番茄红素的提取分离方法主要有有机溶剂提取法、酶反应法、微生物发酵法、人工合成法、超临界CO2萃取法、微波法等。 其中最传统的方法是溶剂提取法（即浸提法），但传统的浸提方法存在着浸提时间长、劳动强度大、原料与处理能耗大、热敏性组份易破坏等缺点。化学合成的番茄红素中含多种异构体和杂质，因而禁止在保健品中使用，市场份额锐减；而天然提取法受限于原料，成本难于进一步降低且生产明显受季节影响。 因而，开发微生物发酵生产法近年来呈现明显的优势。番茄红素在自然界中分布十分广泛。现阶段，人们逐渐意识到合成色素对人体的危害，因此从天然植物中提取番茄红素成为较普遍的方法。
1. 有机溶剂萃取
原理：番茄红素是一种具有11个碳碳不饱和双键的脂肪烃，它不溶于水，难溶于甲醇、乙醇，可溶于乙醚、石油醚、己烷、丙酮，易溶于氯仿、二硫化碳、苯等有机溶剂。根据这一性质，可利用亲脂性有机溶剂从番茄中提取番茄红素。
工艺流程：番茄→捣碎成泥→烘干→粉碎→有机溶剂浸提→提取液→过滤→滤液→浓缩→粗品。提取pH、提取温度、提取时间是影响提取效果的最主要因素。有机溶剂提取法设备少，工艺简单，操作方便，但由于番茄中还含有其它成分，而且有机溶剂会有痕量残留。只单单采用溶剂萃取，得到的产品一般纯度不高，番茄红素含量约在5%-15%左右，而且通常不会产生番茄红素晶体，而是一种呈油状的物质，即番茄红素油树脂。
2. 超临界二氧化碳萃取
原理：物质在较高的压力下，液相和气相差别缩小，达到某一温度与压力时，差别消失合并成一相，此状态成为临界点，此时的温度和压力分别称为临界温度和临界压力，当温度和压力超过临界点时，其流体的性质介于液体和气体之间，称为超临界流体。超临界流体具有气液两重性的特点，既有与气体相当的高渗透能力和低的粘度，又有与液体相近的密度和对物质优良的溶解能力。它可从原料中提取出有用成分，从而实现所需要的分离目的，特别适于番茄红素等热敏性成分。
工艺流程：新鲜大红番茄原料→打浆→压榨过滤→真空干燥→粉碎→过筛→称重→装萃取槽、密封→控制适宜的工作参数→静态、动态萃取→降压分离→由分离柱获得番茄红素→产品质量检测 。
3. 酶反应法
原理：酶反应法主要是利用番茄皮自身所含有的酶发生反应来提取番茄红素。方法是在碱性条件下，使番茄皮中的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。工艺流程：清洗新鲜番茄（粗称）→100℃热烫去皮（5～7s完成）→打浆→加热钝化酶活（85℃，20min）→冷却到55℃，调pH值4.5左右（用磷酸和氢氧化钠）→加果胶酶和纤维素酶混合酶（加量0.5g/100g番茄两种酶比列为1∶2）处理2h→粗滤去核→加入含2%二氯甲烷的石油醚萃取，物料比1∶3左右→分离塔分离→成品 。此方法与传统的有机溶剂提取法相比，缩短了提取时间，同时提取率也有了显著的提高。