微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸

微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸點(diǎn)擊:436次發(fā)布時(shí)間:2006-12-3112:23:00丙酮酸（Pyruvicacid），又稱2—氧代丙酸、a—酮基丙酸或乙?；姿?，為無(wú)色至淡黃色液體，呈醋酸香氣和愉快酸味，是最重的a—氧代羧酸之一。丙酮酸不僅在生物能量代謝中具有十分重要的作用，而且是多種有用化合物的前體，因此，它在化工、制藥和農(nóng)用化學(xué)品等工業(yè)及科學(xué)研究中有著廣泛的用途。雖然作為一種化工產(chǎn)品，丙酮酸早已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，但是，直到20世紀(jì)90年代，工業(yè)上生產(chǎn)丙酮酸還都在沿用HowardandFraser（1932）開發(fā)的酒石酸脫水脫羧法，沒有什么大的改進(jìn)。這種工藝簡(jiǎn)單易行：將酒石酸與硫酸氫鉀混合物在220°C下蒸餾。餾出物再經(jīng)真空精餾即可得到丙酮酸。其主要缺點(diǎn)是：（1）丙酮羧產(chǎn)率較低（對(duì)酒石酸質(zhì)量產(chǎn)率為0.29?0.30g/g）；（2）得到1g丙酮酸需要消耗5g硫酸氫鉀。以目前酒石酸（1.5萬(wàn)元/噸）和硫酸氫鉀（0.6萬(wàn)元/噸）的市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算，僅原料成本就至少需要8萬(wàn)元/噸，為此，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，丙酮酸的價(jià)格居高不下，推廣應(yīng)用自然也受到限制。以丙酮酸在食品工業(yè)中的應(yīng)用為例，盡管它是一種很有潛力的酸味劑，但由于其在價(jià)格上其它有機(jī)酸相比過于昂貴，因此，幾乎沒有廠家愿意在飲料或食品中添加丙酮酸來(lái)改善風(fēng)味。一個(gè)昂貴的產(chǎn)品在生產(chǎn)過剩的時(shí)候，其價(jià)格必然下降。1995年，國(guó)外一些研究機(jī)構(gòu)發(fā)表了關(guān)于丙酮酸鈣在減肥保健上具有獨(dú)特療效的報(bào)道后，國(guó)外（主要是美國(guó)）對(duì)丙酮酸鈣的需求量激增。國(guó)內(nèi)一些中小型化工廠得到這一信息后，一擁而上，一時(shí)間，國(guó)內(nèi)丙酮酸（化學(xué)法）的生產(chǎn)能力達(dá)到2000噸/年左右(估算數(shù)據(jù))。丙酮酸及其鹽的市場(chǎng)價(jià)格也由當(dāng)時(shí)的28萬(wàn)元/噸跌至目前的不到9萬(wàn)元/噸。已經(jīng)有許多采用化學(xué)法生產(chǎn)丙酮酸的小型化工廠因不能承受這一價(jià)格而被迫停產(chǎn)。目前，只有試劑級(jí)丙酮酸的價(jià)格還比較高，保持在30?32元/100ml。如何解決丙酮酸的市場(chǎng)需求在不斷擴(kuò)大，但其價(jià)格卻無(wú)法進(jìn)一步下降這一矛盾呢？顯然，開發(fā)成本更低的丙酮酸生產(chǎn)技術(shù)，如直接發(fā)酵法或生物轉(zhuǎn)化法，是解決這一問題的根本出路。發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸真正取得突破，是在1988年。當(dāng)時(shí)，日本東麗工業(yè)株式會(huì)社(TorayIndustriesInc.)的研究人員宮田令子和米原轍選育出一系列丙酮酸產(chǎn)量超過50g/l的球擬酵母(Torulopsis)菌株，使得發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸的工業(yè)化成為可能。1992年，日本開始采用發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸，產(chǎn)量為400噸/年。有關(guān)發(fā)酵法丙酮酸工業(yè)化的歷史尚未超過10年。國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)有關(guān)發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸的論文、專利和生產(chǎn)情況報(bào)道。我校從1997年開始進(jìn)行發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸的研究，在選育出丙酮酸高產(chǎn)菌TorulopsisglabrataWSHTP12的基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化，目前，在實(shí)驗(yàn)室5L發(fā)酵罐中，我們的研究水平已經(jīng)達(dá)到產(chǎn)酸72g/L、生產(chǎn)率1.2g/L、H對(duì)葡萄糖轉(zhuǎn)化率70%，超過已報(bào)道的國(guó)際最高水平。已完成5立方米發(fā)酵罐中試，于2000年12月30日通過江蘇省科技廳組織的鑒定和驗(yàn)收，認(rèn)為達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸空白。1977年日本武藏野化學(xué)研究所率先實(shí)現(xiàn)化學(xué)合成法生產(chǎn)丙酮酸的工業(yè)化，至1989年，日本東麗化學(xué)工業(yè)公司開始用發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸。1991年日本這兩家公司的丙酮酸總產(chǎn)量為400噸（生產(chǎn)能力為650噸，其中發(fā)酵法生產(chǎn)能力為150噸），除本國(guó)應(yīng)用外，大部分以丙酮酸鈉形式出口。1992年日本國(guó)國(guó)內(nèi)丙酮酸的市場(chǎng)價(jià)為4000日元/公斤;1997年丙酮酸的市場(chǎng)價(jià)約合16萬(wàn)人民幣/噸。目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)丙酮酸的市場(chǎng)價(jià)格為10萬(wàn)元/噸，年