发酵法生产β－胡萝卜素技术
β－胡萝卜素是维生素Ａ的前体，会被人体转换成维生素A，是人体维生素A的主要来源，可用于治疗维生素Ａ缺乏症和光敏症等。β－胡萝卜素具有良好的抗氧化作用，主要表现在具有清除自由基的能力，目前较为确定与自由基有关的疾病包括肾脏病、动脉硬化、缺血性心脏病、糖尿病、癌症、高血压等。近年来科学家研究发现了天然β－胡萝卜素在防癌、抗癌方面和预防心血管疾病方面有明显作用，已被国际癌症研究中心及美国国家癌症研究所认可，吃富含β－胡萝卜素的食物可降低肺癌发病率，增强生物机体的特异性及非特异性免疫功能。孕幼补充β－胡萝卜素对婴幼儿的视力和发育提供保障，促进幼儿的生长发育、骨细胞的分化发育。老人补充β－胡萝卜素可用于预防和治疗老年性白内障、黄褐斑病变、心血管疾病等。β－胡萝卜素无毒无害，可直接作为天然保健食品或药品，也可添加到焙烤制品、肉制品、面制品、乳制品、果冻、饮料等几乎大部分食品中。β－胡萝卜素在化妆品、饲料添加剂方面也有很好的市场前景。
技术特点
目前世界上β-胡萝卜素的开发生产主要有天然提取、化学合成、微生物发酵等方法。化学合成法在市场上占主导地位，瑞士的Roche公司和德国的BASF公司是全球最大的β－胡萝卜素生产企业，分别采用β－紫罗兰酮和维生素A醋酸酯为原料合成β－胡萝卜素。但是根据近年来的研究报道，合成品中β－胡萝卜素为全反式构型，与天然β－胡萝卜素（含有程度不同的9-顺式和15-顺式构型）相比有较弱的抗遗传毒性，高剂量时自身还有明显的毒性。另外，化学合成的β－胡萝卜素往往残留少量或痕量的其它有毒化学品，具有不安全性。天然提取法主要从天然植物（如胡萝卜、枸杞、马铃薯、玉米等）、棕榈油、杜氏藻中等提取β－胡萝卜素，受原料以及提取收率的影响，目前工业化生产成本太高，无法满足需求。
与化学合成法和天然提取法相比，微生物发酵生产β-胡萝卜素因其具有原料成本低、环保、安全性高、原料易获取等特点。随着生物技术的快速发展，微生物发酵生产β－胡萝卜素已逐渐成为最有前景的工业化生产方法。
目前发酵法生产β-胡萝卜素所采用的主要菌株是三孢布拉氏霉菌。发酵产量在1.5~2.5g/L左右，但发酵周期长，大约需要6~7天。
而本项目采用代谢工程技术，构建出一个高效生产β-胡萝卜素的大肠杆菌工程菌，在5L发酵罐水平，发酵2天，能生产3.5 g/L的β-胡萝卜素。
市场前景
作为功能食品和膳食补充剂用的类胡萝卜素，上世纪90年代刚刚起步。2007年类胡萝卜素在美国销量70.8吨，销售额7900万美元；西欧46.9吨，7200万美元；日本不同纯度产品62吨，5100万美元；中国约1000万美元。预计到2012年，作为功能食品和膳食补充剂的类胡萝卜素国际市场年增长率将达4%-6%。
目前，全球β一胡萝卜索的年生产量在1000吨左右，年销售额超过5亿美元。瑞士的Roche公司和德国的BASF公司是全球最大的β一胡萝卜素生产企业，两家公司可满足全球β一胡萝卜素目前市场占有率的80%，国内现有β一胡萝卜素的生产能力较小。
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需求量越来越大，如各种果汁饮料中大量使用β-胡萝卜素作为色素。此外，食用油、人造奶油、糖果、罐头等也添加β-胡萝卜素作为色素和营养强化剂。另外随着其在医药保健和化妆品方面新的作用不断发现，β-胡萝卜素日益受到各国医学界的关注，市场潜力不断扩大，具有很好的市场前景。
投资与效益分析
1. 国内价格：β-胡萝卜素易氧化，通常会制成30%的油悬液进行销售，国内价格大约在1000-1200元/公斤。以油悬液为原料，β－胡萝卜素还可以被制备成乳剂、胶囊、微丸等。
2. 本项目生产1kgβ-胡萝卜素(30%)的成本核算：
原料名称 |
价格(元) |
原料成本 |
80 |
分离提取成本 |
150 |
设备损耗、蒸气、水费和电费等 |
170 |
人工成本 |
50 |
销售成本 |
50 |
合计 |
500 |
以年产100吨30%的β-胡萝卜素生产线为例
（3个100吨发酵罐，共300吨发酵罐，填料体积150吨；按照每3天生产2 g/L计算，每3天能生产300公斤β-胡萝卜素；一年按300个工作日计算，每年能生产30吨100%β-胡萝卜素）。
前期投资约为1500万元左右，流动资金约200万元。
预计30%的β－胡萝卜素生产综合成本500元/公斤，预计销售价格1000/公斤，利润达500元/公斤，年利润达500元/公斤x100000公斤=0.5亿元。
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