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我国花生四烯酸(ARA)生产技术处于国际先进水平

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ARA——花生四烯酸(Arachidonic Acid)的简称,又称二十碳四烯酸,是一种多不饱和脂肪酸。ARA作为人体生长和发育所必需的脂肪酸之一,对于婴幼儿大脑和神经系统的发育至关重要。

在人体中,ARA是含量最高、分布最广的一种多不饱和脂肪酸,尤其是在大脑和神经组织中,ARA的含量一般占总不饱和脂肪酸的40%-50%,在神经末梢甚至高达70%。ARA的缺乏会影响人体健康和婴幼儿的智力发育。婴幼儿难以合成生长发育所需的足量ARA,常规的食用植物油中ARA含量也很少,因此需在食物、尤其是针对特殊人群的食物中添加ARA以满足人体的需要。


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传统的ARA来源主要有蛋黄、动物脏器。早期的ARA一般从动物肝脏或蛋黄中获得,但其含量非常低,无法满足市场需求。20世纪90年代,美国马泰克公司及日本三得利公司开始研究高山被孢霉发酵生产ARA,这种经诱变选育后的真菌能代谢并在菌丝体中积聚超过40%的ARA。1995年,美国马泰克公司通过发酵法生产得到ARA的产品,实现工业化生产ARA产品。1998年全球第一个添加ARA和藻油DHA的婴幼儿配方奶粉面世。

1999年,我国卫生部正式批准了ARA在婴儿配方食品中的添加。同年,武汉烯王生物技术有限公司(嘉必优的前身)率先从中科院等离子体物理研究所引进离子束生物工程技术选育开发出的高山被孢霉菌株,发酵法生产ARA,并于2003年成功实现了ARA的产业化,建成国内第一家ARA产业基地,填补了我国在该领域的空白,使我国ARA产业实现了从无到有的历史性突破。更重要的是,ARA的国产化大力推动了我国奶粉行业的产业升级,同年,我国第一款添加ARA和DHA的婴幼儿配方粉面世。


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近年来,利用高山被孢霉发酵法生产ARA因其产品中ARA含量高且油脂组成合理等优点,一直作为工业化生产的主要方式。目前大量的研究工作仍在菌种选育、发酵工艺优化、提取工艺等领域展开,涉及ARA产品生产过程的各个方面及各个环节,行业技术水平不断提升,产品应用领域持续拓展。同时对于ARA研究的不断深入,其更广泛的作用也被陆续发现:ARA是机体一系列生理调节激素的前体物质,对脂代谢、糖代谢、凝血机制、肌肉生长、睡眠及免疫反应等生理活动具有调节作用。随着人们对于ARA营养价值重要性认识的逐步提升,以及对于婴幼儿营养的日益重视,ARA作为一种重要的功能性油脂,在婴幼儿配方食品、健康食品和生物医药等领域的需求逐步增长,直接带动全球ARA产业的持续发展。有数据显示,2018年全球ARA市场销量达到3,091吨,预计到2025年将超过4千吨,2019-2025年期间的复合年增长率将达到5%左右,未来几年呈平稳增长态势。

嘉必优生物技术(武汉)股份有限公司(前身为武汉烯王)是目前国内最大的ARA产品供应商,也是国际ARA产品竞争的最重要国内参与者。在菌种选育、发酵、分离纯化、微胶囊包埋、产品应用及检测等方面已掌握核心技术,并形成知识产权。


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嘉必优生产工艺处于行业领先水平。在发酵系统中,装配了先进气流分布器的发酵罐,可提高发酵效率和降低能耗;流程气体分析仪器可实时监控菌体的代谢情况,并在线实时精细调控发酵过程的关键参数,保障高生产效率和产品品质。嘉必优自主研发的低温二次包埋微胶囊系统是粉剂产品的核心制造装备,其在线剪切、二次包埋等工艺大幅提升了粉剂产品的包埋率,进而大幅提升了粉剂产品的感官性状和稳定性。

由于产品生产工艺复杂,为保障产品质量和提高生产效率,嘉必优采用自动化控制系统对全工艺流程的关键参数进行在线实时、自动化控制,如发酵过程中的发酵温度、培养液浓度、投料时间、搅拌速度等参数,生产过程中的压力、温度、反应时间等参数,目前微胶囊粉剂生产的配料及喷雾干燥等生产工艺环节已实现全自动化控制。


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配料、补料及发酵的温度和pH调控都会对ARA及DHA等产品的发酵造成较大影响,仅仅规定参数并不能获得最优结果,需要根据发酵过程中的代谢表现进行判断,实时调节各工艺参数,嘉必优通过多年的产业化经验,将工艺参数判断的准则和自动控制系统相结合,构成了ARA及DHA等产品的精细调控技术。

嘉必优承担及参与了多项国家及省市科技攻关项目,其中包括“花生四烯酸发酵生产关键技术创新及工艺集成”、“二十二碳六烯酸发酵生产的关键技术创新及产业化”等国家“863”计划项目,以及 “β-胡萝卜素生产关键技术研究”湖北省科技创新专项重大项目、“藻油DHA产业化”武汉市高技术产业化发展项目等。嘉必优还主导起草了国家标准《食品安全国家标准食品添加剂花生四烯酸油脂(发酵法)》(GB26401-2011)、参与起草了国家标准《食品安全国家标准食品添加剂二十二碳六烯酸油脂(发酵法)》(GB26400-2011)。2016年,嘉必优“油料功能脂质高效制备关键技术与产品创制”项目获得国务院颁发的国家科学技术进步二等奖,这是国内ARA、DHA领域少有的被授予国家科技进步奖的公司。

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Grand View Research数据显示,2018年,全球ARA市场规模已经接近2亿美元,预计2019-2025年期间的复合年增长率为7%左右,到2025年规模将达到3亿美元,。目前,嘉必优ARA油脂通过了FSSC22000食品安全体系、欧盟NOVEL FOOD和美国FDA GRAS认证,产品已完成在欧盟、美国、新西兰等国家和地区的市场准入备案。嘉必优的产品和技术正在全球范围内有步骤地实施专利战略布局。同时,嘉必优建立了覆盖国内外的营销网络,通过与国内外婴幼儿配方食品领域的知名企业合作,包括嘉吉、达能、贝因美、伊利、汤臣倍健等,嘉必优产品销往30多个国家或地区。



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