切的关系，番茄红红素分子中有素分子中有11个共扼双个共扼双键键，因此，与其它，因此，与其它类类胡胡萝萝卜素相比，番茄卜素相比，番茄红红素的碎素的碎灭灭效率特效率特别别高。番茄高。番茄红红素素还还可以与其可以与其它形式的活性氧起反它形式的活性氧起反应应，如，如:过过氧化氧化氢氢、亚亚硝硝酸根等。番茄酸根等。番茄红红素作素作为为抗氧化抗氧化剂剂的一个很好的一个很好的例子是它能保的例子是它能保护护皮肤免受紫外光的皮肤免受紫外光的损伤损伤，皮肤受到紫外光照射皮肤受到紫外光照射时时，皮肤中的番茄，皮肤中的番茄红红素

9、素能能优优先与自由基先与自由基结结合，从而保合，从而保护护皮肤中的皮肤中的组组织织及及细细胞避免了因氧化造成的胞避免了因氧化造成的损伤损伤。(2)防癌、抗癌作用1994年FranceschP等报道了食用大量的番茄可以防癌，1999年Giovannucc i f93在其综述中提到番茄红素对肺癌、胃癌、胰腺癌、前列腺癌、乳腺癌等癌症均有抑制作用，能够在细胞水平上抑制神经胶质瘤细胞、白血病细胞的增殖作用。美国哈佛药物学院和哈佛公众健康学院经过六年的时间分别对47894名男性作了详细研究，结果显示在46种水果和蔬菜中，只有番茄产品对前列腺癌具有可度量的抑制作用:日本的一个医学研究所对4个胃癌发病率不同

10、的地区进行调查，测定居民血浆中维生素A,B,C和和p胡胡萝萝卜素、番茄卜素、番茄红红素的水平，素的水平，发现发现血血浆浆番番茄茄红红素的素的浓浓度越高，胃癌度越高，胃癌发发病率越低。病率越低。虽虽然番茄然番茄红红素素对对癌癌细细胞繁殖的抑制作用在体外和胞繁殖的抑制作用在体外和动动物的物的实实验验中均得以中均得以验证验证，但，但对对于它具体的抗癌机理并不于它具体的抗癌机理并不是很清楚，目前关于番茄是很清楚，目前关于番茄红红素的抗癌机理有素的抗癌机理有:(1)碎碎灭单线态灭单线态氧和清除自由基，防止其氧化氧和清除自由基，防止其氧化损伤损伤;(2)促促进细进细胞胞间间的正常的正常结结合合;(3)抑制

11、癌抑制癌细细胞增殖因子的作胞增殖因子的作用用;(4)活化免疫活化免疫细细胞的作用胞的作用lot。近年的研究表明。近年的研究表明，番茄，番茄红红素与素与p一胡一胡萝萝卜素一卜素一样样，.是防治疾是防治疾病的重要功能因子。另外，番茄病的重要功能因子。另外，番茄红红素的素的许许多具体多具体功能有待功能有待进进一步研究。一步研究。(3)防治血管硬化和冠心病作用流行病学、临床医学、以及生化研究表明血清中低密度脂蛋白(LDL)的氧化可能会造成动脉硬化，故抗氧化作用在一定程度上可减缓动脉硬化的进程100番茄红素具有很强的抗氧化作用，它可以阻止低密度脂蛋白氧化物的形成，从而有效防治血管硬化;同时，番茄红素也阻

12、止DNA和脂蛋白的氧化作用，故它在防治动脉硬化疾病过程中起重要作用。调查研究表明通过日常饮食所摄取的类胡萝卜素对减小冠心病的发病率和死亡率起重要作用，而且血清和脂肪组织中番茄红素的浓度和患冠心病几率呈负相关关系。荷兰学者对心肌梗塞患者的检查中发现病人的番茄红素含量低于健康人，而且a和p胡萝卜素含量也比正常人体显著降低，以上这些均说明番茄红素对防治血管硬化和冠心病具有重要作用。(4)在人体内的存在及其吸收特性“一5p一胡萝卜素和番茄红素是人体组织和血液中存在的主要类胡萝卜素。人体内的番茄红素不仅以全反式结构存在，还以9一顺、13一顺、15一顺的形式存在。有报道表明，人类从外界摄取番茄红素的过程中

13、，用1%的玉米油热处理1小时的番茄汁要比未经处理的番茄汁易于吸收，这可能是由于番茄红素是脂溶性类胡萝卜素以及热处理会破坏细胞壁的结构，增强番茄红素的生理活性;而且他们还发现服用热处理过的番茄汁24-48小时后，人体血清中番茄红素的浓度达到峰值，但食用未经处理的番茄汁不会出现上述现象。这些现象说明，经过处理的番茄红素制品更有利于人体的吸收。三、国内外的发展现状1、国外 目前美国Henkel Corporation,Makhteshim Chemical Woeks Limited等公司及几家日本公司生产出了以番茄红素为主要活性成分的药品。其主要作用包括降低血压，治疗高血胆固醇、高血脂、降低癌细胞

14、活性等，具有较显著的疗效。在发现番茄红素的特殊生理功能后，以色列率先开发了番茄红素产品。以Lyc-O-Mat。及Tomato-Red为商标来销售该类产品，并在欧洲及北美等地建立了分销机构。他们以通过基因工程获得的高番茄红素含量的杂交番茄为原料，在生产各种番茄加工制品的同时，利用有机溶剂萃取番茄中的番茄红素，再在脱除有机溶剂后进行调配，以得到不同浓度的番茄红素产品，它以油树脂为载体，能够较好的被人体吸收。欧洲经济共同体(EEC)和英国许可使用的食用色素包括番茄红素，由于番茄红素一般从番茄中萃取，而番茄是人们日常吃的蔬菜，所以番茄红素是安全无毒的天然色素。但直到1994年还未有商业化的番茄红素生产

15、，据说是由于番茄萃取物中的番茄的风味太浓。日本也有一种番茄红素商品，番茄红素含量5士0.25%(W/W)，为红褐色液体。2 2、国内、国内 我国从我国从9090年代中期才开始这方面的研究，主要是针年代中期才开始这方面的研究，主要是针对番茄红素的性质、应用及稳定性等方面进行的研究，对番茄红素的性质、应用及稳定性等方面进行的研究，对其生产工艺及其产品的开发仍处于有机溶剂提取阶段。对其生产工艺及其产品的开发仍处于有机溶剂提取阶段。国内番茄红素的研究主要集中在无锡轻工大学食品学院国内番茄红素的研究主要集中在无锡轻工大学食品学院与华南理工大学食品与生物工程学院。无锡轻工大学报与华南理工大学食品与生物工程

16、学院。无锡轻工大学报道用超临界二氧化碳萃取方法可以将到番茄红素含量为道用超临界二氧化碳萃取方法可以将到番茄红素含量为13.79613.796的产品的产品2222，但尚未工业化生产。除了新疆的，但尚未工业化生产。除了新疆的生命红公司用采用有机溶剂法，从番茄制品的下脚料中生命红公司用采用有机溶剂法，从番茄制品的下脚料中提取番茄红素并制成的番茄红素油状胶囊以外，尚无其提取番茄红素并制成的番茄红素油状胶囊以外，尚无其他产品上市，对微生物发酵法生产番茄红素更是鲜有研他产品上市，对微生物发酵法生产番茄红素更是鲜有研究。本实验室即是采用三抱布拉氏霉菌发酵法生产番茄究。本实验室即是采用三抱布拉氏霉菌发酵法生产

17、番茄红素，在菌种优化、培养条件、含量测定、分离提前和红素，在菌种优化、培养条件、含量测定、分离提前和番茄红素环化酶到番茄红素环化酶到p p一胡萝卜素环化路径阻断方面已经一胡萝卜素环化路径阻断方面已经取得一些成绩。取得一些成绩。四、番茄红素的生产方法 由于番茄红素具有卓越的防癌、抗癌以及防治心脑血管疾病的功能，研究人员在深入研究其治病机理的同时，也在致力开发番茄红素的生产工艺。迄今为止，已见于报道的生产工艺主要有天然提取法、化学合成法和微生物发酵法。1.天然提取法 天然提取法主要是利用番茄红素的脂溶性性质，从富含番茄红素的植物中提取而获得产品。提取方法主要包括有机溶剂提取法、微波萃取法、直接粉碎

18、法提取、超临界C02萃取法及酶法。2.2.天然提取法天然提取法 番茄红番茄红 番茄红素在成熟番茄的表皮细胞中含量番茄红素在成熟番茄的表皮细胞中含量较高，一般为较高，一般为10-1510-15，尤其以新疆产的番茄皮中含量，尤其以新疆产的番茄皮中含量最高，因此可选用番茄酱厂的下脚料最高，因此可选用番茄酱厂的下脚料(番茄皮、番茄番茄皮、番茄籽籽)作为提取材料。目前国内对番茄的利用主要是生作为提取材料。目前国内对番茄的利用主要是生产番茄酱和植物油，而加工过程中产生的下脚料番茄产番茄酱和植物油，而加工过程中产生的下脚料番茄皮却被白白浪费。所以可利用番茄皮作为初始原材料，皮却被白白浪费。所以可利用番茄皮作

19、为初始原材料，通过有机溶剂萃取、超临界萃取、酶法等手段生产番通过有机溶剂萃取、超临界萃取、酶法等手段生产番茄红素。鉴于番茄红素的不稳定性，可在萃取和分离茄红素。鉴于番茄红素的不稳定性，可在萃取和分离中添加中添加BHT,TBHQBHT,TBHQ和和VEVE之类的抗氧化剂来抑制氧化和之类的抗氧化剂来抑制氧化和异构化的发生。同时，容器端充入异构化的发生。同时，容器端充入N2N2或或HeHe也可防止素也可防止素与氧的接触，减少氧化程度。与氧的接触，减少氧化程度。番茄红素的提取方法主要有以下几种番茄红素的提取方法主要有以下几种:(1)(1)有机溶剂萃取有机溶剂萃取 番茄红素是一种脂溶性类胡萝卜素，难溶于

20、甲醇、番茄红素是一种脂溶性类胡萝卜素，难溶于甲醇、乙醇，溶于乙醚、石油醚、己烷、乙酸乙醋、乙酸丁醋、乙醇，溶于乙醚、石油醚、己烷、乙酸乙醋、乙酸丁醋、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂，因而可丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂，因而可利用其溶解特性，选用亲油性的有机溶剂，从番茄或番利用其溶解特性，选用亲油性的有机溶剂，从番茄或番茄制品的废弃物茄制品的废弃物(皮和渣皮和渣)中提取粗产品，再采用一些高中提取粗产品，再采用一些高精度的分离手段精度的分离手段(皂化、浓缩、结晶等皂化、浓缩、结晶等)将其纯化将其纯化(工艺工艺流程如下，同时，这种方法也可应用于发酵法的后处理流程如下，同时，这种

21、方法也可应用于发酵法的后处理工艺中工艺中:番茄一捣碎成泥一有机溶剂浸提一抽滤得滤液一干燥番茄一捣碎成泥一有机溶剂浸提一抽滤得滤液一干燥一真空浓缩一粗红色素一精制一真空浓缩一粗红色素一精制 经上述流程后，得到的粗产品主要包括番茄红素和经上述流程后，得到的粗产品主要包括番茄红素和其它类胡萝卜素其它类胡萝卜素(如八氢番茄红素、六氢番茄红素、如八氢番茄红素、六氢番茄红素、p p一一胡萝卜素等胡萝卜素等)。其分离纯化过程可采取氧化镁或者氧化铝。其分离纯化过程可采取氧化镁或者氧化铝柱层析或半制备高效液相色谱等技术。另外，在番茄提柱层析或半制备高效液相色谱等技术。另外，在番茄提取过程中，如加入某些能够加速油

22、溶性溶剂穿透细胞壁取过程中，如加入某些能够加速油溶性溶剂穿透细胞壁的助剂的助剂(如乙醇、丙酮、表面活性剂等如乙醇、丙酮、表面活性剂等)，可提高番茄红，可提高番茄红素的萃取率，将番茄红素从细胞器中溶解出来。素的萃取率，将番茄红素从细胞器中溶解出来。但是，对于工业化生产来说，上述过程存在生产流但是，对于工业化生产来说，上述过程存在生产流程长、产品收率低的不足，陈焕忠程长、产品收率低的不足，陈焕忠1919提出了先使用低提出了先使用低分子醇溶剂脱除番茄或番茄制品中的水分、树脂、挥发分子醇溶剂脱除番茄或番茄制品中的水分、树脂、挥发油、糖类、粘胶质及某些生物碱、色素油、糖类、粘胶质及某些生物碱、色素(黄色

23、素黄色素)与贰类与贰类等成分，提高原料中番茄红素的含量，然后再使用有机等成分，提高原料中番茄红素的含量，然后再使用有机溶剂将其从原料中萃取出来，通过真空浓缩回收溶剂的溶剂将其从原料中萃取出来，通过真空浓缩回收溶剂的方法，可得到含油的番茄红素晶体，与传统方法相比，方法，可得到含油的番茄红素晶体，与传统方法相比，过程简化且收率大大提高。过程简化且收率大大提高。(2)(2)微波萃取微波萃取 微波辐射萃取技术微波辐射萃取技术(Microwave Assisted(Microwave Assisted ExtractionExtraction，简称，简称MAE)MAE)是指使用微波及合适的溶剂在微是指使

24、用微波及合适的溶剂在微波反应器中从各种物质中提取各种化学成分的技术与方波反应器中从各种物质中提取各种化学成分的技术与方法。由于番茄红素是脂溶性色素，在提取过程中存在不法。由于番茄红素是脂溶性色素，在提取过程中存在不易渗透穿过物质的细胞壁和细胞膜，因此具有提取时间易渗透穿过物质的细胞壁和细胞膜，因此具有提取时间过长的缺点，而且不能很好的将萃取物从细胞壁中溶出。过长的缺点，而且不能很好的将萃取物从细胞壁中溶出。而采用微波辐射萃取的最大优点就是大大缩短了萃取时而采用微波辐射萃取的最大优点就是大大缩短了萃取时间，且萃取率较高，产品品质好，质地纯且无环境污染间，且萃取率较高，产品品质好，质地纯且无环境污

25、染等，在天然色素的提取工艺中具有很广阔的应用前景。等，在天然色素的提取工艺中具有很广阔的应用前景。张卫强等人张卫强等人201201经过实验得出了一种最佳工艺条件经过实验得出了一种最佳工艺条件:提提取溶剂为取溶剂为6#6#溶剂油，微波频率为溶剂油，微波频率为2450mHz2450mHz，功率为，功率为200W200W，萃取时间萃取时间80s80s，液固比，液固比(mL/g)2:1(mL/g)2:1，经过二级提取可，经过二级提取可使番茄红素的萃取率达到使番茄红素的萃取率达到97.56%97.56%。但目前微波法萃取只。但目前微波法萃取只适用于实验室，进行工业化生产难度较大。适用于实验室，进行工业化

26、生产难度较大。(3)(3)高速逆流色谱法高速逆流色谱法川川 高速逆流色谱法高速逆流色谱法(High(High一一Speed Countercurrent Speed Countercurrent ChromatographyChromatography，简称，简称HSCCC)HSCCC)技术是一种高效快速得新型技术是一种高效快速得新型液一液分配色谱技术，与一般的柱色谱需使用固体填料不液一液分配色谱技术，与一般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，在高速运转产生重力同，该分离方法是在两相之间进行，在高速运转产生重力场得条件下，使固定相在分离柱中实现高的保留而进行分场得条件下，使

27、固定相在分离柱中实现高的保留而进行分离，因而没有不可逆吸附，具有样品无损失、无污染、高离，因而没有不可逆吸附，具有样品无损失、无污染、高效、快速和大制备分离得优点。国外有报道在实验中首次效、快速和大制备分离得优点。国外有报道在实验中首次采用高速逆流色谱来提取番茄红素，所得到得样品是从采用高速逆流色谱来提取番茄红素，所得到得样品是从100mg100mg含有含有9%9%番茄红素的番茄粗提物中分离出来的，最后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用高效液相色谱检验出其纯度达到98.598.5，采用的溶剂是由，采用的溶剂是由己烷、二氯甲烷、乙睛按己烷、二氯甲烷、乙睛按10

28、:8.5:6.510:8.5:6.5组成的非水混合物。组成的非水混合物。直接粉碎法是将番茄皮或者渣粉碎干燥后作直接粉碎法是将番茄皮或者渣粉碎干燥后作为着色粉直接添加于食品或者饲料中，工艺简单，为着色粉直接添加于食品或者饲料中，工艺简单，在此不再叙赘述。在此不再叙赘述。(4.)(4.)超临界萃取超临界萃取 超临界流体萃取技术是一种处于工业开发阶超临界流体萃取技术是一种处于工业开发阶段的新型食品和化工分离过程。它一般利用超临段的新型食品和化工分离过程。它一般利用超临界界C02C02作萃取剂，从液体或固体物料中萃取分离和作萃取剂，从液体或固体物料中萃取分离和纯化物料。该技术具有以下特点纯化物料。该技

29、术具有以下特点:1):1)工艺简单，工艺简单，2)2)能耗低，能耗低，3)3)萃取剂便宜、无毒和易回收，萃取剂便宜、无毒和易回收，4)4)操作操作温度低，因此特别适合于萃取番茄红素等热敏非温度低，因此特别适合于萃取番茄红素等热敏非极性成分。极性成分。孙庆杰等孙庆杰等221221采用超临界采用超临界C02C02萃取法，从番茄皮中萃取萃取法，从番茄皮中萃取番茄红素，萃取率达番茄红素，萃取率达90%.90%.惠伯棣等惠伯棣等23,2423,24首先用四氢首先用四氢吠喃对原料进行预处理，然后用超临界吠喃对原料进行预处理，然后用超临界C02C02进行萃取，萃进行萃取，萃取率得到了较大的提高，为溶剂法的取

30、率得到了较大的提高，为溶剂法的131%131%。张文成和王磊。张文成和王磊251251用超临界用超临界CO:CO:萃取技术从西瓜中萃取番茄红素，得到萃取技术从西瓜中萃取番茄红素，得到了萃取工艺参数了萃取工艺参数(15MPa,45C,1.5h)(15MPa,45C,1.5h)，并认为技术可行。，并认为技术可行。日本专利川，将番茄皮微粉碎或经过果胶酶和纤维素酶日本专利川，将番茄皮微粉碎或经过果胶酶和纤维素酶处理后，再用超临界处理后，再用超临界CO:CO:萃取分离，萃取率可达到萃取分离，萃取率可达到95%o 95%o T.BaysalT.Baysal等人等人2626研究了超临界研究了超临界C02C0

31、2萃取分离番茄皮渣中萃取分离番茄皮渣中的番茄红素和的番茄红素和p p一胡萝卜素，得到萃取工艺参数为萃取器一胡萝卜素，得到萃取工艺参数为萃取器温度为温度为65 0C65 0C，压力为，压力为29AMPa29AMPa，一级分离温度为，一级分离温度为35 0C35 0C、压、压力为力为7.84MPa7.84MPa，二级分离温度为，二级分离温度为35 0C35 0C、压力为、压力为0.98MPa,0.98MPa,C02C02流量为流量为4kg/h4kg/h，萃取时间为，萃取时间为2h2h，提携剂为乙醇，用量为，提携剂为乙醇，用量为5%(V/V)5%(V/V)。采用超临界萃取生产番茄红素，且取得了一些。

32、采用超临界萃取生产番茄红素，且取得了一些进展，但距离番茄红素实现工业化生产还存在很大差距。进展，但距离番茄红素实现工业化生产还存在很大差距。3.3.酶法生产番茄红素酶法生产番茄红素 日本专利介绍了利用番茄皮自身酶反应从新鲜番茄中日本专利介绍了利用番茄皮自身酶反应从新鲜番茄中提取番茄红素的方法。在微碱性条件下提取番茄红素的方法。在微碱性条件下(pH=7.5-9.0)(pH=7.5-9.0)，利用番茄皮自身所含的果胶酶和纤维素酶，分解番茄果实利用番茄皮自身所含的果胶酶和纤维素酶，分解番茄果实中所含的果胶和纤维素，从而使得番茄红素的蛋白质复合中所含的果胶和纤维素，从而使得番茄红素的蛋白质复合物从细胞

33、中溶出，此过程中所得的水分散性色素即为番茄物从细胞中溶出，此过程中所得的水分散性色素即为番茄红素。而红素。而DubodelDubodel等人通过外加果胶酶和纤维素酶的方法来等人通过外加果胶酶和纤维素酶的方法来提取番茄红素。其工艺流程为提取番茄红素。其工艺流程为:清洗鲜番茄清洗鲜番茄100100热烫去皮热烫去皮 用高速搅拌机打浆粉碎用高速搅拌机打浆粉碎 添加添加 0.2%-0.5%0.2%-0.5%的果胶酶、纤维的果胶酶、纤维素酶，在素酶，在50 0C50 0C条件下处理条件下处理3h3h，除去，除去90%90%的果胶、纤维素等的果胶、纤维素等非色素物质一离心非色素物质一离心 沉淀用沉淀用96%

34、96%的乙醇洗涤一过滤的乙醇洗涤一过滤 乙醇和植乙醇和植物油提取一分离油相一产品。物油提取一分离油相一产品。在上述基础上，通过有机溶剂萃取、浓缩及结晶手段即得番茄红素晶体。但此法仍然存在有机溶剂提取法的缺点，实现工业化很难。4.4.化学合成法化学合成法 化学合成法生产番茄红素较成功的主要是德国的罗化学合成法生产番茄红素较成功的主要是德国的罗氏公司和巴斯夫公司。氏公司和巴斯夫公司。19971997年年1010月，罗氏公司完成了工月，罗氏公司完成了工艺开发并在欧洲提出专利申请。该工艺由三苯基氯化磷艺开发并在欧洲提出专利申请。该工艺由三苯基氯化磷和辛三烯二醛用甲醇在和辛三烯二醛用甲醇在2 2一丙醇中

35、进行烯化反应，制得番一丙醇中进行烯化反应，制得番茄红素的收率为茄红素的收率为65%65%。罗氏公司将在瑞士的一个生产基地。罗氏公司将在瑞士的一个生产基地用合成工艺批量生产番茄红素，并用罗氏开发的微囊技用合成工艺批量生产番茄红素，并用罗氏开发的微囊技术，微囊化工艺生产不同的番茄红素制品。德国巴斯夫术，微囊化工艺生产不同的番茄红素制品。德国巴斯夫公司也看到了番茄红素不可估量的市场潜力，投入力量公司也看到了番茄红素不可估量的市场潜力，投入力量进行研究开发，进行研究开发，19971997年年8 8月完成了合成工艺开发，并在欧月完成了合成工艺开发，并在欧洲提出专利申请。该工艺由三苯基甲磺化磷与辛三烯二洲

36、提出专利申请。该工艺由三苯基甲磺化磷与辛三烯二醛反应制得番茄红素，产品已面市。醛反应制得番茄红素，产品已面市。5.5.微生物发酵法微生物发酵法 由于番茄中的番茄红素含量较低由于番茄中的番茄红素含量较低(l0mg/l00g)(l0mg/l00g)，即使，即使是新疆产的也只有是新疆产的也只有20mg/100g20mg/100g左右，且天然提取法价格昂左右，且天然提取法价格昂贵、产率低，无法满足市场需求。因而利用微生物发酵法贵、产率低，无法满足市场需求。因而利用微生物发酵法生产番茄红素一直是国内外研究的热点之一。微生物发酵生产番茄红素一直是国内外研究的热点之一。微生物发酵法法27,2827,28，主

37、要是利用藻类真菌、酵母菌，主要是利用藻类真菌、酵母菌S.cerevisiaeS.cerevisiae、酵母菌酵母菌Candida.Utilis,Escherichia coliCandida.Utilis,Escherichia coli菌、毛霉属菌、毛霉属菌菌Phycomyces,Blakesleatrispora,ChoanephoraPhycomyces,Blakesleatrispora,Choanephora以及基以及基因工程菌等微生物发酵生产番茄红素。迄今为止，能够生因工程菌等微生物发酵生产番茄红素。迄今为止，能够生产番茄红素的微生物包括能自身合成番茄红素的革兰氏阴产番茄红素的微生

38、物包括能自身合成番茄红素的革兰氏阴性菌性菌(Erwinia uredovora(Erwinia uredovora和和Erwinia herbicolaErwinia herbicola，毛曲霉，毛曲霉属属(如三抱布拉氏霉菌如三抱布拉氏霉菌Blakeslea trispora,Phycomyces,Blakeslea trispora,Phycomyces,Choanephora)Choanephora)、酵母菌以及基因工程菌。其中、酵母菌以及基因工程菌。其中Blakeslea Blakeslea trisporatrispora是研究最多，也是目前唯一能够实现胡萝卜素工是研究最多，也是目前唯

39、一能够实现胡萝卜素工业化生产的菌株。业化生产的菌株。由于天然提取法收到自然因素的制约，化学合成由于天然提取法收到自然因素的制约，化学合成法虽然成本最低，但是随着人们日益崇尚自然，化学法虽然成本最低，但是随着人们日益崇尚自然，化学合成类药物和食品添加剂不会成为市场的主流。合成类药物和食品添加剂不会成为市场的主流。Blakeslea trisporaBlakeslea trispora是目前唯一能够实现是目前唯一能够实现p p一胡萝卜素一胡萝卜素工业化生产的菌株，在三抱布拉氏霉菌的生物合成途工业化生产的菌株，在三抱布拉氏霉菌的生物合成途径中，番茄红素是径中，番茄红素是p p一胡萝卜素的前体，通过在

40、发酵过一胡萝卜素的前体，通过在发酵过程中适时加入毗睫等阻断剂，可以抑制番茄红素环化程中适时加入毗睫等阻断剂，可以抑制番茄红素环化酶的活性，使霉菌积累番茄红素。因此利用微生物发酶的活性，使霉菌积累番茄红素。因此利用微生物发酵法生产番茄红素近年来己经成为研究热点之一。酵法生产番茄红素近年来己经成为研究热点之一。本实验的目的应用基因工程的方法构建番茄红素高产菌株，以提高发酵生产番茄红素的产率和减少成本。五、基因工程菌生产番茄红素 根据以上生物合成代谢途径，根据以上生物合成代谢途径，我们开始从构建基我们开始从构建基因工程菌的角度来生产番茄红素，其主要思路为因工程菌的角度来生产番茄红素，其主要思路为:首

41、先，首先，构建携带番茄红素合成基因构建携带番茄红素合成基因(crtE,.crtB,crtI)(crtE,.crtB,crtI)的的质粒，其次，将质粒转入宿主细胞质粒，其次，将质粒转入宿主细胞;次之，将转基因的次之，将转基因的菌株在合适的培养条件下培养菌株在合适的培养条件下培养;最后，发酵结束后将细最后，发酵结束后将细胞破碎、提取、纯化和结晶。随着基因工程技术的迅胞破碎、提取、纯化和结晶。随着基因工程技术的迅速发展，这方面已经取得了很大进展速发展，这方面已经取得了很大进展(如下表如下表):):六、研究目的 番茄红素具有特异的生理功能，目前成为国际上功能性食品成分研究中的一个热点，我国在这方面的研

42、究还处于起步阶段，积累的资料也很少，且大多集中在生理功能方面。番茄红素对人类的生理功能己被大量的临床试验证实，具有极大的开发和应用价值。在所论述的生产工艺中，有机溶剂萃取法收率低、溶剂消耗大且易造成污染;而且受原料的影响较大，产品质量会受到影响。超临界萃取具有萃取剂无毒、易回收、操作温度低等特点，因此用来萃取番茄红素具有广阔的前景，也必将会为人类健康做出极大贡献。而现在基因工程技术已得到了很大的发展，采用基因工程菌发酵法生产番茄红素的方法将是一条非常有用的途径。1 1 吴士业吴士业,李光辉李光辉1 1工程法制备复合调味油工程法制备复合调味油J 1J 1中国中国调味品调味品,1999,61,19

43、99,61 2 2 黄丽梅黄丽梅1 1食品色香味化学食品色香味化学M.M.北京北京:轻工业出版轻工业出版社社,19841,19841 3 3 张水华张水华,刘耘刘耘.调味品生产工艺学调味品生产工艺学M.M.广州广州:华南华南理工大学出版社理工大学出版社,20001,20001 4 4 黄仲华黄仲华.中国调味食品技术实用手册中国调味食品技术实用手册M.M.北京北京:中中国标准出版社国标准出版社,19981,19981 5 5 天津轻工学院天津轻工学院.食品生物化学食品生物化学M.M.北京北京:轻工业出轻工业出版社版社,19921,19921 6 张卫强.微波辐射萃取番茄红素的研究 J .食品工业

44、科技,2002,23(5)177孙庆杰孙庆杰.番茄红素的保健作用与开发番茄红素的保健作用与开发J .J .食品食品与发酵工业与发酵工业,1997,23(4):72-751,1997,23(4):72-7518 8 周静周静.新疆农垦科技新疆农垦科技,1992,4:28-291,1992,4:28-2919 Yen G C.Journal of t he Chinese Agricult 9 Yen G C.Journal of t he Chinese Agricult uralChemical Society,1985,19(3/4):227-2351uralChemical Society

45、,1985,19(3/4):227-235110 10 安本光政安本光政.日本食品科学共学会第日本食品科学共学会第4242次大会讲演集次大会讲演集 R119951 R11995111 11 孙庆杰孙庆杰.超临界超临界CO2CO2萃取番茄红素的初步研究萃取番茄红素的初步研究J J .食品与发酵工业食品与发酵工业,2000,24(1):3-61,2000,24(1):3-61 12 12 王业勤王业勤.天然类胡萝卜素天然类胡萝卜素 研究进展、研究进展、生生产、应用产、应用J .J .中国医药科技出版社中国医药科技出版社,19971,19971 13 13 范永仙范永仙.番茄红素的生产工艺研究进展番茄红素的生产工艺研究进展 J .J .食品科技食品科技,2002,3:53-551,2002,3:53-551 14 14 杨新辉杨新辉.番茄皮籽的回收利用研究进展番茄皮籽的回收利用研究进展 J .J .食品工业科技食品工业科技,2001,22(4):83-851,2001,22(4):83-851