番茄红素的发酵生产28页PPT
番茄红素活性强化及重组番茄汁生产关键技术讲座
番茄红素活性强化及重组番茄汁生产关 键技术
4、番茄红素的摄入、生物效价及构型改造的必要性
☆在食物原料中，绝大多数番茄红素以全反式构型存在，其占比 达到番茄红素总量的90%以上 (Helmut Sies ,1989)；
☆分析结果表明，人体内番茄红素的40-80%为顺式构型：人体血 液、前列腺及淋巴组织中顺式构型番茄红素的占比分别为58-73%、 79-88%和77.4% （Boileau TWM 2002）;
番茄红素活性强化及重组番茄汁生产关 键技术
二、我们已经完成的番茄 红素研究
番茄红素活性强化及重组番茄汁生产关 键技术
（一）番茄红素水分散性改造
目前市场上销售的番茄红素主要用于番茄红素片、软胶 囊的生产，市场容量有限，企业产能得不到有效释放，造成 生产成本畸高，这进一步限制了番茄红素的应用。
如果我们能改善番茄红素的水溶性（水分散性），则可 以将其作为天然色素应用到多种食品体系中，极大拓展应用 领域。（GB2760-2011）
目的：大幅拓展应用领域/重组番茄汁生产技 术关键
番茄红素活性强化及重组番茄汁生产关 键技术
水分散性改善
☆原理 番茄红素分子具有强烈的疏水性,不能溶解到水中。为使其能在水 基体系中稳定分散，要大幅降低番茄红素晶粒的粒径，以降低其上 浮/下沉趋势，均匀、稳定的悬浮在水中，形成类似溶解的效果.
☆ 现有的方法
2、番茄红素的生理活性
1）对男性健康的影响 ☆降低前列腺癌发病风险: ①调节雄性激素新陈代谢② 调节Nrf2氧化应激反应，提高抗氧化酶和脱毒酶活性 ☆抑制前列腺良性增生(Benign Prostate Hyperplasia ,BPH)
2）对女性健康的影响 ☆调节肌肤结构/纹理：美容/降低皮肤癌发病风险 ☆降低乳腺癌发病风险：调节雌激素分泌 ☆改善骨质疏松（Framinghan Osteoporosis Study）12.7mg/day
番茄红素ppt课件
14
γ-胡萝卜素
25
叶黄素
8
红木素
14
维生素E
0.3
番茄红素清除单态氧能力是常用抗氧化剂维生素E的100倍，是β-胡萝卜 素的两倍多。番茄红素是抗氧化性最强的类胡萝卜素。番茄红素能有效的 预防癌症，对子宫癌、肺癌细胞等的抑制作用显著高于β-胡萝卜素、α-
胡萝卜素。番茄红素还具有抑制低密度脂肪蛋白的氧化和抗紫外线作用。
番茄红素
防治心血管 疾病
增强免疫力
番茄红素
降血糖
其他功效
保护视力
科学证明，人体内的单线 态氧和氧自由基是侵害人 体自身免疫系统的罪魁祸 首。番茄红素清除自由基 的功效远胜于其他类胡萝 卜素和维生素E，因此它 可以有效的防治因衰老， 免疫力下降引起的各种疾 病。番茄红素没有任何副 作用，非常适合长期保健 服用。
番茄红素的生理功能
目录
►研究背景 ►番茄中的“黄金” ►生产工艺 ►生理功能 ►适用人群 ►发展前景
研究背景
番茄既是蔬菜也是一种水果，经常吃番茄的人皮肤通常嫩白细腻，这究 竟是为什么呢？原来是番茄中的一种番茄红素在起作用。番茄红素具有抗氧 化、清除自由基、预防心血管疾病、延缓动脉粥样硬化、调控肿瘤增殖、抗 衰老、保护皮肤等生理功能。
番茄红素的适用人群
番茄红素有两大主要特点：①抗氧化，天然产物中抗氧化性能最 强。因此可以预防并治疗高血压、抗衰老、延缓疲劳、提高抵抗力和 预防运动损伤等。②在人体前列腺、肾上腺等性腺器官富集，对男性 前列腺炎、前列腺增生，以及男性不育症等方面具有独一无二的功效 价值。
故番茄红素适用于所有人，但番茄红素的有效含量很重要，正常 人群保健需要10mg/天，辅助治疗则需20mg/天。
番茄红素具有优越的生理功能，它不仅具有抗癌抑癌的功效，而且对于 预防心血管疾病、动脉硬化等各种成人病、增强人体免疫系统以及延缓衰老 等都具有重要意义，是一种很有发展前途的新型功能性天然色素。
番茄红素活性强化及重组番茄汁生产关键技术讲座
番茄红素活性强化及重组番茄汁生产关 键技术
4、番茄红素的摄入、生物效价及构型改造的必要性
☆在食物原料中，绝大多数番茄红素以全反式构型存在，其占比 达到番茄红素总量的90%以上 (Helmut Sies ,1989)；
☆分析结果表明，人体内番茄红素的40-80%为顺式构型：人体血 液、前列腺及淋巴组织中顺式构型番茄红素的占比分别为58-73%、 79-88%和77.4% （Boileau TWM 2002）;
☆最适工艺：独创短时热回流配合结晶分离技术. 查看
☆样品检测: HPLC- Cosmosil Cholester method/C30 –HPLC-DAD ☆结果：
①顺式构型占比从处理前的≤10% 提高到 ≥80%；
②处理后的产物仍然是番茄红素（UV-VIS 光谱、质谱验证）；
③顺式构型占比大幅领先于Nestlé Research Center/ BASF的水平(50-
with lycopene (30ppm)
without lycopene
番茄红素活性强化及重组番茄汁生产关 键技术
所开发重组番茄汁的几大优势(卖点)
1 强化番茄红素,有益人体健康; 2 番茄红素粒径为纳米级(10-20纳米),易于吸收; 3 采用非糖天然甜味剂（甜菊糖苷/甘草提取物/ 罗汉果提取物复配）, 适用于糖尿病人食用; 4 极低热量, 不易发胖; 5 “水果型”果汁(甜酸味), 较现有“蔬菜味” “盐味” 番茄汁更易被消费者接受. 6 消费对象清晰：中年男女（关注健康/支付能力强） #该技术已经过中试（1吨/批）放大/验证
700
番茄红素 处理后3 20120508-1 705 (11.853)
Diode Array
番茄红素的提取与番茄酱制作演示文稿
第1页，共62页。
番茄红素的提取与番茄酱制作
第2页，共62页。
糖（碳水化合物）
水果中所有的糖主要有葡萄糖、果糖和蔗糖。
番茄主要含葡萄糖，果糖次之。一般只在后期采 收时含0.1-0.2%的蔗糖，前期一般没有。葡萄糖、果 糖和蔗糖三种糖的比例为11﹕10﹕1。
胡萝卜含糖主要是蔗糖，西瓜主要为果糖，甘蓝 主要为葡萄糖。
第6页，共62页。
色素物质
番茄红素为胡萝卜素同分异构体，番茄的红色就是这种 颜色的反映。
番茄中的类胡萝卜素为番茄红素、β-胡萝卜素、γ 胡萝卜素及叶黄素等。色泽的好坏决定于色素含量的 多少。番茄中一般胡萝卜素平均含量为0.40.75mg/100g，果肉中的类胡萝卜素的含量约为 812mg/100g , 其中番茄红素含量为85～90% 时 , 呈深 红色；若含量为 70～80%时 , 呈橙红色。番茄红素最 适宜温度24℃，30℃以上时番茄红素不能形成。成熟度
第4页，共62页。
果胶
果胶酸有使碱土金属成为非水溶性盐类的能力，比如果 胶酸与钙化合后，即成为果胶酸钙而不溶于水，并成 为胶冻状沉淀，在加工整番茄罐头是常利用这种性质 来增加番茄的硬度。 番茄中的果胶可分为可溶性和不溶性两大类。
可溶性果胶与浓缩番茄制品的粘稠性有密切关系。随 着番茄成熟度的增长，不溶性原果胶逐渐水解。在
高的红番茄的呈色物质 , 除类胡萝卡素外 , 尚含有少量的 黄酮类化合物。
第7页，共62页。
维生素
维生素C、维生素B2在番茄中含量 较多，而未成熟的番茄富含维生素K。 番茄中没有维生素A，但含维生素A 原（胡萝卜素），进入人的机体内能 转化成维生素A，耐高温。但维生素 A原（胡萝卜素），在加热时遇氧则 易氧化，番茄汁在100℃加热4小时 胡萝卜素损失为12%。
《果蔬发酵技术》课件
果蔬发酵技术可以生产生物柴油，作 为可再生能源，用于交通运输领域。
05
果蔬发酵技术前景与挑战
技术发展前景
多样化产品开发
利用果蔬发酵技术，可以开发出 更多种类的产品，如果蔬饮料、 果蔬发酵酒、果蔬调味品等，满
足消费者多样化的需求。
营养价值提升
果蔬发酵过程中，有益菌群可将 果蔬中的营养成分分解为更易被 人体吸收的形式，提高产品的营
作。
发酵设备与操作
设备选择与配置
根据发酵工艺需求，介绍所需 设备的种类、规格及数量，如
发酵罐、搅拌器、泵等。
设备操作规程
详细说明各种设备的操作步骤 、注意事项及维护保养要求。
设备清洗与消毒
强调设备清洗和消毒的重要性 ，介绍有效的清洗和消毒方法 。
设备故障排除与维修
提供设备常见故障的排除方法 及维修保养建议。
发酵过程中的质量控制
质量标准制定
根据果蔬发酵产品的特点和市场需求 ，制定相应的质量标准，如理化指标 、微生物指标等。
质量检测方法
介绍用于检测和控制发酵过程质量的 实验方法和仪器设备。
质量管理体系建设
阐述如何建立和完善果蔬发酵过程的 质量管理体系，以确保产品质量稳定 可靠。
质量风险评估与控制
分析发酵过程中可能存在的质量风险 ，并提出相应的预防和控制措施。
未来发展方向与展望
1 2
技术创新与突破
未来应加强果蔬发酵技术的研发和创新，突破技 术瓶颈，提高生产效率和产品质量。
降低生产成本
通过优化工艺流程、提高设备利用率等方式，降 低果蔬发酵产品牌建设
加强市场推广和品牌建设，提高消费者对果蔬发 酵产品的认知度和接受度，拓展市场份额。
养价值。
番茄红素的提取PPT课件
提取液的分离
将提取液进行分离，去除残渣和多 余的溶剂。
精制与纯化
浓缩
将提取液进行浓缩，减少溶剂的 含量。
结晶
通过结晶方法使番茄红素纯化。
干燥
将结晶物进行干燥处理，得到纯 度较高的番茄红素。
05
提取设备与操作要点
提取设备介绍
01
02
03
04
离心机
用于分离不同密度的物质，如 固体和液体。
01
02
03
溶剂提取法
使用有机溶剂如乙酸乙酯、 丙酮等，从番茄中提取番 茄红素。
压榨法
通过压榨番茄皮得到番茄 红素，但这种方法提取率 较低。
渗漉法
将番茄浸泡在有机溶剂中， 然后逐渐渗漉出溶剂，收 集渗漉液得到番茄红素。
现代提取方法
超临界流体萃取法
微波辅助提取法
利用超临界流体（如二氧化碳）作为 萃取剂，从番茄中提取番茄红素。
过滤与分离
提取后需要进行过滤和分离， 以获得纯度较高的番茄红素。
安全与环保问题
防爆防燃
在提取过程中应避免产生火花和 高温，以防发生爆炸和火灾。
废液处理
提取过程中产生的废液应进行妥 善处理，以避免对环境造成污染 。
06
提取产物的应用与市场前景
提取产物的应用
食品添加剂
番茄红素作为天然色素，可用于食品 加工中，增加食品的色泽和风味。
风味。
番茄红素的来源
01
番茄红素主要来源于番 茄，尤其是成熟的红番 茄中含量最为丰富。
02
其他富含番茄红素的蔬 果包括西瓜、葡萄柚、 胡萝卜等。
03
某些深色蔬菜和藻类中 也含有一定量的番茄红 素。
番茄红素的发酵生产
Crt E
GGPP
Crt B
八氢番茄红素 Crt I
番
茄红素
Hale Waihona Puke 三孢布拉氏霉菌的发酵生产1 菌种选育
基因工程技术: 构建基因工程菌的思路：在一些能够合成法尼 基焦磷酸 (FPP)的微生物中插入上述基因，使重组子能够合成类 胡萝卜素。
美国专利报道将控制番茄红素合成的基因 crtE, crtB, crtI 转入拟分枝孢镰刀菌, 得到 0. 5mg/g细胞干重的番茄红素[1]。
Wang等[2]通过对红假单孢球菌( Rhodobacter sphaeroides)中八氢番茄红素脱氢酶的基因 crtI进行定点突变, 使 番茄红素的产率提高到90%。
[1] Jones J D，Hohn T M，Leathers T D，et a1． Fusarium sporotrichioides strains for production of lycopene．US：6696282，2004-02-24 [2] Wang C W，Liao J C．Alteration of product specificity of Rhodobacter sphaeroide sphytoene desaturase by directed evolution． The Journal of Biological Chemistry ， 2001，276(44)：4461～4464
1 菌种选育
基因工程技术: 1990年 Norihiko等报道在革兰氏阴性菌中发现了
六个与类胡萝卜素合成有关的基因，分别是CrtE, CrtX, CrtY, CrtI,
CrtB 和 CrtZ，其中 CrtE, CrtI 和 CrtB与番茄红素的合成有关，其参
番茄红素的发酵生产PPT学习教案
第12页/共28页
三孢布拉氏霉菌的发酵生产
1菌 种选育
利用基因工程技术实现了从实验室规模走向小规模产业化,但工 程细胞携带的质粒对过程控制条件要求苛刻,易脱落, 番茄红素产量 大幅降低。 在产业化过程中, 研究者更多的倾向于选择天然生产菌种, 如具有 较高生产能力的三孢布拉氏霉菌,这样就可以避免发酵工程上游技术 中容易遇到的问题。
2021/7/15
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2. 氧载体与表面活性剂
三孢布拉霉是高度嗜氧的
微生物，从发酵动力学方面
去改善培养介质的性能，可
以通过添加氧载体、表面活
第20页/共28页
性剂来提高同一反应系统的
3. 番茄红素环化酶抑制剂
生物法生产番茄红素的关键步骤就是添加番茄红素环化酶抑制剂，打 断番茄红素至 β一胡萝卜素的环化反应，使代谢流停留在番茄红素阶段。 常见的番茄 红素环化酶抑制剂有两类： ➢叔胺类化合物：主要包括对二甲氨乙基苯酚、2-二甲氨基乙醇、2一二甲 氨基一1一丙醇、1一二甲氨基一2一丙醇、3一二异丙基氨基一1一丙醇、1 一二异丙基氨基一2一丙醇、三乙胺 、2一二甲氨基乙苯等；
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Wang Jingfeng等[5]对三孢布拉霉NRRL 2895(+)和NRRL 2896(-)摇
瓶生产番茄红素发酵工艺进行了系统优化，研究发现正、负菌株的比
例、番茄红素环化酶抑制剂砒啶和肌酐、三孢酸结构类似物脱落酸、
3-羟基-3-甲基辅酶A(HMG-COA)前体物亮氨酸以及甲羟戊酸激酶激 活剂青霉素是影响番茄红素合成的关键因素。在最佳的发酵条件下，
第5页/共28页
：番茄红素的性质和提取
目前国外有日本、匈牙利、美国、俄罗斯的多家公司申请了关于
番茄红素
(1)分子结构和理化性质
1.分子结构
1.1 分子式为 C40H56，具有 11 个 共轭及2个非共轭的碳-碳双键组成 的非环状平面脂溶性不饱和碳氢化 合物，具有淬灭单线态氧和清除自 由基的作用。
1.3 天然存在的番茄红素 90% 以上 都是全反式构型，只有一小部分为 顺式构型，以 5-顺、9-顺和13-顺 为主。而在人体组织中则大部分为 顺式构型
提取方法
4.酶反应法： 酶反应法是利用番茄皮自身所含有的酶或人为添加酶的方法，将番茄红素释
放出来加以提取的方法。 优点：酶法提取番茄红素可缩短浸提时间、提高产品得率，所得色素为水分散 性色素。 缺点：酶反应法虽然有无溶剂残留的优点，但提取过程中需要的辅助萃取步骤 较多，且提取时间长，番茄红素含量一般小于 1% ，有的产品含有一些不溶性 物质和可溶性物质，这些问题都在一定程度上限制了其应用。
提取方法
2.有机溶剂浸提法： 优点：在提取之前首先运用皂化法来破坏番茄的组织细胞，使番茄红素能完全地释放 出来，然后再用混合溶剂作为浸提剂来提取，这种在提取之前使用弱碱 Na2CO3对番 茄糊进行皂化的方法，不仅缩短了提取时间，而且提取的番茄红素含量比普通方法高 出 4 倍，又能消除 β-胡萝卜素对番茄红素测定的影响，具有很强的操作性，发展前景 广阔。 缺点：用氯仿提取番茄渣中的番茄红素该方法存在提取时间过长的问题、存在有机溶 剂残留，单采用溶剂萃取法提取的番茄红素是一种呈油状的番茄红素油树脂，含量为 5% ～15% ，且产品纯度不高。
2
3
活化和增强免疫 细胞活性的作用， 分泌的细胞活化 因子可以活化细 胞，促进吞噬细 胞向淋巴细胞的 转化，进而保护 吞噬细胞免受自 身氧化损伤。
4
3.生物合成途径及 提取工艺
番茄红素的微生物发酵法生产
扬州大学研究生课程论文论文题目：三孢布拉氏霉发酵生产番茄红素的研究进展姓名：周玲学号：M13824专业：食品科学课程老师：于海2014年3月3日三孢布拉氏霉发酵生产番茄红素的研究进展摘要：番茄红素是一种重要的脂溶性类胡萝卜素，具有很强的抗氧化功能及抗癌、增强免疫力、保护皮肤等生理功能，在食品、医药等领域具有广泛的应用价值。
番茄红素的来源有植物提取法、化学合成法、微生物发酵法。
相较前两种方法，微生物发酵法是生产番茄红素最适合的方法。
目前目前研究应用较多的是三孢布拉氏霉菌。
综述了通过构建番茄红素高产菌株、优化番茄红素发酵生产工艺提高番茄红素产量，最后提出目前存在的问题。
关键词：番茄红素，发酵生产，高产菌株，发酵工艺Study on Lycopene Fermented from Blakeslea TrisporaAbstract: Lycopene is a kind of important fat-soluble carotenoid, which has many physiological functions including antioxidant function, anti-cancer, enhance immunity, protect the skin. Lycopene has a wide range of application value in food, medicine and other fields. The source of lycopene includes plant extraction, chemical synthesis and microbial fermentation. Compared with the former two methods, the microorganism fermentation method is the most suitable one for the production of lycopene. At present, Blakeslea trispora is applied widely. Building lycopene high yield strains, optimizing the lycopene fermentation production process to increase production of lycopene are reviewed, and the existing problems ar putted forward finallyKey words: Lycopene, Fermentable production, High yield strains, Fermentable process 番茄红素(Lycopene)是一种天然植物色素，为类胡萝卜素中的一种，是许多类胡萝卜素生物合成的中间体，经过环化可形成其他类胡萝卜素。
番茄红素生产
番茄红素⽣产1、项⽬简介番茄红素是类胡萝⼘素代谢合成过程中的重要中间体，具有很强的清除⾃由基的能⼒，并在调控、抑制癌细胞增殖⽅⾯有很好的疗效，近年来已⼴泛应⽤到保健品、医药等领域。
番茄红素的⽣产⽅法主要有化学合成法、天然产物提取法和⽣物合成法。
相较⽽⾔,微⽣物发酵⽣产番茄红素成本低、污染⼩、产量⾼，具备⼯业化潜⼒。
⽬前在全球范围内，三孢布拉⽒霉菌是唯⼀能够实现β-胡萝⼘素⼯业化的⾼产菌株。
根据三孢布拉⽒霉菌的代谢途径，若在发酵过程中添加合适的阻断剂，阻断番茄红素到β-胡萝⼘素的环化途径，就可以⼤量积累番茄红素。
2、发酵原理与⽅法（如菌体⽣长所需条件）⼀种利⽤三孢布拉⽒霉菌发酵制备番茄红素的⽅法，采⽤三孢布拉⽒霉菌（＋）和三孢布拉⽒霉菌（－）为微⽣物菌种，经种⼦培养、发酵培养、提纯得到番茄红素，其特征是发酵培养基中添加正⼰烷或正⼗⼆烷作为氧载体；具体步骤和⽅法如下：（１）种⼦培养：将三孢布拉霉（＋）（－）菌种分别接种到ｐＨ６．５的种⼦培养基，在２４－３０℃，避光，１５０－２００ｒｐｍ摇床中培养３６－４０ｈ；（种⼦培养基：淀粉4%、⽟⽶浆5%、42PO KH 0.1%、MgS 4O 0.01%、1VB 0.001%、pH6.5、115℃灭菌30min ）（２）发酵培养：将步骤（１）得到的三孢布拉霉（＋）（－）菌种培养液以１∶２－１∶４的体积⽐混合得到种⼦液，将种⼦液接种到添加有正已烷或正⼗⼆烷且ｐＨ６．５的发酵培养基，在２４－３０℃，２００－２８０ｒｐｍ摇床培养４－７天后收获菌体，在发酵培养４６－５０⼩时后，加⼊浓度为１５ｇ／Ｌ吡啶或叔胺类化合物阻断剂；（发酵培养基：淀粉4%、⼤⾖粉饼2%、⽟⽶浆2.5%、42PO KH 0.1%、MgS 4O 0.01%、1VB 0.001%、pH6.5、120℃灭菌30min ）（３）提取：将步骤（２）得到的湿菌体在５０℃真空⼲燥，得到的⼲菌粉⽤⽯油醚萃取，萃取液减压浓缩后，再加⼊⽆⽔⼄醇进⾏冷冻结晶，得到番茄红素。