80 70 60 50 40 30 20 10 0 3 4 5 6 7 8
蛋 白 酶 纤维素酶
提取率(%)
酶解pH
酶解温度
80 75 70 65 60 55 50 45 40 30 35 40 45 50 55 60
蛋 白 酶 纤维素酶
45℃时提取率最 高，分别为78.9% 61.5%
提取率(%)
1
2 3 2 3 1 3 1 2 235.5 240.1 242.9 78.5 80.0
77.3
81.5 79.2 82.5 87.0 78.0 76.3 81.3 74.2
76.3
83.1 79.6 83.9 87.6 80.2 76.1 77.9 75.0
76.8
82.3 79.4 83.2 87.3 79.1 76.2 79.6 74.6
不同预 处理液
• 3.3 复合酶破壁提取优化
酶添加量
70
蛋白酶：65.1% 纤维素酶：46.6%
蛋 白 酶 纤维素酶 对照
60
50
酶添加量0.06g 以后，随着量增 加，提取效果 提高不明显
提取率(%)
40
30
20
10
0 0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
Байду номын сангаас
酶添加量(g)
酶解pH
pH6.0时，提取率达到最高 77.6%和57.3%
四号 正己 烷
31.9
五号 乙酸 乙酯
27.1
正己烷提取效果最 好，达到31.9%
提取 17.4 率（%）
• 3.2 发酵液预处理
碱液处理
40 35
弱碱Na2CO3 处理效果最好， 提取率40.3%
番 茄红素提取率(%)
30 25 20 15 10 5 0
未处理
NaOH
NaHCO3
Na2CO3
不同碱液处理
乙醇处理
40 35 30
质量体积比为1：2时 提取效果最好，达 到39.5%
番 茄红素提取率(%)
25 20 15 10 5 0
未处理
1：1
1：2
1：3
原料与酒精的质量体积比
不同处理方法的比较
40
混合溶液处理后 提取率达到46.2%
番 茄红素提取率(%)
30
20
10
0
未处理
Na2CO3
乙醇
混合溶液
1 2 3
5.0 6.0 7.0
40 45 50
4:2 3:3 2:4
编号
A(pH)
B(温度)
C(时间)
提取率1
提取率2
平均值
1
2 3 4 5 6 7 8 9 K1 K2 K3 k1 k2
1
1 1 2 2 2 3 3 3 238.5 249.6 230.4 79.5 83.2
1
2 3 1 2 3 1 2 3 236.2 249.2 233.1 78.7 83.1
• 1.3 常见提取方法
有机溶剂提取法：正己烷、丙酮、石油醚、乙酸乙酯等 超临界CO2萃取法 超声波法：超声波的空化和振动作用 微波提取法：穿透萃取介质激化细胞内的极性分子 酶法提取法：酶反应破壁提取
•1.4 各种提取方法比较
提取方法 有机溶剂提取法 优点 工艺及设备简单 成本低 缺点 有机溶剂残留 提取率不高 备注 已实现工业化
番茄红素世界年消耗量（t）
6%:1300元/kg
10%:2500元/kg 15%:4000元/kg
年份
• 1.6 本课题研究内容
1. 对三孢布拉霉发酵液进行预处理，得到三孢布拉霉湿菌丝 体 2. 结合球磨法 ，确定最佳提取溶剂 3. 确定复合酶种类以及酶用量前提下，在提取温度、提取时 间比、提取pH三方面进行单因素实验，并进行正交实验优 化出最佳提取工艺
实验内容：
1. 提取有机溶剂选择：正己烷、乙酸乙酯、丙酮、石油醚 2. 发酵液预处理：碱液、酒精、碱液+酒精混合处理 3. 复合酶破壁提取优化：酶添加量、酶解温度、酶解pH、 酶解时间比
第三章 结果与分析
• 3.1 提取有机试剂选择
分类 一号 无水 乙醇 二号 丙酮
28.7
三号 石油 醚
25.6
酶解温度(℃)
酶破壁时间比
蛋 白
80
酶/纤维素酶
蛋白酶破壁4h后纤维素 酶破壁2h，提取率达到 90.2%
60
提取率(%)
40
20
0 6:0 5:1 4:2 3:3 2:4 1:5 0:6
酶解时 间比 (h/h)
酶破壁提取正交实验
水平 A 酶解PH
因素 B 酶解温度（℃ ） C 酶解时间比（ h/h）
影响顺序为： A>B>C最佳组合 为A2B2C3，即 pH6.0、45℃、 破壁时间比2：4 提取率87.3%，没 pH6.0、45℃、 破壁时间比4：2 提取率90.2%高
第四章 结论与展望
• 4.1 结论
1. 酶法破壁提取番茄红素，具有反应条件温和、能耗低、环 保、绿色等优点，更适用于工业化生产。 2. 通过单因素实验和正交实验，得到最佳酶解工艺为：酶添 加量0.3%，酶解pH6.0，45℃恒温水中蛋白酶酶解4h，纤 维素酶酶解2h。在该工艺条件下番茄红素提取率达到 90.2% 3. 与传统破壁工艺对比，去掉了高能耗的高压均质、球磨操 作，节约了成本，降低了能耗，符合国家倡导的“清洁生 产”、“低碳经济”的主题，具有积极的意义。
4.2 展望
番茄红素将被用于各个领域，包括：医学，食品，生物等 等。而伴随着其产业化的进程，我们期待番茄红素的其他 可利用价值被发现。
致谢
谢谢本文的指导老师万红贵老师，也感谢师兄汪文进的支 持与帮助。 感谢在座的各位老师莅临，参加我的论文答辩。谢谢
章训
140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2006 2007 2008 2009 2010
国内番茄红素年产量(t)
年份
世界消耗量年增长率约为10%
2800 2400 2000 1600 1200 800 400 0 2006 2007 2008 2009 2010
番茄红素提取工艺研究
指导老师:万红贵 生工0701 章训
第一章 文献综述
• 1.1 番茄红素的性质
性质：番茄红素分子式为C40H60。不溶于水，难溶于甲醇、 乙醇，可溶于乙醚、石油醚、正己烷等有机溶剂。其稳定 性较差，长时间加热或紫外照射，容易发生顺反异构和氧 化降解。
• 1.2 番茄红素功能
抗癌，保护心血管 ，抗衰老
第二章 实验材料与方法
• 2.1 原料
三孢布拉霉菌丝体 南京工业大学国家生化工程技术研究中 心发酵代谢工程实验室。
• 2.2 实验方法
工艺流程：
分析方法：
1. 番茄红素含量测定 ：HPLC法测定 2. 三孢布拉霉湿菌丝体含水量计算 β （ 1- m ） *100% M 3. 提取率计算
提取率 提取液体积 * 提取液中番茄红素浓度 *100% 菌丝体样品中番茄红素质量
超临界CO2提取法
条件温和、无溶剂残 留、提取时间短、提 取率高 能耗低 溶剂用量少 提取率高
低能、缩短工时、温 和、环保、提取率高
成本很高
尚未工业化
场强化有机溶剂萃取 (包括超声波萃取和 微波萃取)
酶法提取法
技术不稳定 无法规模化
尚在研究阶段
仅限于实验室研究
尚未工业化
• 1.5 番茄红素的前景
国内的产量年增长率约为15%