发酵法生产番茄红素

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番茄红素是类胡萝卜素的一种，是一种功能优越的类胡萝卜素，作为一种天然色素存在于自然界中，呈红色，因最早于番茄中发现而得名。在自然界中番茄红素主要存在于番茄、番石榴及西瓜等水果蔬菜中，尤其在番茄中，番茄红素占类胡萝卜素总量的８０％左右。长期以来番茄红素主要应用于食品添加剂行业。近十年来的研究表明，番茄红素是所有类胡萝卜素中最强的单线态氧淬灭剂，它的抗氧化功能也优于其他类胡萝卜素，如α、β胡萝卜素。随着研究的进一步深入，其潜在的应用前景正在受到人们的关注。由于它卓越的生理功能，从而成为当前医药保健研究领域的热点之一。
    番茄红素是胡萝卜素的异构体，在所有的类胡萝卜素中。它具有抗氧化、防紫外线辐射等功能。随着对其生理功能的研究发现，番茄红素不仅对前列腺癌、乳腺癌、胰腺癌等癌细胞具有抑制作用，而且对血管硬化和冠心病均有防治作用，因而番茄红素在食品、化妆品以及医药领域具有重要用途。国外已将这一产品广泛用于食品添加剂、功能性食品、医药原料。
    番茄红素的防癌机理
    １．对单线态氧的淬灭作用
    在淬灭单线态氧的过程中，激发态的能量从单线态氧转移至番茄红素，产生基态的氧和激发的三联态番茄红素，能量则通过激发态的番茄红素与周围溶剂之间的转动和振动而散发，并产生基态的番茄红素和一定的热量。番茄红素对单线态氧的淬灭过程，而其本身保持完整状态，并可不断参与下一个淬灭单线态氧的循环。
    ２．抗氧化作用
    活性氧在癌变过程的开始阶段、促进阶段、发展阶段都有加速作用。已发现番茄红素有消除活性氧的作用，而且是一种抗氧化作用最强的类胡萝卜素。
    ３．对细胞间信息传递的诱导作用
    当细胞发生癌变时，细胞间的结合会变弱，而番茄红素能促进具有维持细胞间正常结合的蛋白质的合成，并抑制癌细胞转移增殖因子α—TGF的遗传表达。随着人们的生活水平的提高，人类心血管疾病的发病率逐年增加。最近的研究表明，在发达国家，男女两性死亡总数中有半数死于心血管疾病，心血管疾病已成为威胁公众健康的头号杀手。
    番茄红素在防止动脉硬化疾病过程中起重要作用，番茄红素通过阻止低密度脂蛋白氧化的作用从而防止血管硬化，同时番茄红素也阻止DNA和脂蛋白的氧化物的形成，并且血清中番茄红素浓度越高患动脉硬化的几率越小。调查研究表明通过日常饮食所摄取的类胡萝卜对减小冠心病的发病率和死亡率起着重要作用，在最近的流行病研究中得知血清和脂肪组织中番茄红素的浓度和患冠心病成负相关系。
    由于番茄红素抗紫外线辐射的功能要强于β—胡萝卜素，因而在口红、胭脂等化妆品中添加番茄红素则会色泽丰满自然，又可以保护皮肤。随着化学合成色素限制作用和我国食品饮料、化妆品工业的迅速发展，番茄红素作为食品、化妆品的添加剂有着广阔的市场。
    在人体组织和血液中主要存在的类胡萝卜包括β—胡萝卜素和番茄红素。血清中番茄红素的浓度与人们的生活习惯和心理因素（比如性别、吸烟、喝酒）无直接关系，而与年龄有一定关系。一般随着年龄增长，血清中番茄红素的浓度会降低。有报道表明用１％的玉米油热处理１小时的番茄汁要比未经处理的番茄汁易于吸收，这主要是由于番茄红素是脂溶性类胡萝卜素，热处理会破坏细胞壁的结构，增强番茄红素的生理活性；而且研究还发现服用热处理过的番茄汁２４至４８小时后，人体血清中番茄红素的浓度达到峰值，但食用未经处理的番茄汁不会出现上述现象。番茄红素在血清中的半衰期为２至３天。
    市场预测分析
    １．国内外供需现状及生产能力
    目前世界上番茄红素的开发生产主要是从植物番茄中提取、化学合成、生物工程等方法。以色列、日本、俄罗斯等国家以及罗氏、巴斯夫等跨国公司在此方面居领先地位。以色列某公司多年前就从事番茄红素的开发研究，并已取得了世界领先地位。据有关资料报导，目前全球每年大约消耗西红柿７０００万吨，用于番茄红素的提取。番茄红素是天然色素品种中比较畅销的一种。但其巨大的医用价值一直未得到有效的商品化开发。
    在世界番茄红素开发热中，我国科技界也开始重视和加强番茄红素的研究开发。我国从１９９５年开始工业化生产番茄红素，主要是从西红柿中提取。几年来，番茄红素的产、销、用有了长足的发展，但仍不能满足市场需求。到２００３年，我国番茄红素生产装置的年生产能力不足５吨，市场需求量约２０至３０吨／年。番茄红素还可大量用于出口创汇。
    ２．市场需求预测
    ９０年代以来，国际市场上番茄红素销售额以年均６％左右的速度递增，作为防治脑血管疾病的药物研究也极具市场潜力。近年来，国内外对保健食品越来越重视，健康用品市场的崛起使得传统医药行业面临着挑战。特别是当今人们更加注重天然植物的活性成分对疾病的预防作用，更注重饮食对健康的重要性。番茄红素是一个日益重要的植物化学品，作为非常有前途的抗氧化剂正在不断受到人们的普遍关注。目前番茄红素作为食品添加剂应用于食品工业的各个领域。日本开发了一系列含０．５％番茄红素的运动型饮料和果冻，以及一种含番茄红素的饲料，用该饲料喂养的鸡产的蛋与鸡肉含有较高的番茄红素。日本还开发生产了一种低粘度高含水量的番茄红素调味品。
    从大量研究结果以及FDA的建议证实，番茄红素是食品行业的应用上最有发展潜力的一种添加剂。对国内而言，随着人民生活水平的不断提高，癌症、心血管疾病的发病率也不断上升，因此消费群体众多，若有１０％的人群服用，其开发潜力是非常可观的。可以预见番茄红素产品具有广阔的市场前景。
    ３．价格分析
    近年来由于番茄红素在国际市场上走俏，产品价格一路飚升，据有关资料报道，日本番茄红素的价格４００００日元／kg。由于番茄红素医疗保健用途的不断扩大，导致了国内番茄红素市场价格上升。近几年以来我国不论是番茄红素原料还是制剂价格都保持坚挺态势，且步步攀升，２００１年番茄红素原料价格曾一度突破２８０美元／kg。目前，番茄红素已成为世界保健品的俏销产品，今后随着临床消耗量的增加及不断发掘新的用途，番茄红素的市场价格将还会呈上升趋势。本产品价格确定为２００万元人民币／吨。
    项目开发的意义
    本项目可充分利用我国玉米淀粉资源丰富的优势，形成一个产业链，拓宽企业的竞争优势，使企业步入可持续发展的道路。项目建成投产后，每年可消化玉米淀粉等农产品２０００吨，对当地农民、副产品产业结构的调整起促进作用，开创了一条农、副产品深加工之路。每年可创利税１４００万元。企业将会成为当地的外向型企业，对地方经济发展与建设起到一定的作用。同时，本项目采用国内最先进的工艺技术，发酵全部采用微机控制，精制、提取选用先进设备，为地方的生物技术革新和发展创造了有利条件。另外，番茄红素生产采用先进的发酵、提取工艺，根除了传统工艺对环境造成的重大污染，使工业废渣得以更合理的利用，符合国家环保产业政策，对行业环境工作起到一定的促进作用。
    工艺技术方案
    １．工艺技术来源的选择比较
    番茄红素的生产国内以番茄为原料采用原料溶剂法提取，由于原料含量低，通常每吨西红柿中仅含有２０克番茄红素，生产成本居高不下。目前市售５％含量的番茄红素价格高达３８０美元／千克，限制了番茄红素的广泛使用。国外提取的方法有番茄溶剂提取法、化学合成法、生物发酵法等。中国高校科技集团番茄红素的产率大于１０００mg／l，高于国外同类水平，采用溶剂从发酵菌丝体中提取总收率高。本成果的创造性在于目前国内尚无发酵法生产番茄红素的生)产工艺。先进性在于选择了一种天然植物材料代替有毒化合物作为β－胡萝卜素合成途径中的环化阻断剂，产品出品率高，质量稳定。技术居国内领先地位，产品质量达到国际先进水平。本成果已在申报国家发明专利。
    ２．工艺流程简述
    发酵得发酵液→发酵液过滤、提取、浓缩、结晶→洗涤、溶解、检验、包装。在此生产过程中，溶剂回收循环使用，副产物经干燥作为饲料出售。
    产品质量标准（出口标准）外观：红色油状物，含量６％，１０％，３０％，灰份≤４％，砷≤５ppm，重金属（Pb）≤１０ppm，菌落总数≤１０００cfu／g，酵母菌≤２５cfu／g，霉菌≤２５cfu／g，大肠杆菌≤４０MPN／１００g，致病菌：不得检出。
    建厂条件
    按年产番茄红素１０吨、副产
    饲料１０００吨计：
    设备投资：４５０万元，基建投资：２００万元（厂房１０００m２），流动资金：２００万元，劳动定员：５０人，项目建设期六个月。
    生产主要设备（略）
    成本核算  
    玉米淀粉６０吨，葡萄糖６．２５吨，玉米浆５０吨，多种添加剂１吨，水２５００立方米，电３７００度，汽１０８吨。成本约６０万元／吨，综合成本：６００万元／年，市场售价２００万元／吨，年总产值：２０００万元／年，年利税：１４００万元／年（可享受税收减免、优惠），年利润：１２００万元／年。
    技术转让费及转让方式
    我公司派教授、工程师上门指导建厂至生产出合格产品。技术转让费３００万元，独家转让费面议。本公司技术转让、建厂服务包括：提供全套生产工艺资料（其中包括配方，生产工艺流程，设备、原料清单，检验标准、方法等），派工程师指导安装、调试设备，为厂方现场培训合格技术人员。生产中出现技术问题，随时负责免费咨询。中国高校科技集团拥有广泛的产品信息资源，可为接厂方提供数十吨外商需购信息。
    联系人：李小姐吕教授
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