突破β-胡萝卜素产业化瓶颈——探秘海斯夫NutraColour®β-胡萝卜素的革新之路

文/海斯夫生物

作为天然抗氧化剂、着色剂和维生素A前体，β-胡萝卜素的市场需求持续增长。然而，其产业化始终受限于传统生产方式的固有缺陷。海斯夫NutraColour®β-胡萝卜素，通过技术升级和创新，让β-胡萝卜素的高效规模化生产成为可能。

01β-胡萝卜素产业化的真实挑战

从实验室到市场的三重壁垒

胡萝卜素是一类黄色或红色的色素，在很多深绿色、黄色的水果蔬菜中的含量都很丰富，甚至牛奶、蛋黄以及人体的脂肪中也有发现。其中，β-胡萝卜素（BC）的活性最高，是自然界最普遍、最稳定的天然色素之一，也是维护人体健康不可缺少的营养素，在抗氧化、增强免疫、改善视觉障碍、预防心血管疾病、皮肤健康等方面均表现不俗。

然而，从实验室研发到市场应用，β-胡萝卜素面临着诸多挑战，首先便是高效生产的问题：

化学合成法：安全性与生物利用度的双重困境

• 原料依赖石化产品：合成过程需使用苯类溶剂（如甲苯），残留毒性物质（苯甲醛＞10ppm）威胁食品安全。

• 结构缺陷：全反式β-胡萝卜素占比超95%，而生物利用度高30%极低，导致营养效价低下。

植物提取法：低效与高成本的恶性循环

• 原料限制：胡萝卜、雨生红球藻等原料受季节和产地制约，年产量波动达40%。

• 提取率低下：传统溶剂萃取法提取率仅3%-5%，且需多步纯化去除叶绿素、纤维等杂质，生产成本高达20万元/吨。

微生物发酵法：技术瓶颈与规模化难题

• 菌株性能不稳定：天然三孢布拉霉菌易发生代谢退化，连续传代5次后产量下降35%-40%。

• 光氧敏感性：β-胡萝卜素在发酵过程中易受光照和氧气破坏，传统开放式反应器无法控制溶氧（DO＞10%），产物损失率超20%。

• 提取技术落后：机械破壁法破坏晶体结构，有机溶剂（正己烷）萃取导致残留超标（＞50ppm），难以满足婴幼儿食品级标准。

• 设备投资高昂：千吨级产线需定制化发酵罐和提取设备，初始投资上亿资金，中小型企业望而却步。

02海斯夫NutraColour®β-胡萝卜素的诞生

发酵技术+智能装备双引擎

海斯夫依托“科学-技术-产业化”研发创新体系，历时8年攻关，成功突破β-胡萝卜素产业化瓶颈，重磅推出新一代NutraColour®β-胡萝卜素天然发酵β-胡萝卜素，重新定义行业标准。

万里挑一：天然菌株的筛选与优化

• 菌种库建设：采集3000余株天然微生物，建立专属菌种资源库。

• 高通量筛选技术：利用微流控芯片技术，日均筛选500株菌种，最终锁定三孢布拉霉菌HSF-Bt07，其β-胡萝卜素合成能力为野生菌株的3倍。

• 适应性进化技术（ALE）：通过长期胁迫培养（如高渗透压、低温），强化菌株抗逆性，连续发酵20代无产量衰减，稳定性达99%。

全封闭智能发酵系统：发酵技术+智能装备双引擎，光氧敏感难题的终结方案

• 避光控氧设计：采用双层不锈钢发酵罐，外覆防紫外线涂层，内部集成氮气覆盖系统，全程溶氧量控制在DO≤3%（行业平均8%）。

动态调控技术：

• 实时监测：嵌入式传感器每10秒采集pH、温度、菌体密度等12项参数；

• 智能补料：基于机器学习算法，精准预测碳氮比（C/N）需求，自动调节补料速率，菌体密度提升至65g DCW/L（传统工艺40g DCW/L）。

两阶段发酵策略：

• 高密度增殖期：优化培养基配方，48小时内生物量增长300%；

• 高效产素期：通过梯度升温触发代谢爆发，β-胡萝卜素产量达10g/L，最大程度上优化了发酵周期。

萃取技术：绿色工艺与高纯度的平衡

• 低温高效提取：在35℃、0.6MPa温和条件下选择性萃取β-胡萝卜素，避免高温对异构体结构的破坏。

• 多级分离纯化：

• 初级分离：通过减压蒸发回收溶剂，循环利用率达98%；

• 零化学添加：全程不使用强酸、强碱或重金属催化剂，符合欧盟EC 1333/2008食品添加剂安全标准。

• 全程质控体系：通过HPLC-MS检测18项潜在杂质，追溯查询生产全流程数据。

千吨级智能产线：规模化生产的突破

• 全国领先的规模化产线：从2022年开始，海斯夫打造了能将海斯夫研发技术积淀完美展现的发酵生产线，这条发酵生产线汇集了海斯夫人十余年的智慧。

• 模块化设计：产线可灵活调整产能（500-2000吨/年），72小时内完成产品切换，满足客户多样化需求。

• 绿色制造：发酵废液经膜过滤回收菌体蛋白（用作饲料添加剂），碳排放较传统工艺降低60%。

03NutraColour®β-胡萝卜素——定义天然β-胡萝卜素的新高度

卓越稳定性——从生产到货架的全周期保护

• VegeLipi®微囊化技术：基于VegeLipi®微囊化技术，海斯夫推出水溶性β-胡萝卜素粉末及纳米乳液，解决传统油溶性产品难分散、易降解的问题。针对客户需求，提供定制化剂型（片剂、软胶囊、饮料添加剂）。

• 纳米乳液技术：粒径＜200nm：水溶性提升10倍，可直接添加于透明饮料（如果汁、功能水），无沉淀、无挂壁。

应用场景全覆盖——赋能客户创新

• 食品领域：

乳制品：添加于酸奶、奶酪，色泽自然且不影响口感；

健康零食：用于能量棒、代餐粉，每份提供每日维生素A需求的50%。

• 保健品领域：

高含量软胶囊：生物利用度提升40%，缓解配方压力；

速溶片剂：3秒内完全溶解，适合吞咽困难人群。

海斯夫始终以“挑战者”的姿态，凭借不断的研发和商业模式的创新，在与世界一流企业的竞争中胜出，努力成为一个真正对人类健康做出贡献的全球性企业。

2025年3月17日-3月19日

FIC将在上海国家会展中心举办

海斯夫在上海国家会展中心4号馆

与您相约41N50/41O51

关于海斯夫生物

海斯夫作为一家以研发和创新为立足之本的高科技生物技术企业，集成和优化了油脂酯化和分子蒸馏技术、高效分离技术、功能因子微胶囊技术、定向微生物发酵技术，为全球营养与健康领域的客户提供系统性的产品解决方案。Innovation serves a better life（创新铸就美好生活）是海斯夫在创新道路上孜孜不倦的追求。公司主营业务包括植物甾醇/酯、天然维生素E、功能性油脂微囊化、粉体制粒包衣、微生物发酵等多个系列产品的研发、生产和销售。产品可广泛应用于食用油脂、医药、保健食品、乳制品、膳食营养补充剂、个人护理用品和动物营养等领域。

公司致力于走科技创新、技术先行的道路，拥有多名在生物和食品领域具备较强自主研发和产业化的博士后、研究生技术团队，在多项前沿生物技术、生命科学领域拥有核心的专利技术。同时，公司与中国农业大学、江南大学、华南理工大学、暨南大学和东北农业大学等在全国生物、食品领域知名的院校开展学研合作，走出一条科研、开发和市场三引擎驱动、竞争优势突出的经营模式。

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