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1、丙酮酸产业调研报告1 概述1.1 丙酮酸简介丙酮酸（pyruvic acid），分子式CH3COCOOH，分子量：88.06，原称焦性葡萄酸，别名2-氧代丙酸，乙酰甲酸，无色至淡黄色液体，呈醋酸香气和愉快酸味，熔点 13.6 ，沸点 165 并分解。能与水、醇混溶。丙酮酸是参于整个生物体基本代谢的中间产物之一，在生物体的代谢过程中位于无氧分解和有氧分解的交界点上，是极为重要的中间产物。此外，从丙酮酸可直接生成丙氨酸，因为它可以与氨基转移反应相结合，故在氮代谢方面也起着重要的作用。另外，它和CoA反应能形成乙酰CoA，与脂肪酸的代谢也有重要的关系。1.2 丙酮酸的应用丙酮酸是一种用途非常广泛的有
2、机酸，是生产色氨酸、苯丙氨酸、蛋白糖和维生素B的主要原料，是很多药物如L-多巴（多巴用来治疗帕金森综合症）等的原料，是乙烯聚合物的起始剂，是制备谷物保护剂的原料，是多种化工、医药产品的主要原料，属于基本有机化工类产品。2 丙酮酸的生产工艺方法丙酮酸的生产方法主要有化学催化合成法、微生物发酵法和生物催化法。化学催化合成法是目前国内丙酮酸生产的主流生产工艺；微生物发酵法以天富生化为代表；生物催化法目前还没有工业化应用。2.1 化学催化合成法丙酮酸的化学催化合成路线很多，这里仅就具有代表性的方法作简要介绍。 2.1.1 酒石酸法 酒石酸与焦硫酸钾混合加热，酒石酸发生脱水脱羧作用生成丙酮酸。由酒石酸与
3、焦硫酸钾反应而得。先将酒石酸和焦硫酸钾充分拌匀后，投入搪玻璃反应锅中，用油浴加热至180左右，固体开始熔融，并有大量泡沫上升，开动搅拌器，打散泡沫，防止溢出，再升温至220，即有丙酮酸蒸出，油温保持在245，待丙酮酸蒸完为止。其反应式如下： CHOHCOOH 焦硫酸钾 CH3COCOOHCHOHCOOH该法是制备丙酮酸的传统方法，目前我国大部分厂家均采用此法生产，但该法污染较重，生产成本较高。 2.1.2 电化学方法 通过电化学方法可使乙酰卤和二氧化碳作用一步合成丙酮酸。采用此路线生产的厂家没有查到。反应机理如下： O O O O | e- | - -Hal | e-,CO2 |RC HalR
4、CHal RC RCCOO-上式中R为甲基；Hal为卤素。2.1.3 乳酸催化氧化法 这是目前研究得较多而且比较有发展前途的一种方法，但还没有大规模的应用。其反应式如下： CH3CHOHCOOH+1/2O2CH3COCOOH+H2O从乳酸直接氧化制取丙酮酸非常困难，必须选择合适的催化剂。通过研究发现，磷酸铁盐（P/Fe=1.2时）催化效果良好，此外，Pb/Pd/C体系亦是一种效果颇佳的催化剂。 2.2 微生物发酵法我国从上世纪90年代开始研究用微生物发酵的方法生产丙酮酸。下表所列为公开发表的中试发酵情况。单位菌株发酵罐发酵参数生产指标江南大学李寅、陈坚等光滑球拟酵母2.5L分批发酵，发酵56h
5、丙酮酸产量和转化率分别达到69.4g/L和0.636g/g5L分批发酵实验，发酵56 h，丙酮酸产量可达77.8g/L，对葡萄糖的转化率为0.651g/g许庆龙、刘立明光滑球拟酵母7L葡萄糖流加工艺，发酵83h丙酮酸产量和转化率分别达到83.1g/L和0.621g/g天津科技大学高年发等高产丙酮酸菌5L产酸量达到71.23g/L华东理工大学王翠华等光滑球拟酵母发酵44h时丙酮酸产量达到74.7g/L，得率为87河南大学林标声、张彭湃等光滑球拟酵母7L发酵产酸量和转化率分别是80.51g/L和0.69g/g以上均是我国目前该领域研究的较高水平，并达到国际先进水平。新疆石河子开发区天富生化技术有限
6、责任公司于2007年12月在145m3发酵罐上首次实现了我国发酵法工业化生产丙酮酸，发酵产酸56.2 g/L，糖酸转化率0.65g/g。2.3 生物催化法山东大学用生物催化法生产丙酮酸，5m3发酵罐，酶转化周期48小时，丙酮酸产量5-7、糖酸转化率90、提取总收率90，已经完成中试。根据计算，采用这种方法的生产成本为4.5-5.5万元/吨。该技术目前正在转让。2.4 丙酮酸的后续提取技术丙酮酸提取方法主要有减压蒸馏法，有机溶剂萃取法，反渗透膜分离法和离子交换法，技术相对成熟，在此不再赘述。3 生产企业国内的丙酮酸企业更新速度很快。1999年报道的国内比较大的生产企业如浙江台州兴业化工厂、上海复
7、旦大学太阳神新技术发展公司、杭州金田化工公司、湖州菱湖振兴助剂厂、湖州大中化工厂、石家庄制药厂、襄西化学工业公司等近10家企业现在基本都已经停产或转行。通过网上调研和电话联系，对国内的几个生产企业的情况简要介绍如下：3.1北京港华助剂有限责任公司北京港华助剂有限责任公司是专业生产丙酮酸盐系列产品和碳酸甲乙酯系列产品的精细化工企业，是北京市“星火计划”项目企业。目前在河南许昌市建有精细化工生产基地（许昌鑫隆源助剂有限责任公司），可提供多门类多品种的精细化工产品。生产基地荣获河南省“高新技术企业”称号。3.2淄博市周村东方化工有限公司淄博市周村东方化工有限公司位于山东省淄博市周村区，固定资产500
8、万元，员工100人，专业管理及技术人员40人，专业生产丙酮酸系列医药中间体，N-羟甲基丙烯酰胺、丙酮酸、丙酮酸钙、丙酮酸钾等产品。 3.3天津市晟岛科技有限公司专业生产染料中间体、丙酮酸系列等化工原料和医药中间体的新兴化工企业，主要产品为三大系列十几个品牌。本企业产品均在十几年的生产中得以天津大学和南开大学等多所院校的技术更新为支撑，产品质量优于同行业，全部出口欧美等国家。3.4新疆石河子开发区天富生化技术有限责任公司新疆石河子开发区天富生化技术有限责任公司是上市公司“天富热电”的控股子公司，成立于2003年9月，注册资金1000万元。年产丙酮酸1500吨，是中国唯一也是世界最大的生物发酵法生
9、产丙酮酸的生产企业，拥有葡萄糖发酵法生产丙酮酸的技术，同时拥有从发酵液中用物理方法提取丙酮酸的自主知识产权。截至2007年底员工总数达到80人，其中各类专业技术人员33人，生产一线均为大中专毕业生。4、市场情况国内的丙酮酸产能保守估计超过3000吨。如，北京港华助剂有限责任公司2006年在河南许昌鄢陵投资2000万元设立许昌鑫隆源助剂有限责任公司，主要产品为丙酮酸和丙酮酸盐，产能估计超过1000吨；新疆石河子开发区天富生化建立了年产1500吨的发酵生产线，已经于2007年底试产成功。丙酮酸的市场需求量、全球年产量等数据暂缺。通过与生产厂家的电话询价，得到的丙酮酸价格如下。丙酮酸属于危险品，需要
10、特殊运输。公司联系人电话价格（纯度98%，万元/吨）备注北京港华助剂有限责任公司010843906225.2不含运费湖州菱湖振兴助剂厂楚先生0572394280945含运费淄博市周村东方化工有限公司王克利053364532695.5运费自付，配货。天津市晟岛科技有限公司李有国022592132365.2上海金立郑先生021672560387.5纯度为99%，不含运费新疆石河子开发区天富生化韩总1330993898315按订单生产，2吨起运，不含运费5 设想与建议在沟通中，生产企业希望我们的新技术能够降低丙酮酸的生产成本，减少环境污染，硬件投入不要太大。建议在现有的丙酮酸生产、经销企业中寻找有实
11、力的合作伙伴，他们有通畅的产品销售渠道。或者与以前生产过丙酮酸的厂家进行对接，他们前期有良好的积累，销售渠道比较容易建立。或者与生产丙酮酸衍生品的下游企业进行对接，如色氨酸、苯丙氨酸、蛋白糖和维生素B等产品的生产企业，产品通路比较容易打通。另外，国内外关于丙酮酸生产、提纯的专利比较多，需要注意专利壁垒，同时建议加强自身知识产权保护。6 参考资料6.1 马翠卿，生物催化法生产丙酮酸（盐）的研究，山东大学博士论文，2003；6.2 杨锐，工业化发酵法生产丙酮酸，发酵科技通讯，2009；6.3 刘立明，李寅等，一种基于途径分析提高丙酮酸产量的育种策略，微生物学报，2005；6.4 阿里巴巴网；6.5 慧聪网；6.6 中国化工产品网；6.7 专利分类相关网站；6.8 相关企业网站。
