缬氨酸生物技术
2018-06-27
缬氨酸生物项目介绍
一、概述缬氨酸的理化性质：
| 名 称 | L-缬氨酸 L-Valine |
| 化学名 | L-α-氨基异戊酸 |
| 别 名 | L-2-氨基-2-甲基丁酸 |
| 分子式 | C5H11NO2 |
| 相对分子质量 | 117.15 |
| 熔 点 | 315℃（分解） |
| 比旋光度 | [a]D20=26.5-29 |
| 解离常数 | pKCOOH=2.32，pKNH3+＝9.62 PI＝5% |
| 呈味性 | 微苦 |
| 结晶形状 | 白色结晶或结晶粉末 |
| 溶解性 | 易溶于水，几乎不溶于冷乙醇和醚 |
二、缬氨酸的应用
缬氨酸是生命有机体的重要组成部分，在生命体内物质代谢调控和信息传递等许多方面扮演着重要角色。缬氨酸属于人体八种必需氨基酸（赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、精氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸和缬氨酸）之一，也是三种支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）之一，其应用范围非常广阔，在人体营养添加剂、饲料添加剂、调味品、医药、农药和保健品等方面都有着广泛的应用。
1、在医药上的应用
缬氨酸对肌肉蛋白合成和分解具有极大的耐受性，是制造复合氨基酸输液和氨基酸注射液的原料。作为临床药物，缬氨酸应用广泛：由于脑内儿茶酚胺的合成障碍及假神经递质形成，以致干扰神经细胞正常功能，造成的肝昏迷由胃肠道疾病引起的消化和吸收功能障碍引起的蛋白质缺乏感染、烧伤及严重创伤所导致的蛋白质损伤由各种疾病引起的低蛋白血症、纠正蛋白质营养缺乏以及改善手术前后最终营养状态非终末期肾功能衰竭病人，负氮平衡患者和改善透析病人营养状态适用于严重呕吐、妊娠反应和精神失常或昏迷状态下不能摄食者。缬氨酸是合成环袍菌素的原料。缬氨霉素作为一种环抱菌素，属于环肽类化合物，其与钾离子配位可形成的对称构象，且被认为是生物体内钾离子穿过生物膜的载体，在生物体的生命活动中起着重要的作用。缬氨酸还是合成一种治疗高血压特效药一缬沙坦的原料。近几年来，缬氨酸作为氨基酸原料药中用量最大的品种之一，具有非常广阔的市场前景。
2、在食品上的应用
缬氨酸在食品工业上可用作食品添加剂、营养增补液及风味剂等。米制糕饼中添加缬氨酸 (1g/kg)，产品有芝麻香，用于面包亦能改善风味。氨基酸埃丝肽可用作美容食品，能有效改善现代女性睡眠不足，解除疲劳，增强食欲，增强皮肤弹性、张力、光泽、柔性，改善皮肤粗糙，增强精力、活力，改善腰痛、肌肉痛、缓和应激等效果。老年人服用二个月，还能使血清白蛋白值上升，营养改善，肝功能提高，减少皮肤角质剥离，预防皮肤干燥，促进皮肤的胶原蛋白或角质蛋白等的合成，提高整体免疫能力。缬氨酸也可用作氨基酸能量饮料与运动员饮料，有形成肌肉、强化肝功能、减轻肌肉疲劳等作用，运动员在激烈运动中肌肉蛋白质会被分解，运动前饮用可抑制肌肉中蛋白质的分解。由缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸组成的支链氨基酸（BCAA）对任何运动项目来说都是最重要和最有效的营养补剂。日本麒麟公司、日本资生堂公司及日本契利公司利用缬氨酸开发清凉饮料，日本明治制果公司和日本森永公司开发“蜂皇浆果冻”果冻饮料。随着其研究的不断深入，应用范围也将进一步扩大。
3、在饲料上的应用
在饲料工业中，L-缬氨酸可用于饲料添加剂，在促进乳腺组织发育、改善泌乳功能、调节糖代谢和提升免疫力等方面有重要作用。L-缬氨酸用于猪饲料中，对母猪乳腺组织分泌乳汁有重要的促进作用，将其用于雏鸡饲料中，可提高雏鸡对鸡新城疫病毒的免疫能力。目前在饲料添加剂市场量上用量最大的氨基酸为L-赖氨酸、L-苏氨酸、L-蛋氨酸、L-色氨酸全球仅饲料用量就有几十万吨，L-缬氨酸现在主要用于食品、保健品、医药等各个领域，但最新研究表明猪禽日粮中已经确定的限制性氨基酸（LAA）有赖氨酸（Lys）、苏氨酸（Thr）、蛋氨酸（Met）和色氨酸（Trp），缬氨酸（Val）将是猪和家禽日粮中的下一个限制性氨基酸。味之素（法国）公司（Ajinomoto Eurolysine SAS）的最新研究表明，饲料级缬氨酸为配制可以降低粗蛋白含量和提高氨基酸平衡的动物日粮提供了更多的机会。缬氨酸是色氨酸后猪饲料中的第5种限制性氨基酸，是色氨酸后肉鸡饲料中的第4种限制性氨基酸，并且对于这些动物的最低需要量来说，缬氨酸似乎都是一种缺乏的营养物质。2008年农业部第1126号公告中批准缬氨酸可以作为饲料添加剂。
三、缬氨酸的工业生产
目前，水解提取法、化学合成法和微生物发酵法是 L-缬氨酸的工业生产的三种主要方法。
水解提取法采用酸碱水解和离子交换技术，从动物血粉、蚕蛹及毛发水解液中水解分离提取缬氨酸。水解提取法操作简单，但生产成本高，环境污染严重，因此工业生产上较少采用此方法。
化学合成法主要以异丁醛为原料合成得 DL-缬氨酸，再拆分得 L-缬氨酸。化学合成法操作复杂，反应条件多变，副产物多，生产成本也较高，因此目前工业生产上也已不常用。
微生物发酵法主要通过大量培养微生物，利用其代谢反应合成 L-缬氨酸。微生物发酵法虽然产物分离较困难，但原料易得、反应条件温和、总体生产成本低，因此目前世界上 L-缬氨酸的工业化生产大都采用此方法。
四、市场状况
缬氨酸目前已在生物医药、食品工业、饲料工业和化妆品等领域已被广泛运用。目前国内缬氨酸的年消耗量超过6000吨，世界L-缬氨酸年需求量已达到2万吨，且每年呈30%以上的快速成长，需求空间很大。随着饲料添加剂的应用推广，缬氨酸将呈现爆发式地增长。
本公司通过对缬氨酸生产菌种进行基因改造和代谢调控策略优化，目前缬氨酸发酵生产技术已取得较大突破，目前本公司缬氨酸生产水平产酸可达100g/L，转化率约40%，本公司通过工艺路线调整和优化，根据不同等级缬氨酸产品设计特有的提取纯化路线，医药和食品级缬氨酸提取收率可达85%，低含量饲料级缬氨酸提取收率可达99%。
