蔡昉

（黑龍江省化工研究院，黑龍江哈爾濱150078）

β-胡蘿卜素是一種國(guó)際上公認(rèn)的優(yōu)秀天然色素，同時(shí)也是維生素A的前體，因此，β-胡蘿卜素具有維生素A的活性和良好的著色雙重功能。隨著生活水平的提高和人們保健意識(shí)的增強(qiáng)，各種營(yíng)養(yǎng)的食品添加劑的生產(chǎn)和應(yīng)用受到重視，β-胡蘿卜素是其中一種。據(jù)報(bào)道，目前全球β-胡蘿卜素的年消費(fèi)量約為1000t，銷售額已超過(guò)5億美元。β-胡蘿卜素的生產(chǎn)工藝主要采用化學(xué)合成的方法或天然產(chǎn)物提取，盡管化學(xué)法生產(chǎn)的β-胡蘿卜素成本低，比較容易被市場(chǎng)接受，但其最大的不足是生物活性低，因此，降低了產(chǎn)品的功效。天然產(chǎn)物提取的β-胡蘿卜素具有極高的生物活性，但生產(chǎn)成本過(guò)高，很難被消費(fèi)者接受。因此，以生物法生產(chǎn)的β-胡蘿卜素成為科研開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景。

1 工藝技術(shù)方案

β-胡蘿卜素的生產(chǎn)工藝有3種，即化學(xué)合成、天然產(chǎn)物提取和生物法。

化學(xué)合成的方法是目前大規(guī)模生產(chǎn)β-胡蘿卜素普遍采用的方法。該法是以紫羅蘭酮為原料，經(jīng)過(guò)合成醛和格利雅反應(yīng)生產(chǎn)C40二醇，部分氫化、脫水、重排反應(yīng)，得到全反式β-胡蘿卜素。

盡管化學(xué)合成方法比較經(jīng)濟(jì)，但由于化學(xué)合成產(chǎn)品幾乎沒(méi)有生物活性，只能起色素功能，因此，其價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于天然產(chǎn)品。

天然產(chǎn)物提取法有鹽藻提取法和胡蘿卜提取法等，該方法最大的特點(diǎn)是產(chǎn)品的生物活性高，具有較高的醫(yī)療保健價(jià)值，因此，其產(chǎn)品價(jià)格一般是合成法的3倍之多，至使應(yīng)用受到了限制。

生物發(fā)酵法生產(chǎn)β-胡蘿卜素是國(guó)內(nèi)外一直致力于開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)工藝，該方法利用某些微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生β-胡蘿卜素的原理，進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)β-胡蘿卜素。其最大的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品具有生物活性，可與天然產(chǎn)品相媲美，但生產(chǎn)成本又低于天然產(chǎn)物提取工藝，具有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

多年來(lái)，我國(guó)有多家科研單位從事生物法生產(chǎn)β-胡蘿卜素的技術(shù)開(kāi)發(fā)。該技術(shù)是以淀粉為原料，采用發(fā)酵方法生產(chǎn)β-胡蘿卜素，其工藝流程如下。

主要設(shè)備:菌種儲(chǔ)存器、培養(yǎng)罐、發(fā)酵罐、過(guò)濾器、粉碎機(jī)、提純器等。

2 國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品市場(chǎng)分析

2.1 國(guó)外市場(chǎng)

國(guó)外生產(chǎn)β-胡蘿卜素的廠商有全球最大的維生素生產(chǎn)商瑞士的Roche公司，德國(guó)的BASF公司也占有較大的市場(chǎng)份額。這兩家公司的供應(yīng)能力可滿足全球需要的80%，因此，全球β-胡蘿卜素的市場(chǎng)和價(jià)格成本被這兩家公司所控。

隨著需求的不斷增加，兩家公司的生產(chǎn)能力也不斷擴(kuò)大，目前，全球β-胡蘿卜素的供應(yīng)能力約為1200t·a-1左右，年產(chǎn)量在1000t左右。

2.2 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有少量β-胡蘿卜素的生產(chǎn)商，其生產(chǎn)能力也較小，其中主要生產(chǎn)企業(yè)是上海第六制藥廠，年產(chǎn)量不足500kg。因此，我國(guó)基本依賴國(guó)外進(jìn)口的β-胡蘿卜素，如德國(guó)BASF，瑞士的Roche公司的產(chǎn)品，年進(jìn)口量在10t以上。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，β-胡蘿卜素的用量不斷增加，特別是用于食品加工業(yè)的量越來(lái)越大，如各種果汁飲料、人造奶油、糖果、罐頭等都添加β-胡蘿卜素作為色素。預(yù)計(jì)2015年全國(guó)果汁飲料的生產(chǎn)量將達(dá)到180萬(wàn)t。因此，我國(guó)β-胡蘿卜素的市場(chǎng)具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3 建議生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)以上的市場(chǎng)分析，生物法β-胡蘿卜素具有良好的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)前景，宜于建設(shè)大規(guī)模的生產(chǎn)裝置。根據(jù)已鑒定的中試技術(shù)水平，建設(shè)一套年產(chǎn)1500kg（純品）的裝置比較穩(wěn)妥。待投產(chǎn)穩(wěn)定后，可根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行擴(kuò)大。產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 β-胡蘿卜素產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Quality standard ofbeta-carotene

4 原材料、燃料及動(dòng)力消耗

根據(jù)以上確定的技術(shù)方案，主要原材料及動(dòng)力消耗見(jiàn)表2、3。

表2 主要原料消耗Tab.2 Consumption ofmain raw materials

表3 動(dòng)力消耗Tab.3 Consumption of driving force

5 環(huán)境保護(hù)

本項(xiàng)目三廢排放很少，易處理，設(shè)備投資少，不會(huì)影響廠區(qū)周邊環(huán)境。

6 建設(shè)投資及經(jīng)濟(jì)效益

1.5 t·a-1生物法β-胡蘿卜素項(xiàng)目的裝置建設(shè)投資為3000萬(wàn)元。

表4 經(jīng)濟(jì)效益分析Tab.4 Analysis of economic benefits

7 結(jié)論

黑龍江是我國(guó)重要的玉米生產(chǎn)基地，近年來(lái)以玉米為原料的生物化工也有較大的進(jìn)步，現(xiàn)建有大型的玉米發(fā)酵酒精生產(chǎn)裝置，因此，具有良好的生物化工基礎(chǔ)，可為發(fā)展β-胡蘿卜素提供原料和技術(shù)支持。因此,在黑龍江省建設(shè)生物發(fā)酵法生產(chǎn)β-胡蘿卜素具有良好的發(fā)展前景。