番茄红素(3)

天然色素这一概念的界定存在差异，各国间并无统一的尺度。欧共体很早以前就允许使用番茄红素，但仅限于天然的番茄红素作为食品着色剂。由于其在各种植物体内含量均较低，故而一直未能商业化生产。日本也有一种商品番茄红素，Lycopene 含量为 5 土 0.25%，为红褐色液体。目前最大的生产高含量番茄红素的西红柿提取物的工厂位于以色列，他们的产品是纯天然的，可以作为营养补充剂和食用色素。

目前对番茄红素提取物的商业品质通常要求 Lycopene 含量 ＞3％。90-95％纯品番茄红素，其出口售价约人民币5000 万元/t，以色列的报价为6000 美元/kg 。 市场概况

目前番茄红素产品主要销往欧美等国，年需求量超过1000 吨。有多家代理商代理该产品的出口。5%含量的产品价格约为 150 万元/吨。

1.2.3. 项目的意义与必要性

对上游医疗保健品的推动作用

番茄红素具有独特的长链分子结构和比其它类胡萝卜素多的 13 个双键，因而具有较强的抗氧化能力，是类胡萝卜素中淬灭单线态氧和引起衰老、病变的自由基能力最强的一种色素，其生理活性是 VE 的 100 倍，β-胡萝卜素的 2 倍，同时番茄红素还具有细胞间信息感应和调控细胞生长的作用，具有抑制低密度脂蛋白的氧化和抗紫外线作用，是一种新型的功能性天然色素。

该产品上市后，可增加治疗、预防癌症的可选药物，对于医疗卫生事业的发展有着积极影响。并且该产品来源于天然，无不良副作

用，不同于现行的癌症治疗药物，代表着一种治疗药物发展方向。 对相关天然色素行业的发展带动作用

过去天然色素是天然植物提取物的一种。天然植物营养物的提取，破坏着大量的植物、森林资源，可供种植的营养物质的提取又存在与粮争地，与人夺食的客观现实。在2008 年爆发世界性粮食危机以来，已经向以消耗粮食资源为代价的生物能源、生物材料、生物化工行业敲响了警钟。

本项目采用微生物发酵法生产番茄红素，不与粮争地，而且节约了为提取番茄红素而用于种植番茄的土地，其产业的实施，必然推动天然植物提取业发展，提出以不破坏资源为途径的可持续发展的新道路。推动天然色素化合物平台建设，加速天然色素产业化 天然色素是指天然动、植物中的有色化合物。由于来源于生物体，天然色素色泽逼真，安全性高，而且有的天然色素除具有着色功能外，还兼有重要的生物功能。利用微生物发酵生产天然色素，生产周期短、不受场地和季节限制，已引起了人们的广泛重视。微生物生产天然色素是生物技术领域的新兴产业，但是许多产业技术尚不完善，成套的加工工艺尚待解决。

本项目实现后将组建国内首家专业利用微生物生产天然色素的技术平台，创立完整的微生物生产、提取、分离、纯化天然色素及其制剂成套工艺。打造出一个具有国际竞争力的色素企业，以天然色素的基础理论及应用技术研究为企业发展的核心竞争力，推动国内天然色素产业化进程。

1.3. 研究的结论及建议

番茄红素是一种新兴的天然功能性色素，具有延缓衰老，防 癌抗癌的保健作用；其步入市场后可以提高人们生活质量，预防疾病；并且该项目利用大发酵法生产，不依赖于自然资源，不破坏环境，不与粮食竞争，比直接提取法，。化学合成法更具节能、环保的优点。 该项目采用代谢调控的办法，大大提高了发酵水平，其产量可与国际同行比肩，生产成本低廉，产品竞争力高。

项目采用的环保治理，安全卫生，消防设施完善、合理，建成后对当地生态和环境不会构成太大冲击。

2、技术先进性

2.1. 传统生产工艺及存在的问题

由于番茄红素具有卓越的防癌、抗癌以及防治心脑血管疾病的功能，研究人员在深入研究其治病机理的同时，也在致力开发番茄红素的生产工艺。迄今为止，已见于报道的生产工艺主要有天然提取法、化学合成法和微生物发酵法。

2.1.1. 天然提取法

天然提取法主要是利用番茄红素的脂溶性性质，从富含番茄红素的植物中提取而获得产品。提取方法主要包括有机溶剂提取法、微波萃取法、直接粉碎法提取、超临界 CO2 萃取法及酶法。但由于番茄中所含番茄红素较低 （10mg/100g），即使是我国产量最丰富的新疆地区所生产的番茄也只含有20mg/100g 左右，因而天然提取法价格昂贵、产率低、受产地及季节限制，无法满足市场需求

2.1.2. 化学合成法

化学合成法生产番茄红素较成功的主要是德国的罗氏公司和巴斯夫公司。1997 年 10 月，罗氏公司完成了工艺开发并在欧洲提出专利申请。该工艺由三苯基氯化磷和辛三烯二醛用甲醇在2-丙醇中进行烯化反应，制得番茄红素的收率为65%。罗氏公司将在瑞士的一个生产基地用合成工艺批量生产番茄红素，并用罗氏开发的微囊技术，微囊化工艺生产不同的番茄红素制品。德国巴斯夫公司也看到了番茄红素不可估量的市场潜力，投入力量进行研究开发，1997 年 8 月完成了合成工艺开发，并在欧洲提出专利申请。该工艺由三苯基甲

磺化磷与辛三烯二醛反应制得番茄红素，产品已面市。该法虽已实现工业化，且价格便宜，但随人们对绿色食品的要求逐渐趋于不利地位，目前该法生产的番茄红素主要用作饲料。

2.1.3. 微生物发酵法

由于番茄中的番茄红素含量较低（10mg/100g），即使是新疆产的也只有 20mg/100g 左右，且天然提取法价格昂贵、产率低，无法满足市场需求。因而利用微生物发酵法生产番茄红素一直是国内外研究的热点之一。微生物发酵法主要是利用藻类真菌、酵母菌 S.cerevisiae 、酵母菌Candida. Utilis、Escherichiacoli 菌、毛霉属菌Phycomyces、 Blakeslea trispora、Choanephora 以及基因工程菌等微生物发酵生产番茄红素。迄今为止，能够生产番茄红素的微生物包括能自身合成番茄红素的革兰氏阴性菌（Erwinia uredovora 和Erwinia herbicola），毛曲霉属（如三孢布拉氏霉菌Blakeslea trispora、Phycomyces、Choanephora）、 酵母菌以及基因工程菌。其中 Blakeslea trispora 是研究最多，也是目前唯一能够实现胡萝卜素工业化生产的菌株，本实验室就是采用此菌种作为番茄红素的生产菌。 2.2. 本项目生产工艺

发酵法生产番茄红素所用的菌有基因工程菌和三孢布拉氏霉菌，采用基因工程菌发酵法生产番茄红素的方法现仍处于小试水平，且产量很低，距工业生产尚有很大距离。三孢布拉氏霉菌（B. trispora）在工业上用于β-胡萝卜素的生产，目前报导的发酵单位可达 3.5g/L 发酵液。人们对β-胡萝卜素的代谢途径进行了系统的

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