赖氨酸

5 ； 』 救缸 灸盗酋釜碴 L一事融氧 舀爱逢盾篁益 兰茎丝 (四川川化集团公司 610301) 篙萌 1 概连 L一赖氨酸，别名L一已氨酸、L一橙氨酸、L一2，6 一 二氨基已酸，外观为白色或近白色自由流动的结晶 性粉末，无肉眼可见杂质，263—264℃熔化。由于游离 的L一赖氨酸极易潮解 困具有氨基酸而发黄变质，井 有刺激性腥味，难于长期保存，因此 一般商品都是L 一 赖氨酸盐酸盐。 鞍氨酸盐酸盐的化学名称L一2，6一二氨基已酸 盐酸盐，分子式c_．d-IHN202-HCI，结构式为(1ql-I2一CH2 一 口 一CH2一cH2一CH—COOH)-HC1，分子量(以无 NH2 水计)182．65。英文名L—Lysine Mono—hydgochlo- fide。 赖氨酸盐酸盐通常较稳定，高温下易结块，稍着 色．相对湿度60％以下稳定，60％以上则生成二水合 物．与维生素C和维生素 并存则着色。碱性条件及 直接与还原糖存在下加热则分解，易溶于水，水溶液呈 中性至微酸性，与磷酸、盐酸、氢氧化钠、离子交换树脂 等一起加热，能起到外消旋作用。 2 生产方法 2．1 微生物发酵法 微生物发酵法是利用微生物具有的能够台成其自 身所需的各种氨基酸的能力，通过菌株的溶变等处理． 选育出各种营养缺陷型及抗性的变异菌种．以解除代 谢调节中的反馈与阻遇，达到过量合成某种氨基酸的 一 种生产方法。 发酵法生产鞍氨酸通常以淀粉、甘蔗或甜菜制糖 后的废搪蜜为原料，其简单的工艺过程为：淀粉中的酸 或酶经水解成淀粉糖，加人营养盐词pn值后．进^发 酵罐进行灭菌处理，然后接人种子培养物使其发酵，经 过微生物发酵后的浓缩液冷冻结晶、离心分离、烘干提 纯后即得产品。 该方法自50年代后期开发成功后，70年代以后生 T 产工艺日趋成熟，鞍氨酸的产量也随之迅速增加，目前 世界上80％左右的赖氨酸都是采用该法生产的。 2．2 化学一酶法 该方法是借助于有机合成及生物化学工程相结合 的生产技术．可以已内酰胺或二氢呋喃为起始原料 及 以糖醛为原料制取的两种方法。 制造尼龙原料已内酰胺时有大量的环已烯生成， 用环已烯易于合成DL一氨基已丙酰胺(DL—ACL)， 以此为原料采用水解酶法生产鞍氨酸，分为两步反应 进行。先用L—ACL水解酵不对称水解 L—ACL的环 状酰胺链生成L一鞍氨酸 再用ACL消旋酶使残存的 D—ACL消旋化反应。具体工艺中采用罗伦氏隐环酵 母等进行水解反应．用奥巴无色杆菌进行消旋反应。 100g／L的DL—ACL几乎可以全部转化为L一鞍氨 酸。日本东丽公司采用该方法生产糨氨酸，年产量达1 万吨。 2．3 其他方式 生产鞍氨酸的方法除上述两种方法外．还有由血 粉、酪蛋白、脱脂大豆水解后，用离子交换树膪分离而 生产的蛋白质水解法，以及用化学合成法制得廉价中 问体．借助酶的生物催化作用来生产糨氨酸的化学合 成法．但这些方法应用较少。 3 产品标准 3．1 质量标准 鞍氨酸产品有食品级、医药级和饲料级三种规格． 一 般以饲料级产品生产的鞍氨酸．经过进一步精制提 纯．就可以得到食品级和医药级的糨氨酸产品。国家 标准GB10794—89和GB8245—87分别规定了作食品 {器加剂及饲料添加剂的糨氨酸产品的质量标准(表1)。 3．2 毒性 其毒性试验为：LDs0，10．75g,,'kg，大鼠、径口。目 前糨氨酸已被美国食品药物管理局、日本和欧洲共同 体的相应政府机构批准为食品添加剂和饲料幂加剂， 35 维普资讯 http://www.cqvip.com 我国也制定了国家标准认可，可以安全用于食品中。 但赖氨酸用量不能过置超标，否则是有危害的。如日 本厚生省《食品暴加物公定书注解》中指出，以舍4％的 赖氨酸饲料喂鸡，可引起衰弱和脱毛现象。在受精卵 中加人1％的赖氨酸可致畸形。 表l 赖氨酸质量标准 食品嚣加剂 饲料掭加剂 规格爱国家标准 GB1 94—89 GB8245—8 含 量 ％ ≥ 98 0 蛆 5 比旋光度[ ] +19．0。一+2l 5。 +l8 0。一+21 5‘ 干燥失重，％ ≤ 1 0 1．0 灰分(灼烧残渣) 《 O 2 O．3 重盘属(以Pb计)，％《 O．00l 0．∞3 砷(AS)．％ ≤ O 0001 0 0cn2 3 3 价格及包装 国内赖氨酸产品的价格一般在 2．2～2 6万元／ 吨，从国外进口的味之素、世元、ADM、南韩的j鲎氨酸产 品价格最高时达3．4万元／吨，一般价格为2 8万元／ 吨 j鲎氨酸内包装为双层塑料袋，外包装为圆软木板 桶，或不用外包装。包装规格为每袋净重 500g、25kg 两种．允许公差为±2％。产品应贮存于阴凉、干燥、通 风的仓库中，在运输过程中应防雨、防潮、防晒 4、主要用途 4．1 食品添加剂 赖氨酸是合成脑神经、生殖细胞等细胞棱蛋白及 血红蛋白的必要成分。但不能在人体内合成，必颈以 蛋白质或氨基酸的形式从体外供给，是人体内必需的8 种氨基酸之一，如缺乏则引起蛋白质代谢障碍及功能 障碍，导致生长障碍。 一 般情况下动物性蛋白质中的必需氨基酸比例与 人体需要的比例基本一致，而植物性蛋白质中的必需 氨基酸比例不当，其中j鲎氨酸量为最低，称之为第一限 制性氨基酸，这样影响了蛋白质的利用。若能在各类 食物中添加适量的赖氨酸，可大幅度提高其蛋白质的 效价，使之营养价值接近于动物性蛋白质，此过程称为 强化。如在小麦淀粉中暴加0．2％的j鲎氨酸，则可使其 蛋白质的营养价值由原来的 ％提高到 71．1％。因 此，赖氨酸的营养强化作用已受到人们极大的重视，目 前，世界上氨基酸工业生产中，除答氨酸外，产量最大 的就是赖氨酸。 通常 lg j鲎氨酸相当于1．25g赖氨酸盐酸盐，若以 赣氨酸计，成人每日的最小需要量，男性约0．8g、女性 约0．4g、青年 l2～S2mg／kg、儿童180mg／kgo儿童对 · 36 · 赖氨酸的需要量是成年人的l0～20倍，在少年儿童饮 食中添加适量赖氨酸可促进生长发育，提高免疫能力， 增强体质和提高智商。 在食品中的暴加用量，以较氨酸计，速煮面50mg／ 1oog、面包和饼干 199mg／100g、小麦粉 和通心粉 1SOmg／loog。 4．2 饲料添加剂 畜禽缺乏赣氨酸时，幼禽幼畜生长缓慢，氮平衡失 调，皮下脂肪减少，骨钙化失常。在饲料工业中，赖氨 酸作为配合饲料的暴加剂，改善了饲料中氨基酸的平 衡性，提高饲料质量 用以饲喂畜禽，不仅降低了饲肉 比，提高了饲料的利用率，降偶成本，而且还能促进畜 禽生长发育，缩短饲养期，提高瘦肉率和产卵率、增强 畜禽的免疫力。一般赖氨酸在饲料中的添加量为 o．1％ 一o．3％ 4．3 医药中闻体 在医药工业中，赖氨酸是复方氨基酸输液的组成 之一，氨基酸输液是营养剂和代谢改善荆，用以治疗营 养不良症。对外伤、烙伤、手术病人的恢复健康具有显 著效果。赖氨酸还可制造赖氨酸泛酸盐，用于治疗白 细胞减少症。赖氨酸添加于阿斯匹林中，可提高阿斯 匹林的溶解度，增加疗效，降低副作用。赖氨酸还可用 作牙科口腔保护剂，以及用于多肽合成化学、生化研究 及赖氨酸其他桶生物的制备，同时也是制造多种营养 药品的原料。 5．生产现状 赣氮酸在国际上的开发研究始于6o年代，工业化 生产始于70年代，目前年产量约 25万吨。国外赖氨 酸生产厂家除韩国的Miwon公司采用自己的菌种和 技术外，其余均为日本味之素集团和 和发酵集团所 垄断。日本味之素集团在美国、法国、意大利、泰国均 建有生产基地，其赖氨酸的销售额约占世界市场的 40％左右。美国ADM公司的赖氨酸年产量达 l2万 吨，主要供应北美地区赖氨酸的需求，其余产品用于外 销，在国际市场上与日本赖氨酸产品竞争激烈。 我国在6o年代就完成了赖氨酸发酵法生产工艺 研究，70年代末，就建设了一批生产厂，产量也有较大 的增长。其中由广西化工生物技术研究所开发成功的 j鲎氨酸生产技术，利用甘蔗废糖蜜作原料，于1987年 建成了周内当耐最大的年产lO00吨赖氨酸生产装置。 近 lO年来，国内j鲎氨酸生产发展较快。工业化生 产已初其规模，生产厂家已有近20家。其中广西赖氨 酸厂最近已改制组成国有大型企业广西桂元赖氨酸有 限责任公司，理已拥有年产 1万吨赖氨酸生产装置。 维普资讯 http://www.cqvip.com 目前该公司的年产赖氨酸1—3万吨技改扩建工程已 列人国家“双加”工程，计划在 1999年前建成投产。福 建泉州赖氨酸厂与泰国正太集团合资成立了大泉赖氨 酸有限公司，将年产 1000吨的生产规模扩建到年产 3000吨装置。 此外，国内还有一些规模较小的赖氨酸生产厂家， 如大连制药厂、陕西西北第二制药厂、苏州吴江天厨味 精厂、江苏镇江制药厂、天津食品公司第二生化药厂、 山东悔阳氨基酸厂、广西上思赖氨酸厂、上海嘉定新岗 制药厂、江苏凯亨生物实业集团公司等，其赖氨酸产品 主要是食品级和医药级的，年产量约千余吨。 为了满足国内迅速增长的赖氨酸市场的需求，目 前广西、广东、湖北、云南、四川、重庆等省市都在积极 计划扩建或新建赖氨酸生产装置。如四川川化集团有 限责任公司与日本味之紊集团合资，成立了川化味之 索有限公司，1994年 l0月 19日破土动工兴建年产 60OO吨赖氨酸生产装置．1996年6月建成投产后，扩 建工程也同时开始建设，目前整个工程已竣工投产，形 成年产1万吨赖氨酸的生产能力，大大缓解了四川这 个养猪大省赖氨酸供应紧缺的局面。重庆万县市飞亚 集团也正在筹建年产5000吨赖氨酸生产装置。 在引进国外先进赖氨酸生产技术的同时，国内也 十分重视自行研究开发符合我国国情的赖氨酸生产技 术。目前国内有关单位已成功地开发出发酵法生产赖 氨酸的新工艺。该工艺刺用玉米、甘薯、大米等淀粉质 原料，葡萄糖母液，甘蔗糖蜜，甜菜糖蜜等废料，用高产 菌种和发酵工艺生产赖氨酸，提取率达80％一85％，糖 转化率达4o％一42％，产品收率 90％以上，生产菌株 的产酸能力，发酵和提取技术在总体上已达到国际先 进水平。 6．市场供需状况 目前，国际市场上赖氨酸的需求强劲，在最近一年 里，世界范围内赖氨酸由于供求紧缺，导致价格大幅上 扬，已从2．5美元／k8持续上涨到5．03美元／l：g。仅美 国出口到欧洲的赖氨酸就从1995年的3800万美元猛 增至7'2O0美元。国际市场目前赖氨酸的年需求量约 为25—30万吨，并以每年 10％左右的速度增长，市场 锖售总额每年达 6．5亿美元。国外的厂商，如美国 ADM公司、日本味之紊集团等正在纷纷扩大生产，在 美国、巴西、南非等地新建年产 l万吨赖氨酸生产装 置。 国内目前赖氨酸的现有生产能力约年产2．5万吨 左右，但每年的年产量不足万吨。据不完全统计，1994 年和 1995年国内赖氨酸的年产量分别为 5665吨和 6500吨，1996年也仅为7812吨，远远不能满足国内市 场日益增加的需求．尚需从美国、韩国等国进口来弥补 国内供需缺口。据海关统计，近年来国内赖氨酸的进 出口情况见表 2。 表2 近年来国内赣氨酸的进出口情况 年 份 进口量，吨 出口量，吨 l992 967l 75 23 4 l993 9254 l3 ·l0竹 l l9舛 2㈣ 53 82l 5 l995 242l9 88 62 3 l996 l34l7 98 313 l3 1997．1—8 6389 55 462．54 虽然在目前赖氨酸的消费结构中，用于饲料添加 剂的约占总量的 90％左右，食品工业中的消费仅占 5％，但是规模庞大的国内食品市场是不窖忽视的。 1995年全国工业普查结果显示，食品工业总产值在国 民经济各部门中的比例已由过去仅次于机电和纺织的 第三位跃居第一位。据有关部门预测，1997年我国食 品工业总产值将超过5000亿元，2000年将达到7000 亿元，“九五”期间，食品工业的年增长速度为 ll％左 右，这无疑为食品工业的发展提供了良好的契机。 随着国民经济的迅速发展，人民生活水平也不断 提高，对于食品消费的要求也越来越高，并正在以温饱 型向小康型转变．一般的食品也不再能完垒满足消费 者的要求，人们开始追求品质优良的食品，保持健康的 意识日渐强烈。而赖氨酸作为一种氨基酸，能优化蛋 白质使食品营养价值大大提高，将更多地应用于食品 工业中生产各种营养强化食品，成为尽快改善我国膳 食结构的捷径。据有关专家预测，今后几年，赖氨酸在 食品工业中的需求量将呈大幅增长的趋势。 我国是农业大国，畜牧业在国民经济中占据相当 比重。据统计，我国每年养猪3亿头、羊 15亿只、牛 6600万头、鸡l5亿只。而我国目前饲料添加剂的实际 产量和消费量都比较少。近年来，国内饲料工业发展 很快。据统计，1996年全国混配饲料产量达5523万 吨，若按其总量的0．1％添加赖氨酸，就需赖氨酸5．5 万吨左右。另据全国饲料工业发展规划，到20o0年， 全国混配饲料产量将达到8OOO万吨，赖氨酸的需求量 将达8万吨以上。 此外，在医药工业中，赖氨酸的需求量也将逐年增 加。预计目前国内赖氨酸的年需求量为8万吨，2000 年将选到lO万吨。因此，当前国内赖氨酸工业正面柱 着良好的发展机遇，赖氨酸产品市场前景十分广阔。 · 37 · 维普资讯 http://www.cqvip.com