氨基酸工業(yè)回顧與發(fā)展趨勢(上)
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氨基酸工業(yè)是自20世紀50年代以來興起的一個朝氣蓬勃的新工業(yè)體系。近幾年來,在氨基酸的研究開發(fā)和應用等方面取得重大進展,發(fā)現(xiàn)的氨基酸的種類和數(shù)量已由上世紀60年代50種左右,發(fā)展到上世紀80年代的400種,目前已達1000多種。上世紀60年代初,世界氨基酸產(chǎn)量不過10萬噸,現(xiàn)在已達上百萬噸。20世紀60年代初,氨基酸主要用于鮮味調(diào)料。上世紀60年代后期開始用于飼料添加劑。上世紀70~80年代用于營養(yǎng)制劑。上世紀90年代以后用于醫(yī)藥保健、食品添加劑、日用化工、農(nóng)藥等。隨著生物工程技術(shù)產(chǎn)業(yè)逐步成為21世紀全球的主導產(chǎn)業(yè)之一,氨基酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也日新月異。
一、氨基酸工業(yè)發(fā)展狀況
(一)生產(chǎn)方法
從20世紀初期,氨基酸工業(yè)化生產(chǎn)以來,氨基酸生產(chǎn)大體有蛋白質(zhì)水解法、化學合成法、微生物發(fā)酵法和酶法四種生產(chǎn)方法。
●蛋白質(zhì)水解法
以豆粕為原料,采用酸水解大豆蛋白的方法來獲取氨基酸。如早期的味精生產(chǎn)方法。現(xiàn)在有用廢蛋白質(zhì)原料如動物毛發(fā)等水解法轉(zhuǎn)為復合氨基酸。
●化學合成法
該方法是20世紀50年代隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展而興起,是利用有機合成和化學工程相結(jié)合來生產(chǎn)氨基酸。目前DL-蛋氨酸、甘氨酸、DL-丙氨酸等就采用此方法生產(chǎn)。
●微生物發(fā)酵法
是借助微生物具有自身合成所需氨基酸的能力,通過對菌株的篩選、誘變處理及代謝過程的調(diào)節(jié)來達到合成某種氨基酸的目的。目前60%以上的氨基酸是采用生物發(fā)酵法進行生產(chǎn)的,其中產(chǎn)量最大的是谷氨酸,其次是賴氨酸。
●酶法
利用微生物中特定的酶作為催化劑,由底物經(jīng)過酶催化生成所需的產(chǎn)品。目前應用酶法生產(chǎn)的氨基酸有10多種,如L-丙氨酸、L-色氨酸、L-絲氨酸等。
(二)氨基酸產(chǎn)品的發(fā)展
在上世紀60年代確立的工業(yè)生物發(fā)酵法使氨基酸工業(yè)開始起飛,并使其產(chǎn)量大增,成本大幅下降。到上世紀90年代末,全球氨基酸總產(chǎn)量已達200萬噸。其中谷氨酸居首,其次是賴氨酸和蛋氨酸。
我國藥用氨基酸原料生產(chǎn)廠已發(fā)展到40多家,產(chǎn)量已由1994年的600多噸增長到4000多噸,18種必需氨基酸中已有17種實現(xiàn)了國產(chǎn)化。氨基酸類藥物最大產(chǎn)量是氨基酸輸液,2000年約為1億瓶,2005年估計將達到3~5億瓶。
上海味之素氨基酸有限公司2000年3月2日在滬建成投產(chǎn),投產(chǎn)后一期工程生產(chǎn)丙氨酸、精氨酸、組氨酸、蘇氨酸等10個醫(yī)藥用氨基酸品種,產(chǎn)量為830噸,今后將增加到17個品種,并逐步擴大生產(chǎn)規(guī)模,部分產(chǎn)品還出口美國、歐洲等地,并返銷日本。該公司將成為國內(nèi)主要的藥用氨基酸原料的供應基地。而且上海已與世界最大藥用氨基酸生產(chǎn)公司———日本協(xié)和發(fā)酵公司達成協(xié)議,擬引進日本全套先進發(fā)酵技術(shù),生產(chǎn)精氨酸、組氨酸、環(huán)絲氨酸等國內(nèi)氨基酸工業(yè)的缺門產(chǎn)品。我國氨基酸工業(yè)中的“瓶頸”現(xiàn)象將不復存在,屆時上海將成為中國最大的藥用氨基酸工業(yè)基地。
(三)氨基酸產(chǎn)品的應用
幾十年來隨著氨基酸生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新,成本下降,進一步促進了氨基酸的應用向多元化發(fā)展,部分應用領(lǐng)域已發(fā)展成熟,如在醫(yī)藥、食品及飼料方面的應用。
氨基酸在傳統(tǒng)醫(yī)藥領(lǐng)域上用于氨基酸營養(yǎng)輸液、代血漿用輸液、止血用氨基酸輸液、嬰幼兒用氨基酸輸液、治療用氨基酸輸液和氨基酸口服液,主要是18種必需氨基酸。目前還用于治療藥物、短肽藥物和醫(yī)藥合成原料。作為治療藥物主要是氨基酸衍生物有數(shù)百種,廣泛用于治療肝性疾病、心血管疾病、潰瘍、消炎及神經(jīng)系統(tǒng)疾病。
●食品
氨基酸具有營養(yǎng)、調(diào)味、添色、增香、矯味、除臭、保鮮、保色、抗氧化等多種功能,在食品工業(yè)中的應用極其廣泛,其量約占氨基酸總量的60%。在食品的調(diào)味、防止食物變質(zhì)、消除異臭、提高食品風味及增加營養(yǎng)價值等方面發(fā)揮很大作用。目前有8種氨基酸被用于食品調(diào)味劑,主要是鮮味劑和甜味劑:有甘氨酸、色氨酸、組氨酸、胱氨酸、亮氨酸等用于防止食品變質(zhì)等方面;有天門冬氨酸、丙氨酸、甘氨酸,用于飲料業(yè)口感和口味的改善上。目前日本企業(yè)推出了氨基酸運動飲料、氨基酸大眾飲料、氨基酸檸檬水、氨基酸減肥飲料等。
●飼料
在世界范圍,最大的氨基酸市場是飼料添加劑,主要有四個方面的功效:促進動物生長發(fā)育,改善肉質(zhì);提高產(chǎn)奶、產(chǎn)蛋量;節(jié)省蛋白飼料,使飼料得到充分利用;降低成本,提高飼料利用率。目前用于飼料添加劑的有蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸7種氨基酸。其中以蛋氨酸和賴氨酸為主,其次是蘇氨酸和色氨酸。
西方研究人員在上世紀90年代發(fā)現(xiàn),在豬飼料中添加少量L-色氨酸可提高豬的瘦肉率,減少脂肪層體積并使味道更鮮美。其將成為繼蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸之后的第四大飼料用氨基酸,其市場前景十分廣泛。
●農(nóng)業(yè)
農(nóng)藥對環(huán)境的污染已構(gòu)成嚴重的社會問題,人們一致希望能有不會構(gòu)成公害的農(nóng)藥問世。氨基酸農(nóng)藥即是無公害農(nóng)藥,其易被微生物分解,而且無毒性、不污染環(huán)境,可增強植物抗病菌能力。主要品種有殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、農(nóng)藥穩(wěn)定劑、植物生長促進劑、脫葉劑等。 (四)氨基酸主要生產(chǎn)情況
●日本味之素公司創(chuàng)業(yè)于1909年的日本味之素公司,其氨基酸產(chǎn)業(yè)歷史是最長的,也是目前實力最強的國際大公司。味精產(chǎn)量居世界之首。賴氨酸方面計劃在2004年末,將飼料賴氨酸加工能力提高35%,達到27萬噸/年。擬將泰國加工廠加工能力提高2萬噸。將美國和意大利的加工廠加工能力分別提高1萬噸。而在巴西方面改造工程分兩步走,第一步在今年夏天增加1.8萬噸,第二步到2004年末再增加1.2噸,合計3萬噸。在其他藥用氨基酸方面也是品種最多、產(chǎn)量最大的公司之一。在中國有上海味之素氨基酸公司、蓮花味之素公司、蓮花味之素氨基酸公司、川化味之素公司。
●日本協(xié)和發(fā)酵公司在藥用氨基酸生產(chǎn)技術(shù)的研究開發(fā)方面,日本協(xié)和發(fā)酵是比較著名的。近年來,協(xié)和發(fā)酵先后與我國的上海冠生園、天廚味精廠合資,共同開拓中國市場。日本協(xié)和發(fā)酵公司注重新技術(shù)的應用。最近成功研究出一種有利于工業(yè)化生產(chǎn)的氨基酸生產(chǎn)方法,荒木等人發(fā)現(xiàn)利用棒狀谷氨酸生產(chǎn)菌,并以L-天冬氨酸為氮源,可以提高氨基酸的生產(chǎn)效率。且發(fā)現(xiàn)將L-天冬氨酸或其鹽為發(fā)酵基質(zhì)加入發(fā)酵培養(yǎng)基之中,效果更加顯著。此外,協(xié)和的賴氨酸是世界上主要生產(chǎn)公司之一,蘇氨酸和色氨酸也有相當?shù)囊?guī)模。
●德國Deggusa公司
德國Deggusa公司是生產(chǎn)氨基酸實力比較強的公司之一,化學法生產(chǎn)的蛋氨酸居世界首位。發(fā)酵法生產(chǎn)的賴氨酸具有相當?shù)囊?guī)模,蘇氨酸基本上被Deggusa和味之素所控制。Deg







