全 文 ：番茄红素的提取与合成工艺研究进展
李士雨 ,李子颖

(天津大学化工学院 ,天津　 300072)
　　番茄红素 ( ly copene)是成熟番茄的主要色素 ,是一种不
含氧的类胡萝卜素。1873年 Hart sen首次从浆果薯蓣 Tamus
communis L. 中分离出这种红色晶体 [1 ]。 1913年 Schunk发
现这种物质和胡萝卜素的不同 ,将其首次命名为 lycopene,
使用至今。 长期以来 ,番茄红素一直作为一种普通的植物色
素 ,并未引起太多的关注。近些年来 ,由于番茄红素在防治癌
症 ,特别是前列腺癌、胃癌、皮肤癌、宫颈癌等方面的功效不
断被发现和证实 ,才引起了人们的广泛关注。 近年的研究证
实 ,番茄红素不仅分布在番茄中 ,还存在于西瓜、南瓜、李子、
柿子、胡椒果、桃、木瓜、芒果、番石榴、葡萄、葡萄柚、红莓、云
莓、柑橘等的果实 ,茶的叶片及萝卜、胡萝卜、芜菁甘蓝等的
根部。番茄及其制品中的番茄红素是西方膳食中的类胡萝卜
素最主要的来源 ,人体从番茄中获得的番茄红素占总摄入量
的 80%以上。
研究表明 ,番茄红素除提供鲜艳的红色外 ,还具有许多
生物学活性。如淬灭单线态氧、清除自由基、诱导细胞间连接
通讯、调控肿瘤增殖等。在所有发现的类胡萝卜素中 ,番茄红
素是最有效的单线态氧淬灭剂 [2]。胰腺癌、前列腺癌、膀胱癌
及消化道癌的发生均受番茄红素的制约。哈佛大学的研究表
明 ,摄入番茄及其制品会大大降低患前列腺癌的几率。 研究
发现 ,血清中番茄红素含量较高时 ,人体患消化道癌和胃癌
的机率较小。 此外 ,番茄红素还有防止核糖核酸和脂蛋白氧
化的作用 ,能减缓动脉粥样硬化 ,阻止 LDL-胆固醇的氧化 ,
防止冠心病的发生 , U SDA人体营养研究中心的约翰逊指
出 ,番茄红素较 β -胡萝卜素更能抵抗酒精和尼古丁。
1　番茄红素的制备
国内外对番茄红素制备方法和工艺的研究很活跃 ,新的
方法不断出现。 目前主要有以下几种:
1. 1　浸提法:番茄红素不溶于水 ,难溶于甲醇、乙醇 ,可溶于
乙醚、石油醚、己烷、丙酮 ,易溶于氯仿、苯、二硫化碳等有机
溶剂。利用这一性质 ,可利用亲油性有机溶剂浸提番茄红素。
一般工艺为: 番茄皮进行干燥后用有机溶剂提取 ;过滤后滤
渣继续用有机溶剂进行二次浸提 ;滤液部分浓缩后成为粗产
品 ,精制可得番茄红素。 研究表明 [3]乙醇、正己烷、丙酮及其
混合液是有效的萃取剂。
在提取过程中 ,为了分离叶黄素与番茄红素 ,一般先用
有机溶剂洗去叶黄素 ,再加另一有机溶剂提取番茄红素 ,常
常使用不止一种有机溶剂 ,给最后的精制带来一定麻烦。 为
此又有人对此工艺进行改进。改进一为 [4]利用皂化反应使晶
体析出 ,其工艺为: 将番茄皮或制品进行干燥 ;加入一定量的
植物油 ,研磨成细小颗粒 ;加入丙二醇、氢氧化钾、水使之发
生皂化反应 ;加水并静止搁置使晶体析出。 这一过程关键是
皂化反应时控制提取物、丙二醇、氢氧化钾与水的比例在 4
～ 5∶ 3～ 4∶ 1∶ 1皂化反应原料添加顺序灵活 ,最佳为将碱
液缓缓加入番茄红素油溶脂与丙二醇的均相液中 ,以保证晶
粒的最好析出。
改进二为 [5]利用有机溶剂在不同浓度、温度下对不同物
质的溶解度不同 ,采用单一溶剂二次萃取。工艺为:番茄及制
品进行洗涤 ,破碎等预处理 ;加入 72%的酒精加热沸腾 15
min;过滤后的不溶物继续用 94%的酒精在 72℃下浸提 3～
4次每次 10 min;将滤液合并 ,在 10℃下静止 2～ 12 h晶体
析出。 该工艺以含水 20% ～ 30% (最好 28% )的酒精进行预
处理即可洗脱极性物质如叶黄素、胡萝卜素及农药 ,又可避
免溶解番茄红素。
1. 2　超临界萃取法: 具有工艺简单 ,能耗低 ,萃取剂便宜、无
毒、易回收 ,可低温处理 ,适于番茄红素等热敏性成分的优点。
Enzo等 [6]研究了温度在 40 ℃～ 80 ℃ ,压力在 1. 8×
105～ 2. 88× 105 Pa ,操作参数对 β -胡萝卜素与番茄红素分离
的影响 ,日本一专利 [7]报道了超临界流体萃取精制番茄红
素。 将粗番茄红色粉末和己烷 ( 1∶ 2)放入抽提罐 ,形成均质
混合系 ,使原料中的色素从己烷中溶出 ,在 35℃～ 50℃ 300
kg /cm2的条件下 ,接触超临界 CO2 ,用减压法进行色素回
收 ,在分离罐中得到精制番茄红素 (含量 13. 7% )。 孙庆杰 [8]
等报道了此方面的研究 ,并建立了一套实验装置。 该装置可
取得 90%以上的番茄红素 ,经超临界萃取的番茄红素无异
味 ,无溶剂残留。
1. 3　酶反应法: 日本一些专利 [9 ]介绍了利用番茄皮自身酶
反应来提取或制备番茄红素的方法。 在微碱条件下 ( p H=
7. 5～ 9) ,使番茄皮中的果胶酶和纤维素酶反应 ,分解果胶和
纤维素 ,使得番茄红素的蛋白质复合物从细胞中溶出。 所得
色素为水分散性色素。
1. 4　生物及化学合成法: 由于番茄红素在天然产物中的含
量较低 ,提取代价较高 ,各国学者又相继在生物及化学合成
领域进行了研究 ,并取得了一些突破。
由丝状真菌三孢布拉霉 Blakeslea trispora生物合成 β -
胡萝卜素的过程中 ,通过 p H控制环化即可合成番茄红素。
· 附 2· 　　　　　　中草药　 Chinese Traditiona l and He rbal Drug s　第 34卷第 1期 2003年 1月　　　　　　　　
收稿日期: 2001-11-23作者简介:李士雨 ( 1964— ) ,男 ,教授 ,天津大学化工学院院长助理 ,化工信息技术中心主任 ,研究方向为化工传质与分离工程、计算机在化工中的应用 ,发表论文 30余篇。
Gav ilou等在三孢布拉霉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。
Oba ta等 [10 ]通过对蜂房芽孢杆菌 DC-1在 6～ 7 klx光照下
培养生产番茄红素。Matsmura l等 [11]开发了能积聚番茄红素
螺旋藻的生产方法 ,通过发酵并在培养基中加入尼古丁 200
～ 500 mmol / L生产番茄红素 ,该方法成本较低。
罗氏公司 [12 ]所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 Wit tig
烯化反应 ,制得番茄红素 ,收率 65%。 此外 , Wegner[13]等也
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 ,并在欧洲提出专利申请 , 1999年
10月获批准。
1. 5　其他方法:在各国学者的不断努力下 ,又开发出许多高
科技的生产技术。日本 Kirin Brew err y公司采用代谢工程技
术 ,即通过 DN A重组技术改变细胞的代谢系统生产番茄红
素。 Kajiw ara等从产生虾黄素的酵母 Pharff iarhosozyma和
雨生红球藻中分离出 cDNA编码异戊烯焦磷酸酯 ( IPP)异
构酶 ,将编码 IPP异构酶 cDN A转入 E . codi菌株 JM101能
增加番茄红素的产量 3. 6～ 4. 5倍。 相信随着科技的发展和
研究的深入这些技术会更加完善和成熟。
2　我国番茄红素工业的发展与展望
我国番茄红素工业起步较晚 ,可喜的是在最近取得了一
些重要进展。 2000年 8月新疆石河子开发区鸿博有限责任
公司已正式投入番茄红素的规模化生产 ,该公司在番茄红素
粗加工基础上已生产出番茄红素系列营养食品 ,产品有番茄
红素胶囊、亚油酸番茄红素胶囊等。 新疆德隆集团有限公司
自主研究开发的“天然番茄红素提取技术” 2001年 6月获得
国家专利。
但总体来说 ,国内对番茄红素的研究开发还刚刚起步 ,
与国外相比差距还很大。 我国是一个农业大国 ,每年番茄产
量达 1 000多万吨 ,现在全国许多地方正在进行农作物结构
调整 ,压缩粮食用地 ,大力发展经济作物。 因此 ,开发番茄红
素大有可为 ,前景可观。
References:
[1 ]　 Bianchi M L. Lycopene [ P] . Great Bri tain: GB1128440,
1968-9-25.
[ 2 ]　 DiMascio P, Kais er S, Sies H. Lycop ene as the mos t ef fec-
tiv e biological carotenoid sing let oxygen quencher [ J] . Arch
B iochem Biophys, 1989, 274: 532-538.
[ 3]　 Taumng bod lhi tham A K, Jones G P, Wahlqvis t Mark L, et
al . Evaluation of ex t raction meth od fo r th e analysi s of
carotenoids in f rui ts and veg etables [ J] . Food Chem , 1998,
63( 4): 577-584.
[ 4 ]　 Ausich R L, Sanders D J. Process fo r the i solation and pu-
ri fi cation of lycopene crys tal s [ P ] . U SA Paten t: US005-
858700A, 1999-06-12.
[ 5]　 Bo rtlik K, Mo rtezavi L, Saucy F. A process for th e ext rac-
tion of lycopene [ P] . Swi t zerland: E P1103579, 2001-05-30.
[ 6 ]　 Enzo C, Giorgi G R D, Elena M , et al . Su percri ti cal CO2
ex traction of lycopeneand β-carotene f rom ripe tomatos [ J ].
Dys Pigments, 2000( 44): 27-32.
[7 ]　 Yasumoto mi t sumasa production of lycopene oil [ P] . Japan:
JP147929, 1995-06-13.
[8 ]　 Sun Q J, Ding X L. Supercrit ical CO2 ex traction of lycopene
f rom tomato skins [ J ]. Food Ferment , 1998( 1): 3-6.
[9 ]　 Furug uchi M , Fuk aya T. Sakamoto hideki production of food
material having low viscosi ty and high lycopene con tent [ J ].
Japan: JP276707, 1998-10-20.
[ 10]　Obata H, Kawahara H, M asam ufi I, et al . Production of ca-
ro tenoid analog [P] . Japan: JP9000293, 1997-01-07.
[ 11]　M atsumura H, Kusakabe E. Production of spirulina accumu-
lating lycop ene [ P] . Japan: JP9313167, 1997-12-09.
[ 12 ]　 Takuma K, Kashiba-shi N , Kakimizu A, et al . M ethod for
producing benzyl bromid e d erivativ es [ P ] . Japan: E P0-
908446A1, 1999-04-14.
[13 ]　 Paus t J, John M, Wegner C. Process of th e p reparation of
ph osphonium salt s [P ]. German: DE1934446, 1997-08-08.
美国 ALPHA实验室认可
美中国际合作中国企业 葡萄籽提取物
(原花青素≥ 95% ) 专业生产厂家
电话: 0086-022-26721040; 26723305; 26737125　　传真: 0086-022-26721041
　　　　　　 网址: h ttp: / /www. jf-natural. com　Tianjin Jianfeng Natural Product R & D Co . , Ltd　　天津尖峰天然产物公司　　　　　　　天津北辰科技园科园路
　　　　　　　　中草药　 Chinese T raditional and Herbal Drug s　第 34卷第 1期 2003年 1月　　　　　　· 附 3·