β-胡萝卜素生产技术和市场分析

蔡昉

（黑龙江省化工研究院，黑龙江哈尔滨150078）

β-胡萝卜素是一种国际上公认的优秀天然色素，同时也是维生素A的前体，因此，β-胡萝卜素具有维生素A的活性和良好的着色双重功能。随着生活水平的提高和人们保健意识的增强，各种营养的食品添加剂的生产和应用受到重视，β-胡萝卜素是其中一种。据报道，目前全球β-胡萝卜素的年消费量约为1000t，销售额已超过5亿美元。β-胡萝卜素的生产工艺主要采用化学合成的方法或天然产物提取，尽管化学法生产的β-胡萝卜素成本低，比较容易被市场接受，但其最大的不足是生物活性低，因此，降低了产品的功效。天然产物提取的β-胡萝卜素具有极高的生物活性，但生产成本过高，很难被消费者接受。因此，以生物法生产的β-胡萝卜素成为科研开发的重点，具有良好的发展前景。

1 工艺技术方案

β-胡萝卜素的生产工艺有3种，即化学合成、天然产物提取和生物法。

化学合成的方法是目前大规模生产β-胡萝卜素普遍采用的方法。该法是以紫罗兰酮为原料，经过合成醛和格利雅反应生产C40二醇，部分氢化、脱水、重排反应，得到全反式β-胡萝卜素。

尽管化学合成方法比较经济，但由于化学合成产品几乎没有生物活性，只能起色素功能，因此，其价格远远低于天然产品。

天然产物提取法有盐藻提取法和胡萝卜提取法等，该方法最大的特点是产品的生物活性高，具有较高的医疗保健价值，因此，其产品价格一般是合成法的3倍之多，至使应用受到了限制。

生物发酵法生产β-胡萝卜素是国内外一直致力于开发的生产工艺，该方法利用某些微生物在生长过程中会产生β-胡萝卜素的原理，进行工业生产β-胡萝卜素。其最大的优点是产品具有生物活性，可与天然产品相媲美，但生产成本又低于天然产物提取工艺，具有发展潜力。

多年来，我国有多家科研单位从事生物法生产β-胡萝卜素的技术开发。该技术是以淀粉为原料，采用发酵方法生产β-胡萝卜素，其工艺流程如下。

主要设备:菌种储存器、培养罐、发酵罐、过滤器、粉碎机、提纯器等。

2 国内外产品市场分析

2.1 国外市场

国外生产β-胡萝卜素的厂商有全球最大的维生素生产商瑞士的Roche公司，德国的BASF公司也占有较大的市场份额。这两家公司的供应能力可满足全球需要的80%，因此，全球β-胡萝卜素的市场和价格成本被这两家公司所控。

随着需求的不断增加，两家公司的生产能力也不断扩大，目前，全球β-胡萝卜素的供应能力约为1200t·a-1左右，年产量在1000t左右。

2.2 国内市场

国内现有少量β-胡萝卜素的生产商，其生产能力也较小，其中主要生产企业是上海第六制药厂，年产量不足500kg。因此，我国基本依赖国外进口的β-胡萝卜素，如德国BASF，瑞士的Roche公司的产品，年进口量在10t以上。

随着我国经济的发展，β-胡萝卜素的用量不断增加，特别是用于食品加工业的量越来越大，如各种果汁饮料、人造奶油、糖果、罐头等都添加β-胡萝卜素作为色素。预计2015年全国果汁饮料的生产量将达到180万t。因此，我国β-胡萝卜素的市场具有巨大发展潜力。

3 建议生产规模和质量标准

根据以上的市场分析，生物法β-胡萝卜素具有良好的国内外市场前景，宜于建设大规模的生产装置。根据已鉴定的中试技术水平，建设一套年产1500kg（纯品）的装置比较稳妥。待投产稳定后，可根据市场需求进行扩大。产品质量标准见表1。

表1 β-胡萝卜素产品质量标准Tab.1 Quality standard ofbeta-carotene

4 原材料、燃料及动力消耗

根据以上确定的技术方案，主要原材料及动力消耗见表2、3。

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

表3 动力消耗Tab.3 Consumption of driving force

5 环境保护

本项目三废排放很少，易处理，设备投资少，不会影响厂区周边环境。

6 建设投资及经济效益

1.5 t·a-1生物法β-胡萝卜素项目的装置建设投资为3000万元。

表4 经济效益分析Tab.4 Analysis of economic benefits

7 结论

黑龙江是我国重要的玉米生产基地，近年来以玉米为原料的生物化工也有较大的进步，现建有大型的玉米发酵酒精生产装置，因此，具有良好的生物化工基础，可为发展β-胡萝卜素提供原料和技术支持。因此,在黑龙江省建设生物发酵法生产β-胡萝卜素具有良好的发展前景。