中国氨基酸工业只有短短的40年发展历程。1965年发酵法生产味精的成功,带动了氨基酸的研究开发。目前,中国已经成为氨基酸生产和消费大国,年消费量约140万t左右。以谷氨酸、赖氨酸和蛋氨酸为主。
1蛋氨酸
近年来,国内外市场对蛋氨酸的需求逐年强劲增长,成为需求增长最快的氨基酸品种之一1993年,全世界蛋氨酸产量为26万t,1999年达45万t,2002年为55万t。目前,全球的年产能约为100万t,年产量约为70万t。预计全球总产能会达到110万t/年左右,但产量不会超过70万t市场仍将明显供过于求。蛋氨酸的生产主要集中在安迪苏、德固赛和诺伟司,约占世界产量的90%。
1.1中国市场概况
在中国市场,每年都要从国外大量进口蛋氨酸,现已成为中国化学原料药进口的大宗产品,2003年进口量高达7万t,进口额过1亿美元。据专家预测,到2010年,全世界蛋氨酸需求将达到90万t,中国的需求量也将超过10万t。近年中国对蛋氨酸的需求量还将持续增长,但一定时期内依靠大量进口来满足。中国是世界第2大饲料生产国,市场需求的年增长率7%￣8%,蛋氨酸基本依靠进口。在中国市场,日本公司占据了43%份额、德固赛为21%、诺伟司10%、安迪苏为21%,其他占5%。由于中国蛋氨酸市场快速扩张且竞争日趋激烈,国外蛋氨酸生产厂商均加大了在中国的销售力度。
目前,中国生产蛋氨酸在工艺技术、原料、设备、成本等方面还存在一些有待解决的问题,但火爆的市场已对企业产生了巨大的诱惑,已有企业着手蛋氨酸规模生产的研发、设计和规划。山东天易科技公司建设蛋氨酸中试装置,各项技术指标均已达到或超过国外同类产品,预计2007年6月建成投产,设计规模为年产能力3万t。本溪化工集团、辛集化工等公司的蛋氨酸项目也进入准备阶段。
据了解,德固赛并未忽视蛋氨酸医药保健用途的开发。2004年12月德固赛在广西南宁武鸣投资的安力泰美诗药业公司的L-(左旋)蛋氨酸新生产线正式建成投产。本次新建的这条L-蛋氨酸生产线是该企业的二期工程,产能为400t,是目前全球产量最大的食品、药品级蛋氨酸生产线,可满足全球50%的需求。
1.2产品品种
目前,市场销售的蛋氨酸有4个品种,分别为固体蛋氨酸、液态羟基蛋氨酸(MHA)、液体蛋氨酸钠盐和固体羟基蛋氨酸钙盐。其中固体蛋氨酸和MHA分别占据世界市场的前两位。在美国蛋氨酸市场主导产品是MHA,固体产品占次要地位。而在中国情况恰好相反,不过液体产品也逐渐被市场认识并接受,市场份额不断提高。
1.3市场需求趋势
全球2006年蛋氨酸需求量为60万￣70万t,据预测今后蛋氨酸市场年均增长率为3%￣4%,其中欧洲、日本和韩国市场趋于饱和,而东欧、亚洲(日本除外)和南美市场正在发展,特别是中国,由于生活标准提高,对肉类的需求增加,中国市场需求的年增长率约为7%￣8%,远远高于全球年均增长水平,因此,中国将是世界各大蛋氨酸生产商的主攻市场。
2赖氨酸及其盐
L-赖氨酸是人体必需氨基酸之一,是世界上仅次于味精的第2大氨基酸品种。截至2006年,全球对饲料级赖氨酸的需求约为100万t/年,中国的需求约为24万t/年。
2.1主要品种
在过去赖氨酸发展历程中,比较成熟的产品有赖氨酸盐酸盐、蛋白赖氨酸、液体赖氨酸等。赖氨酸盐酸盐特点是纯度高,颗粒均匀,抗潮性能优越,该产品在世界范围已被广泛接受。该产品生产工艺复杂,能源与水的成本费用较高,成为制约其发展的重要缺点。蛋白赖氨酸以及赖氨酸盐酸盐在数年前就已经研制,但真正用于大量生产时间不长。此产品充分克服了赖氨酸盐酸盐能耗与水耗大的缺点,生产成本具有相当高的竞争优势。缺点是易吸潮,产品稳定性较差。随着赖氨酸科技的发展,近年来又开发了液体赖氨酸,具有更低的生产成本,但由于是液体,运输困难而限制了该产品的流通半径。
国家一直十分重视L-苯丙氨酸的制备研究,曾列入国家“六五”、“七五”、“八五”等重大科研攻关计划,但因成本过高等原因一直没有投入工业化生产,极大地限制了中国L-苯丙氨酸及下游相关产业的发展。目前,需求主要从美国或日本进口,由于价格太贵,市场供应数量有限,限制了阿斯巴甜在中国的应用。随着南京化工大学的海因酶法合成L-苯丙氨酸技术的日趋成熟,为中国发展L-苯丙氨酸和阿斯巴甜带来了技术上的支持。目前L-苯丙氨酸制备方法主要有直接发酵法、化学合成法和酶法。其中,化学合成法路线长,副产物多,且产物为光学消旋体,需进行光学拆分,成本高。
6聚合氨基酸类
自20世纪90年代,开发“绿色化学产品”是世界工业的一大新趋向。聚合氨基酸系列产品已在“绿色化学产品”中崭露头角。日本是世界上最大氨基酸生产国与输出国。日本科学家在聚合氨基酸的研究开发方面也处于领先地位。
6.1聚谷氨酸
除日本Ajinomoto公司已成功开发并投产外,2003年,台湾味丹公司也已开发出了γ-聚谷氨酸。我国聚谷氨酸目前还没有工业化生产,有许多研究机构正在研究和小试中。
6.2聚赖氨酸
该产品发酵周期较长,大约在7d,目前,我国各大院校有所研究,但还没有工业化生产的企业。
6.3聚精氨酸
据悉,德国拜耳公司已达成年产2000t级PAA实验工厂,产品主要为PAA高吸水性树脂。由于PAA具有生物降解性,即使用过后丢弃也绝不像丙烯酸树脂那样造成严重环境污染。
6.4聚天门冬氨酸(PASA)
聚天门冬氨酸具有氨基的聚羧酸,是一种高分子材料,聚合氨基酸是一前途无限广阔的工业、农业与食品业的新颖原料,它在中国的21世纪里也必将大放异彩。
7其他氨基酸
7.1色氨酸
色氨酸是重要的氨基酸之一,L-色氨酸为蛋氨酸、赖氨酸之后的第3饲用氨基酸,目前世界色氨酸年产约1000多t,作为饲料添加剂使用的色氨酸量有数百t。世界上主要生产厂家是日本的昭和电工、协和发酵和三进化学公司,它们主要用发酵法生产色氨酸,德国的德固赛公司则兼用发酵法和合成法生产色氨酸。中国主要有上海、武汉、北京等地小规模生产,用于药品。但尚无厂家生产饲用色氨酸。
7.2肽类
7.2.1乳链菌肽
目前,国内市场以银象公司为主要生产企业,红梅集团也于2004年开始生产同类产品,行业中成品效价约在1000IU/mg左右,发酵水平可达6000￣7000IU/dl,成本约在500￣600元/kg。多数应用于乳制品和肉食品的保鲜。
7.2.2谷胱甘肽
谷胱甘肽(glutathione,简称GSH)是一种具有多种重要生理功能的三肽。临床上用于肝脏疾病,药物和重金属中毒的治疗,并可与抗癌药合用。目前,谷胱甘肽在食品、医药等领域的应用日益受到人们的重视。
8中国饲料用氨基酸发展建议
与发达国家相比,中国的配合饲料普及率仍比较低,传统养殖在中国畜牧业生产中仍占有较大的比重,目前,中国人均年配合饲料占有量仅为47kg,为全球人均占有量的50%,因此,中国配合饲料具有较大的发展空间。
8.1扩大单套装置的生产规模,提高供应能力
首先是赖氨酸,尽管中国已具备了一定的供应能力,总规模已达到16万t/a,但原料配套条件差,因此应充分发挥中国农产品资源的优势,在扩大企业生产规模的基础上,提高中国赖氨酸的供应能力,满足中国市场的需求。与赖氨酸生产相比,蛋氨酸的工艺路线较长,至今中国尚未完全掌握其生产技术,已建成的1万t/a生产装置已基本不能发挥作用,因此依靠中国自身力量根本不能发展蛋氨酸生产。根据目前全球蛋氨酸的供应形式和生产装置的布局,国外公司在中国发展蛋氨酸生产的可能性是存在的,因此中国蛋氨酸生产的发展必须走中外合资的道路。
8.2实现原料供应和产品生产的一体化
在长春大成公司没有投产之前,中国赖氨酸生产企业主要集中在长江以南地区,除广西桂元公司以当地的制糖业副产的糖蜜为原料外,其他两家企业全部使用玉米淀粉,因此赖氨酸的生产成本中玉米淀粉的运输费用在500元/t左右。随着国外产品的大量进入,赖氨酸的售价大幅度下跌,最低时不足1万元/t,因此两家企业严重亏损。然而,长春大成公司自2001年投产以来,尽管赖氨酸的售价处于历史上较低的水平,但由于该企业具有一定规模的玉米综合加工能力,使得玉米淀粉原料成本比中国的其他企业至少低800元/t,因此该企业的赖氨酸生产仍具有较好的经济效益,2002年将生产能力提升到了5万t/a,基本具备了与国外公司抗衡的能力。由此看来,今后发展赖氨酸生产必须走与玉米淀粉加工相结合的路子,只有这样企业才能在激烈的市场竞争中争取到一席之地。相对赖氨酸生产所需的原料来讲,蛋氨酸所需的原料比较多,而且有些原料是某种化工生产中的副产品,如氢氰酸是丙烯腈生产时的副产品,硫化氢是石油炼制中的废弃物,因此如能与这些产品的生产企业相联合,不仅可以解决处理这些副产品的难题,而且可变废为宝,降低蛋氨酸的生产成本。
8.3增加产品品种
中国现在所能生产的饲用氨基酸产品仅有赖氨酸盐酸盐一种形式,而国外已有硫酸盐和液体赖氨酸等产品。赖氨酸硫酸盐的生产工艺简单,生产成本低于赖氨酸盐酸盐;液体赖氨酸使用效果比较好,产品的损失小,因此应根据饲料工业的发展需要,增加产品品种。
8.4加强国内外合作,进一步提高技术水平尽管中国已基本掌握了赖氨酸的生产技术,但蛋氨酸和苏氨酸的生产技术尚未完全掌握,因此有必要加强对外交流和合作,不断提高技术水平,确保在竞争中取胜。
