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签到天数: 1833 天 连续签到: 3 天 [LV.Master]伴坛终老
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发表于 2012-3-17 23:48:15
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Re: 关于粘红酵母酶法制备L-苯丙氨酸
To 熊xx同学:5 Q8 s q- X4 _; }8 }
对你的问题逐一回答如下:& G7 h: P P: K) L! S
问题1: 现在酶法制备苯丙氨酸还有很好的竞争力吗?- z: `7 h& e: g" K* k" I
答:从中长期来看,我认为还是有竞争力的,因为它是非粮途径的酶法新工艺,符合我国缺粮的国情;如果立项开发四氯化碳-肉桂酸-Phe路线,从国家层面开通工艺规模开发肉桂酸,本工艺有很好的竞争力;加之为替代进口医药级(大输液)Phe,企业如能持有Phe药证,现行的100t/a级红酵母PAL/肉桂酸工业生产是“技术可行-经济合理”的(见附件)。本工艺在1998-2005期间3家企业共计生产了2000tPhe(工业级),系国内首次突破Phe的工业生产工业;其后,福建麦丹公司的崛起(基因工程菌发酵糖)取代了本工艺。
* K/ F6 V/ L F) ]/ _问题2: 粘红酵母的PAL基因是否能克隆出全长? 在NCBI上面看到您实验室公布的是核心部分序列( D4 L" o5 N# Y* }6 X8 Y
答:能克隆出全长,但是须得在国家层面立项有巨额经费支持。我最后一个关门弟子,仅能发表本实验室作出的该工业试产红酵母部分公布PAL核心序列。希望你们能继续作下去,再度投产。
8 }3 [- y: `, h }% A问题3: 酶法制备苯丙氨酸是否还在工业化,反式肉桂酸是如何回收利用的?
- h" j2 V3 R- l- k' B2 {) F答:听说美国一家公司还在生产。做药用级肯定没问题,因为它纯度高,杂酸含量低(与糖发酵日韩美Phe产品比较);且当年绍兴亚美公司开发化学法法工艺生产阿斯巴甜产品时,每批都要多产出若干公斤的阿斯巴甜产品,说明红酵母PAL/肉桂酸工业生产Phe质量高。反式肉桂酸回收方法很简单,加盐酸酸化(pH2)沉淀析出,过滤干燥再利用。它稳定性好,不像苯丙酮酸/酶法产Phe;加之氨基供体是廉价的氨水,而非L-Asp。
S' |& h& `: f! j# a! E3 _能否满意这些解答?如还有问题可继续与我沟通。2 p% m9 I# h# ]$ H1 ]( n
附件:( P+ E! r' o& z Y
肉桂酸产品链消化四氯化碳的前景展望6 {4 Z3 b- v, w& A1 d0 q# P9 e' h0 z
杜志明 郑华珍" r2 l& g4 n/ c$ D+ B [
(浙江巨化股份有限公司发展部,浙江衢州324004): f! s; Q% X O
摘要 围绕四氯化碳一肉桂酸一L一苯丙氨酸一阿斯巴甜产品链,对四氯化碳的前景进
1 p) H3 x6 I; {3 g. R行了技术可行性和经济性的分析和展望。
8 \* q, t( X, [) A+ c) x关键词四氯化碳肉桂酸 L一苯丙氨酸阿斯巴甜
! Q6 _+ p4 ?+ N7 X/ _! B7 x# D根据蒙特利尔条约,消耗臭氧层物质之一的四+ p3 _6 E. G( y
氯化碳,作为溶剂和终端产品将逐步削减直至停止
$ F; }. D. a, \ h- E- f" G使用。四氯化碳主要是生产甲烷氯化物过程中产生/ e9 x0 g4 A- y3 {0 {2 t1 x8 G
的,随着国内甲烷氯化物装置能力的不断扩大,加上3 n/ B' d; ` M; W
四氯化碳目前主要下游产品如氟致冷剂F1 1、F12
+ i4 |: Q1 e |- P5 Z也面临着淘汰,如不能有效及时地进行四氯化碳转$ w, @- N& f' i. D/ D/ v
化工作,四氯化碳产品有可能大量过剩。所以加强
9 }/ q i$ A$ N0 f四氯化碳转化为其它化工产品的研究成为非常必要
; L# Z2 i5 v; X0 D的工作,本文就四氯化碳法生产肉桂酸路线消化四- r7 B ]' [2 ~9 X
氯化碳的前景作一探讨。# E% z8 ^- A. t$ _; ^1 P
1 肉桂酸主要用途和国内生产现状' o% h# d' Z2 i
肉桂酸又名桂皮酸、桂酸、B一苯基丙烯酸,为. V! w! \) Q4 P
结晶性粉末。可用于合成药物如心可定、心痛平等,
" `2 k; t! C7 V# @4 E7 p5 p+ r- w自身除可作为香料外,还可合成肉桂酸甲酯、肉桂酸2 c9 p; }& f' a7 X* H
乙酯等肉桂酸酯类香料;也可用于合成负片型感光 o4 T9 A0 Y; E
树脂,如聚乙烯醇肉桂酸酯、聚乙烯氧肉桂酸乙酯和
& w) q' R: b$ W0 D; n侧基为肉桂酸酯的环氧树脂。以上领域肉桂酸国内* V' E9 N: W1 b
年需求约400 t。最大的用途在于合成L一苯丙氨
+ f" C# A0 ]8 I9 c酸。肉桂酸国内的生产厂家情况见表1[11。
' ]+ n [9 [9 ~3 w) m' t$ I% H表1 国外肉桂酸生产家及工艺4 d: f: v2 A! g+ y5 ^' H, d) E7 ]( R
生产厂家 生产工艺
! _' H6 m8 ?- I! m) w( X北京化学试剂二厂
+ @3 O2 }7 }" [6 y$ Z上海合成洗涤剂四厂# I8 U3 t' b2 G: P8 ]& _' \9 r* E5 T
上海鉴臣香料厂: @# O. g& f4 ?
江苏昆山轻工化学厂- x' a8 U& ?, ]8 t8 @5 I' }) s% B3 \5 f
江苏金坛县化工厂
% v$ F1 K( A2 ^天津红旗制药厂# ~. o3 d( D# H4 r5 G, U
浙江上虞启明化工有限公司' v2 s% B9 P+ @) v
巨化集团公司
5 Z& e `7 z' y! J& M, D4 [) E) G三星石化公司
& U4 g) O9 o4 ]8 `1 \柏金法
( |! y# E1 L8 V9 o/ _柏金法
' ^: o. B2 \' ?& D* ?! f柏金法
8 x! O+ X0 Y. r$ g) w$ [柏金法
! K9 `, W* e d x) G7 ?柏金法8 M% w& t5 C) T* N
柏金法
) ]! t# g2 A' p) ?* Y" `5 c6 ^柏金法
* o3 |0 G% I& }. y+ A2 g5 O四氯化碳法2 Z; e" e1 p) h9 w$ D
四氯化碳法
4 [; b2 w& ^( T2 m) c1 C收稿日期:2004—03—30; }9 J5 B$ t3 Y" |$ P" y& m
修订日期:2004—06—18
5 ~& N1 b4 ?( s% L* l) I L1 u国内大多数厂生产能力100~200 t,以上厂家! J% c$ r0 p B8 u7 A3 L- d
总生产能力约1 kt。
/ i: j, _2 |8 V! e: z( q2 四氯化碳法生产肉桂酸竞争力分
( P2 Z! F9 L- C: R析
& x0 T& M* E4 f8 n* z4 x肉桂酸工业化路线有2条[11。传统的合成工艺& G/ T5 o. z+ \* t; L9 C/ V
是柏金法,以无水醋酸钠为催化剂,苯甲醛和醋酣反
# U2 Q; m. X7 K* p" X9 F ?应生成肉桂酸,副产少量的醋酸。该法工艺条件苛% Z' ]5 X9 b$ r" X8 |1 N( M/ B
刻,反应温度150~C,能耗较高,原料苯甲醛价格较, [: B b/ U: V( k
高,以苯甲醛计收率58% 。安徽科苑集团和巨化集! H. L @ Z1 q) U# i
团公司开发出四氯化碳为原料路线的肉桂酸合成方' W8 L. t0 k- l, l8 b9 o6 c
法。该法原料价格相对便宜,反应条件温和,并副产
# J1 `2 g: o9 U5 ? p盐酸,以该原料计收率约为66% ,产品质量达到食
" A& E0 Z/ i5 {6 S品级的要求。) L9 q0 O# G9 V
2种不同的工艺路线成本比较如表2t 。) ~ s0 `) F$ t5 E! h
表2 肉桂酸生产成本比较* e2 {+ w `1 g+ q; N
合成方法 ( 臂 ) ( 臂 ) 四氯化碳法: n9 ~$ n; c4 u" }$ l2 X" O
吉 产 ;
/ ^! L; d K* v. {2 w* Q* `(产量) ooo, K$ X, s0 M# f7 u r
4嚣联 uU9 r5 A* J9 c$ y
主要原料+ \& G6 x. n3 J
t皇 (扣委除 副 25 1602 k' E0 D3 @$ I8 v4 {( I; e
产品成本)
3 j; C- y0 [7 |+ K30%盐酸
8 o4 ]1 n; X6 O/ R" [/ a7 e0 g350(2)
7 i W6 N9 ^4 q5 L7 |, a7 r# f9 x按四氯化碳现行
( o' k+ x0 X5 J6 V- z: K; u价格19 705按四
! w4 Z! o# J! A9 a+ k2 f1 a% ~氯化碳期望值价5 j3 w* O& E4 {, {8 r' C
(3 000元/t )13 _3 R4 h) k) ?3 R( Q# o' c
405按四氯化碳; n: ?8 q/ T) p n
焚烧处理8 005
( i) H+ ]' {' c6 \( j1 t四氯化碳法的主要原料成本较柏金法还是有一
5 ]; @. p- Z) C5 i定的优势。根据保护大气臭氧层的国际蒙特利尔条6 Z; s# g) w; F+ Z& ^* S
约,国家将逐步限制对四氯化碳的使用,四氯化碳转
, Z+ J7 B! V* S$ [2 q9 w$ n, I K化其他产品已成为迫切需要解决的问题。可以预
9 Y$ F% o3 v# N! m8 h见,四氯化碳价格在不远将来将呈不断下降趋势。' S/ o) f3 k" W
若四氯化碳按现有价格的一半左右3 000元/t计
. O9 ? [% J1 c J# \: ~; [, `* F算,四氯化碳法的主要原料成本将降为13 405元/t,
9 G4 J8 l( `5 w, `与柏金法相比,其原料成本的优势明显,若四氯化碳
4 A+ R! j( A$ n6 Q/ G作为焚烧处理,即按0价格处理,原料成本优势更明
+ q% t- K9 E/ ~! w8 ]) I) p; `显。% N( i+ y+ |4 G! `+ j& R& B
由于四氯化碳法中四氯化碳单耗较高,成本敏$ Z. l) y' c" `% I4 a, s8 b
感度大;现行四氯化碳价格也大大高于生产成本,随; u; M* j( P- [3 b- @5 y" ~0 D4 m
着四氯化碳的大量过剩,四氯化碳价格将来有可能* v6 P7 |6 }: h! ^ t7 G4 D e
大幅降低,加上四氯化碳法技术改进的空间较大,所" ^6 c9 d5 e3 O+ a4 e
以四氯化碳法制肉桂酸将是有竞争力的。& [0 {% `$ ~' G+ h$ K
3 L一苯丙氨酸用途和国内生产现% ~$ s6 t- m3 x0 J
状 3】7 ~9 k# c& Z" g1 i& w
L一苯丙氨酸是人体必需的8大氨基酸之一,主
) R F4 G$ c$ B8 f4 y$ _ S3 I要用于食品添加剂阿斯巴甜的合成,医药上主要用0 }$ J+ b0 N3 S( ]+ S S8 o! n
于氨基酸输液。
" \! k% N! z: G m- l' U" Y# `我国L一苯丙氨酸主要依赖进口。医药行业每
+ r( M- n1 a3 D0 v3 k年仅从日本味之素公司进口的就达200 t。在合成阿1 ~- {6 _2 P* g# \' O2 u+ Y* _
斯巴甜方面,国内生产厂大多数从国外进口关键原- E( z" l7 |8 Y/ a- Z
料L一苯丙氨酸,且数量有限,致使开工不足。2005
+ x1 @9 q' y& T4 ~( X. H+ G+ Q年我国L一苯丙氨酸市场需求量为2 kt以上 I。
7 q+ I9 b/ d# V" G. j我国食品级L一苯丙氨酸生产厂家主要集中在
0 p5 F0 X) `9 J1 \! z1 k' H江苏、浙江(绍兴亚美化工有限公司)、江西等少数几, {% ]" k' }4 v5 h
个厂家,总能力不足500 t/a,药用级生产厂家较为6 ]7 ?! U* Z9 \* e6 f: u/ w
分散,生产能力约100 t/a。
- @$ W$ g7 S5 Q v1 Y( f4 肉桂酸酶法生产L一苯丙氨酸竞
3 Z2 A, y) i2 R9 b! w& L3 I! T& Q争力分析& l/ j9 f& n; r. L/ @/ o
除一般发酵法因菌株的发酵产率较低,已经证
6 ?/ l' H. G1 i实无法进行工业化生产外,L一苯丙氨酸生产方法有
, X/ T; Y& X% H* _: h8 V3种 “1。
6 j0 z5 m& a8 J4 R4 W7 a4.1 基因工程发酵法6 ^. h+ f4 _2 F6 X4 ]
由于所携带目标基因的质粒稳定性较差,发酵: s3 v3 ? @, H1 `. f% {8 Y2 q
产率波动性较差,因此该法生产成本较高。日本味
( `" z4 |) |0 {; `% N& t9 a之素也采用了发酵生产,尽管规模较大,但由于生产) S& \& u# W& e. z7 X& D+ M; ^1 W
成本较高而采取了稳产、不扩产的策略。国内河南
6 B9 T( M$ Q n易元制药有限公司采用基因工程菌发酵法生产L一0 E" ]5 q9 g. u; T/ l
苯丙氨酸50 t/a,产品有食品级和医药级2种。
) _! M' m( P$ S& H. m$ G3 m4.2 肉桂酸酶法! I8 C. o& r# k/ [3 p5 y! N: u
肉桂酸酶法采用的前体化合物为反式肉桂酸。
4 u' E% R, q3 F2 u4 G ~尽管反式肉桂酸成本较高,但其生产路线较短,在美# G R) g: E; o" O1 z$ m. V$ \- v
国已形成较为成熟的生产工艺,国内率先投产的. z' d2 L9 z; F0 ~" Z' [3 z4 `
L一苯丙氨酸工厂均采用此路线。该路线存在的主
& W5 v) {$ J8 Z3 a& u要问题为底物转化率较低,产物含量也较低,未反应* {9 l$ J7 N: L2 C. I
的肉桂酸无法进行循环使用,严重污染环境,前体化* V+ O* _" q- T- z/ C: z C
合物肉桂酸成本较高等。绍兴亚美化工有限公司已; [* ]9 r: R: m0 \
建成300 t/a肉桂酸酶法转化生产L一苯丙氨酸装
1 X& Q% X* _9 q i1 W# u5 W置装置,据报道已较好地解决了肉桂酸底物转化率- m- S8 R( m8 f: b
低的问题,未反应的肉桂酸可循环利用,环境污染问* S4 S; R: r' m
题也得到了根本改观。
A3 `! q! g3 ?! ^! @/ T# }' ?* n3 [4.3 苯丙酮酸酶法, N( ?0 b# g( U! x2 F; m
该法以苯丙酮酸作为前体化合物,采用的转氨
8 m% X% F6 D' F2 l0 `; m酶为组成酶,产酶稳定且酶高,和苯丙氨酸解氨酶相
2 |+ f( _; X! e5 i( C, s; V8 \比,在酶活和稳定性方面有较大的优势。该法工业化) Z( ?- i) J1 F8 o* Y1 X
的关键为苯丙酮酸的生产,它有3种生产方法:甘氨& ^& t% d7 L X1 e2 r
酸法、氯苄羰基化法和海因法。其中海因法被国内外- W; Z# j/ k9 s& E; \5 I0 Y
工业研究部门认为是最直接和最经济的生产方法。
; C( E+ v3 j: N4 {& T4 d- k4 q4.4 3种方法的比较
6 O2 Z* I/ k. a1 f发酵法生产L一苯丙氨酸技术难度较大,生产
+ m+ S1 |# {$ ]. L- u- n% G& K成本较高,关键技术被国外掌握,目前国内大规模开9 u: u% S& F8 I
发条件还不具备。苯丙酮酶法生产L一苯丙氨酸具# }1 ?6 h% O! S6 S9 q
有前体易得、转化能力强特点,但技术成熟程度不
6 x/ r& ?1 P$ n' D8 y" G) ]! i够,有待时间的验证,国内现有装置运行并不理想。
# a" W/ _! n% }3 I肉桂酸酶法生产L一苯丙氨酸解决了肉桂酸底物转
n9 |' ^4 B8 `# Q# K/ ^化低、未反应的肉桂酸循环利用等问题后,已具备一) G b! f4 d' O/ }% A% X
定的竞争力。肉桂酸酶法生产L一苯丙氨酸由于反% Z/ E: P" g& [. W5 j; A
应原料肉桂酸易得,且成本构成中肉桂酸占主导地7 a& |( \0 G* X W8 l
位(生产1 t L一苯丙氨酸约消耗肉桂酸1.2 t)。若四
2 T ^, C2 }, I5 J" {氯化碳价格能大幅下降,采用四氯化碳路线法制的 {# Y9 W. \$ Z1 R
肉桂酸成本也会大幅降低,肉桂酸酶法生产L一苯
6 h m5 K$ N# V4 C) T5 C丙氨酸成本竞争力明显提升。
g: u& [7 m* F8 W5 E# N5 L一苯丙氨酸生产阿斯巴甜的前
; ~- p/ Y' E5 M$ O$ W, i+ U( u景分析
% E9 O4 G @1 u* M& x' ~7 a世界上有90多个国家允许使用阿斯巴甜,有* A. _2 S8 s, V; X/ G8 l+ ?% i
9 000种饮料含有阿斯巴甜。1981年,美国食品药物5 _' a5 p' I3 L: S
管理局核准阿斯巴甜用于食品中。1986年我国卫生
' {$ X& Z$ a, x. |+ M部批准的《食品添加剂使用卫生标准》(cB 2760—
9 g1 F: U) t* a! b86)中,阿斯巴甜限制加入量(质量分数)为甜食
8 f% I) b& O# d7 g$ C0.3% 、饮料0.1% 、早餐谷物0.5% 。目前阿斯巴甜
$ a6 X3 `% {2 R( g/ L美国需求量超10 000 t/a,欧洲需求大于2 000 t/a,
* y: a+ T. B$ b% ^估计2005年我国需求量超过2 000 t/a。
, k1 h c. v: ~: H" g阿斯巴甜在我国还只是处于成长期,其需求将
7 y# c( r6 Y7 j# K1 _3 _保持在年增长率20% 以上,具有广阔的发展前景,; D! D1 V$ E* U( N
生产1 t阿斯巴甜约消耗1 t L一苯丙氨酸,作为生
/ c) j0 t9 H& ?/ u产阿斯巴甜的关键原料L一苯丙氨酸需求是巨大
% f/ Y# E. J" K4 t的。
/ I; k6 \" |6 u/ c% b6 结论
1 m3 W9 K4 M/ ^4 r(I)从技术可行性和经济性以及市场潜力角度,6 l4 M3 S# {, C) t" {( r
按四氯化碳一肉桂酸一L一苯丙氨酸一阿斯巴甜产! x6 n* e1 b) e6 |, I4 g1 a
品链,转化四氯化碳是一条有潜力的路线。, L C% j. [0 o$ W- n! A
(2)整条产品链中四氯化碳消耗较大,所以产品2 a" O0 x7 s! `% E7 z
成本对四氯化碳的价格敏度较大,关注四氯化碳的4 ?3 L7 N$ T/ Q% m% I; t0 {
价格走势和未来价格定位是四氯化碳一肉桂酸一
( Q: P# N6 p- d1 R! o2 C3 WL一苯丙氨酸一阿斯巴甜产品链开发研究的前提。
& |. ^/ o* y& p) F(3)从消耗四氯化碳潜力来看。若国内80% 的) x- J! f3 m# b/ J+ S
L一苯丙氨酸需求立足于国内生产,50% 的L一苯丙
/ z0 Z& g7 b- K8 V" [" u氨酸生产采用肉桂酸酶法路线,且80% 的肉桂酸生. h, x# r5 Q& V1 V
产采用四氯化碳技术路线,按四氯化碳、肉桂酸、* }# W6 R3 n) w7 x, t; J+ E) P' e
L一苯丙氨酸、阿斯巴甜消耗比例,则可消耗四氯化
2 G6 @; t$ V1 i0 o7 g碳2 500 t/a以上。1 j1 L" R! V8 `4 ^ ] y
参考文献
, g6 [ B# g: U8 |* K' P2 l1 郭少青.肉桂酸的应用开发及合成技术进展.上海化
! h% v6 B; ], W1 V8 i C工,2002,27(8):32 340 i8 m8 k# B( n3 Z5 ^
2 孙存中,刘冰.苯乙烯一四氯化碳合成肉桂酸工业化问0 P5 q; Y+ J( @% C* v3 K6 r1 c
题的探讨.现代化工,2000,20(5):27 281 z6 M' W4 E% F7 Z
3 何若平.L一苯丙氨酸生产及市场分析.化工科技市场,* J0 z, K: a( M
2000,23(12):7 87 O) R+ J9 J$ U: L3 v7 r
4 多文.L一苯丙氨酸的应用开发.精细化工原料及中间8 A1 ]$ C4 Y. C
体,2003,(11):32 34$ ]6 K, [1 z0 _" p1 Z' `% g
5 莫茂书.L一苯丙氨酸的生产与应用.化工中间体,
; I; l* D2 O+ m; S M# Y& ~) ~9 q: a% C2003,22(7):15 16# }& d2 e9 G, h* N1 |) s
6 杨顺楷.L一苯丙氨酸酶法生产工艺精细与专用化学品,
7 K7 F; t) z9 `1 \8 Q7 ^+ e2001,9(2):18 196 S% O. D3 K4 @$ u
[作者简介】杜志明,1969年出生,工程师,1992年毕业于天
& Z9 W( J- I7 Z- L7 L津大学精细化工专业,现从事开发管理工作。
0 i' Y2 M/ S% j: V3 C(上接第35页)
$ x6 A; }- s" |% g* W+ P$ ?20 Zhang—huai S,Yuan K,Jian—zhong N.Characerization of
! y( d( O6 S! m5 L7 j4 ATiO2一,ZrO2一,and Ah03一Supported Iron Catalysts as0 V, t/ e9 p) {& }! Y
Used for C02 Hydrogenation.Appl Catal A:Gen,1997," _5 Y! m; ~" S# j& o! C
148:301—313
& h$ Y" E5 ~ S2 n) x6 }9 c+ n21 Ferkui H E,Baird M C,Stanton D J,et a1.Carbon Dioxide+ }( _& x0 A* k% X
an d Carbo n Monoxide Methanation by Suppo rted Ruthenium$ l6 y. @- v' C0 L& Y) R7 r/ H9 B
Catalyst.J Chem Soc Chem Commun,1982:955; g; m; h& t: ~/ d3 }
22 Darensboug D J,Ovalhs C.Catalytic Carbon Dioxide
) w4 c: v( c5 c O6 |0 uMethanation by Alumina—-Supported Mono——and3 I; G" Y9 e9 H, [# [& @
Polynuclear Ruthenium Carbonyls.Inorg Chem,1986,25! @9 E1 x7 h7 f: k$ }
(10):1603—16074 I3 U4 A+ X3 n4 f3 \3 X5 I
23 Lee M D,Le e T F,Chan g C S.Efleets of Addition of
; ?, w9 V$ v3 L" jChromium,Manganese of Molybdenum to Iron Catalysts for3 E& J4 f+ u, d- j# Y$ n
Carbon Dioxide Hydrogenation.Appl Catal,1991,72(2):% W0 \- l& H' A( W$ L0 N
267 281 |
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