β－胡萝卜素生产与市场

I3一胡萝 卜素生产与市场 秦伟程 (中石化 南京4~．Y-Y 210038) j娱 简要介绍了p一胡萝卜素的合成技术、生产现状、应用与市场。认为国内开发生产B一胡萝卜素具有 较好的前景。针对我国生产与消费状况，建议我 国生产企业加快技 术进步，重视 国内市场的开发 ；加强 B一胡萝 卜素制剂，复配和营养保健品的生产。 I词 p一胡萝卜素 合成技术 生产 应用 市场 p一胡萝 b素是维生素 A前体 ，广泛存在于植 物、藻类和真菌中，动物和人体不能合成 p一胡萝 b 素，是联合国粮农组织和世界卫生组织联合专家委 员会认定的A类优秀的营养性食品添加剂。目前世 界上 已有 52个国家和地 区批准使用 ，我国也批准使 用，并被我国国家药品监督管理局公布为第一批非 处方药物。p一胡萝 b素作为维生素 A的前体，起到 维生素 A的作用：作为抗氧化剂，能起到消除有毒 的氧游离基作用；提高免疫力，减轻致癌病变：预防 缺血性心脏病 ，预防皮肤斑点变性，预防恶性肿瘤 的 病变。 目前世界市场供应严重不足，市场紧俏，价格 高昂。 一 、合成技术 目前可以工业化或具有发展前景的 p一胡萝 b 素制备主要有三条路线 ： 1．化学合成法 化学合成法是最早生产 方法 ，由三分子的乙酰 辅酶A缩合成 3一甲基一3，5一二羟基戊酸，在酶的作 用下磷酸化形成焦磷酸酯，脱羧后形成异戊二烯焦 磷酸，缩合为 牛儿焦磷酸，再缩合成为栊牛儿焦磷 酸 (GGPP)，二分子 GGPP缩合成八氢番茄红素， 经脱氢、环化得到 p一胡萝 b素。合成技术难度较 大 ，该技术首先由瑞士罗氏公司开发并工业化生产 ， 尔后德国 BASF公司也采用合成法建有规模化的 p一胡萝 b素装置。 2．兰毒|提取法 通过大面积培养盐生杜氏藻可以提取 p一胡萝 b素 ，目前我 国最大的湖盐场一 内蒙古吉蓝泰盐 场 ，就利用地理优势，大面积种植盐藻，并提取 p一 胡萝 b素，该地区是目前我国天然 p一胡萝 b素生 产基地之一。该法受外界环境影响特别大，要有盐湖 场，还需要是极其干旱地区才能养殖盐藻。 3．生物发酵法 以淀粉为碳源培养三孢布拉霉菌，进行发酵生 物法合成 p一胡萝 b素 ，生物发酵法选择性高、不受 环境影响、并且产量高、无污染，是最具发展前景的 p一胡萝 b素制备路线。2O世纪 8O年代至 9O年代 关于生物发酵法制备 p一胡萝 卜素的专利多达数百 篇，形成研究与开发热潮，但是采用此法进行规模化 工业化的还比较少，在多个环节上还有待完善。国内 多家科研机构开发出生物发酵法，并进行过试生产， 目前技术攻关集中在高效菌种的筛选上。 二、生产现状 p一胡萝 b自本世纪初发现以来，逐步受到人们 重视，五十年代瑞士罗氏公司申请工业化生产专利， 六十年代申请微生物生产专利。八十年代末期以来 p一胡萝 b倍受青睐，许多新的用途和生理功能被 发现 ，瑞士的罗氏公司于 1993年在美国得州弗里波 特建有 350Va的生产装置；BASF公司是世界 p一胡 萝 b素的另一大生产企业，目前在德国路易希维港 维普资讯 http://www.cqvip.com 建年 生产 能力约为 150l／a的装置 ，另外匈 牙利 的 Darius公司，美国 Natrilite公司、Marlyn公司、Solgar 公 司 ，西班 牙 Pellestier公司 ，澳 大利亚西方生物技 术公司也有规模大小不等的 13一胡萝 卜素生产装 置，除罗氏和 BASF公司采用化学合成法外，其他多 采用天然提取或生物发酵法。目前全球年产量约为 600t左右。 我国 p一胡萝 卜素研究开发较晚 ，2O世纪 8O年 代 中期 由上海第六制药厂试制成功 ，生产少量 p一 胡萝 卜素用于医药工业 ，尔后东北制药总厂与北京 制药工业研究院合作于 9O年代初也成功试制出 p一胡萝 卜素；同时期原轻工业部制盐科学研究所承 担国家”七五 科技攻关项 目从盐藻中提取 p一胡萝 卜素也取得突破 ，并在 内蒙古吉兰泰盐湖 区建设 12 万 m3盐藻养殖基地和 p一胡萝 卜提取加工车间，目 前该盐场是我国较大的天然 p一胡萝 卜素生产地之 一 ，年产量在 0．5~a左右 ；南京天舒生物工程有限公 司采取天然提取技术 ，并与南京林业大学植物研究 所合作，采用超临界二氧化碳萃取的先进设备，目前 已经具备年产近千公 斤的系列 p一胡萝 卜素能力 ， 是我国 p一胡萝 卜素又一主要生产厂家，并在此基 础上开发出系列化的 p一胡萝 卜素产品；由武汉星 辰现代生物工程有限公司、武汉病毒所和江苏微生 物所共同完成 了 “2~a发酵法生产天然 p一胡萝 卜 素”的项 目于 2001年通过鉴定 ，其技术在国际上处 于领先地位 ，2001年武汉星辰现代生物工程有 限公 司利用该技术开始试生产天然 p一胡萝 卜，近年来 该企业发展迅速 ，2003年将生产能力扩 大到 16l／a， 成 为国内最大的生产厂。另外国内对生物发酵技术 进行大量的研究，有的取得很好效果，如上海微生物 研究所研究的，采用三孢布拉霉发酵法生产 p一胡 萝 卜素技术，菌种三孢布拉霉菌属于真菌门，毛霉 目，笄霉科 ，为有性繁殖 ，通过 60Co等诱变育种后 用于发酵，专家们对提取纯化进行研究，开发 出”细胞破壁技术及提取结晶技术”的新工艺，将国 外的三氯甲烷萃取、丙酮洗涤及氯仿溶解三步简化 为一个萃取过程，采取自配的价廉性能好的专用萃 取剂将两步结晶简化为一步结晶新技术 ，完善工艺 ， 提高收率，目前已经申请国家发明专利；武汉抗菌素 厂也对发酵法生产 p一胡萝 卜素进行技术研究，并 通过鉴定；部分专家认为上述单位开发的生物发酵 法合成 p一胡萝 卜素工艺技术成熟可行 ，是可以进 行工业化生产 的。表 1是我国主要 p一胡萝 卜素生 产厂家和生产能力。 蠢一 p一胡萝 卜素主要生产企生及簟力c垤 ) 近年来随着我国发酵法合成 p一胡萝 卜素 的技 术日趋成熟，国内 B一胡萝 卜素生产能力增加很快 ， 2O世纪 9O年代末期 国内 p一胡萝 卜素生产能力仅 为 3-4l／a，年产量约为 2l／a左右 ，2003年国内 p一胡 萝 卜素生产能力增加到 20I／a，2002年产量达到 1ll／ a，其 中国内发酵法生产能力 占总生产能力的 90％ 左右。由于国内外市场供不应求，另外国内发酵法合 成技术成熟和拥有丰富的盐藻资源也给我国发展 p一胡萝 卜素提供有利的条件，因此国内多家企业计 划新建或扩建 p一胡萝 卜素生产装置，如内蒙古吉 兰泰实业股份有限公司投资上亿元，计划建设 20t 的 1％-8％p一胡萝 卜素水分散型干粉 ，按含量 5％ 计算，新增加生产能力约 lt／a左右，河南天冠酒精化 工集团采取发酵法，计划投资 2亿元，建设 6 的 p一胡萝 卜素生产装置，南京天舒生物工程有限公司 也计划扩建发酵法装置 业内人士预计 2005年我国 p一胡萝 卜素的总生产能力将接近 30t／a左右。 三、应用与市场 胡萝 卜素异构体有 oc一、p一、y一胡萝 卜素 3 种，其中 p一胡萝 卜素含量在 80％以上，p一胡萝 卜 素异构体还含有全反式、9一顺式和 15一顺式 3种，天 然胡萝 卜素为反式和顺式 的混合构型 ，而化学合成 的 p一胡萝 卜素全部为反式构型。这种单一结构使 得产品的生物利用率较低，在人体内的吸收率仅为 天然产品的 10％，因此 目前市场需求 95％以上为天 然 p一胡萝 卜素产品。 p一胡萝 卜素作为性能优异的功能性营养强化 剂，具有抗氧化、清除体内有毒氧游离基、防癌、抗衰 老、防辐射、防心血管疾病、提高肌体免疫能力等功 效，应用范围非常广泛，随着工业发展带来的严重环 境污染和生活快节奏，使多数人身体处于亚健康状 态，世界营养学专家纷纷建议人们服用维生素来阻 维普资讯 http://www.cqvip.com 止体内有害因素的产生，目前在国外食品、饮料和一 些保健药物里边添加维生素是非常普遍的事情，而 且越来越受到消费者的认 可，许多发达国家和地区 的人们 已经养成每天定量服用一定剂量的维生素的 习惯 ，13一胡萝 t-素与维生素 E和维 生素 C是医学 专家推荐 的三 大维生素品种 ，建议每 日服用量 是 15～25mg， 目前全球 p一胡萝 I-素 的年需求量 需求 量约为 1200~1500t／a，目前全球产量约为 600t／a，年 销售额 为 2亿～2．5亿美元左右 ，产量远远 不能满足 市场需求，缺 口较大 ，权威机构预计未来 5年全球 p一胡萝 卜素 的需求量仍将保持年均 10％左右 的高 速度增长 ，因此 p一胡萝 卜素 的生产巨头罗 氏公司 和 BASF公司纷纷计划扩大其生产装置 ，以满足 日 益增长市场的需求。 我 国 p一胡萝 卜素消费主 要集 中在食 品添 加 剂、医药、化妆品助剂等领域 ，我国 p一胡萝 卜素近 年来的消费也逐渐从食品着色和 医药工业应用扩展 到营养食品和保健 品中。2002年 国内生产 1It的 p一胡萝 I-素 40％左右用于 出口，主要出口到欧美、 日本和东南亚等国家和地 区，国内消费 占 60％，主 要用于食 品行业 ，占国 内总消费量的 70％；保健品 占20％、医药占 10％。目前我国 p一胡萝 卜素市场正 在不断拓展 ，国内开发生产 p一胡萝 卜素 非常具有 前景，其主要依据如下： 一 是国内市场潜力巨大 ，以前 由于宣传力度不 够 ，加上国内保健品规范无序列竞争，我国消费者对 此认识不全面 ，因此国内 p一胡萝 卜素市场 尚没有 完全打开 ，但是我 国人 口众多 ，随着生活水平提高和 今年突如其来的非典带给 国人一些观念的转变，而 且科学证 实 p一胡萝 卜素具有防止或延缓癌症或心 脏病等疾病的发生，将会越来越得到重视。据业 内专 业人士预测我 国 p一胡萝 卜素的潜在市场约在 50- 60t／a之间，即使到 2005年国内总生产能力也不足 30t／a，缺 口较大 ，随着 国内食品添加剂和保健品工业 的迅速发展 ，国内市场将逐渐启动 ，将为我国大力发 展 p一胡萝 卜素提供 良好空间与市场。 二是国际市场持续走俏 ，目前全球 p一胡萝 卜 素的产需缺 口较大，加上国内部分主要生产企业是 采用化学合成 法生产 ，然而随着毒理学和分析技术 的不断发展，大量研究表明，尽管化学法合成的 p一 胡萝 卜素纯度相对较高 ，生产成本低，但它的缺点是 B一胡萝 卜素合成技术复杂 ，步骤繁多 ，在合成产 品，容易掺入少量有毒化学物质，有致染色体突变作 用 ，而且与天然 p一胡萝 卜素相 比吸收效果太差 ，而 天然 p一胡萝 卜素具有抗癌防癌效果，不存在致癌 物质 ，随着认识的不断提高，天然 p一胡萝 卜素将在 未来市场 中占据主动地位 ，因此国外一些规模较大 的化学法合成 p一胡萝 t-素不具备竞争力，面临淘 汰。因此我国 p一胡萝 卜素出口前景非常看好。 三是国内天然 p一胡萝 卜素发酵法生产技术成 熟，经过多年攻关，目前我国发酵法合成天然 p一胡 萝 卜素技术 日趋成熟 ，国内有近十家科研单位拥有 发酵法合成 p一胡萝 卜素技术，而且这些技术多数 已达到国际先进水平 ，而且许多科研单位仍在不断 研究与完善生物发酵法合成技术 ，国内近年来有大 量关于生物发酵法合成 p一胡萝 卜素技术的文献报 道和专利报道 ，为我国建设规模化生物发酵法合成 p一胡萝 卜素提供可靠的技术保证。 四是我国 p一胡萝 卜素天然提取原料丰富，我 国西部的盐湖较多，为我国采用蓝藻提取天然 p一 胡萝 卜素提供原料保障，而且天然 p一胡萝 卜素在 国际市场上价格要远远高于合成产品，p一胡萝 卜素 属于国家食品行业管理部门鼓励发展建设项 目，国 内在资金和税收等 方面都将给予较 大的优惠政策 ， 将极大刺激和促进我国蓝藻提取制备 p一胡萝 卜素 工业的发展。 基于上述依据国内外 p一胡萝 卜素的市场潜力 巨大，发展前景看好，针对我国生产与消费状况，对 我国 p一胡萝 卜素工业提出以下简要的建议：我国 现有生产企业要加快技术进步与完善 ，首先要加强 国内外市场的开拓，在加快出口的前提下，不要忽视 国内巨大市场的开发 ，加强宣传力度 ；其次要加强其 他小吨位维生素 的开发与建设工作 ，做到产品系列 化 ，形成 以生产 p一胡萝 I-素为龙头 ，并具有小吨位 亟待开发的多种维生素生产能力的精细化工集团， 这样可以增加装置生产能力，规避投资风险 ；最后由 于 p一胡萝 I-素是一种直接面向广大消费者的精细 化学品，在生产出高质量 p一胡萝 I-素同时，特别要 加大各种方式 p一胡萝 卜素的制剂、复配和营养保 健品的生产工作 ，将产品真正走向市场、走 向广大消 费者。 维普资讯 http://www.cqvip.com