番茄红素有“藏在番茄里的黄金”的美称，被联合国粮农组织和世界卫生组织认定为A类营养素，广泛应用于医药、化妆品、保健食品等领域中。预计2025年全球番茄红素市场价值将增加到1.72亿美元，从2020年到2025年，在预测期内复合年增长率为4.4%。
“需要这么多番茄红素，得种多少番茄啊？”其实，可以一棵番茄都不种！凭借现代生物技术，就可以让微生物实现大规模生产！
类胡萝卜素是一类脂溶性四萜化合物。1831年由化学家Wachenrooder从胡萝卜根中分离得到第一种类胡萝卜素——胡萝卜素。此后其它化学家又分离出一系列类似的天然色素，并把它们命名为“类胡萝卜素”。我们今天的主角番茄红素则是人类合成的第一种类胡萝卜素。
类胡萝卜素可以分为两类，一类为由碳氢元素构成的胡萝卜素类，如番茄红素、β-胡萝卜素、α-胡萝卜素；另一类为叶黄素类，主要含有碳、氢、氧三种元素构成的四萜类化合物，包括玉米黄素、紫黄质、花药黄质、虾青素等色素。
番茄红素无法通过人体合成，但是其存在于很多经济作物中，如番茄、西瓜、番石榴、番木瓜等，而获取番茄红素的主要途径有天然植物提取、化学合成、微生物发酵。
利用微生物制造番茄红素，方法也可以分为两类。一类是利用自然界中本来就可以产番茄红素的微生物来做劳力，比如丝状真菌—三孢布拉氏霉菌（Blakeslea trispora），它能合成番茄红素和β-胡萝卜素，工业上多用此菌生产番茄红素，其产量可达到65mg/g（细胞干重）。
第二类策略则是利用一些繁殖速度快、分子操作成熟、遗传背景清晰的明星微生物，比如大肠杆菌（Escherichia coli）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）。这些明星微生物最初并不具有合成番茄红素的能力，但它们合成番茄红素的潜力是天花板级别的。
对明星微生物进行改造有两个原则：1.缺哪个途径就补哪个途径。比如酵母和大肠杆菌没有将异戊烯结构单元转化成番茄红素的能力，那就把产番茄红素的途径搬运到这些菌的细胞中，赋予它们这个能力；2.哪个途径弱强化哪个途径。改造的目标是确保微生物吃进去的碳源能够尽可能多地流经MVA和MEP途径，最终汇聚到番茄红素这个产物上。