番茄红素的功效及其分离
摘要：综述了番茄红素的功效，重点介绍了番茄红素的提取方法，并对其在现实生活中的应用进行了展望。
关键词：番茄红素；提取；功效
一、什么是番茄红素
番茄红素植物中所含的一种天然色素，呈红色，是一种重要的类胡萝卜素，主要存
在于茄科植物番茄的成熟果实中，最早在番茄中发现并提取，故名。1910年，Willstaller和Escher在对其的研究中首次确定了它的分子式为C4OH56，分子量为536.85。1930年，Karrer等人提出，番茄红素是一种化学结构式中含有11个共轭双键及2个非公个双键的非环状平面多不饱和脂肪烃，经过环化可形成β—胡萝卜素。天然的番茄红素是反式结构，但通过高温下的蒸煮、油炸等加工方式可使番茄红素由反式构型向顺式构型转变，而动物体内的番茄红素则以顺式结构为主，研究表明顺式结构的番茄红素预防疾病的作用比反式结构的番茄红素强，并且顺式异构体的熔点低，摩尔小光系数小，极性强，不易结晶，更易溶解，而且在放置过程中可能会回复到全反式状态。
二、番茄红素的功效
1、对防治前列腺疾病、前列腺癌、肺癌、胃癌、乳癌有奇效。
2、有效抑制癌细胞的扩散和复制，被西方国家称为“植物黄金”。
3、保护细胞DNA免受自由基损害，防止细胞病变、突变、癌变。
4、含强力抗氧化生物活物质。
5、能促使细胞的生长和再生，美容祛皱，延缓衰老，维技皮肤健康。
三、几种提取方法
1．溶剂提取法
番茄红素是脂溶性色素，一般亲脂性有机溶剂提取番茄红素，但也有用极性溶剂乙醇或水来制备番茄红素，。有机溶剂浸提是番茄红素工业化生产最常用的方法，虽然产品有溶剂残留，但经过脱溶和调配，就能获得合格产品。对于干物料，用乙醚、乙酸乙酯、己烷、氯仿、苯等不与水混溶的溶剂，通常在粉碎后立即进行提取。对于新鲜物料，含水量很高，通常用己烷、丙酮与甲醇、乙醇的混合物来提取。影响浸提效果的因素有提取溶剂的种类、原料与提取溶剂的比例、浸提时间、温度、pH等。提取工艺为：番茄制品→干燥→有机溶剂浸提→提取液浓缩→粗品→精制→产品。用有机溶剂提取番茄红素存在提取时间过长的缺点，主要是因为有机溶剂渗透穿过物质的细胞壁和细胞膜的能力较差，不能很好地将提取物从细胞壁溶出。采用微波辐射萃取可以提高其萃取效率且溶剂用量较少，邓宇、张卫强采用微波辐射技术萃取番茄红素以提高萃取效率，但目前微波法萃取只适用于实验室，进行工业化生产难度较大。采用超声波辅助有机溶剂提取番茄红素油树脂，利用超声波的空化和振动作用，使得植物细胞壁破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，避免样品因暴露在空气中和光照下的时间过长而导致番茄红素的降解，不仅加速植物中有效成分的溶出，而且有利于活性成分的保留。超声波辅助萃取番茄红素的效果呢在提取前期较明显，但后期目的物损失加大，总回收率不高。
2.微波辐射萃取法
微波提取辐射法是指使用微波及合适的溶剂在微波反应器中提取各种化学成分的技术与方法。因为番茄红素是脂溶性色素，有机溶剂不易渗透穿过这类物质的细胞壁和细
胞膜，所以提取时间较长。近年来，微波辐射技术已有所应用，李芳等番茄酱为原料，研究了微波辐射对番茄红素提取效果的影响。研究结果表明，微波辐射对能显著提高番茄红素的提取率，其最佳提取条件为：采用乙酸乙酯为提取溶剂，提取功率为360W，提取时间为15s，料液比为1g:2ml，提取次数为3次，提取率可达90％以上。通过实验发现与超临界CO2相比，微波辐射萃取法具有成本低、投资少、提取率高等优点，在天然色素的提取工艺中具有较为广阔的应用前景。
3．超临界流体萃取法
超临界流体萃取法技术是食品行业的一项新的萃取、分离和纯化技术，与传统的有机溶剂提取法相比，具有工艺简单，萃取剂便宜、无毒、易回收，无化学溶剂消耗和残留，避免萃取物在高温下裂解，无污染等优点。尤其因为萃取过程是低温处理，特别适合番茄红素等热敏较高的物质的提取。苍久娜等采用超临界CO2萃取技术从番茄皮中提取番茄红素，通过单因素实验和正交实验研究了不同萃取压力、萃取温度、CO2流量30kg∕h，在此条件下番茄红素的萃取产量为26.34mg∕100g。日本科研人员研究了超临界CO2从番茄皮中提取番茄红素，原料微粉碎或经果胶酶、纤维素酶处理后，提取压力270kg∕cm2，提取温度40℃，提取率可达95％。
4．酶反应法
目前酶反应法主要有两种处理方法：一是利用番茄自身酶的作用提取番茄红素，将番茄皮渣加碱调至pH为7.5～9.0使番茄皮中德果胶酶和纤维素酶反应，分解果胶和纤维素，使得番茄红素的蛋白质复合物从细胞中溶出，所得色素为散性色素。另一种是采用外加酶的方法提取番茄红素，其工艺为：番茄原料（番茄酱、番茄泥等）用果胶酶和纤维素酶（0.2％～0.5％）在50℃处理3h，除去90％果胶、纤维素等非色物质，离心沉淀，用96％的乙醇洗涤、过滤，然后用乙醇和植物油提取、分离油相，得到相应产品。
5.生物及化学合成法：
由于番茄红素在天然产物中的含量较低，提取代价较高，各国学者又相继在生物及化学合成领域进行了研究，并取得了一些突破。
由丝状真菌三孢布拉霉Blakesleatrispora生物合成β胡萝卜素的过程中，通过pH控制环化即可合成番茄红素。Gavilou等在三孢布拉霉的生长介质中加入工业番茄废水，发现抑制了β—胡萝卜素的生产并刺激番茄红素的合成。Obata等通过对蜂房芽孢杆菌DC—1在6～7klx光照下培养生产番茄红素。Matsmural等开发了能积聚番茄红素螺旋藻的生产方法，通过发酵并在培养基中加入尼古丁200～500mmol/L生产番茄红素，该方法成本较低。
7．直接粉碎法
由于番茄红素在番茄皮的下表皮细胞中含量较高，一般在10～15mg/100g，因此，可利用番茄皮提取番茄红素。可将干燥过的番茄皮粉碎后直接作为着色剂食用。这是一种最为简单实用的提取及使用方法。
8．微生物发酵法
除了从含有番茄红素的物质中提取或用化学合成番茄红素外，还可以采用藻类和真菌及酵母发酵生产番茄红素。这是一种由布拉霉获得类胡萝卜素的新方法。主要是其基于三孢酸的加入能够提高番茄红素的产率。该方法在单独的或混合的培养物中，从野生菌株或其突变体起进行。三孢酸的加入可在发酵开始或发酵过程中进行，其起始物可以是部分纯化的制剂或是其非纯化的来源。此外，三孢布拉霉菌株具有独特的代谢过程，添加植物油，表面活性剂，抗氧化剂和各种结构类似物能提高β-胡萝卜素的产量，但如果添加其他的发酵促进剂可有助于其他类胡萝卜素的产量，如通过改变以β-胡萝卜素为主的三孢布拉霉菌的生长条件和添加助剂 (Na2CO3、呱啶等)，可阻断该菌β-胡萝卜素生物合成途径中最后的二步环化反应，从而使番茄红素积累。
修宇等发现在三孢布拉氏霉发酵48h添加3.6mmol/L 2-(4-甲基苯氧)-三乙基胺(MPTA)可有效抑制96％β-胡萝卜素的合成；添加15g/L烟草可促进总类胡萝卜素的产量(170mg/L)，但其对β-胡萝卜素的合成抑制作用低于MPTA。L27(313)正交实验从抑制剂添加时间、添加量以及两种抑制剂的交互作用等方面考察了同时添加MPTA和烟草对番茄红素产量的影响。发酵48h同时添加烟草10g/L与MP-TA2.2mmol/L,番茄红素的产量可达205mg/L(占总类胡萝卜素产量的94%)。
从产品品质、生产技术、资源成本等因素分析，利用微生物技术生产番茄红素等天然类胡萝卜素将是未来发展的方向。
9．其他方法
在各国学者的不断努力下，又开发出许多高科技的生产技术。目前以提高番茄红素含量为目的的育种研究已在常规育种和基因工程育种两方面取得了明显成效。美国农业部农业研究服务局ARS的科学家开发出利用玉米纤维作为原料生产番茄红素的新途径，他们对镰刀菌进行了基因改良，可以直接从玉米纤维中提取番茄红素，这种方法极大的降低了从番茄中提取番茄红素的生产费用。
由于番茄红素具有优越的生理功能，其作为天然色素已在全世界范围内被广泛接受，同时也是国际上功能性食品成分研究中的一个热点。欧洲经济共同体和英国允许使用的食用色素中就包括本品。目前，世界粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）已将番茄红素正式列入食品添加剂目录。在今后它有望成为畅销世界市场的保健食品添加剂。我国番茄资源丰富，如何采用经济合理的提取方法，从番茄或番茄制品的废料中提取高附加值的番茄红素并进一步开拓国内外市场，是值得有学者积极研究和探索的问题。
参考文献：
（1）胡文忠.番茄红素的提取分离及纯化研究[J].食品与机械,2008,24(1):67-71.
（2）苍久娜,汤敏顺,郑永杰.超临界CO2萃取番茄红素[J].高师理科学刊,2009,(1):72-75.
（3）李芳,孔令明,冯作山.微波辐射法提取番茄红素的研究[J].食品工程,2006,(3):50-52.
（4）侯纯明,何美，周华锋.酶解法提取番茄红素的研究[J].沈阳化工学院学报,2006,20(2):89-91.
（5）张丽靖,杨郁.微生物发酵生产番茄红素的研究进展[J].生物技术通报，2006，04：62-63+69.
（6）杨润蕾,陈川.三孢布拉氏霉菌生产番茄红素的研究进展[J].科技信息(学术研究),2008,(24):7.
番茄红素的功效及其分离
摘要：综述了番茄红素的功效，重点介绍了番茄红素的提取方法，并对其在现实生活中的应用进行了展望。
关键词：番茄红素；提取；功效
一、什么是番茄红素
番茄红素植物中所含的一种天然色素，呈红色，是一种重要的类胡萝卜素，主要存
在于茄科植物番茄的成熟果实中，最早在番茄中发现并提取，故名。1910年，Willstaller和Escher在对其的研究中首次确定了它的分子式为C4OH56，分子量为536.85。1930年，Karrer等人提出，番茄红素是一种化学结构式中含有11个共轭双键及2个非公个双键的非环状平面多不饱和脂肪烃，经过环化可形成β—胡萝卜素。天然的番茄红素是反式结构，但通过高温下的蒸煮、油炸等加工方式可使番茄红素由反式构型向顺式构型转变，而动物体内的番茄红素则以顺式结构为主，研究表明顺式结构的番茄红素预防疾病的作用比反式结构的番茄红素强，并且顺式异构体的熔点低，摩尔小光系数小，极性强，不易结晶，更易溶解，而且在放置过程中可能会回复到全反式状态。
二、番茄红素的功效
1、对防治前列腺疾病、前列腺癌、肺癌、胃癌、乳癌有奇效。
2、有效抑制癌细胞的扩散和复制，被西方国家称为“植物黄金”。
3、保护细胞DNA免受自由基损害，防止细胞病变、突变、癌变。
4、含强力抗氧化生物活物质。
5、能促使细胞的生长和再生，美容祛皱，延缓衰老，维技皮肤健康。
三、几种提取方法
1．溶剂提取法
番茄红素是脂溶性色素，一般亲脂性有机溶剂提取番茄红素，但也有用极性溶剂乙醇或水来制备番茄红素，。有机溶剂浸提是番茄红素工业化生产最常用的方法，虽然产品有溶剂残留，但经过脱溶和调配，就能获得合格产品。对于干物料，用乙醚、乙酸乙酯、己烷、氯仿、苯等不与水混溶的溶剂，通常在粉碎后立即进行提取。对于新鲜物料，含水量很高，通常用己烷、丙酮与甲醇、乙醇的混合物来提取。影响浸提效果的因素有提取溶剂的种类、原料与提取溶剂的比例、浸提时间、温度、pH等。提取工艺为：番茄制品→干燥→有机溶剂浸提→提取液浓缩→粗品→精制→产品。用有机溶剂提取番茄红素存在提取时间过长的缺点，主要是因为有机溶剂渗透穿过物质的细胞壁和细胞膜的能力较差，不能很好地将提取物从细胞壁溶出。采用微波辐射萃取可以提高其萃取效率且溶剂用量较少，邓宇、张卫强采用微波辐射技术萃取番茄红素以提高萃取效率，但目前微波法萃取只适用于实验室，进行工业化生产难度较大。采用超声波辅助有机溶剂提取番茄红素油树脂，利用超声波的空化和振动作用，使得植物细胞壁破裂，而且整个破裂过程在瞬间完成，避免样品因暴露在空气中和光照下的时间过长而导致番茄红素的降解，不仅加速植物中有效成分的溶出，而且有利于活性成分的保留。超声波辅助萃取番茄红素的效果呢在提取前期较明显，但后期目的物损失加大，总回收率不高。
2.微波辐射萃取法
微波提取辐射法是指使用微波及合适的溶剂在微波反应器中提取各种化学成分的技术与方法。因为番茄红素是脂溶性色素，有机溶剂不易渗透穿过这类物质的细胞壁和细
胞膜，所以提取时间较长。近年来，微波辐射技术已有所应用，李芳等番茄酱为原料，研究了微波辐射对番茄红素提取效果的影响。研究结果表明，微波辐射对能显著提高番茄红素的提取率，其最佳提取条件为：采用乙酸乙酯为提取溶剂，提取功率为360W，提取时间为15s，料液比为1g:2ml，提取次数为3次，提取率可达90％以上。通过实验发现与超临界CO2相比，微波辐射萃取法具有成本低、投资少、提取率高等优点，在天然色素的提取工艺中具有较为广阔的应用前景。
3．超临界流体萃取法
超临界流体萃取法技术是食品行业的一项新的萃取、分离和纯化技术，与传统的有机溶剂提取法相比，具有工艺简单，萃取剂便宜、无毒、易回收，无化学溶剂消耗和残留，避免萃取物在高温下裂解，无污染等优点。尤其因为萃取过程是低温处理，特别适合番茄红素等热敏较高的物质的提取。苍久娜等采用超临界CO2萃取技术从番茄皮中提取番茄红素，通过单因素实验和正交实验研究了不同萃取压力、萃取温度、CO2流量30kg∕h，在此条件下番茄红素的萃取产量为26.34mg∕100g。日本科研人员研究了超临界CO2从番茄皮中提取番茄红素，原料微粉碎或经果胶酶、纤维素酶处理后，提取压力270kg∕cm2，提取温度40℃，提取率可达95％。
4．酶反应法
目前酶反应法主要有两种处理方法：一是利用番茄自身酶的作用提取番茄红素，将番茄皮渣加碱调至pH为7.5～9.0使番茄皮中德果胶酶和纤维素酶反应，分解果胶和纤维素，使得番茄红素的蛋白质复合物从细胞中溶出，所得色素为散性色素。另一种是采用外加酶的方法提取番茄红素，其工艺为：番茄原料（番茄酱、番茄泥等）用果胶酶和纤维素酶（0.2％～0.5％）在50℃处理3h，除去90％果胶、纤维素等非色物质，离心沉淀，用96％的乙醇洗涤、过滤，然后用乙醇和植物油提取、分离油相，得到相应产品。
5.生物及化学合成法：
由于番茄红素在天然产物中的含量较低，提取代价较高，各国学者又相继在生物及化学合成领域进行了研究，并取得了一些突破。
由丝状真菌三孢布拉霉Blakesleatrispora生物合成β胡萝卜素的过程中，通过pH控制环化即可合成番茄红素。Gavilou等在三孢布拉霉的生长介质中加入工业番茄废水，发现抑制了β—胡萝卜素的生产并刺激番茄红素的合成。Obata等通过对蜂房芽孢杆菌DC—1在6～7klx光照下培养生产番茄红素。Matsmural等开发了能积聚番茄红素螺旋藻的生产方法，通过发酵并在培养基中加入尼古丁200～500mmol/L生产番茄红素，该方法成本较低。
7．直接粉碎法
由于番茄红素在番茄皮的下表皮细胞中含量较高，一般在10～15mg/100g，因此，可利用番茄皮提取番茄红素。可将干燥过的番茄皮粉碎后直接作为着色剂食用。这是一种最为简单实用的提取及使用方法。
8．微生物发酵法
除了从含有番茄红素的物质中提取或用化学合成番茄红素外，还可以采用藻类和真菌及酵母发酵生产番茄红素。这是一种由布拉霉获得类胡萝卜素的新方法。主要是其基于三孢酸的加入能够提高番茄红素的产率。该方法在单独的或混合的培养物中，从野生菌株或其突变体起进行。三孢酸的加入可在发酵开始或发酵过程中进行，其起始物可以是部分纯化的制剂或是其非纯化的来源。此外，三孢布拉霉菌株具有独特的代谢过程，添加植物油，表面活性剂，抗氧化剂和各种结构类似物能提高β-胡萝卜素的产量，但如果添加其他的发酵促进剂可有助于其他类胡萝卜素的产量，如通过改变以β-胡萝卜素为主的三孢布拉霉菌的生长条件和添加助剂 (Na2CO3、呱啶等)，可阻断该菌β-胡萝卜素生物合成途径中最后的二步环化反应，从而使番茄红素积累。
修宇等发现在三孢布拉氏霉发酵48h添加3.6mmol/L 2-(4-甲基苯氧)-三乙基胺(MPTA)可有效抑制96％β-胡萝卜素的合成；添加15g/L烟草可促进总类胡萝卜素的产量(170mg/L)，但其对β-胡萝卜素的合成抑制作用低于MPTA。L27(313)正交实验从抑制剂添加时间、添加量以及两种抑制剂的交互作用等方面考察了同时添加MPTA和烟草对番茄红素产量的影响。发酵48h同时添加烟草10g/L与MP-TA2.2mmol/L,番茄红素的产量可达205mg/L(占总类胡萝卜素产量的94%)。
从产品品质、生产技术、资源成本等因素分析，利用微生物技术生产番茄红素等天然类胡萝卜素将是未来发展的方向。
9．其他方法
在各国学者的不断努力下，又开发出许多高科技的生产技术。目前以提高番茄红素含量为目的的育种研究已在常规育种和基因工程育种两方面取得了明显成效。美国农业部农业研究服务局ARS的科学家开发出利用玉米纤维作为原料生产番茄红素的新途径，他们对镰刀菌进行了基因改良，可以直接从玉米纤维中提取番茄红素，这种方法极大的降低了从番茄中提取番茄红素的生产费用。
由于番茄红素具有优越的生理功能，其作为天然色素已在全世界范围内被广泛接受，同时也是国际上功能性食品成分研究中的一个热点。欧洲经济共同体和英国允许使用的食用色素中就包括本品。目前，世界粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）已将番茄红素正式列入食品添加剂目录。在今后它有望成为畅销世界市场的保健食品添加剂。我国番茄资源丰富，如何采用经济合理的提取方法，从番茄或番茄制品的废料中提取高附加值的番茄红素并进一步开拓国内外市场，是值得有学者积极研究和探索的问题。
参考文献：
（1）胡文忠.番茄红素的提取分离及纯化研究[J].食品与机械,2008,24(1):67-71.
（2）苍久娜,汤敏顺,郑永杰.超临界CO2萃取番茄红素[J].高师理科学刊,2009,(1):72-75.
（3）李芳,孔令明,冯作山.微波辐射法提取番茄红素的研究[J].食品工程,2006,(3):50-52.
（4）侯纯明,何美，周华锋.酶解法提取番茄红素的研究[J].沈阳化工学院学报,2006,20(2):89-91.
（5）张丽靖,杨郁.微生物发酵生产番茄红素的研究进展[J].生物技术通报，2006，04：62-63+69.
（6）杨润蕾,陈川.三孢布拉氏霉菌生产番茄红素的研究进展[J].科技信息(学术研究),2008,(24):7.