专题论述 食品研究与并发
Ｆｏｏｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｏｍｅｎｔ ２０１３年３月 第３４卷第６期
ＤＯＩ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００５－６５２１．２０１３．０６．０３３
番茄红素提取工艺探讨
柴星星，鲍波
（广东医学院病理生理学教研室，广东湛江５２４０００） １２１－－－－
摘要：番茄红素的提取方法主要包括直接粉碎法、有机溶剂浸提法、超声波提取法、微波提取法、发酵法、超临界流 体萃取法以及化学合成法和酶反应法等。本文介绍了番茄红素的天然分布、理化性质及生理功能，并就目前番茄红素
提取的常用工艺作一简要综述。 关键词：番茄红素；生理功能；提取工艺
Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｙｃｏｐｅｎｅ
ＣＨＡＩ Ｘｉｎｇ－ｘｉｎｇ，Ｂａｏ Ｂｏ
（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐａｔｈｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，Ｚｈａｎｊｉａｎｇ ５２４０００，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｆｏｒ ｌｙｃｏｐｅｎｅ ａｒｅ ｄｉｒｅｃｔ ｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｌｖｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，
ｕｈｒａｓｏｎｉｃ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｎｄ ｅｎｚｙｍｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｗａｓ ａ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｌｙｃｏｐｅｎｅ Ｓ ｎａｔｕｒａｌ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ，ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｅａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，
ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ａｎｄｔｈｅｐｏｐｕｌａｒｗａｙｓｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｆｏｒｌｙｃｏｐｅｎｅｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｙｃｏｐｅｎｅ；ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
番茄红素是开链式的不饱和类胡萝卜素，具有优
越的生理功能，其抗氧化性在类胡萝卜素中最强，对
单线态氧自由基的捕捉能力是仅一生育酚的１００倍【１ｊ。
流行病学研究表明，番茄红素的摄入量与心血管疾病
和癌症等疾病的发病率呈负相关翻。
１分布
番茄红素主要以色素一蛋白质混合物的形式广泛
存在于红色水果和蔬菜中，如番茄、南瓜、柿子、木瓜、
草莓、苦瓜籽、红肉脐橙、番石榴、胡萝卜、西瓜、粉红葡
萄柚等。
２理化性质
番茄红素的分子式为ｃ加Ｈ ，分子量５３６．８５，它是
由１１个共轭双键及２个非共轭碳一碳双键构成的直
链型烃类化合物｝３Ｉ。番茄红素不溶于水，难溶于甲醇、
乙醇，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等大部分的有机溶
基金项目：广东省科技计划项目（项目编号：２Ｏ１ＯＢＯ６Ｏ５０ｏｏｌ５） 作者简介：柴星星（１９８５一），男（汉），硕士研究生，研究方向：病理学 与病理生理学。 通信作者：鲍波，副教授，硕士生导师。 剂。经分离后脱水和粉末化的番茄红素易发生氧化，
处于番茄原果和有机溶剂中的番茄红素较稳定，还原
剂如二丁基羟基甲苯（ＢＨＴ）可延缓番茄红素的氧化。
３人体吸收与分布
人体自身不能合成番茄红素，只能从食物中摄取
或通过局部应用而获得。经消化道摄人的番茄红素通
过被动运输进入肠粘膜细胞后在乳糜颗粒的携带下
进入淋巴系统，转运到肝脏贮存。当需要时，番茄红素
以载脂蛋白为载体，从肝脏运送到血浆再分布到不同
器官。经肝脏转运出的番茄红素主要分布于人的血
液、肾上腺、肝脏、睾丸、前列腺、肺、乳腺、卵巢、子宫、
消化道及皮肤等组织器官中，其中血液、肝脏、肾上腺
和睾丸等组织含量较高。
４生理功能
４．１高效淬灭单线态氧、清除自由基
游离的活性氧自由基极易与机体内生物大分子
（如ＤＮＡ，蛋白质，酶和脂质）结合，引起生物膜结构改
变及蛋白质功能丧失等多种氧化损伤，番茄红素能吸
收单线态氧的活化能，
产生基态氧和活化的三重态番 ＿＝＝＝＝ ２２ 柴星星，等：番茄红素提取工艺探讨 专题论述
茄红素，并通过直接与过氧化氢、二氧化氮等形式活
性氧的化学反应消除氧化自由基。
４．２防癌与抗癌
当细胞发生癌变时，细胞问的结合会变弱。
Ｂｅｒｔｒｕｍ Ｊｓ等（４１研究发现，番茄红素能促进具有维持细
胞问正常结合功能的蛋白质的合成。增强正常细胞之
间的细胞间隙连接通讯（ＧＪＩＣ），从而表现出明显的防
癌、抗癌作用。
４．３活化免疫细胞
番茄红素能活化免疫细胞，保护吞噬细胞免受自
身的氧化损伤，增强细胞毒性Ｔ细胞和天然杀伤肿瘤
细胞的能力，减少淋巴细胞ＤＮＡ的氧化损伤。动物实
验表明，番茄红素可明显改善乳腺癌小鼠胸腺Ｔ淋巴
细胞分化，增加荷瘤小鼠的ＣＤ４＋亚群和ＣＤ４＋／ＣＤ８＋
比值，并达到正常对照组的水平【５１。
４．４预防心血管疾病
番茄红素保护心血管的作用主要是通过其抗氧
化活性来降低血清脂质过氧化和低密度脂蛋白胆固
醇（ＬＤＬ）的氧化，从而减少动脉硬化和冠心病的发病
率同。Ｐａｌｏｚｚａ Ｐ等同对番茄红素预防动脉粥样硬化作用
机制的研究发现，番茄红素能预防血管内皮细胞损
伤，抑制血管平滑肌细胞增殖和泡沫细胞的形成，降
低减少促炎细胞因子水平。
４．５保护皮肤、延缓衰老
衰老是体内自由基对人体Ａ身细胞的破坏所致，
Ｒｉｚｗａｎ Ｍ等［８１的研究表明，慢性补充番茄红素可提升
皮肤中番茄红素的浓度，有效的抑制和清除自由基，
保护人体皮肤免受光损伤。一项由２０健康妇女组成
的随机对照研究证实：连续每天摄入１６ ｍｇ番茄红素
１２周可以防止人体皮肤部分介导的氧化应激反应，并
显著降低紫外线辐射诱导如红斑，线粒体ＤＮＡ
（ｍｔＤＮＡ）损伤效应。
５提取工艺
５．１直接粉碎法
番茄中番茄红素主要分布于番茄的水不溶性部
分和皮中，直接粉碎法将番茄皮干燥粉碎后，得到的
番茄皮粉直接添加到食品中，可充分利用其中极具经
济价值的番茄红素。采用直接粉碎法获得的番茄皮粉
既可用作食用油脂类［９１的抗氧化剂，也可作为着色剂
添加到番茄酱［１０１、发酵香肠ｌｌ】］以及牛肉制品【 ２１中。
直接粉碎法产品天然安全无毒，但加工相对简
陋，产品质地粗糙，番茄红素含量有限，这些都限制了
直接粉碎法的应用。 ５．２有机溶剂提取法
有机溶剂提取法是根据番茄红素在不同有机溶
剂中的溶解度不同，采用亲油性有机溶剂将番茄红素
从植物细胞中萃取出来。
有机溶剂提取法常用的溶剂有：氯仿、丙酮、苯，二
硫化碳、乙酸乙酯、二氯甲烷一甲醇、氯仿、丙酮一石油
醚、环己烷一丙酮等。２００８年，Ｋａｕｒｔ ３］等以正己烷、丙酮、
酒精的混合溶剂（正己烷：丙酮：酒精＝２：１：１）为混合溶
剂，在提取料液比１：３０（ｗ Ｖ），提取次数４次，温度
５０℃，原料粒径０．１５ ｍｍ，提取时间８ ｍｉｎ条件下得到
番茄红素的最大提取率为１．９８ ｒａｇ／１００ ｇｏ
有机溶剂提取法能耗较低，对设备要求不高，适
合番茄红素初级产品的工业化生产。有机溶剂提取法
最大的缺陷在于有机溶剂残留的问题，经有机溶剂提
取后的原料也通常因含有高含量的有机溶剂而只能
丢弃［ 。
５．３酶反应法
番茄红素存在于植物细胞的有色体中，有机溶剂
浸透过植物细胞的细胞壁和细胞膜的能力较差，因而
不能很好地将提取物从细胞壁中溶出。此外，植物细
胞中除番茄红素外还含果胶、无机盐、有机酸和脂类
物质等，这些组分既影响了番茄红素的溶出，也降低
了番茄红素产品的纯度。
有机溶剂提取过程中，向番茄加工原料中加入纤
维素酶和果胶酶等来分解番茄中的纤维素和果胶，使
番茄红素的蛋白质复合物从细胞中溶出，再用有机溶
剂浸提，可消除Ｂ一胡萝卜素等其它组分对番茄红素提
取的影响，可行性强。Ｚｕｏｒｒｏ等【 采用中心复合设计研
究酶反应法对番茄红素提取的影响发现：在萃取温度
为３０ ｃＩ＝，提取时间３．１８ ｈ和酶量为０．１６ ｋｇ／ｋｇ条件下，
得到的番茄红素量较常规提取有８倍～１８倍的增长，
其结果强烈支持使用细胞壁降解酶从番茄废物回收
番茄红素的想法。
与传统有机溶剂提取法相比，酶反应法缩短了有
机溶剂法的提取时间，产品纯度也得到一定提高。
５．４微波辐射萃取法
微波辐射萃取法是指使用微波及合适的有机溶
剂在微波反应器中从原料物质中萃取目标产物的技
术与方法。微波的高加热效率对番茄红素扩散进入溶
剂十分有利：一方面避免了因样品暴露在空气、光照
下时间过长而导致降解；另一方面又可使溶剂与溶质
之间的结合力如氢键、范德华力等受到一定程度的削
弱，促进扩散过程的进行 。
Ｌｉａｎｆ
ｕ等 采用超声波协同微波萃取法，在微波 专题论述 柴星星，等：番茄红素提取工艺探讨
功率９８ ｗ，溶剂与番茄酱比例１０．６：１（Ｖ／Ｗ），提取
时间３６７ Ｓ条件下得到番茄红素的提取率为９７＿４％。
一项微波辐射萃取法与传统加热提取法的对比研究
报道：在微波功率为２００Ｗ，料液比１：３，浸提时间８０ Ｓ
条件下，微波加热萃取法的提取效率是传统加热法
（料液比１：５，浸提４ ｈ）的３倍㈣。
微波辐射萃取法具有提取效率高，溶剂用量少等
优点，其不足之处在于微波辐射处理会造成原料中副
产品的增加及一些营养成分损失，并存在安全性的限
制的缺点㈣。
５．５超临界ＣＯ：流体萃取法
超临界流体萃取技术是食品工业新兴的一项萃
取和分离技术，它充分利用了超临界流体兼有气体、
液体的双重属性的特殊性质，其流程可简述为：在高
压条件下，使超临界流体与物料接触，物料中的高效
成分（即溶质）溶于超临界流体中（即溶剂），随后通过
降压、升温等方法，降低超临界流体的密度，使萃取物
得到分离。
２００８年，Ｋａｔｈｅｒｉｎｅ等 以新鲜（非冷冻干燥）西瓜
为原料，运用超临界ＣＯ 流体萃取技术，在萃取温度
为７０。（＝，压力２０．７ ＭＰａ，乙醇体积１５％条件下，从新
鲜（非冷冻干燥）西瓜中取得了（１０３±６）Ｉｘｇ／ｇ新鲜水
果重量的番茄红素。
超临界ＣＯ 流体萃取技术可以在接近室温（３５℃～
４０℃）及ＣＯ 气体笼罩下进行提取，有效地防止了热
敏性物质的氧化和分解，并保护活性物质的生理活性
不被破坏。使用超临界技术的唯一缺点是涉及高压系
统，对设备要求较高，操作条件比较苛刻，需要设备精
密度高，这就加大了设备运行费用。
５．６化学合成法
类胡萝卜素的分离到化学合成经历了１００多年的
时间，如今，能用化学方法合成的类胡萝卜素已有很
多。Ｖａｌｌａ等＿２ｌＪ以柠檬醛和２一睛基～３一甲基一２一丁烯酸
甲醋为反应原料，依次经过两个反应循环得到ｃ一２０
醛并在ＴｉＣ１ 一ＬｉＡ１Ｈ 催化下发生ＭｃＭｕｒｒｙ反应得到番
茄红素，其收率达到７５％。李卓才等 以６，１０一二甲
基一３，５，９一十一三烯基一２一酮（假紫罗兰酮）、乙烯基澳
化镁和２，７－二甲基一２，４，６一辛三烯二醛（Ｃ 。醛）为主
要起始物，历经Ｇｒｉｇｎａｒｄ缩合反应、取代成盐反应、
Ｗｉｔｔｉｇ缩合反应以及转位异构等反应过程，成功合成
了番茄红素，其全反式和顺式异构体的比例为１３：１，以
６，１０一二甲基一３，５，９一十一三烯基一２一酮计，番茄红素
的总收率为４１％。
化学合成法因其反应迅速、产率较高的特点，被 １２３＝＝－
迅速运用于工业化生产当中。然而，番茄红素作为一
种功能性食品或药品，人们对其纯度有较高的要求。
化学合成法由于双键立体选择性难以控制致使产物
中包含多种异构体和杂质，这给番茄红素的分离提纯
带来很大的困难。另外，大量化学试剂的使用在导致
一定程度的溶剂残留的同时，也会造成环境污染。
５．７发酵法
５．７．１传统发酵法
传统发酵法主要使用革兰氏阴性非光合菌、毛曲
霉菌、藻类来生产番茄红素。
革兰氏阴性非光合菌主要包括萎蔫欧文氏菌（Ｅｒ—
ｗｉｎｉａ ｕｒｅｄｏｖｏｒａ）和草生欧文氏菌（Ｅｒｗｉｎｉａ ｈｅｒｂｉｃｏｌａ），
由于自身合成的番茄红素含量较低，因而主要被用于
番茄红素生物合成代谢途径的研究，在番茄红素的工
业化生产中使用较少。
三孢布拉氏霉菌在工业化生产中主要用于Ｂ一胡
萝卜素的生产，当在培养过程中添加合适的阻断剂
（二烯丙基醇、香叶醇、火落酸等）以抑制细胞内环化酶
的活性时，可以阻断番茄红素环化形成Ｇ一胡萝卜素的
过程，将代谢控制在番茄红素阶段，从而造成番茄红
素的积累 。三孢布拉氏霉菌也是现阶段唯一能够实
现番茄红素工业化生产的高产丝状真菌。
一些藻类如小球藻（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ）、螺旋藻（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ）
等也能自身合成番茄红素。与三孢布拉氏霉菌发酵生
产番茄红素相似，通过在培养基中加入番茄红素环化
酶抑制剂便可以在不影响其生长的情况下使类胡萝
卜素的合成停止在番茄红素阶段。
５．７．２基因工程发酵法
随着转基因技术的迅速发展，利用基因工程菌生
产番茄红素已成为研究的热点。其基本操作流程为：
首先构建携带番茄红素合成基因的质粒，将质粒转入
宿主细胞，然后将转基因的菌株在合适的培养条件下
培养造成番茄红素的积累，最后在发酵结束时将细胞
破碎，提取、纯化番茄红素。
２０１２年，Ａｒａｙａ—Ｇａｒａｙ等［２４１使用毕赤酵母Ｘ３３作
为Ｂ一胡萝卜素的基因编码的受体，设计和建造了携带
番茄红素和ｐ一胡萝卜素合成基因（Ｐｐ—ＥＢＩ，Ｐｐ—ＥＢＩＬ）
的质粒，并整合到毕赤酵母基因组ＤＮＡ，获得了新的
能产生番茄红素和Ｂ一胡萝卜素的重组菌株。Ｓｈｉｇｅ—
ｙｕｋｉ等［２５１将生物合成番茄红素的基因（ｃｒｔＥ，ｃｒｔＢ，ｃｒｔＩ，
ｃｒｔＹ）及其启动子插入啤酒酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅ—
ｖｉｓｉａｅ）中，得到含量为１１３ Ｉｘｇ／ｇ细胞干重的番茄红素。
发酵法生产番茄红素不受地理环境和气候等因
素影响，具有周期短、效率高、成本及污染相对较低等