生物合成食品着色剂的美国审批之路：以甜菜红为例

美国食品药品监督管理局（FDA）近日正式批准Phytolon公司提交的着色剂申请（CAP 4C0326），允许甜菜红（Beetroot Red）作为一种免于批次认证的着色剂用于人类食品。FDA于2024年3月12日受理该申请，2026年2月6日在《联邦公报》发布最终规则（Final Rule），相应新增法规条目 21 CFR § 73.39 Beetroot red（纳入21 CFR Part 73）。该最终规则将于发布后45天，即2026年3月23 日正式生效。

定义与适用范围

甜菜红是一种红紫色的粉末或液体，由非致病性、非产毒的酿酒酵母菌株（Saccharomyces cerevisiae）经可控发酵制备而成，该菌株通过基因工程改造，可表达石竹目植物（Caryophyllales sp.，如甜菜根Beta vulgaris L. var. rubra）中参与甜菜苷合成的基因。甜菜苷是该着色剂的主要着色成分。

甜菜红在符合现行良好生产规范（cGMP）标准下用于人类食品着色。不适用于美国农业部（USDA）管辖的产品，婴儿配方食品，或根据FD&C法案第401条已发布特性标准的食品，除非此类标准授权使用该色素。

质量规格

FDA对甜菜红制定了严格的质量规格，对铅、砷、汞、镉等重金属含量设定明确限值，并要求产品不得含有可通过良好生产规范（GMP）避免的其他杂质。

生产工艺

1. 生产菌株构建：通过基因工程改造酿酒酵母，使其能够表达源自甜菜根等石竹目植物的甜菜苷生物合成基因。

2. 受控发酵：使用该改良菌株进行受控发酵，产生甜菜苷。

3. 分离纯化：从发酵液中去除生产用的酵母菌株。

4. 加工成型：蒸发水分制成液体形式，或者通过适当的干燥工艺制成粉末形式。

膳食暴露量评估

申请方仅针对消费者人群估算了甜菜苷的膳食暴露量；FDA 在此基础上，进一步开展了涵盖甜菜红粉剂与液剂的整体膳食暴露评估。甜菜红拟作为甜菜根粉（beetroot powder，21 CFR 73.40）的替代使用，不增加甜菜苷的膳食暴露水平。

安全性评估

申请方采用了“权重证据（weight-of-evidence）”法，评估了甜菜红在预期用途下的安全性：

1.安全消费史： 甜菜苷在天然膳食来源中有长期安全食用史。甜菜苷是甜菜根、紫火龙果等天然食材中的成分，FDA于1967年批准含甜菜苷的甜菜粉作为着色剂使用（21 CFR 73.40）。且因无显著安全顾虑，未对其设定每日最高摄入量。

酿酒酵母在各种食品应用中具有长期的安全使用史。用于生产甜菜红的特定改良菌株被认定为无毒性且无致病性。

2.毒理学研究：

① 自行开展系列毒性研究：

• 申报方开展了体外细菌回复突变试验（Ames试验）、体外哺乳动物细胞染色体畸变试验和体内微核试验，体内哺乳动物红细胞Pig-a基因突变试验和基于 Pig-a试验肝/胃/肠组织的双链测序体内致突变性评估。得出结论甜菜红在实验条件下不具致突变性或遗传毒性。
• 在90天大鼠亚慢性经口毒性研究中确定了未观察到有害作用剂量水平（NOAEL）为最高剂量5%，雄性大鼠为3,581 mg/kg bw/day，雌性大鼠为4,055 mg/kg bw/day。

② 公开资料：总结了已发表的关于甜菜素及相关成分（甜菜红、甜菜汁粉末、甜菜苷、甜菜苷粉）的动物（小鼠、大鼠）急性、亚慢性、慢性毒性研究以及人体临床研究。辅助佐证了甜菜红的食用安全性。

3.致敏性评估： 生物信息学分析显示，该生产菌株中引入的外源蛋白质序列与已知致敏原没有显著的一致性，没有证据表明引入的蛋白质序列存在致敏风险。

综上，FDA 得出结论：甜菜红在预期使用条件下用于人类食品着色是安全的，且符合豁免批次认证的要求。

一些评论者对“甜菜红”（beetroot red）这一着色剂命名存在异议，认为该色素并非提取自甜菜根（beetroot），建议使用“甜菜苷”（betanin）来命名。在最终规则中，FDA对这类评论进行了回应，该色素由甜菜根来源的基因表达产生，故“甜菜红”的名称是恰当的；尽管甜菜苷是主要着色成分，甜菜红还包含其他色素及非色素成分，“甜菜苷”并不适用于该色素的命名。

信息拓展：合成生物学来源的获批着色剂

除甜菜红外，瑞旭整理了近些年获批的生物合成天然着色剂相关信息，见下表。

* Komagataella phaffii，曾用名Pichia pastoris，均为毕赤酵母。