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氨基酸工业回顾与发展趋势(上)

    氨基酸工业是自20世纪50年代以来兴起的一个朝气蓬勃的新工业体系。近几年来,在氨基酸的研究开发和应用等方面取得重大进展,发现的氨基酸的种类和数量已由上世纪60年代50种左右,发展到上世纪80年代的400种,目前已达1000多种。上世纪60年代初,世界氨基酸产量不过10万吨,现在已达上百万吨。20世纪60年代初,氨基酸主要用于鲜味调料。上世纪60年代后期开始用于饲料添加剂。上世纪70~80年代用于营养制剂。上世纪90年代以后用于医药保健、食品添加剂、日用化工、农药等。随着生物工程技术产业逐步成为21世纪全球的主导产业之一,氨基酸产业的发展也日新月异。

  一、氨基酸工业发展状况

   (一) 生产方法
    从20世纪初期,氨基酸工业化生产以来,氨基酸生产大体有蛋白质水解法、化学合成法、微生物发酵法和酶法四种生产方法。
  ●蛋白质水解法
  以豆粕为原料,采用酸水解大豆蛋白的方法来获取氨基酸。如早期的味精生产方法。现在有用废蛋白质原料如动物毛发等水解法转为复合氨基酸。
  ●化学合成法
  该方法是20世纪50年代随着石油化工工业的发展而兴起,是利用有机合成和化学工程相结合来生产氨基酸。目前DL-蛋氨酸、甘氨酸、DL-丙氨酸等就采用此方法生产。
  ●微生物发酵法
  是借助微生物具有自身合成所需氨基酸的能力,通过对菌株的筛选、诱变处理及代谢过程的调节来达到合成某种氨基酸的目的。目前60%以上的氨基酸是采用生物发酵法进行生产的,其中产量最大的是谷氨酸,其次是赖氨酸。
  ●酶法
  利用微生物中特定的酶作为催化剂,由底物经过酶催化生成所需的产品。目前应用酶法生产的氨基酸有10多种,如L-丙氨酸、L-色氨酸、L-丝氨酸等。
  (二)氨基酸产品的发展
  在上世纪60年代确立的工业生物发酵法使氨基酸工业开始起飞,并使其产量大增,成本大幅下降。到上世纪90年代末,全球氨基酸总产量已达200万吨。其中谷氨酸居首,其次是赖氨酸和蛋氨酸。
  我国药用氨基酸原料生产厂已发展到40多家,产量已由1994年的600多吨增长到4000多吨,18种必需氨基酸中已有17种实现了国产化。氨基酸类药物最大产量是氨基酸输液,2000年约为1亿瓶,2005年估计将达到3~5亿瓶。
  上海味之素氨基酸有限公司2000年3月2日在沪建成投产,投产后一期工程生产丙氨酸、精氨酸、组氨酸、苏氨酸等10个医药用氨基酸品种,产量为830吨,今后将增加到17个品种,并逐步扩大生产规模,部分产品还出口美国、欧洲等地,并返销日本。该公司将成为国内主要的药用氨基酸原料的供应基地。而且上海已与世界最大药用氨基酸生产公司———日本协和发酵公司达成协议,拟引进日本全套先进发酵技术,生产精氨酸、组氨酸、环丝氨酸等国内氨基酸工业的缺门产品。我国氨基酸工业中的“瓶颈”现象将不复存在,届时上海将成为中国最大的药用氨基酸工业基地。
  (三)氨基酸产品的应用
  几十年来随着氨基酸生产技术的不断革新,成本下降,进一步促进了氨基酸的应用向多元化发展,部分应用领域已发展成熟,如在医药、食品及饲料方面的应用。
  氨基酸在传统医药领域上用于氨基酸营养输液、代血浆用输液、止血用氨基酸输液、婴幼儿用氨基酸输液、治疗用氨基酸输液和氨基酸口服液,主要是18种必需氨基酸。目前还用于治疗药物、短肽药物和医药合成原料。作为治疗药物主要是氨基酸衍生物有数百种,广泛用于治疗肝性疾病、心血管疾病、溃疡、消炎及神经系统疾病。
  ●食品
  氨基酸具有营养、调味、添色、增香、矫味、除臭、保鲜、保色、抗氧化等多种功能,在食品工业中的应用极其广泛,其量约占氨基酸总量的60%。在食品的调味、防止食物变质、消除异臭、提高食品风味及增加营养价值等方面发挥很大作用。目前有8种氨基酸被用于食品调味剂,主要是鲜味剂和甜味剂:有甘氨酸、色氨酸、组氨酸、胱氨酸、亮氨酸等用于防止食品变质等方面;有天门冬氨酸、丙氨酸、甘氨酸,用于饮料业口感和口味的改善上。目前日本企业推出了氨基酸运动饮料、氨基酸大众饮料、氨基酸柠檬水、氨基酸减肥饮料等。
  ●饲料
  在世界范围,最大的氨基酸市场是饲料添加剂,主要有四个方面的功效:促进动物生长发育,改善肉质;提高产奶、产蛋量;节省蛋白饲料,使饲料得到充分利用;降低成本,提高饲料利用率。目前用于饲料添加剂的有蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸7种氨基酸。其中以蛋氨酸和赖氨酸为主,其次是苏氨酸和色氨酸。
  西方研究人员在上世纪90年代发现,在猪饲料中添加少量L-色氨酸可提高猪的瘦肉率,减少脂肪层体积并使味道更鲜美。其将成为继蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸之后的第四大饲料用氨基酸,其市场前景十分广泛。
  ●农业
  农药对环境的污染已构成严重的社会问题,人们一致希望能有不会构成公害的农药问世。氨基酸农药即是无公害农药,其易被微生物分解,而且无毒性、不污染环境,可增强植物抗病菌能力。主要品种有杀虫剂、杀菌剂、除草剂、农药稳定剂、植物生长促进剂、脱叶剂等。 (四)氨基酸主要生产情况
  ●日本味之素公司创业于1909年的日本味之素公司,其氨基酸产业历史是最长的,也是目前实力最强的国际大公司。味精产量居世界之首。赖氨酸方面计划在2004年末,将饲料赖氨酸加工能力提高35%,达到27万吨/年。拟将泰国加工厂加工能力提高2万吨。将美国和意大利的加工厂加工能力分别提高1万吨。而在巴西方面改造工程分两步走,第一步在今年夏天增加1.8万吨,第二步到2004年末再增加1.2吨,合计3万吨。在其他药用氨基酸方面也是品种最多、产量最大的公司之一。在中国有上海味之素氨基酸公司、莲花味之素公司、莲花味之素氨基酸公司、川化味之素公司。
  ●日本协和发酵公司在药用氨基酸生产技术的研究开发方面,日本协和发酵是比较著名的。近年来,协和发酵先后与我国的上海冠生园、天厨味精厂合资,共同开拓中国市场。日本协和发酵公司注重新技术的应用。最近成功研究出一种有利于工业化生产的氨基酸生产方法,荒木等人发现利用棒状谷氨酸生产菌,并以L-天冬氨酸为氮源,可以提高氨基酸的生产效率。且发现将L-天冬氨酸或其盐为发酵基质加入发酵培养基之中,效果更加显著。此外,协和的赖氨酸是世界上主要生产公司之一,苏氨酸和色氨酸也有相当的规模。
  ●德国Deggusa公司
  德国Deggusa公司是生产氨基酸实力比较强的公司之一,化学法生产的蛋氨酸居世界首位。发酵法生产的赖氨酸具有相当的规模,苏氨酸基本上被Deggusa和味之素所控制。Deg?gusa视中国为亚洲经济发展的重要推动力,并将通过三个发展战略大力拓展在中国的业务。这三个发展是人才的发展、技术的发展和市场的发展。在2002年10月9日把德固萨中国有限公司(香港)改名为德固赛香港有限公司,并随后在中国北京成立了德固赛(中国)投资有限公司。在2003年初,该公司宣布重组中国投资公司并追加8000万美元投资。
  ●美国ADM公司
  是拥有粮食加工、储运和全球贸易的大型国际公司,作为ADM十三个部门之一的生化部近年将工业发酵产品作为重要领域之一,取得长足的发展。生产的发酵产品有乳酸、柠檬酸、黄原胶、苏氨酸、色氨酸和赖氨酸。饲料级赖氨酸的年产量为全球单一生产工厂之冠,并且是世界主要公司之一。采取基因重组技术生产苏氨酸正在被中国市场广泛接受。
  ADM公司1995年在中国大连建立了独资艾地盟动物保健及营养有限公司,其设施规模和生产能力居中国大型预混料的前列。
  ●韩国希杰公司希杰公司创建于1953年,当时是一家专业制糖企业,同时也是韩国三星集团中第一个生产型企业,1993年正式脱离三星集团,目前发酵制品有核苷酸、赖氨酸、味精及医药产品。近年来该公司致力于国际市场的开拓,并利用其技术优势在中国、印度尼西亚、东南亚各地建立了生产基地。

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