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番茄红素是类胡萝卜素的一种，是由11个碳氢共轭双键和2个碳氢非共轭双键所构成的脂溶性直链高度不饱和的聚烯烃类化合物，具有抗癌、抗肥胖、提高免疫力和保护心血管的作用，其猝灭单线态氧的能力是β-胡萝卜素的2倍多、维生素E的100倍；并且可以被动物(包括人类）摄取后用作维生素A前体，因此被广泛用作食品成分、营养增补剂和补充剂，被世界卫生组织(WHO)、食品添DHN联合专家委员会(JECFA)和联合国粮食及农业组织(FAO)评定为A类营养素。
番茄红素的生产方法主要有3种：天然提取、化学合成和生物合成。天然提取法是目前番茄红素最主要的生产方法，主要从橙色水果的果实、果皮及藻类中提取，具有产量大、纯度高、安全无毒等优点。化学合成法按照其核心双键形成方式的不同，主要有醛一砜法、Witting反应法等，但是由于其原料昂贵、产出率低、反应条件复杂、副产物种类繁多且分离困难以及巾问残留产物具有毒性和致癌性等因素使其安全性难以达到食品级要求，故而受到很大限制。生物合成法包括酶法和发酵法，主要利用代谢产番茄红素的生物作为生物反应器进行生产，具有周期短、成本低、纯度及安全性能高、易于基因改造并且不存在与作物生长争地等优势，是未来发展的主要方向。
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