蛋氨酸市場及技術分析報告工業(yè)生物技術知識環(huán)境二〇一一年四月目錄1. 蛋氨酸的市場需求 11.1. 國內外需求總量 11.2. 飼用蛋氨酸無需拆分D構型和L構型 12. 蛋氨酸的主要生產技術分類 23. 蛋氨酸的合成與生產情況 34. 化學法與生物法（發(fā)酵法）的技術和成本比較 45. 生物法生產的可行性及難點 66. 專家咨詢意見 76.1. 專家意見 76.2. 咨詢專家 8蛋氨酸的市場需求國內外需求總量目前，蛋氨酸的市場應用主要應用于飼料行業(yè)。2009年：蛋氨酸全球年產量70萬噸，中國進口10萬噸。市場價格在30～60元/kg之間波動馬桂燕.蛋氨酸市場回顧與2010年展望馬桂燕.蛋氨酸市場回顧與2010年展望.飼料廣角.2009,(6):15-17.2010年：全球蛋氨酸需求總計75.5萬噸，分布大體如下：歐盟15萬噸；俄羅斯2萬噸；美國16萬噸；中東2萬噸；中國12萬噸；日本1萬噸；墨西哥2萬噸；亞洲/ANZ（澳大利亞、新西蘭）9萬噸；巴西8萬噸；阿根廷2萬噸；其他國家6.5萬噸，總計75.5萬噸松田敦郎松田敦郎.全球蛋氨酸市場格局變化及價格趨勢分析.北方牧業(yè).2010,(11):12.2010年，國內進口蛋氨酸（固體）10.242084萬噸。較2009年增長7.32%。2010年價格在37.5～49.48元/kg之間波動閆洪穎，孫峰閆洪穎，孫峰.2010年中國蛋氨酸市場回顧及2011年展望.中國畜牧雜志.2011，47(4):27-30.飼用蛋氨酸無需拆分D構型和L構型L構型的氨基酸能直接被動物所利用，D構型的要先轉變?yōu)長構型才能利用，但L-蛋氨酸與D-蛋氨酸（經轉化后）對多數生物利用率相同。由于合成的氨基酸多是消旋型，即L構型和D構型各50%的混合物，也叫外消旋物，即用DL-前綴來表示，如DL-蛋氨酸。一般氨基酸右旋體（D構型）是無效的，但蛋氨酸例外，在生物體內D-蛋氨酸能轉換成L-蛋氨酸，正是由于這兩種蛋氨酸在生物化學方面均有效。因此，在合成蛋氨酸生產中不需要拆分而直接使用DL-蛋氨酸上海楓晴化工有限公司。/cn/DL-Methionine.htm。上海楓晴化工有限公司。/cn/DL-Methionine.htm蛋氨酸的主要生產技術分類目前，蛋氨酸主要生產來自于化學合成或者水解蛋白?；瘜W方法合成的蛋氨酸為D-和L-蛋氨酸的混合物。水解蛋白導致一種復雜的混合物，其中蛋氨酸需分離獲得。而生物合成蛋氨酸L-蛋氨酸有2種方法：酶法合成（前體轉化）、微生物發(fā)酵。酶法合成：Chibataetal用?；被崴饷噶Ⅲw切割N-乙酰-DL-蛋氨酸來獲得L-蛋氨酸ChibataI,IshikawaT,YamadaS.StudiesonaminoacidsandstudiesontheenzymaticresolutionandspecificityChibataI,IshikawaT,YamadaS.Studiesonaminoacidsandstudiesontheenzymaticresolutionandspecificityofmoldacylases.BullAgricChemSocJpn,1957,21:304–7.TokuyamaandHatano(1996)在N-醯化胺基酸消旋酶中插入基因，并較高產量的蛋氨酸TokuyamaS,HatanoK.OverexpressionofthegeneforN-acylaminoacidracemasefromAmycolatopsisspTS-1-60inTokuyamaS,HatanoK.OverexpressionofthegeneforN-acylaminoacidracemasefromAmycolatopsisspTS-1-60inEscherichiacoliandcontinuousproductionofopticallyactivemethioninebyabioreactor.ApplMicrobiolBiotechnol,1996,44:774–7.Yamashiroetal.(1988)報道了用芽孢桿菌及其突變體來將DL-5-取代海因轉化為L-蛋氨酸YamashiroA,KubotaK,YokozekiK.Mechanismofstereospecificproductionofl-aminoacidsfromthecorresponding5-substitutedhydantoinsbyBacillusbrevis.YamashiroA,KubotaK,YokozekiK.Mechanismofstereospecificproductionofl-aminoacidsfromthecorresponding5-substitutedhydantoinsbyBacillusbrevis.AgricBiolChem,1988,52:2857–63.Wagneretal.(1996)報到了利用突變菌株DSM9771的休眠細胞將5-[2-(甲硫基)乙基]海因轉化為L-蛋氨酸，并獲得90%的產量WagnerT,HantkeB,WagnerF.Productionofl-methioninefromd,l-(2-methylthioethyl)hydantoinbyrestingWagnerT,HantkeB,WagnerF.Productionofl-methioninefromd,l-(2-methylthioethyl)hydantoinbyrestingcellsofanewmutantstrainofArthrobacterspeciesDSM7330.JBiotechnol1996,46:63–8.雖然目前的酶法工藝能獲得較高產量，但是這個過程要求昂貴的底物。由于酶法合成要求較高的底物，導致研究者尋求發(fā)酵法來合成L-氨基酸。蛋氨酸的合成與生產情況國內外DL-蛋氨酸和L-蛋氨酸的合成情況如下：國內國外DL-蛋氨酸（即用化學法合成）已有上市年產量：20萬噸/年（長春大成）成本：25元/kg已有上市年產量：35萬噸/年（德固賽）成本：1.7美元/kgL-蛋氨酸（即用生物法[包括酶法和發(fā)酵法]合成）已有投產年產量：200噸/年（湖北省八峰藥化股份有限公司，2002年，銷售額486萬美元）中國火炬計劃，81/default.aspx已有上市年產量：暫時未查到。注：1、國家863計劃生物工程領域項目“工程菌固定化細胞生產L－蛋氨酸”技術于近期在新疆農科院通過國家驗收和新疆維吾爾自治區(qū)鑒定。由新疆農科院微生物所石玉瑚研究員主持的這一項目于1998年列入國家863中試研究計劃，在有關部門的支持下，投資1200萬元，僅用一年時間就建成了國內先進的中試車間，在L－蛋氨酸的中試和產業(yè)化方面取得重大突破和創(chuàng)新，不僅簡化了工藝，而且節(jié)約了大量的原料，較國外技術降低成本約1/3，其指標達到了日本、美國藥典的標準，其中?；腹こ毯拖夹g達到了世界先進水平。2、2010年，八峰藥化股份有限公司采用氨基酸?；讣夹g制取L-蛋氨酸，順利開發(fā)出2000噸級L-蛋氨酸生產新工藝中國飼料行業(yè)信息網，/additive/addzhuanti/20110105164406.html中國飼料行業(yè)信息網，/additive/addzhuanti/20110105164406.html化學法與生物法（發(fā)酵法）的技術和成本比較目前，公開資料中對蛋氨酸的化學法與生物法的技術和成本比較直接報道很少，但可以從發(fā)酵法生產L-蘇氨酸的作一間接比較。(1)發(fā)酵法生產L-蘇氨酸生產成本估算發(fā)酵法生產L-蘇氨酸，淀粉單耗可控制在每噸蘇氨酸2.378t左右，水、電、汽成本可控制每噸2,000元以內，生產飼料級L-蘇氨酸生產成本可控制在10,000元/噸左右（生產成本，不包括人員工資，設備折舊，銷售管理等費用），當前市場平均售價約為15,000元/噸(含稅)吳澤華，王志強，李剛等吳澤華，王志強，李剛等.發(fā)酵法L-蘇氨酸生產研究.科技傳播.2010年.(2)化學法生產蛋氨酸我國生產成本為25元/kg（即25,000元/噸），國外成本為約1.7美元/kg（按6.8換算，約為11,560元/噸）婁玉英，郭蘭疃.蛋氨酸的生產現(xiàn)狀及發(fā)展前景.河北化工.2010年.。婁玉英，郭蘭疃.蛋氨酸的生產現(xiàn)狀及發(fā)展前景.河北化工.2010年.(3)生物法（發(fā)酵法）合成蛋氨酸甲硫氨酸合成代謝，涉及到至少三個方面：甲基、硫、碳骨架?？梢詮纳锖铣煞ㄉa蛋氨酸耗能：甲硫氨酸生物合成的關鍵步驟在于將硫摻入碳骨架中，常規(guī)使用的硫源為硫酸鹽，必須由微生物攝取。隨后微生物需要活化并還原硫酸鹽。這些步驟中每分子甲硫氨酸需要消耗7molATP及8molNADPH的能量Neidhardt,F.C.,J.Ingraham,andM.Schaechter.1990.PhysiologyoftheBacterialCell:AMolecularApproach.SinauerAssociates,Sunderland,MA.520pages.Neidhardt,F.C.,J.Ingraham,andM.Schaechter.1990.PhysiologyoftheBacterialCell:AMolecularApproach.SinauerAssociates,Sunderland,MA.520pages.反饋抑制：產甲硫氨酸的微生物進化出在甲硫氨酸合成速率和量上都受到嚴格控制的代謝路徑。這些調控機制包括反饋調節(jié)機制，即一旦細胞產生了足量甲硫氨酸，產甲硫氨酸代謝路徑的活性則受到下調Neidhardt,F.C.(Ed.inChief),R.CurtissIII,J.L.Ingraham,E.C.C.Lin,K.B.Low,B.Magasanik,W.S.Reznikoff,M.Riley,M.Schaechter,andH.E.Umbarger(eds).1996.EscherichiacoliandSalmonella:CellularandMolecularBiology.AmericanSocietyforMicrobiology.2vols.2898pages.考慮能耗與反饋抑制兩個因素來推測，用生物發(fā)酵法合成蛋氨酸需要消耗更多的能量，以及存在反饋抑制，這些導致生產成本的增加，故就目前而言，蛋氨酸的生產成本要比蘇氨酸要高的多，即高于10,000元/噸。生物法生產的可行性及難點甲硫氨酸合成代謝，涉及到至少三個方面：甲基、硫、碳骨架。而其中存在兩個關鍵性的問題，即耗能和存在反饋抑制。資料顯示，用生物發(fā)酵法生產甲硫氨酸可行，但是其難點在于用基因工程方法構建高產的菌株Bolten,ChristophJ.etalTowardsMethionineOverproductioninCorynebacteriumglutamicum-MethanethiolandDimethyldisu