紫薯加工产业化项目
资讯报告
一、项目概述
食品安全作为重大民生问题之一已日益受到政府、公众及产业界的高度关注，其中化学合成色素在食品、药品和化妆品中的使用已成为安全性的焦点之一，因此重新唤取人们对天然食用色素的高度兴趣，引发产业界对天然食用色素的开发热点。本项目是从特色农产品紫色甘薯（简称紫薯）中提取一种富含花青素类的紫红色素，其色泽鲜亮自然，安全无毒，无不良气味，是一种理想的天然营养功能型食用色素资源，不仅可取代合成色素用于食品、药品、化妆品等的着色剂，且其本身作为一种生物活性物质，还同时具有营养、药理和保健功能（抗氧化、抗肿瘤、抗突变、抗高血糖等），对某些疾病有预防和治疗作用，因而还可作为生物制药和保健食品开发的重要中间体或功能因子成分，其应用潜力巨大、前景广阔。
本项目开发的总体设计，是以鲜紫薯为原料，直接预处理打浆后对紫薯浆液经复合酶解、辅助超声波处理、提取剂提取、离心分离、大孔树脂吸附分离纯化精制、真空浓缩而制得紫薯花青素浸膏产品。这种优选复合酶系定向酶切技术辅助超声波处理技术，再利用绿色无污染的提取剂提取、通过大孔树脂吸附、分离纯化等关键性提取工艺技术方法，在紫薯深加工转化行业，目前尚属国内空白，处国内领先水平。经检测，色素产率达1.8%以上，色价E1%1cm可达50以上，符合行业标准，具有良好的产业开发价值。产品色素提取率高、色价高、质量稳定，生产条件温和，不需高温、能耗低、提取时间大大缩短，工艺过程简化，操作易于控制，便于大规模工业化生产。该产品取代相应的人工合成食用色素，安全有效，应用前景不可限量。
二、 产品性质与市场前景
随着经济社会发展，人们对食品安全和健康问题提出了更高的要求，食品药品及化妆品中普遍使用的化学合成的色素添加剂的安全性已成为人们关注的重要领域。政府对食品安全的监管力度逐步升级，迫使产业技术水平的相应提升，引发产业界对安全性高的天然食用色素的开发热点。人工合成食用色素的使用愈加受到限制，各国政府相继将一些合成食用色素从原许可的食用色素名单中删除，有的国家甚至完全禁止在食品中加入任何人工合成色素。如美国由24种减少为目前的7种，我国也从当初的49种减少为目前的17种。而天然色素作为安全的食用色素则日益受到消费者的青睐，使用天然色素取代合成色素势在必行。据有关统计表明，近年来，天然色素在国际市场上的增长率一直都保持在30%以上。目前市售的天然色素价格昂贵，尤其是日本、美国、韩国、德国等发达国家一直居高不下。因此，寻找一种质优价廉的天然色素资源是产业发展的迫切需要。紫薯花青素的开发，具有丰富的紫薯种质资源、种植产量高，成本低，营养丰富，其色素具有更好的耐光性、耐热性和一定的药理作用等优点。
食用色素根据其来源不同，分为合成食用色素和天然食用色素两大类。合成色素虽然色彩鲜艳、着色力强、成本低廉，但因其安全性受到质疑，并确认部分合成色素具有严重致癌性和潜在致畸作用及其它慢性毒副作用，因而人们便把注意力转向天然食用色素。本项目研究的紫薯花青素便是这种天然食用色素，其色泽鲜亮自然，安全无毒副作用。目前，天然着色剂存在的最大问题就是在产品中多数不稳定，因此在一定程度上影响了其在工业中的应用。但是，有研究表明，酰基化的色素分子可以使色素的稳定性提高。由于紫薯色素分子是酰基化的色素分子，所以其稳定性较强，应用前景广阔。紫薯，除了与普通甘薯一样含有丰富的营养物质和具有同样的保健作用以外，其富含花青素等特殊生物活性物质，具有较强的抗氧化、清除自由基能力（花青素在动物体内的抗氧化能力是VE的20倍，VC的50倍），还有诸如能预防衰老、预防心脑血管疾病、降低高血糖、调节血小板活性、防止血小板凝结、改善肝功能、减少基因突变、抑制致癌物质的产生、改善视力等功能，因而也成为生物制药的重要中间体药理成分或保健食品开发所需的重要功能性因子。
紫色甘薯(Ipomoea batatas Poir)，俗称紫薯，又名川山紫、黑红薯等，其薯皮紫黑色，肉紫红色，是高花色素含量的一种特殊甘薯新品种，属旋花科甘薯属一年生草本植物。甘薯是世界上重要的粮食、饲料和工业原料作物,普遍种植于世界上热带和亚热带地区的100多个国家。甘薯在我国种植已有400多年的历史，我国甘薯种植面积和总产量分别占世界的70%和85%，居世界首位。紫薯由日本引进我国，其营养与保健作用已在国内引起广泛兴趣。紫薯因含有花青素而具有较高的药用和保健价值，是一种栽培容易、产量较高的药食兼用理想作物，近几年来，在国际国内市场十分走俏，市场发展前景极为广阔。目前浙江、山东、广东、广西、云南、湖北、四川等省开始大规模发展。
紫薯的高产优质和高色素含量是紫薯深加工产业化开发利用的前提和基础。日本是世界上最早开始紫色甘薯研究的国家，从开始的低产“川山紫”到现在产量高、花色素含量也高的“阿雅种”已经取得了很大进展，目前已经育成的紫薯品种有川山紫、阿雅种、九州119号、九系174号、九系184等多个品种。国内对紫薯的研究较晚，已有报道的有重庆市甘薯研究中心的“渝紫263”、湖北省农科院作物所选育的“紫薯311”、中国农科院甘薯研究所的“徐紫薯1号”等7个品系 。
目前，紫薯的研究开发主要有四大方面：一是提取色素，广泛用于各类食品、药品、化妆品及印染纺织品的着色，因其稳定性高于同类其他天然色素而倍加受宠，国内外市场需求量较大；二是加工紫薯全粉，是极好的食品加工原料，可做各种糕点和营养保健食品的主料或配料；三是加工成以紫薯全粉为基料的各类营养食品和功能营养粉；四是加工成旅游休闲食品和发酵酒类等。
紫薯色素存在于紫薯的块根、茎、叶和薯皮中，色素含量为表皮＞皮层＞整薯＞中心薄壁组织。紫薯色素在酸性条件下较稳定，呈红色，对热、氧化剂、金属离子的稳定性较强。花青素(Anthocyanidin ) 又称花色素,是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素,属黄酮类化合物,在自然状态下,常与各种单糖结合形成糖苷，称为花色苷(Anthocyanin),最早在1853年矢车菊花朵中的蓝色提取物时提出，现在作为同类物质的总称。从紫薯中提取的花色素是一种相对较稳定的天然食用花青素类色素，与人工合成色素相比具有安全无毒副作用特点，虽然价格高昂，仍然畅销国际市场，目前国际市场是供不应求。花青素类色素广泛存在于紫薯、葡萄、血橙、红球甘蓝、蓝莓、茄子皮、樱桃、红莓、桑葚、山楂皮、紫苏、 黑(红)米、牵牛花等植物的组织中，相比之下，以紫薯为原料的开发，产量高、生产和加工成本较低而具有比较优势。人们对食品添加剂的安全性要求越来越高，合成色素的使用种类和数量已大幅下降，因此，开发和应用天然色素已成为世界食用色素发展的总趋势。随着“回归自然”的呼声愈加强烈，人们对天然色素的需求不断增加，尤其是对红、蓝和黑色的天然色素需求缺口大。紫薯色素可广泛应用于以下市场：
（1）在食品行业上的应用：紫薯色素耐热性好，能够经受食品工业上的高温处理，可溶于醇和水溶液，因此，主要用作食品的红色至紫红色着色剂而添加到冰淇淋、奶制品、面包蛋糕、奶茶、各类饮料、果汁、果冻、奶酪、水产制品、谷物制品、酒类等食品中。因属于天然无毒制品，用量未作限量性规定，以满足所需要的着色度为限。
（2）在化妆品行业上的应用：目前，化妆品中所使用的色素多为化学合成色素，长期使用会产生蓄积作用，对机体造成潜在的危害。有研究指出，化妆品中的色素可导致皮肤过敏、色素沉着甚至引发哮喘等。由于紫薯色素取自天然，不仅色彩鲜艳、自然、独具魅力，而且还具有抗氧化、清除自由基等作用，含紫薯色素的护肤品可抑制由于紫外线照射产生的氧自由基引起过氧化物的生成，对改善皮肤炎症、抗氧化等有一定的作用。因此紫薯色素可取代化学合成色素而广泛应用于化妆品行业。
（3）在药品保健品行业上的应用：在生产药品中需要添加人工合成色素如苋菜红、胭脂红、靛蓝等，使得药品更加容易识别和区分。长期服用添加人工合成色素的药品，会对人体有一定的危害。因此，可以使用天然紫薯色素来代替合成色素生产有色药片。同时，紫薯花色素因其具有多种生物活性可作为功能因子配料用于保健食品的开发生产。
因此，紫薯色素的研究开发，可直接刺激紫薯及相关特色农产品深加工转化利用领域的技术创新，推动其技术与装备水平升级和效益提升，也可带动当地紫薯种植业和传统初加工业的转型和综合协调发展，还推动食品和医药保健品产业的结构优化与市场繁荣，因而具有很好的示范作用。同时，因项目带动紫薯的高附加值转化而加快了紫薯的产业化发展，增加就业机会、改善生态环境、以及推动农业和农村经济又好又快发展等都具有十分重要和显著的社会、经济和生态环境效益。
三、生产工艺条件
一般说来，花青素色素的生产工艺主要有：（1）溶剂萃取法：用含有乙醇的酸性溶液提取后，再经过滤、浓缩等工艺得到最终的产品。（2）超滤法：将酸性溶液浸提、过滤后的溶液用超滤膜浓缩。（3）吸附精制法：将酸性溶液浸提、过滤后的溶液用树脂吸附精制后再浓缩或喷雾干燥得到最终产品。上述三种方法各有利弊。其中，溶剂法工艺简单，但色素纯度低，溶解性差；超滤法产品质量好，但对设备要求高，成本高，提取率低；吸附精制法工艺虽然比溶剂法复杂些，但产品的质量高，回收率高。本项目采用复合酶解辅助超声波处理，大孔树脂吸附分离等现代先进分离技术，综合了上述传统工艺的优点，避其缺点，加工过程能耗低、无污染、也提高了产率和产品质量。
工艺技术路线：
鲜紫薯 清洗预处理 破碎打浆 酶解 提取剂提取
辅助超声处理 离心分离 粗提液（色素粗品） 树脂吸附
洗脱 洗脱液 真空浓缩 紫薯色素浸膏（成品）
四、产品设计
本项目开发的产品结构如下：
1、紫薯花青素浸膏（天然色素产品）
2、紫薯全粉
3、紫薯营养食品系列（紫薯麦片、紫薯面条、紫薯米等）
五、投资及效益估算
1、投资估算
1.1 基本规模设计：
年处理8000吨鲜紫薯，提取紫薯色素产品和加工紫薯全粉；
按紫薯平均亩产5000斤左右计，8000吨鲜紫薯需对应规划紫薯种植面积约3000亩；
对应加工产能设计为：每日班处理紫薯量约40吨（实际加工日数约200天计）。
1.2 基本条件及投入概算：
1.2.1厂房车间条件：
需工业厂房建筑面积：3500平米
含主体生产车间：1500平米
原辅料仓库：500平米
成品仓库：500平米
冷库：100平米
化验室：300平米
办公综合用房：700平米
以上厂房车间3500平米，综合平均按1000元/平米计算，
则需投入厂房建设资金约： 350万元
这里未考虑新建厂房征地费用。
关于3000亩紫薯种植基地建设，可采用“公司+专业合作社+农户”模式展开，公司只作规划设计，进行GAP技术规范管理，保护价收购，确保加工原料的稳定供应。因此这方面的投入较少，未纳入投资预算。
1.2.2生产设备条件及其投入：
用于紫薯色素提取、紫薯全粉加工的主要设备有：
清洗设备、切分打浆机、酶解发酵罐、提取罐、离心（过滤）机、树脂交换柱（组）、真空浓缩机、滚筒干燥机、粉碎机、包装机及锅炉等。
以上设备投入合计约：350万元
1.2.3 项目流动资金
按上述设计产能规模，按保守估计需流动资金300万元.
上述各项投资合计：1000万元
如有现成厂房可利用或租赁方式，则可省去350万元的厂房固定投入或仅少量厂房租金投入，那么项目投入资金只需约650万元。
2、效益估算：
2.1基本假设：
（1）关于紫薯天然色素，其色价（纯度）为50左右的，目前市场行情大约在1000元/KG以上，色价（纯度）为30左右的，市价平均在650元/KG.根据本项目设计，紫薯色素产品可根据不同行业客户需要，可大致分为30型和50型两种规格。产能基本各半。
（2）紫薯全粉目前市场行情在每吨12000～22000元不等，考虑到市场竞争发展态势，现平均按每吨出厂价12000元保守估算。
（2）按上述设计的年加工产能，各主要产成品的年产量为：
紫薯色素（含两个规格）：30型80吨，50型50吨
紫薯全粉：5000吨
2.2 年销售收入：1.6亿元
紫薯色素：
30型色素80吨×1000×650元/KG=5200万元
50型色素50吨×1000×1000元/KG=5000万元
紫薯全粉：5000吨×12000元/吨=6000万元
以上两类产品年销售收入总计约：
5200+5000+6000=16200万元≈1.6亿元
2.3 年总成本概算： 5860万元
静态分析如下：
2.3.1 原辅料及包材成本：3080万元
鲜紫薯全年加工用量8000吨，按目前收购价0.8元/斤计，
即每吨1600元，则全年原料支出为：
8000吨×1600元/吨=1280万元
其他辅料（主要为紫薯色素提取剂）消耗及包材约：1800万元
2.3.2 年人工成本：500万元
生产用工约45人，按每人每月平均2500元计，全年共135万元；
技术管理人员10人，按人均年薪6万元计，共60万元；
营销人员约20人，按人均年薪7万元计，共140万元；
其他各类管理人员（含行政、人事、财务、采购、后勤等）约15人，按人均年薪5万元计，共75万元；
公司高管层人员约6人，按人均年薪15万元计，共90万元。
以上人力资源成本合计约：500万元
2.3.3 营销成本费用：1280万元
由于本项目产品主要针对企业客户，市场投入的营销费用主要为营销公关支出、差旅费、产品画册、网站建设、各类展会、博览会、物流支出、专家咨询、学术活动等。
按销售收入8%预算计提，即1.6亿元×8%≈1280万元
2.3.4 设备折旧：年折旧约 50万元
2.3.5 水电消耗： 全年约750万元
2.3.6 其他不可预见支出：200万元
上述各项成本总计：5860万元
2.4 年税收： 增值税及所得税总额约1500万元
2.5 税后年利润： 8600万元
16000万元（总销售收入）-5860万元（年总成本）-1500万元（税额）≈ 8600万元
经上述初步估算，本项目属高回报、高附加值且投资回收期短的产业化加工项目。 
