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。
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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。
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3.生物合成途径及 提取工艺
3. 番茄红素的生物合成途径及提取方法
提取方法
1.直接粉碎法 ：直接 粉碎法是将番茄皮晾 干后进行粉碎，作为 着色粉直接添加于食 品中。此种工艺方法 虽然操作简单，但得 到产品的质地非常粗 糙，应用范围很有限。
2.对人体的生理功能 及作用机理
2.对人体的生理功能及作用机理
生理功能：
1.防癌抗癌的功能： 1.1番茄摄取量越多的人发癌率越低。 1.2番茄红素能够抑制宫颈癌 He La 细胞的生长，促进其凋亡，进而抑制
宫颈癌的发生。 1.3研究表明，番茄红素能明显抑制端粒酶的活性，进而减弱胃癌细胞的
增殖能力，把癌细胞阻滞在 G0 /G1 期，最终诱导凋亡，进一步证明了番 茄红素的抗癌性。
超声波萃取设备KL-2D-45CG，处理量为1m3/h 真空浓缩设备ZN-1000，容积1000L，加热面积2.2m2，浓缩速度1000L/ （m2·h） 滚筒类型，规格直径800X1000,结晶能力450kg/h
5.番茄红素软胶囊的生 产工艺流程
番
茄
软
红
胶
素
囊
软
生
胶
产
囊
总
的
览
生
产
流
程
图
番茄果皮： 番茄酱制作过程中产生的下脚料为皮籽混合物，产出率约为3%(W/W鲜重)。这 一下脚料中约含有50%(W/W鲜重)的番茄果皮。番茄果皮组织中含有丰富的番 茄红素。因此，可选择番茄皮为原料制备天然番茄红素。这一选择有如下的优 点： (1)资源丰富；(2)在番茄果实中，皮组织中番茄红素的含量最高，可达到果肉 组织的1.4～1.6倍；(3)为番茄酱制作过程中的下脚料，成本低廉。 因此，选择番茄果皮为原料在工业规模上生产天然番茄红素制品是一种比较合 适的选择。
番茄红素（Lycopene）
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目录
CONTENTS
01 分子结构和理化性质
02 对人体的生理功能及作用机理
03 生物合成途径及提取工艺
04 番茄红素的工业化生产工艺流程及
相关设备
05 番茄红素软胶囊的生产工艺流程及相
关设备
1.番茄红素的分子 结构和理化性质
番茄红素
概念：番茄红素是一种天然类胡萝卜素，由1个共扼双键及2个 非共扼碳一碳双键组成的直链型碳氢化合物，是目前自然界中 被发现的功效最强的抗氧化剂。广泛存在于番茄、西瓜、胡萝 卜、木瓜、番石榴及粉红葡萄柚等植物果实中，但其主要来源 为番茄及番茄制品。
2.对人体的生理功能及作用机理
作用机理： 的自由基可刺激细胞的 生长繁殖与分化，防止细胞损 伤和感染
1活.1性番氧茄摄取量越多的人发癌率越低。 类物质 1和.2自番由茄红素能够抑制宫颈癌 He La 细胞的生长，促进其凋亡，进而抑制
宫颈基癌是的诱发生。
高浓度的活性氧和自由基会使细胞发生脂质氧化，
2.理化性质
4.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，易溶氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂。
5.一种不饱和脂肪族烯烃，易受外界条件的影响发生构型转变。如在长 时间的加热或紫外线照射下可导致其异构化，使反式构型部分转化为顺 式构型
6.氧气、p H、活性表面等均能影响番茄红素的稳定性，Fe2+、 Cu2+、碱性条件易引起番茄红素较大的损失
3.2最新研究证实，番茄红素还具有降低巨噬细胞炎症介质 NO 和促炎因 子白介素 6( IL-6) 的分泌，抑制炎症反应的功能。
2.对人体的生理功能及作用机理
4.其他功能: 4.1番茄红素能有效地保护皮肤免受紫外光的损伤 4.2对老年功能障碍性疾病的预防有一定的效果。 4.3在抗血凝等方面也发挥着重要作用。
4.设计番茄红素的工业化 生产工艺流程及相关设备
年产20吨番茄红素的生 产流程图
年产20吨番茄红素的生 产流程图
设备 发酵罐 种子罐 干燥器 过滤器 细胞破碎器 萃取设备 浓缩设备
结晶设备
型号
200m3的新型通风发酵罐
20m3
双锥回转型真空干燥器SZG-100 连续式过滤机GNX20/3-N 超声波细胞粉碎机FS-3600，处理量为100kg/h
2.对人体的生理功能及作用机理
2.预防心血管疾病的功能: 2.1研究学者对欧洲10个国家的1400名男子进行研究发现，急性心急梗
死的死亡率随着番茄红素水平的增高而降低。 2.2研究证明血浆中番茄红素的含量越高，人们患动脉粥样硬化和冠心病
的概率越低。 2.3对番茄红素的调脂作用进行了研究，发现番茄红素可升高血液透析患
CO2超临界萃取的生产过程可包括：
1.番茄果皮干粉体装入萃取釜中 2.开启二氧化碳泵，在系统内形成超临界二氧化碳相态 3.通过萃取釜，进行萃取 4.脂质成分(包括番茄红素)扩散并溶解到CO2超临界流体中 5.在系统压差作用下，溶解了番茄皮粉中脂溶性成分的超临界流体不断流到 分离釜(separation device)中，减压后，其中的溶质析出，并积累在分离釜中 6.定期从分离釜的下部放出萃取物——油树脂(oleoresin)。
1.2 与β-胡萝卜素是同分异 构体，到目前为止发现番茄 红素的异构体多达 72 种
2.理化性质
1.番茄红素有 2 种存在状态，一种为红色长针状晶体，另一种 以油状液体形式呈现
2.它是一种脂溶性色素，在不同溶剂中会呈现不同的颜 色，熔点为 172～ 175 ℃
3.顺式结构颜色弱，熔点低，消光系数小，极性强，更容易溶解， 在紫外－可见光区的 350 ～365 nm 短波长处容易被吸收，全反 式结构在此波段无吸收，在 472 nm 处有一强吸收峰
2.对人体的生理功能及作用机理
预防和抑制肿瘤的 作用，由于它具有 很强的抗氧化生物 活性，能淬灭单线 态氧清除自由基， 有效抑制氧化物对 DNA 和脂蛋白的破 坏，减小细胞在诱 变剂的作用下发生 基因突变的概率。
低密度脂蛋白 ( LDL) 可直接导致 冠心病和动脉粥 样硬化，番茄红 素能防止中低密 度脂蛋白氧化， 抑制 LDL-胆固醇 氧化物的形成， 从而防止冠心病 的发生。
者的高密度脂蛋白(HDL)水平，降低 LDL 水平，减小了冠心病的发生概率 。
2.对人体的生理功能及作用机理
3.增强机体免疫力的功能: 3.1白介素 2( IL-2) 和白介素 4( IL-4) 是免疫应答因子，可以促进 T、B
细胞的活化与增殖，进而增强人体的免疫力。研究发现，番茄红素有促进 白介素 2( IL-2) 、白介素 4( IL-4) 分泌的功能。
1发的.3癌重研症要究表明，番茄红在致素正使能常自明细由显胞基抑中过制如多端果地粒自存酶由在的基于活的细性生胞，成中进与 ，而清导减除致弱达蛋胃不白癌到质细平结胞衡构的，
增殖原能因力，把癌细胞阻滞变在异，G0酶/变G1性期，，甚最至终引诱起导DN凋A亡的，突进变一，步诱证发明癌了症番。
茄红素的抗癌性。
提取方法
3.超临界 CO2萃取法： 以临界状态( 温度 31.3℃，压力7.15MPa) 下 CO2的高渗透性和高溶解力为基础，
根据不同物质极性大小的不同、沸点高低的不同、相对分子质量大小的不同，而进行的 提取分离混合物的过程。 优点：此方法工艺简单、提取温度低，且使用的是超临界状态下的 CO2 对物料进行萃 取，无毒无害、天然绿色，既无溶剂残留又能避免活性物质在高温下发生氧化降解，适 于番茄红素这类热敏性物质的提取。 缺点：虽然回收率高，但超临界流体萃取技术也面临很多问题，如对设备要求高，投资 成本高，难以实现工业化生产，原料要经过复杂的预处理等，这些问题都制约了超临界 流体萃取技术的应用。
提取方法
5.微波辐射萃取法 微波辐射萃取技术是将微波和传统的溶剂萃取法相结合而形成的一种新的萃取方法
。 优点：与溶剂法比较，该方法有提取时间短、提取率高、溶剂用量少、成本低、重现行 好、质地纯无环境污染等优点 6.微生物发酵法
经过大量研究发现微生物发酵法可以得到高产率的番茄红素，发现以下几种微生物 适用于番茄红素的生产: 红色细菌、霉菌、基因改造过的酵母菌、藻类。 例如：在霉菌的发酵液中添加了 1% 的烟草废弃物，经过 110 h 发酵后，得到产率为 600 ～ 800 mg/ml 的番茄红素。 或：将外源基因插入到产蛋白假丝酵母中，利用转 基因的技术方法，发酵生产番茄红素，得到含量可达 7．8mg / g 的细胞干重。
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