生物合成食品著色劑的美國審批之路：以甜菜紅為例

美國食品藥品監督管理局（FDA）近日正式批準Phytolon公司提交的著色劑申請（CAP 4C0326），允許甜菜紅（Beetroot Red）作為一種免于批次認證的著色劑用于人類食品。FDA于2024年3月12日受理該申請，2026年2月6日在《聯邦公報》發布最終規則（Final Rule），相應新增法規條目 21 CFR § 73.39 Beetroot red（納入21 CFR Part 73）。該最終規則將于發布后45天，即2026年3月23 日正式生效。

定義與適用范圍

甜菜紅是一種紅紫色的粉末或液體，由非致病性、非產毒的釀酒酵母菌株（Saccharomyces cerevisiae）經可控發酵制備而成，該菌株通過基因工程改造，可表達石竹目植物（Caryophyllales sp.，如甜菜根Beta vulgaris L. var. rubra）中參與甜菜苷合成的基因。甜菜苷是該著色劑的主要著色成分。

甜菜紅在符合現行良好生產規范（cGMP）標準下用于人類食品著色。不適用于美國農業部（USDA）管轄的產品，嬰兒配方食品，或根據FD&C法案第401條已發布特性標準的食品，除非此類標準授權使用該色素。

質量規格

FDA對甜菜紅制定了嚴格的質量規格，對鉛、砷、汞、鎘等重金屬含量設定明確限值，并要求產品不得含有可通過良好生產規范（GMP）避免的其他雜質。

生產工藝

1. 生產菌株構建：通過基因工程改造釀酒酵母，使其能夠表達源自甜菜根等石竹目植物的甜菜苷生物合成基因。

2. 受控發酵：使用該改良菌株進行受控發酵，產生甜菜苷。

3. 分離純化：從發酵液中去除生產用的酵母菌株。

4. 加工成型：蒸發水分制成液體形式，或者通過適當的干燥工藝制成粉末形式。

膳食暴露量評估

申請方僅針對消費者人群估算了甜菜苷的膳食暴露量；FDA 在此基礎上，進一步開展了涵蓋甜菜紅粉劑與液劑的整體膳食暴露評估。甜菜紅擬作為甜菜根粉（beetroot powder，21 CFR 73.40）的替代使用，不增加甜菜苷的膳食暴露水平。

安全性評估

申請方采用了“權重證據（weight-of-evidence）”法，評估了甜菜紅在預期用途下的安全性：

1.安全消費史： 甜菜苷在天然膳食來源中有長期安全食用史。甜菜苷是甜菜根、紫火龍果等天然食材中的成分，FDA于1967年批準含甜菜苷的甜菜粉作為著色劑使用（21 CFR 73.40）。且因無顯著安全顧慮，未對其設定每日最高攝入量。

釀酒酵母在各種食品應用中具有長期的安全使用史。用于生產甜菜紅的特定改良菌株被認定為無毒性且無致病性。

2.毒理學研究：

① 自行開展系列毒性研究：

• 申報方開展了體外細菌回復突變試驗（Ames試驗）、體外哺乳動物細胞染色體畸變試驗和體內微核試驗，體內哺乳動物紅細胞Pig-a基因突變試驗和基于 Pig-a試驗肝/胃/腸組織的雙鏈測序體內致突變性評估。得出結論甜菜紅在實驗條件下不具致突變性或遺傳毒性。
• 在90天大鼠亞慢性經口毒性研究中確定了未觀察到有害作用劑量水平（NOAEL）為最高劑量5%，雄性大鼠為3,581 mg/kg bw/day，雌性大鼠為4,055 mg/kg bw/day。

② 公開資料：總結了已發表的關于甜菜素及相關成分（甜菜紅、甜菜汁粉末、甜菜苷、甜菜苷粉）的動物（小鼠、大鼠）急性、亞慢性、慢性毒性研究以及人體臨床研究。輔助佐證了甜菜紅的食用安全性。

3.致敏性評估： 生物信息學分析顯示，該生產菌株中引入的外源蛋白質序列與已知致敏原沒有顯著的一致性，沒有證據表明引入的蛋白質序列存在致敏風險。

綜上，FDA 得出結論：甜菜紅在預期使用條件下用于人類食品著色是安全的，且符合豁免批次認證的要求。

一些評論者對“甜菜紅”（beetroot red）這一著色劑命名存在異議，認為該色素并非提取自甜菜根（beetroot），建議使用“甜菜苷”（betanin）來命名。在最終規則中，FDA對這類評論進行了回應，該色素由甜菜根來源的基因表達產生，故“甜菜紅”的名稱是恰當的；盡管甜菜苷是主要著色成分，甜菜紅還包含其他色素及非色素成分，“甜菜苷”并不適用于該色素的命名。

信息拓展：合成生物學來源的獲批著色劑

除甜菜紅外，瑞旭整理了近些年獲批的生物合成天然著色劑相關信息，見下表。

* Komagataella phaffii，曾用名Pichia pastoris，均為畢赤酵母。