您現在的位置:首頁 > 成果轉化 > 成果推介
丙酮酸生物發酵生產關鍵技術
  發布時間:2018-05-21    供稿部門:產業合作部

  項目概況  

  丙酮酸(Pyruvic acid),又稱2-氧代丙酸(2-oxopropanoic acid)、α-酮基丙酸(α-ketopropionic acid)或乙酰基甲酸(Acetylformic acid),是最重要有機酸之一。在制藥、食品、化工、農用化學品等領域以及科學研究中都具有廣泛的用途。丙酮酸在生物能量代謝中具有十分重要的作用,丙酮酸系列的衍生產品,包括丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸肌酸鹽、丙酮酸鈣、丙酮酸鉀、丙酮酸鈉、丙酮酸鎂等,在醫藥、化工等領域應用廣泛,同時也是多種化工產品、農藥等的原料。丙酮酸(鹽)及其衍生物的用途主要包括以下幾個方面: 

  1)制藥工業:用于酶法合成L-色氨酸、L-酪氨酸、L-多巴胺;合成 L-半胱氨酸、L-亮氨酸、維生素B6B12等;合成血管緊張肽抗藥、系列酶蛋白抑制劑、鎮靜劑、辛可芬、異煙肼丙酮酸鈣、2-苯基喹啉-4-羧酸、恩波吡維銨、磷酸烯醇丙酮酸、4-甲唑甲酸、噻咪等。另外,丙酮酸鈣還可用作減肥保健藥品。 

  2)日化工業:丙酮酸乙酯可抑制表皮中的酪氨酸酶的形成,美白肌膚;可用作化妝品的防腐劑和抗氧化劑;用作空氣清新劑。 

  3)農用化學品:合成乙烯系聚合物、氫化阿托酸、谷物保護劑等多種農藥的起始原料。 

  4)食品/飼料工業:GB2760-1996 規定為酸味添加劑;作為添加劑具有防腐保險功能。 

  5)細胞培養與生化研究:與乳酸組成抗氧化劑,降低對細胞的傷害;丙酮酸鈉可以作為細胞培養中的替代碳源,是動物細胞培養的重要底物。用于伯醇及仲醇的鑒定、轉氨酶的測定、脂肪族胺的顯色劑等。 

  丙酮酸的工業生產方法主要有化學合成法、酶轉化法和微生物發酵法。化學合成法主要為在液相或氣相中將酒石酸(或乳酸酯)氧化為丙酮酸酯,水解成丙酮酸,但該方法污染重,成本高,缺乏競爭力。其它還有一些化學轉化法如羥基丙醇法,乳酸氧化法等均由于原料不足或成本缺乏工業化可行性。酶轉化法是利用微生物細胞中的酶系將乳酸等脫氫氧化為丙酮酸該方法轉化率高、但底物成本高。微生物發酵法是利用低成本的葡萄糖作為底物生物發酵生產丙酮酸。目前研究的微生物主要包括酵母、擔子菌、放線菌和細菌等。我們通過構建新型大腸桿菌工程菌,實現了以葡萄糖為原料生產丙酮酸的高轉化率發酵,該法綠色、環保、可持續,具有經濟競爭力,有很好的產業應用前景。  

  市場前景 

  目前,全球丙酮酸市場需求約24000噸,按照丙酮酸的國內市場價約在5萬元/噸左右,市場總值約12億。我國有近10家企業生產丙酮酸及其鹽、酯類,年產丙酮酸1000-1500噸,其中80%以上用于出口,同時國內丙酮酸市場的年增長率達到了8%-10%。隨著工業應用領域的不斷拓寬,丙酮酸用量也會急劇上升。自1995年美國等國以丙酮酸鈣用于減肥保健以來,丙酮酸消費量激增。國際市場上,80%的丙酮酸用于制藥工業,20%左右用于食品保健品及其它工業行業。因此丙酮酸產品的國際、國內市場缺口較大,加上國內市場需求量逐年增大,特別是高質量的丙酮酸尤其缺乏,其市場已進入高速成長期,銷售前景廣闊。 

  技術特點 

  利用先進代謝工程技術,通過從頭理性設計和系統優化大腸桿菌,我們構建了生產丙酮酸的大腸桿菌工程菌。該菌株不含任何質粒,遺傳穩定,以葡萄糖為碳源生產丙酮酸。目前在5L發酵罐水平,通過分批補料的方式,40小時發酵,丙酮酸產量可達到70g/L左右,基本不含副產物,轉化率達到0.8g丙酮酸/g葡萄糖。 

  投資與效益分析 

  根據目前技術水平,初步估算丙酮酸的生產綜合成本約2.5萬元/噸,目前市場定價約為5萬元/噸。以1000噸生產規模計算,毛利潤可達2500萬元/年。 

  研究階段 

  小試階段。   

  發布及更新時間 

  2018年5

    聯系電話

    022-84861990

打印】  【關閉】  【返回
Copyright 2012 All Rights Reserved 北京pk賽車投注 版權所有
通訊地址:天津空港經濟區西七道32號,郵編:300308
電話:022-84861997/84861977,傳真:022-84861926,郵箱:tib_zh(AT)ypqyd.com
京ICP備05002857號