L-苯丙氨酸为无色至白色片状晶体或白色结晶性粉末,是人体不能合成的一种必需氨基酸。在医药行业主要用于氨基酸输液和氨基酸类药物的原料,作为多种抗癌药物的中间体;食品工业上主要用作食品甜味剂阿斯巴甜的合成原料,也可作为营养增补剂。
当前,全球市场上L-苯丙氨酸每年的需求量约为3.8万吨左右,且呈逐年上涨的态势。美国是世界上最主要的消费国,年消费量已愈2万吨,约占世界需求量的一半。西欧和日本也是主要的消费市场,西欧的L-苯丙氨酸主要供Euro-Aspartame公司生产阿斯巴甜。
现在全球L-苯丙氨酸的主要生产国有:美国(以纽特公司为主)年产能25000吨,年产8000吨左右、日本(以味之素公司为主)年产5000吨左右、韩国(以大象公司为主)年产3000吨左右、荷兰(以DSM公司为主)年产3000吨、法国年产3000吨、德国有少量生产年产量约为800吨。长期以来,美国纽特、日本味之素、韩国大象公司、荷兰DSM这几家公司基本上垄断和控制了全球L-苯丙氨酸的产量和价格。
目前国内有5家企业生产L-苯丙氨酸:福建省麦丹生物集团、丽珠集团福州福兴医药有限公司、江苏汉光甜味剂有限公司、溧阳维多生物工程有限公司和杭州富阳市东辰生物工程有限公司。福建省麦丹生物集团的设计年产能为8000~10000吨,约占国内生产总量的60%~70%。丽珠集团福州福兴医药有限公司的年产能为4000吨。
我国市场上L-苯丙氨酸的需求量达到1万吨,其中用于合成阿斯巴甜的用量约为8000吨,医药用多种氨基酸大输液用量和医药中间体制造用量约为1500吨左右;饲料添加剂、食品添加剂、营养添加剂、合成维生素等用量约为300吨左右。
随着阿斯巴甜在饮料、乳制品、医药工业等行业应用的持续扩大,阿斯巴甜无论在国内和国外市场上的应用都得到了越来越大的发展。国际市场对阿斯巴甜相关产品的需求量以年均15%~20%的速度增长,近年增长率高达30%,远远高于其他人工甜味剂年均5%的增长速度。在国内,由于糖精生产受到限制,市场对阿斯巴甜的需求量大增。许多企业都在积极寻找蔗糖替代品,若其中的20%由阿斯巴甜来代替,即需阿斯巴甜约6000吨,国内企业每生产1吨阿斯巴甜就需消耗0.8吨左右的L-苯丙氨酸,生产技术较先进的企业消耗量为0.78吨。
伴随着L-苯丙氨酸的国产化,我国阿斯巴甜的生产与应用也跃入的新的发展历程。2009年初福建省麦丹生物集团在L-苯丙氨酸达到5000t/a的生产规模后,便将国内工业级L-苯丙氨酸的售价主动下调了2万元/t,提供给国内数家有资质的阿斯巴甜生产厂家,从而有力地推动了L-苯丙氨酸和L-天门冬氨酸制造阿斯巴甜产业链的延伸,同时又有效地平抑了进口L-苯丙氨酸的价格。
其次是其它需求在稳步增长。近年来,L-苯丙氨酸在医药领域的应用越来越被人们所重视,从研究发现到临床医学都有了较大的发展。随着国际上各种氨基酸为中间体的新药的专利保护的到期,以及各种以氨基酸为中间体的新药不断涌现和大量应用,L-苯丙氨酸在医药上的需求量增长达到了30%,在未来两年有可能会有爆发性的增长。据悉,L-苯丙氨酸作为抗癌药的开发利用也已成为热点。
同时,随着氨基酸输液用L-苯丙氨酸、复合氨基酸制剂用L-苯丙氨酸等氨基酸制剂的市场需求稳定增长(近年来需求增长率已超过20%),也带动了L-苯丙氨酸市场需求的增长。
L-苯丙氨酸的工业化生产方法主要有天然蛋白质水解法、肉桂酸酶法、苯丙酮酸酶法和微生物发酵法等4种。前三种方法因为存在着收率低、成本高、对环境污染严重等缺点,未能得到进一步的工业化应用,现在基本被淘汰。而苯丙酮酸酶法由于所采用的转氨酶稳定且活性高,被国内外化学工业研究部门认为是最直接、最经济的生产方法。
美国、日本、韩国等国家的企业纷纷利用先进的基因工程育种技术以及中下游膜工程技术实现了利用糖质原料进行直接发酵工业化生产L-苯丙氨酸。直接发酵法比当时国内普遍使用的酶法有很多优势,导致国内苯丙氨酸生产企业在国外企业低成本的冲击下,产销十分困难,不得不先后停产。
2009年,我国L-苯丙氨酸产业的被动局面终于被打破,L-苯丙氨酸生产技术取得了突破性进展。由于拥有了自主知识产权的高产酸L-苯丙氨酸基因工程菌及工业化生产技术,突破了技术和菌种的约束,使我国L-苯丙氨酸生产进入了国际先进行列。福建省麦丹生物集团现已成为全国最大的苯丙氨酸生产企业,由于其在L-苯丙氨酸基因工程菌及工业化生产技术的领先优势,使其L-苯丙氨酸年产量已排名世界第二位。