您现在的位置:首页 > 成果转化 > 成果推介
重组大肠杆菌发酵生产β-胡萝卜素技术
  发布时间:2015-07-18    供稿部门:产业合作部

  项目概况 

  β-胡萝卜素是维生素的前体,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。 

  本项目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48 h,能生产2.5 g/Lβ-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-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-胡萝卜素生产企业,两家公司可满足全球β-胡萝卜素目前市场占有率的80%,国内现有β-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。 

  研究时间与阶段 

  目前项目已完成7 L发酵罐的小试实验。项目关键技术已申请多项专利。 

  投资与效益分析 

  预期企业1-2年内建成50/年的工厂。 

  前期投资合计约1000万元左右(不含土地购置及厂房建设),其中固定资产投入约700万元(3100立方米发酵罐及下游分离提取设备),流动资金约300万元。 

  100%的β-胡萝卜素市场售价约为1500/公斤。研究所技术生产100%的β-胡萝卜素综合成本1200/公斤,利润为300/公斤。年利润为:300/公斤x 50=1500万元。 

  转化方式

    面议。 

  发布及更新时间    

  20156 

  联系电话 

  022-84861990 

打印】  【关闭】  【返回
Copyright 2012 All Rights Reserved 中国科学院天津工业生物技术研究所 版权所有
通讯地址:天津空港经济区西七道32号,邮编:300308
电话:022-84861997/84861977,传真:022-84861926,邮箱:tib_zh(AT)tib.cas.cn
京ICP备05002857号