发酵法生产番茄红素
发酵法年产100t番茄红素项目可行性研究报告[管理资料]
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内部资料密级：保密发酵法年产100T番茄红素项目可行性研究报告济宁蓝海生物科技有限公司二〇一一年九月十日1. 总论. 概述番茄红素是人们膳食中一种类胡萝卜素，主要来自番茄和番茄制品。
它是许多类胡萝卜素合成的中间体。
类胡萝卜素是由细菌、藻类和植物生物合成的类萜烯，动物无法自己合成，只能从食物中摄取。
番茄红素不仅是天然的色素，还具有较强的抗氧化、防癌抗癌的作用，被誉为神奇的“功能性天然色素”。
研究发现，在前列腺癌、胃癌、皮肤癌和宫颈癌的患者中，大量食用番茄的比不食用的少 50%以上。
因此，番茄红素已被广泛用于医药、食品、饮料、保健和高级化妆品等行业，预计我国仅保健品一项年需求量就将达到750 吨，加上用于医疗和食品方面，国内对番茄红素的年需求量将达到 1000 吨以上，市场前景极为广阔。
本项目采用微生物发酵法生产新一代“功能性天然色素”——番茄红素。
该技术来源于北京化工大学和北京海斯夫生物技术有限公司。
其中北京化工大学袁其朋教授通过菌种选育获得了高产稳定的生产菌株 BY-2 （），北京海斯夫生物科技有限公司对该菌株的发酵生产工艺、产物提取分离、制剂工艺进行了生产试验性开发。
目前该生产工艺中番茄红素的发酵单位最高达到了2g/L，得到的番茄红素晶体纯度达到了96%以上，技术水平处于国内领先地位。
本项目的产业化实践过程中，将建立一套完整的采用丝状真菌三孢布拉霉进行发酵制备天然番茄红素的工艺。
本方法包括：；；；；e，制剂付型。
其特征是：一级种子培养时，将保藏在土豆葡萄糖琼脂培养基斜面上能代谢产生番茄红素的三孢布拉霉两性菌种，分别接入装有种子培养基的三角烧瓶中，在 24～30℃、160～180 转/分钟条件下，进行振荡培养44～48 小时；种子经二级放大后，将分别培养好的三孢布拉霉两性菌种的种子发酵液按 1 ∶1 的比例混合后，接入发酵罐发酵生产。
在发酵过程中添加氧载体与代谢阻断剂，以提高产品的发酵单位，最终可使番茄红素含量达到。
发酵法生产番茄红素工艺的研究
张邦 建 王 海峰
侯 成 林
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（ 包头轻工职业技术学院生 物工程系 ， 包头
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生物发酵法生产番茄红素的成本低 、安全及工艺最
关 键词
工 艺
三 孢布拉 氏霉 菌 ；番 茄 红 素 ；发 酵 ：流加
简单 ，成为研究的热点。三孢布拉氏霉菌 （ｌ ｅ Ｂａ ｓ ｋ—
ｌａｒｐｒ） 是 现阶段 唯一能 够实 现番茄 红素 工业 化 ｅ ｉ ｏａ ｔｓ
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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。
番茄红素提取工艺
番茄红素提取工艺
目前，世界上提取番茄红素的方法有几种，植物提取法，化学合成法，微生物发酵法。
根据不同的工艺所提取出的番茄红素在品质及对人体的健康保健上有很大的不同。
现在我们就带大家认识一下番茄红素的几种提取工艺及它们的优缺点。
1、番茄原酱提取法（植物提取法）
工艺：首先精选**优质番茄，经过打浆粉碎，去除表皮、种子、纤维等残渣等工序后生产的番茄原酱，再经过科学萃取技术提取天然番茄红素。
（红墺自主研发的单一有机溶剂提取结晶分离工艺法提取番茄红素，获国家相关专利项目。
）
原料：番茄原酱
优势：产品质量好，品质高，呈完全的自然状态，拥有多种同分异构体，具有天然活性，是其他工艺所不可取代的天然特性。
缺点：工艺复杂，成本高，提取周期长。
小知识：十吨番茄，十天时间，只能提取40公斤左右番茄红素。
2、超临界CO2法（植物提取法）
工艺：利用CO2作为萃取剂，从番茄皮渣中萃取番茄红素，分离和纯化其有效成分。
原料：番茄皮渣
小知识：农药一般附着在果实表皮，很难清洗，有无农药残留很关键。
3、化学合成工艺：利用化学分子式，经过一系列化学反应合成番茄红素。
优势：工艺简单，成本低。
缺点：产品质量差，有异味，会增加人体肾功能代谢负担。
4、微生物发酵法工艺：通过藻类，真菌及酵母发酵生产番茄红素，类似于细胞排泄。
优势：成本低，周期快，颜色鲜艳。
缺点：有异味，对人体影响目前不确定！
总结：
在番茄原酱提取的番茄红素中含有多种同分异构体，具有天然活性，是其它提取工艺所不可替代的。
纯天然的番茄红素对人体无任何毒副作用，适合长期服用，效果佳。
番茄红素的发酵生产课件
发酵技术的起源可以追溯到几千年前，如酿酒和制酱等。
03
CHAPTER
番茄红素发酵生产过程
选择具有高番茄红素生产能力的菌种，通过实验室筛选和基因工程技术进行优化。
菌种选育
通过诱变、基因敲除或基因表达调控等方法，进一步提高菌种的生产能力。
经济效益
企业A的番茄红素发酵生产工艺具有较高的经济效益，产品在市场上获得了良好的销售业绩和口碑。
1
2
3
企业B采用了先进的超临界萃取技术，从番茄中高效提取番茄红素，保证了产品的纯度和质量。
提取方法
企业B不断优化提取工艺，提高了番茄红素的提取率和生产效率，降低了生产成本。
工艺优化
企业B注重环境保护，采取了多项措施减少生产过程中的环境污染，符合可持续发展的要求。
解决方案
05
CHAPTER
番茄红素的应用与市场前景
番茄红素可作为天然色素添加到食品中，为食品提供红色色调，增加食欲。
食品着色剂
功能性食品和饮料
保健品原料
利用番茄红素的抗氧化和抗炎特性，开发具有特定健康功能的食品和饮料。
番茄红素作为天然抗氧化剂，可用于生产保健品，如软胶囊、片剂等。
03
02
01
菌种改良
在无菌条件下，将选育好的菌种接种到种子培养基中，进行扩大培养。
当种子培养基中的菌体生长到一定阶段时，将其按照一定比例接入发酵培养基中。
接种操作
种子制备
根据菌种的生长和代谢特性，控制发酵过程中的温度，以促进番茄红素的高效合成。
温度控制
通过添加酸或碱来调节发酵培养基的pH值，以适应菌种的生长和代谢需求。
发酵法番茄红素生产技术项目
发酵法番茄红素生产技术项目番茄红素(Lycopene)是一种天然的色素，番茄、西瓜及红葡萄柚呈红色，即是含番茄红素的关系，它是类胡罗卜素家族的一员，比胡罗卜素多了二个不饱和键。
番茄红素作为类胡萝卜素中的一种，是一种天然色素，可用于食品工业中。
它在植物界的分布范围不很广，主要存在于番茄、西瓜、葡萄柚和木瓜等食物中。
番茄红素不仅仅是色素而已，它还是很强的抗氧化物，不仅可以保护植物不受阳光、空气污染的伤害，在人体也可以对抗许多种退化(老化)性疾病。
研究指出，番茄红素可以溅少心脏疾病、紫外线对皮肤的伤害及癌症的发生。
现在许多流行病学和临床研究表明，摄食番茄制品可以降低癌的危险性，尤其是胃肠道和前列腺癌，而番茄红素是番茄制品中的主要类胡萝卜素。
国际癌症月刊也曾发表过相关文章，文章中指出番茄红素可以减少口腔、咽喉、食道、胃、大肠及直肠癌症的发生。
伊利诺大学日报也指出番茄红素可以减少子宫癌的发生。
大量的研究表明，番茄红素可在人体内起到以下几个方面的主要作用：1、防治癌症2、保护心血管3、抗氧化功能4、抑制诱变作用目前市场供应的番茄红素，其生产方法是采用从番茄中直接提取的方法，由于番茄红素绝大部分存在于番茄的表皮中，且含量很低，每提取一吨含番茄红素10％的产品，要消耗大约200吨的番茄，不仅需要大量的原料，且还有大量的料渣需要进一步加工处理，对于不具备其他番茄相关产品加工条件或能力的企业来说则是一大技术和市场难题。
北京化工大学根据多年的科研实践，探索了一条全新的番茄红素加工技术。
本技术的突出特点是利用生物技术，筛选了一株番茄红素高产菌株，并对培养条件进行了优化，以常用培养基玉米浆、豆饼粉等为原料，经过5天的发酵，每吨发酵液可产番茄红素700克以上，相当于15-20吨西红柿的含量，且不受环境及季节的影响，从而大幅度降低了番茄红素的生产成本。
专用发酵菌种，培殖稳定性好，而且生产料渣可做为养殖业的饲料。
利用本工艺生产的产品技术指标如下：番茄红素商品名原材料豆饼粉、玉米浆等常规培养基制造方法生物发酵法商品性状粉状固体(30％，60％)，油状悬液(6％)生理功能 据美国哈佛医院1998年的临床研究，发现番茄红素能防癌，能缩小肿瘤、减慢肿瘤的扩散速度，特别是对前列腺癌、肺癌、胃癌、乳腺癌和子宫癌。
番茄红素的发酵生产及功能研究进展
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了 明显 的优势 。本 文就 番茄 红 素的生 产方 法及 应
孢 布 拉霉 的筛 选多采 用传 统 的诱变 和原 生质 体融
合 等 方法育 种 。 近几 年 ，随着 番茄 红素合 成途 径 的阐 明和相 关 酶 基 因的克 隆 ， 用重 组 Ｄ Ａ级 数构 建 的高产 应 Ｎ
用概况 进 行简 要综 述 。
有 ３ ６个 椭 圆型 的孢子 ． Ｐ Ａ平板 培养 基 上呈 － 在 Ｄ
蔓 延生 长状 态 ，难 以将单个 孢 子形成 的菌落分 隔
发酵法生产制备番茄红素的工艺研究
剂和外源性植物油对番茄红素产量的影响ꎮ 结果表明ꎬ最优条件为三孢布拉氏霉菌负正菌株接种比例 ６ ∶１ꎬ番茄红素环
化酶抑制剂 ２ꎬ６￣二甲基吡啶添加量 ０.０９ ｇＬ －１ ꎬ以 ３.５７ ｇＬ －１ 大豆油为外源性植物油辅助发酵ꎬ在该最优条件下发酵液中
ｓｉｍｐｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓꎬ ｈｉｇｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｓ ｎａｔｕｒａｌ ｐｌａｎｔ ｅｘｔｒａｃｔｓ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓꎬ ｔａｋｉｎｇ
ｌｙｃｏｐｅｎｅ ｙｉｅｌｄ ａｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｖａｌｕｅꎬ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ
的番茄红素产量达 １.５１ ｇＬ －１ ꎬ菌体生物量 ５１ ｇＬ －１ ꎮ 研究结果显著提高了发酵菌体生物量ꎬ促进生产提供了理论基础ꎮ
关键词: 三孢布拉氏霉菌ꎻ番茄红素ꎻ发酵ꎻ响应面分析ꎻ代谢控制
ＤＯＩ:１０.１９５８６ / ｊ.２０９５￣２３４１.２０１９.０１２４
技术与方法
生物技术进展 ２０２０ 年 第 １０ 卷 第 ３ 期 ３２０ ~３２７
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓ
Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＩＳＳＮ ２０９５￣２３４１
发酵法生产制备番茄红素的工艺研究
王英燕ꎬ 陈文娜 ∗ ꎬ 贾存江ꎬ 房树标ꎬ 秦斌ꎬ 朱正乔
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｌｙｃｏｐｅｎｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
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。
江南大学科技成果——微生物发酵法生产番茄红素
江南大学科技成果——微生物发酵法生产番茄红素项目简介
番茄红素具有强抗氧化作用，有卓越的防癌、抗癌、预防心血管疾病等功效，在食品、保健品、化妆品以及医药领域具有重要用途。
目前，国外已将这一产品广泛用于食品添加剂、功能性食品、医药原料等方面。
2003年，美国《时代》杂志把番茄红素列在“对人类健康贡献最大的食品”之首，番茄红素由于其优越的功能和防癌、抗癌作用，被誉为“植物黄金”，成为“二十一世纪医药保健制品新宠”。
本项目采用生物发酵法生产番茄红素，具备了工业化开发的条件，生产工艺成熟，产品质量稳定，番茄红素产量可达 1.5-2.5g/L，处于国内领先水平。
项目获国家863计划资助。
创新要点
采用三孢布拉酶菌发酵生产番茄红素，其合成水平高于多种生物体，而且具有生产原料易获得，不受自然条件限制，周期短和适用工业生产等优点。
效益分析
番茄红素广泛应用于各种食品、饲料添加剂、保健食品、医药，也可直接开发成保健食品。
产品所有原料、辅助材料、资源充足、易于购买，原、辅材料供应有可靠保障。
该项目的产品有较为广阔的销售市场。
该技术已取得一定经济效益。
推广情况已转让相关企业。
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。
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发酵法生产番茄红素摘要番茄红素是由11个共轭双键及2个非共轭碳碳双键构成的高度不饱和直链型烃类化合物，具有预防癌症、防治心血管疾病、缓解骨质疏松症和提高免疫等重要的生理功能。
番茄红素的生产方法主要有提取法、化学合成法和微生物发酵法。
由于番茄红素含量低，提取法无法满足市场需求；化学合成法存在收率低、产物不稳定以及合成成本高等缺点；发酵法被认为是生产番茄红素最有潜力的方法，文中对发酵法生产番茄红素的关键技术环节(如菌种选育、发酵工艺优化和分离纯化)的研究进展进行了阐述。
关键词番茄红素，发酵工程，菌种选育，发酵工艺优化，分离纯化番茄红素是存在于自然界中的一种天然色素,呈红色, 因最早发现于番茄中得名。
番茄红素(Lycopene)是类胡萝卜素(Carotenoid) 的一种。
主要存在于植物细胞的有色体中,其中番茄中含量最高,达3-14mg/100g，是由l1个共轭双键及2个非共轭碳碳双键构成的高度不饱和直链型烃类化合物，分子式C40H56，分子量536.85。
番茄红素结晶为暗赤色针状或柱状晶，熔点175℃，易溶于氯仿、苯，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，难溶于甲醇、乙醇，不溶于水。
性质十分活泼，易受氧、紫外线、温度的影响而迅速氧化。
在酸性环境和有CO2存在的条件下以及温度低于50℃的酸性条件下,色素性能稳定。
在自然界中番茄红素主要存在于番茄、西瓜等蔬菜水果中。
1903年Schundc发现番茄中提取的番茄红素的吸收光谱不同与胡萝卜素，将其命名为Lyco-pene。
番茄红素是类胡萝卜素生物合成途径中的一个中间代谢产物。
美国学者最近发现秋橄榄浆果所含的番茄红素相当于番茄的1.8倍。
番茄红素与其他类胡萝卜素一样,动物自身不能合成。
由于番茄红素没有类似胡萝卜素那样的芷香环而没有VA活性,在过去一直不被重视。
然而,近年研究发现其具有优越的生理功能:在类胡萝卜素中,其抗氧化作用最强。
其对单线态氧的淬灭作用是β-胡萝卜素的2倍,维生素E的100倍。
同时还具有防病抗癌,增强机体免疫力和抗衰老等生理功能,在食品、化妆品以及医药领域具有重要用途,具有较高的开发和应用价值。
目前世界上番茄红素的开发生产主要有天然提取、化学合成、微生物发酵等方法。
以色列、日本、瑞典、瑞士、美国、法国和澳大利亚等国家以及罗氏、巴斯夫等跨国公司在此方面处于领先地位,但目前只在以色列实现了从鲜番茄中提取的商业化生产。
由于番茄中的番茄红素含量很低,而且天然提取法产率低且价格昂贵,无法满足需求，而化学合成法成本虽有所下降但存在一定不安全性。
随着生物技术的快速发展,利用微生物发酵生产番茄红素成为目前的研究热点之一。
1 番茄红素的生产方法番茄红素的生产方法主要有提取法、化学合成法及发酵法。
1．1 提取法在自然界中番茄红素主要存在于番茄、番石榴及西瓜等蔬菜水果中。
尤其在番茄中，番茄红素主要存在于番茄的表皮中，含量为(8．8—42．0)×10 mg／g(鲜重)。
以提取法从番茄中提取番茄红素产率低，且生产受季节影响明显，加之价格昂贵，无法满足市场需求。
1．2 化学合成法化学合成番茄红素主要是Wittig反应法，以假紫罗兰酮为原料合成三苯基氯化磷，三苯基氯化磷与辛三烯二醛、甲醇在2-丙醇中反应。
化学合成法由于双键立体选择性难以控制致使产物不可控，且使用的化学试剂在产品中会有不同程度的残留。
番茄红素作为一种药或功能食品，对纯度有较高的要求，而且大量化学试剂的使用会造成环境污染，从而限制了产品质量及使用范围。
异戊烯焦磷酸(IPP)作为番茄红素合成途径中第1个较为直接的前体物质, 是由葡萄糖转化而来。
番茄红素的类异戊二烯代谢途径合成过程详见图1。
番茄红素经环化酶作用可形成多种类胡萝卜素。
对革兰氏阴性菌欧文氏菌代谢途径的研究发现从法呢基焦磷酸(FPP)合成番茄红素是由3 个crt基因(crtE,crtB,crtI)控制1．3 发酵法发酵法利用特定微生物的代谢将淀粉、葡萄糖、黄豆饼粉等廉价原料转化为番茄红素，不受原材料、地理环境和气候等因素影响，工艺简单、生产周期短、生产效率高、生产成本低，且产物质量可控，并减少了对环境的污染。
最重要的是发酵法生产的番茄红素属于天然型产品，其活性与天然植物提取的活性成分一致，且与合成法生产的相比易于人体吸收。
下面着重对发酵法生产番茄红素的关键技术环节，如菌种选育、发酵工艺优化以及下游分离纯化技术进行综述，并对发酵法生产的趋势进行了展望。
2 发酵法生产番茄红素2．1 菌种选育用于发酵法生产番茄红素的微生物主要为三孢布拉氏霉菌(Blakeslea trisp0m)，经基因改造的酵母菌(Saccharomyces)，红色细菌(Rhodobacillus palus—tris)以及革兰氏阴性非光合菌。
菌种选育通常采用诱变育种的方法，Mehta等采用亚硝基胍对野生三孢布拉氏霉菌(B．z，OTa)：菌株(+)F986和菌株(一)F921进行突变改良，获得两性突变体菌株，番茄红素的含量为15 mg／g，较出发菌株提高了1.2倍。
此外还可通过基因工程技术，构建高产工程菌株生产番茄红素。
Alper等采用基于化学计量学模型的系统方法结合基于转座子的组合法的靶基因敲除技术构建了一个番茄红素过量表达大肠杆菌工程菌株，在摇瓶中经过48h培养番茄红素含量达18mg／g，较出发重组菌株E．coliK12增加了8.5倍。
Yoon等利用质粒pBAD24建立携带欧文氏菌(crtE，crtB，crtI)和雨生红球藻(ipiHP1)控制番茄红素合成基因的载体pT—LYCm4和pSSN12Didi，将其转入大肠杆菌(Escherichia coli)后，使番茄红素的含量达22mg／g，产量达102mg／L，较出发菌株(crtE，crtB，crtI，ipi l，pT—LYCm4)(17mg／g)含量提高0．3倍。
为目前文献报道基因工程菌最高的番茄红素含量。
但是诱变菌种的生产性状不稳定，导致番茄红素的产量低，而基因工程技术虽可以从实验室规模走向小规模产业化，但由于工程细胞所携带的质粒对于过程控制条件要求苛刻，那么在中试规模甚至大规模产业化过程中，其所携带的质粒容易脱落，从而导致产量大幅降低，是严重制约番茄红素工程生产菌种走向产业化的瓶颈。
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(B．trispora)，这样就可以避免发酵工程上游技术中容易遇到的问题。
2．2 发酵工艺优化2．2．1 培养方法培养基是微生物生长的基础，在三孢布拉氏霉菌(B．trispora)(+)NRRL 2895和(一)NRRL 2896的培养过程中加入醋酸维生素A 1000mg／L，在摇瓶中培养使番茄红素的产量达(775±5)mg／L。
北京化工大学在摇瓶中对三孢布拉氏霉菌(B．trispora)(+)ATCC 1427l和(一)ATCC 14272的培养方法进行改进及优化，提出将混合好的正、负菌株的孢子悬液直接接种到发酵培养基的一级培养工艺，发酵120 h后番茄红素的产量达314mg／L，使番茄红素的产量比传统工艺提高了34％。
而尽可能地利用成分简单且价格低廉的培养基向来是发酵工程的宗旨，尤其是利用生物质原材料，这就涉及到原材料的选择及处理问题。
此外，由于三孢布拉氏霉菌(B．trispora)在发酵过程中进行接合生殖，在发酵培养过程中正负菌株的接种种龄及混合配比也显得尤为重要。
这也是提高三孢布拉氏霉菌生产番茄红素能力的重要途径。
2．2．2 生物合成代谢调控由番茄红素的合成途径(图I)可知，法尼酯焦磷酸是类胡萝卜素的前体物质。
同时，它也是萜类的前体物质，为增强番茄红素的这一代谢流，就必需减弱或切断流向萜类的代谢流。
在三孢布拉氏霉菌(B．trispora)(+)ATCC 14271，(一)ATCC 14272发酵过程中报道添加麦角甾醇抑制剂可以抑制麦角甾醇的合成从而使代谢流流向合成番茄红素的代谢流。
结果显示，在摇瓶中培养到第48h时添加酮康唑30mg／L，番茄红素含量达5.73 mg／g，比出发菌株提高了277％，产量达358.1 mg／L。
番茄红素经番茄红素环化酶作用合成β-胡萝卜素(图1)，要使更多的代谢流流向番茄红素，则需抑制番茄红素环化酶的活性，阻断或削弱流向β-胡罗卜素的代谢流，达到积累番茄红素的目的。
Hsu等考察了2(4一氯苯基硫代)三乙胺氢氯化物(CP．TA)和二苯胺(DPA)作为环化酶抑制剂对于三孢布拉氏霉菌(B．trispora)(+)NRRL 2456和(一)NR-RL 2457合成类胡萝卜素的影响，在摇瓶中培养结果显示，添加CPTA(35 mg／L)、DPA(0．1 mmol／L)后番茄红素的含量达1．89 mg／g。
此外，三孢布拉氏霉菌混合发酵过程中产生三孢酸，三孢酸能刺激类胡萝卜素的大量合成。
北京化工大学的研究人员在摇瓶中研究发现三孢酸结构类似物α-紫罗酮、β一紫罗酮和脱落酸作为前体对三孢布拉氏霉菌(B．trispora)为(+)ATCC 14271，(一)ATCC 14272的生长及番茄红素合成有显著影响，结果显示发酵2d后添加脱落酸9．36×10﹣3mmol／L，番茄红素含量l0．24mg∕g，产量达549mg ／L。
生物合成代谢调控成为发酵法生产番茄红素的研究热点，而目前主要集中在研究流向β-胡罗卜素的代谢流，通过阻断或削弱流向β-胡罗卜素的代谢流来积累番茄红素；对于如何更好的协同切断代谢支流，增强目的代谢流，以及如何从三孢布拉氏霉菌发酵进行独特的接合生殖方式出发，有效补充前体物质从而大量合成番茄红素将是潜在研究方向。
2．3 番茄红素的分离纯化发酵法生产番茄红素的过程中，番茄红素在胞内大量积累，因此必须从细胞中抽提出番茄红素。
目前从细胞中提取番茄红素的方法主要有化学法，包括溶剂提取法和超临界萃取法，以溶剂提取法应用最多。
番茄红素是一种脂溶性不饱和烃类化合物，可溶于乙醚、石油醚，易溶于氯仿、苯、二硫化碳等有机溶剂。
一般工艺为：番茄皮经过干燥后用有机溶剂提取；滤渣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。
研究将微波法与有机溶剂提取结合使用，如Zhang等使用微波辅助提取番茄红素，番茄红素的得率最高97.4％。
超临界萃取工艺简单，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。
Topal等从番茄皮中提取番茄红素，通过改变压力、温度及CO2的流速来获得的得率最大为118 mg／100 g。
此外由于番茄红素分子结构的高度不饱和性，使其特别容易被氧化。
在分离纯化的过程中如何保证它的稳定性也是生产过程中亟待解决的难点。
3 市场前景番茄红素具有预防癌症、防治心血管疾病、缓解骨质疏松症等多种生理功能，其独特的功能使它的医药市场广大，国际市场上已有番茄红素的制剂品种(片剂、口服液、粉剂)。