6000吨年氨基酸预可行性研究报告.doc

60006000 吨吨/ /年氨基酸项目年氨基酸项目 可行性研究报告可行性研究报告 湖北省鹤峰县药业研究所 二八年五月 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 2 目目 录录 第一章、概 述1 第二章、市场预测.3 第三章、产品方案及生产规模.7 第四章、工艺技术方案.9 第五章、原料、辅助材料及动力供应13 第六章、厂址方案1 第七章、公用工程及辅助设施方案.1 第八章、节能.2 第九章、环境保护2 第十章、劳动保护与安全卫生2 第十一章、工厂组织与劳动定员.3 第十二章、项目实施计 划3 第十三章、投资估算和资金筹 措3 第十四章、财务分析.4 第十五章、结论与建 议4 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 1 第一章、概第一章、概 述述 氨基酸是含氨基和羧基的有机化合物的统称，是构成生物体内蛋白质的基本单元，在机体内有重要的生 理功能，是生物体内不可缺少的营养成份，对人类健康有着十分重要的意义，而且属不可替代的产品。广泛 用于医药、食品、饲料、保健及科学研究等领域。 甘氨酸是一种蛋白质氨基酸，最初的功能只是在化肥生产工艺中起净化的作用。随着化肥企业的技术进 步以及国内化肥市场的低迷，该产品的功能渐渐弱化。上世纪的 90 年代，国内除草剂市场开始回暖，除草剂 在国内市场以及国际市场上都成了抢手货，而甘氨酸正是草甘膦除草剂的主要原料，甘氨酸的身价也顿时水 涨船高。近几年，甘氨酸在其它行业的用途也有较大发展，市场需求量不断攀升。 l-丝氨酸是一种重要的氨基酸，是组成蛋白质的 20 种基本氨基酸之一，是生糖氨基酸，在体内可由 d-甘 油酸作前体生物合成，丝氨酸在体内参与-sh 和-oh 的转换及嘌呤、嘧啶的生物合成，在体内还可以合成色 氨酸、半胱氨酸等氨基酸，在人体氨基酸代谢中起着非常重要的作用。 蛋氨酸是构成蛋白质的基本单位之一,是必需氨基酸中唯一含有硫的氨基酸,它除了参与动物体内甲基的 转移及磷的代谢和肾上腺素、胆碱和肌酸的合成外,还是合成蛋白质和胱氨酸的原料。蛋氨酸无法在动物体 内合成,需从食物中摄入,将它加入饲料中,可以促进禽畜生长、增加瘦肉量和达到缩短饲养周期的效果。在动 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 2 物饲料中添加 1kg 蛋氨酸,相当于 50kg 鱼粉的营养价值,一般添加量为 0.05%0.2%。畜禽缺少蛋氨酸时,表 现为发育不良、体重减轻、肝和肾机能受到破坏,并伴有肌肉萎缩和毛质变坏等现象。 l色氨酸对人和动物的生长发育、新陈代谢起重要的作用，被称为第二必需氨基酸，广泛用于医药、食 品和饲料等方面。世界市场色氨酸年需求量约为万吨以上，我国的年需求量在 1000 吨以上，而现在世界上生 产量严重不足，因而具有很好的市场前景。l色氨酸有防霉、消毒以及阻止氧化的作用，可以作为鱼类保鲜 剂。在医药卫生领域除用来生产营养氨基酸输液外，色氨酸还用来制备抗抑郁症的药品和改善睡眠作用的保 健食品。l色氨酸是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨酸。从营养学角度看，l色氨酸是很重要 的一种必需的氨基酸，在普遍添加了蛋氨酸和赖氨酸的日粮中，l色氨酸的添加更显重要。通过添加 l色 氨酸，能够调节日粮中氨基酸的平衡，促进畜禽的生产。另外，l色氨酸的代谢产物5 羟色氨酸在动物体 内有抗高密度、断奶等应激作用，有促进 球蛋白产生、增强畜体抗病力的作用。由于色氨酸生产成本的降 低，日本及欧美现已逐步应用于猪饲料中，色氨酸用量逐渐在增大。 第二章、第二章、 市市 场场 预预 测测 从国内情况来看，我国的氨基酸产业发展很快，具有一定的规模，还形成了自己一些优势产品，我国是 有 12 亿人口的大国，也是人口老年化发展进程非常迅速的国家，我国对药用氨基酸及其衍生物的需求量和 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 3 富含氨基酸饮品(口服液)需求量都十分巨大。据国内统计，我国每年从国外进口各类氨基酸计有 10 多个品种， 500 多吨，消耗外汇 4000 多万美元。据国家医药部门估算，到 2000 年我国氨基酸输液将达 1 亿瓶以上，各种 药用氨基酸的消耗在 5000 吨以上。味精作为调味品在我国具有持久、稳定而庞大的市场，目前食用谷氨酸的 生产主要以发酵法生产，现已有十多个万吨级生产厂家，年产 50 多万吨。如果按人均消耗 0.7 公斤谷氨酸钠 的国际标准推算，我国年耗谷氨酸 84 万吨，现有谷氨酸产量远远达不到要求。我国另一类产量较高的是胱氨 酸及半胱氨酸系列产品，去年出口量达 3000 吨以上，几乎占领了世界市场。我国建立了几个千吨级的 l-赖 氨酸厂，但因成本高而大多停产，现 l-赖氨酸的年产量只不过近 2000 吨。我国许多氨基酸研制仅停留在实 验室阶段，有的品种只停留在公斤级，与生产能力相比，我国氨基酸产品的市场可谓非常庞大。 一、甘氨酸市一、甘氨酸市场场分析分析 甘氨酸又名氨基乙酸,作为一种重要的精细化工中间体,广泛应用于农药、医药、食品和饲料添加剂领域。 随着我国经济的快速发展,对甘氨酸的质量和数量都提出更新更高的要求。目前国内甘氨酸尤其是高质量的 甘氨酸供不应求,每年需要从国外进口相当数量产品来满足国内需求。 （一）甘氨酸的（一）甘氨酸的应应用与市用与市场场 1、食品 在食品加工中添加甘氨酸能改善食品的风味和品质,并具有抗氧化和防腐作用,可以延长食品保质期,在 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 4 发达国家需求量预计每年增加 10%15%。据统计资料表明,美国用作食品添加剂的甘氨酸达到 1 万吨 ,日 本也有 3 万吨左右,其中仅日本有机合成公司一家就有 2 万吨用于食品加工。在国内,由于没有相应的食品级 甘氨酸质量标准和采用新工艺的生产装置,使得一些食品加工企业只能从国外进口,并且极大地阻碍了甘氨酸 应用领域的扩展,据预测中国食品行业的潜在需求量为 1 万吨。 2、农药中间体 草甘膦属内吸传导型广谱有机磷农药之一,能有效控制 80 余种危害较大的杂草的生长,因其具有低毒、 易分解、强效、无残留等优点已被美国政府评为最优秀农药之一,目前世界年需求量为 14 万吨。中国生产的 草甘膦商品是含量为 95 %的固体草甘膦和含量为 41%的草甘膦异丙胺盐水剂,中国生产能力超过 3 万吨/年。 目前生产草甘膦的主要工艺是甘氨酸/ 亚磷酸二甲酯法,每生产 1 吨需消耗甘氨酸 700 公斤 ,仅生产草甘膦 一种产品就消耗了中国市场上 80%的甘氨酸。此外,甘氨酸还用于近年在中国发展较快的增甘膦的生产,它由 甘氨酸与三氯化磷和甲醛反应制得,每吨需消耗甘氨酸 113kg 。 3、饲料 在国外,牛羊饲料配方中都加入甘氨酸,特别是在 10 周内鸡雏饲料中是不可缺少的成分,而中国饲养业中 尚未使用添加甘氨酸的饲料。我国是世界第二大饲料生产国,并以年均 8%的速度增长,可以预计随着中国食 品级甘氨酸的规模化生产,甘氨酸作为饲料添加剂的前景非常广阔,仅从中国目前养鸡业的总规模来看,每年 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 5 需耗甘氨酸 11.3 万吨。 （二）国内外甘氨酸的生（二）国内外甘氨酸的生产现产现状和市状和市场场 1、生、生产现产现状状 国外甘氨酸生产厂商主要有美国的孟山都、查特姆(chattem) 公司、法国的斯帕西亚(s. p. c. i) 公司、荷 兰的阿克苏(akeo) 化学公司、日本的有机合成药品公司、昭和电工公司和味之素公司等。它们多采用利用 丙烯腈副产物氢氰酸生产甘氨酸,生产成本低,产品质量好,纯度可达 99%以上,国外近年来还相继开发了更为 先进的催化脱氢氧化法、生物合成法和辐射合成法等。 国内甘氨酸生产起始于 20 世纪 70 年代末 80 年代初,国内有 20 多家甘氨酸生产厂,目前年总生产能力 达 12 万吨左右,特别是医药级甘氨酸发展较快,已建成年产 1000 吨规模的装置,产品质量可达到美国 usp 和 日本味之素的水平,且价格比国外便宜。现已有大批出口到欧洲等发达国家和地区。 2、市、市场场 西方国家甘氨酸年生产量约 70 万吨 ,由于在食品工业中应用较广,需求量预计每年增加 10%15%。日 本是甘氨酸的生产和消费大国,据估计,日本对甘氨酸的年需求量为:食品方面 1500025000 吨,医药方面 300 吨,工业方面 2000 吨,出口 800010000 吨。 在国内,随着对甘氨酸产品的应用与开发的不断重视,甘氨酸的应用领域日益扩大,致使甘氨酸产品呈现 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 6 出供不应求的局面。目前国内企业生产的甘氨酸 80应用于草甘膦农药的生产。草甘膦作为国际最大宗的 农药产品，在能源紧缺拉动转基因燃料作物需求的背景下，市场需求持续增加，07 年年初以来原药价格由 2.8 万元大幅上涨至 7 万元以上。受此影响，甘氨酸价格也大幅上涨，目前市场价格已由去年中期的 1.3 万元 左右涨至超过 3.3 万元/吨。预期 2008 年中国甘氨酸的产销量将达 30 万吨，2009 年约 50 万吨。 随着国内除草剂市场开始回暖，除草剂在国内市场以及国际市场上都成了抢手货，而甘氨酸正是草甘膦 除草剂的主要原料，甘氨酸的身价也顿时水涨船高。近几年，甘氨酸在其它行业的用途也有较大发展，市场 需求量不断攀升。 二、二、丝丝氨酸市氨酸市场场分析分析 （一）（一）丝丝氨酸的氨酸的应应用与市用与市场场 l-丝氨酸是一种重要的氨基酸，是组成蛋白质的 20 种基本氨基酸之一，是生糖氨基酸，在体内可由 d- 甘油酸作前体生物合成，丝氨酸在体内参与-sh 和-oh 的转换及嘌呤、嘧啶的生物合成，在体内还可以合成 色氨酸、半胱氨酸等氨基酸，在人体氨基酸代谢中起着非常重要的作用。 l-丝氨酸虽属于非必需氨基酸，但具有许多重要的生理功能和作用，在医药、食品、化妆品中均有较为 广泛的应用。 1、 、 在医在医药药方面的方面的应应用用 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 7 第一，合成嘌呤、胸腺嘧啶、胆碱的前体； 第二，l-丝氨酸羟基经磷酸化作用后能衍生出具有重要生理功能的磷丝氨酸，是磷脂主要成分之一； 第三，丝氨酸的衍生物环丝氨酸是一种抗生素，可用于治疗结核病；偶氮丝氨酸是一种抗癌剂，常用于治 疗肿瘤；同时，偶氮丝氨酸作为谷氨酰胺的抗代谢物，可用于治疗急性白血病和柯杰金氏病； 第四，具有稳定滴眼液 ph 值的作用，滴眼后无刺激性。因此，医药行业是 l-丝氨酸主要用途之一； 第五，氨基酸输液和氨基酸片剂、胶囊剂、颗粒剂等氨基酸制剂的基本原料，在配方中起重要作用。 第六，是合成抗高血压新药赖诺普利的必备原料，是酶法合成色氨酸的一种原料。 2 、在化、在化妆妆品方面的品方面的应应用用 丝氨酸是重要的保湿因子，皮肤角质层保持水分的主要角色，因此是具有高级化妆品中的关键添加剂。 （二）国内外（二）国内外丝丝氨酸的生氨酸的生产现产现状和市状和市场场 1、生、生产现产现状状 世界上生产 l-丝氨酸的主要厂家是日本的味之素和田边制药公司、德国的 degussa 公司，法国也有生产， 其它的如意大利的 bracco、frama 等以提取法少量生产。在我国，2006 年之前一直靠进口来满足国内丝氨酸 的需求，2006 年之后，八峰药化的丝氨酸投产结束了国内丝氨酸全部依赖进口的局面，由于八峰研究开发丝 氨酸技术人员的跳槽（此人因受贿被判刑 10 年），使得武汉友之友建成了年产 300 吨规模的丝氨酸生产 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 8 车间。现在国内总共只有 600 吨规模的生产车间，但由于这两家公司技术人员缺乏，使得生产一直以来不是 很正常，2007 年年产量不到 200 吨，国内大部分产品还得依赖进口。国内光用丝氨酸作为医药中间体原料的 用量就要 800 吨左右，现在两家公司的产量远远满足不了国内市场的需求。由于中国丝氨酸产品的投产，使 得 l丝氨酸的价格从原来的 105 万元/吨下降到 40 万元/吨，因为成本的压力，日本的田边制药关闭了其在 日本的丝氨酸生产线，协和发酵的丝氨酸工厂也出现了开工不足的现象，导致了丝氨酸供求关系的进一步紧 张。 2、市、市场场 据分析，l-丝氨酸的世界市场需求量达到了 5000 吨/年以上，国内达到 1000 吨以上，其中，国内医药级 l-丝氨酸原料年需求约 200 吨，大部分依赖进口。市场预测：丝氨酸是一种重要的生化试剂和药剂，随着人们 对丝氨酸生理作用的深入认识和医药保健事业的不断发展，医药、食品等行业对丝氨酸的需求量正迅速扩大， 尤其以氨基酸大输液、氨酸酸胶囊、氨基酸添加剂及氨基酸为原料的甜味剂以及多肽合成方面发展最快，需 求量也逐年上升。如果酶法合成色氨酸的工艺成功运用，丝氨酸的市场需求量将会更大。 三、三、d、 、l-蛋氨酸市蛋氨酸市场场分析分析 蛋氨酸是构成蛋白质的基本单位之一,是必需氨基酸中唯一含有硫的氨基酸,它除了参与动物体内甲基的 转移及磷的代谢和肾上腺素、胆碱和肌酸的合成外,还是合成蛋白质和胱氨酸的原料。蛋氨酸无法在动物体 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 9 内合成,需从食物中摄入,将它加入饲料中,可以促进禽畜生长、增加瘦肉量和达到缩短饲养周期的效果。在动 物饲料中添加 1kg 蛋氨酸,相当于 50kg 鱼粉的营养价值,一般添加量为 0.05%0.2%。畜禽缺少蛋氨酸时,表 现为发育不良、体重减轻、肝和肾机能受到破坏,并伴有肌肉萎缩和毛质变坏等现象。 目前，dl蛋氨酸主要用作饲料，每年全球的需求量约为 70 万吨。我国的饲料用蛋氨酸主要靠进口。营 养型氨基酸输液及其它治疗药物中应用的主要是 l蛋氨酸，d蛋氨酸主要是来合成手型药物，比如新型 抗生素和抗肿瘤药物。 全世界药用 l蛋氨酸的需求量为 2000 吨/年，国内为 400 吨/年，随着氨酸输液生产量的不断增加，l 蛋氨酸的需求量将不断增大。随着新型抗生素的使用和新的药物研制，d蛋氨酸的用量将会进一步扩大， 现在 d蛋氨酸的年需求量约在 100 吨左右，预计新型抗生素的大量使用，d蛋氨酸的用量将会大大超过 l蛋氨酸在营养输液中的用量。现在国内只有八峰、天津氨基酸公司等少数几个工厂能够生产 l蛋氨酸， 但其生产规模小，还不能满足国内药品生产的需要，每年我国还要从味之素、协和发酵等公司大量进口，国 内现在还没有 d蛋氨酸工业化生产，因此 d蛋氨酸的市场价格是 l蛋氨酸的几倍。因此，开发生产 l蛋氨酸和 d蛋氨酸具有很好的市场前景。 四、四、l色氨酸市色氨酸市场场分析分析 l色氨酸对人和动物的生长发育、新陈代谢起重要的作用，被称为第二必需氨基酸，广泛用于医药、 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 10 食品和饲料等方面。世界市场色氨酸年需求量约为万吨以上，我国的年需求量在 1000 吨以上，而现在世界上 生产量严重不足，因而具有很好的市场前景。l色氨酸有防霉、消毒以及阻止氧化的作用，可以作为鱼类保 鲜剂。在医药卫生领域除用来生产营养氨基酸输液外，色氨酸还用来制备抗抑郁症的药品和改善睡眠作用的 保健食品。l色氨酸是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨酸。从营养学角度看，l色氨酸是很重 要的一种必需的氨基酸，在普遍添加了蛋氨酸和赖氨酸的日粮中，l色氨酸的添加更显重要。通过添加 l 色氨酸，能够调节日粮中氨基酸的平衡，促进畜禽的生产。另外，l色氨酸的代谢产物5 羟色氨酸在动物 体内有抗高密度、断奶等应激作用，有促进 球蛋白产生、增强畜体抗病力的作用。由于色氨酸生产成本的 降低，日本及欧美现已逐步应用于猪饲料中，色氨酸用量逐渐在增大。 现在还只有日本的味之素、协和发酵等少数几家工厂能够生产饲料级的色氨酸。我国由于原料的限制， 还没有厂家进行大规模的色氨酸生产，所有色氨酸全部依靠进口，色氨酸是我国现在唯一一种没有国产化生 产的氨基酸。研究开发饲料级的色氨酸具有很好的市场前景。 五、五、药药用氨基酸市用氨基酸市场场的分析的分析 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 11 在传统医药领域中，氨基酸主要用于氨基酸输液和氨基酸口服制剂的生产，此外，还用于治疗药物、短 肽药物和医药合成材料。而食品工业中应用的氨基酸量约占氨基酸总量的 60%，氨基酸能防止食物变质、消 除异臭、提高食品风味及增加营养价值，目前全世界的消费量约为 300 万吨/年。 据统计，我国药用氨基酸原料的产量由 1994 年的 600 多吨增长到 5000 多吨，18 种必需氨基酸中已有 17 种实现了国产化。氨基酸类药物最大的应用领域是氨基酸输液，国内 2000 年约消费 1 亿瓶，到 2010 年将 达到 3 亿5 亿瓶，随着人民生活水平的提高和全民医保的逐步实施，氨基酸输液的用量正以每年 20%以上 的速度递增。全球氨基酸输液产量已达到 10 亿瓶，对药用级氨基酸需求量已达到 5 万吨，随着氨基酸输液在 印度、拉丁美洲和非洲等非发达国家的逐渐应用，氨基酸原料药的市场会进一步地扩大，市场前景非常好。 随着市场对手性药物需求的日益增长，也促进了药用氨基酸用量的增长，氨基酸及其衍生物成为合成手性药 物的重要原料。丝氨酸是合成抗高血压药物的合成原料；l脯氨酸是胆肝酯抑制剂的合成原料；缬氨酸是合 成环孢菌素的原料。据世界卫生组织预测，到 2015 年世界药用氨基酸的需求量将达到 20 万吨。 六、食用及化六、食用及化妆妆品行品行业业中氨基酸的市中氨基酸的市场场分析分析 氨基酸最开始的用途就是作为食品或者食品添加剂应用，用量最大的为谷氨酸（味精），现在全世界年产 量已达到 160 万吨，甘氨酸、赖氨酸、苏氨酸和门冬氨酸在食品中的用量也非常大。赖氨酸是人体第一限制 性氨基酸，是合成大脑神经再生性细胞和其它核蛋白以及血蛋白等重要蛋白质所需的氨基酸。当食物中赖氨 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 12 酸含量不足时，就会限制其它氨基酸的利用，同时赖氨酸还具有促进儿童生产发育、促进胃蛋白酶分沁的作 用，儿童食用添加了赖氨酸的食物，其智力发育、对疾病的免疫能力都比较高。因此，其广泛用于营养强化食 品中，全球盐酸赖氨酸的产量已达到 100 万吨，其中作为人用食品营养强化剂的用量就占 5%的比例。苏氨 酸与赖氨酸一样对人体具有同等重要的地位，在食品营养强化剂中的用量也较大。甘氨酸主要用作调味剂， 对改善饮料、调味品的口感有很好的效果，日本和其它国家还将其用作酱制品的防腐剂和风味调节剂，欧洲 将甘氨酸用作去除咖啡苦味的甜味剂。门冬氨酸主要用来合成二肽甜味剂阿斯巴甜，其市场的需求量也正在 逐渐上升。丙氨酸也用于饮料、酒类、糕点等食品的调味料，在世界各国广泛应用，年需求量也较大。 氨基酸在化妆品行业的使用也是具有很好的市场前景。丝氨酸是重要的保湿因子，皮肤角质层保持水分 的主要角色，因此是所有高级化妆品中的关键添加剂，每年用于化妆品的丝氨酸量大约在 2000 吨。氨基酸酯 类衍生物也用于化妆品工业，在日本及西方国家使用较为广泛。氨基酸的多羟基酯，n取代二羧基甘油酯， n长烃链取代的低级之烷基酯等被用于护发和护肤品中，显示了很优秀的乳化性，起泡性和增溶性，可使 头发柔软、膨松，光泽而柔韧，使皮肤光滑细嫩。氨基酸可渗入机体，有保湿、抗氧化的效果，集保健美容于 一体。氨基酸酯用于化妆品有很好的市场前景。 七、七、饲饲料用氨基酸市料用氨基酸市场场分析分析 饲料是氨基酸最大的市场，在饲料中用量最大的主要是赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸和甘氨酸。全球 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 13 饲料级赖氨酸的产量已经达到 100 万吨，蛋氨酸的产量也接近 70 万吨，苏氨酸的产量达到 15 万吨，而饲料 级色氨酸的产量不足 1000 吨，大大地限制了饲料中色氨酸的应用。我国现在已能生产饲料级赖氨酸和苏氨 酸，完全能够满足国内市场的需求，还可供出口，蛋氨酸一直以来靠进口，色氨酸由于生产技术难度大，原材 料成本高，一直没有工业化生产。如果能够降低色氨酸的生产成本，将会使得色氨酸在饲料中用量得到增加， 全球饲料级色氨酸的需求缺口达到一万吨，因此生产低成本的色氨酸一直以来是世界所有氨基酸生产企业 开发的重点。 八、氨基酸市八、氨基酸市场趋势场趋势与与发发展展 进入 21 世纪以来，全球对氨基酸的需求越来越大，氨基酸及其衍生物品种也越来越多，达到上百种。氨 基酸已成为各国竞相扩大规模增加产量的重点产业。目前已达到 300 多万吨。而需求总量达几百万吨。其中 作为调味品约占 50%，食品添加剂、饲料添加剂约占 30%，医药及保健品、化妆品及其它用途占 20%。在氨 基酸家族中，谷氨酸的产量最大，现在年产量已达 160 多万吨，主要用于味精生产。赖氨酸年产量达 100 多 万吨，蛋氨酸达 70 万吨。世界主要氨基酸生产国为日本、美国、德国、法国、韩国、中国、泰国等。日本味之素、 协和发酵、德国的德固赛公司等为世界氨基酸生产巨头。 日本味之素公司已成为全球最大的氨基酸生产企业，年产量达 80 余万吨，年销售额约 110 亿美元，占 据世界氨基酸销售市场近 60%市场份额。近年来，日本正加紧研发药用氨基酸中间体和加大食品及药用精制 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 14 氨基酸的投入。 世界氨基酸发展趋势呈现五大特点： 一是生产方法现代化，微生物发酵法和化学合成法得到广泛的应用，特别是计算机控制的现代生产工艺 在现代工厂生产发挥了很大的作用，生产成本进一步降低。 二是非天然氨基酸发展迅速。非天然氨基酸是合成活性药的重要原料，许多新型药物，如抗艾滋病、抗 肿瘤药物的合成过程中都采用人工合成的非天然氨基酸。目前全球人工合成的非天然氨基品种已达几十种。 和天然氨基酸相比，它们售价高，利润大，已成为各公司争相开发的重点产品。 三是多聚氨基酸的发展。作为“绿色化学产品”的聚合氨基酸，不会对环境造成污染。目前日本在聚合氨 基酸的研究开发方面居世界领先水平，已有聚合谷氨酸、聚合赖氨酸、聚合精氨酸、聚合天门冬氨酸等产品 面世。 四是氨基酸生产工厂逐步向第三世界转移。由于发达国家对环保要求很严，人工成本很高，出于成本的 压力，各大氨基酸生产巨头相继关闭了在发达国家的生产工厂。由于中国甘氨酸的发展，孟山都就关闭了在 美国境内的年产 10 万吨的甘氨酸工厂，由于中国丝氨酸的投产，日本的田边制药就关闭了其本土的丝氨酸 工厂。味之素和协和发酵相继在中国都建有合资工厂来生产饲料级的赖氨酸和药用氨基酸抢占中国市场。中 国现在已经成为了世界原料药的生产工厂，由于中国人口众多，劳动力成本低，科技发展快，相对生产成本 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 15 低，抢抓现在的时机有利于发展中国的氨基酸产业。 五是精制产品价格不断地上调。随着世界原油价格的上涨，原材料成本上升，人工工资的上涨，各国环 境治理的成本加大，世界氨基酸生产巨头相继提高了药用氨基酸市场价格，从 2007 年以来，日本味之素就将 其药用氨基酸出厂价格提高了 35%，2008 年其市场价格还在进一步上升。这对于发展中国的药用氨基酸更 为有利。 第三章、产品方案及生产规模第三章、产品方案及生产规模 一、产品方案及生产规模的选择一、产品方案及生产规模的选择 (1) l-丝氨酸：1200 t/a (2) d、l-蛋氨酸：240 t/a (3)甘氨酸：4000 t/a （4）氨基酸精制生产线：560 t/a（其中：60 t/a 色氨酸、400 t/a 赖氨酸盐酸盐、100 t/a 苏氨酸） 二、工作制度二、工作制度 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 16 年工作日：按年工作日：按 300300 天计天计 日产量：l-丝氨酸：4 吨 l-蛋氨酸:：0.8 吨 甘氨酸:：13.333 吨 精制 l-色氨酸：0.2 吨 精制 l-盐酸赖氨酸：1.333 吨 精制 l-苏氨酸：0.333 吨 三、建设规模与分期三、建设规模与分期 总规模 6000 吨/年氨基酸,分一期实施： 1200 吨/年 l-丝氨酸、240 吨/年 l-蛋氨酸、4000 吨/年甘氨酸、精制 60 吨/年色氨酸、精制 400 吨/年赖氨 酸盐酸盐、精制 100 吨/年苏氨酸。 四、四、产产品品品品质质定位定位 本方案产品均按食品级（外贸出口）进行生产。也可进一步精制成医药级产品。 （一）（一）l-丝丝氨酸氨酸质质量量标标准准 各级别各级别 l-l-丝氨酸产品质量标准丝氨酸产品质量标准 指指标标标标准准 指指标标名称名称 标准中国中国药药典典 2005 年年食品一食品一级级食品二食品二级级 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 17 版版 【 【含量含量测测定定】 】 99.0%99.0%98.8% 【性状性状】 为白色结晶或结 晶性粉末；无臭，味 甜。 在水中易溶，在 乙醇、丙酮或乙醚中 几乎不溶。 为白色结晶或结 晶性粉末；无臭， 味甜。 在水中易溶， 在乙醇、丙酮或乙 醚中几乎不溶。 为白色结晶或结 晶性粉末；无臭，味 甜。 在水中易溶，在 乙醇、丙酮或乙醚中 几乎不溶。 比旋度比旋度 +14.2 +15.8+14.5 +15.4+14.1 +15.5 【 【鉴别鉴别】 】 红外光吸收图谱应与 对照的图谱一致。 红外光吸收图谱应 与对照的图谱一致。 红外光吸收图谱应与 对照的图谱一致。 酸度酸度 5.66.15.66.15.56.5 溶液的澄清度溶液的澄清度 与与顏顏色色 溶液应澄清无色。 溶液的透光率溶液的透光率 （430nm） 98.5%98.5%98.5% 氯氯化物化物(cl-) 0.02%0.02%0.05% 硫酸硫酸盐盐(so42-) 0.02%0.02%0.03% 铵盐铵盐(nh4+) 0.02%0.02% 【 【检查检查】 】 其他氨基酸其他氨基酸 0.5%0.5%0.5% 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 18 干燥失重干燥失重 0.17%0.17%0.17% 灼灼烧烧残渣残渣 0.09%0.09%0.09% 铁铁(fe) 0.001%0.001%0.003% 重金属重金属(pb) 不得过百万分之十不得过百万分之十不得过百万分之十五 砷砷(as) 0.0001%0.0001%0.00015% 细细菌内毒素菌内毒素 12.5eu12.5eu （二）（二）l-l-蛋氨酸质量标准蛋氨酸质量标准 各级别各级别 l-l-蛋氨酸产品质量标准蛋氨酸产品质量标准 指指标标标标准准 指指标标名称名称 标准中国中国药药典典 2005 年年 版（原料版（原料药药） ） 食品一食品一级级食品二食品二级级 【 【含量含量测测定定】 】 99.0%99.0%98.8% 【性状性状】 为白色结晶或结 晶性粉末；有特臭。 在水中溶解， 在乙醇中极微溶解， 在乙醚中不溶，在 为白色结晶或 结晶性粉末；有特 臭。 在水中溶解， 在乙醇中极微溶 为白色结晶或结 晶性粉末；有特臭。 在水中溶解， 在乙醇中极微溶解， 在乙醚中不溶，在 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 19 稀盐酸或氢氧化钠 溶液中易溶。 解，在乙醚中不 溶，在稀盐酸或 氢氧化钠溶液中 易溶。 稀盐酸或氢氧化钠 溶液中易溶。 比旋度比旋度21.2 24.823.0 24.022.5 24.6 【 【鉴别鉴别】 】 红外光吸收图谱应与 对照的图谱一致。 红外光吸收图谱应 与对照的图谱一致。 红外光吸收图谱应与 对照的图谱一致。 酸度酸度 5.656.055.656.055.656.05 溶液的澄清度溶液的澄清度 与与顏顏色色 溶液应澄清无色。 溶液的透光率溶液的透光率 （430nm） 98.5%98.5%98.5% 氯氯化物化物(cl-) 0.02%0.02%0.05% 硫酸硫酸盐盐(so42-) 0.02%0.02%0.03% 铵盐铵盐(nh4+) 0.02%0.02% 其他氨基酸其他氨基酸 只显一个紫色斑点。只显一个紫色斑点。只显一个紫色斑点。 干燥失重干燥失重 0.18%0.18%0.25% 【 【检查检查】 】 灼灼烧烧残渣残渣 0.09%0.09%0.10% 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 20 铁铁(fe) 0.001%0.001%0.003% 重金属重金属(pb) 不得过百万分之十不得过百万分之十不得过百万分之十五 砷砷(as) 0.0001%0.0001%0.00015% 细细菌内毒素菌内毒素 0.025eu0.025eu （三）甘氨酸质量标准（三）甘氨酸质量标准 不同级别甘氨酸产品的质量标准不同级别甘氨酸产品的质量标准 指指标标标标准准指指标标名称名称 标准中国中国药药典典 2005 年年 版（原料版（原料药药） ） 食品一食品一级级食品二食品二级级 【 【含量含量测测定定】 】 99.1%99.1%98.8% 【性状性状】 为白色结晶性粉 末；无臭，味甜。 在水中溶解，在 乙醇或乙醚中几乎不 溶。 为白色结晶性 粉末；无臭，味甜。 在水中溶解， 在乙醇或乙醚中几 乎不溶。 为白色结晶性粉 末；无臭，味甜。 在水中溶解，在 乙醇或乙醚中几乎不 溶。 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 21 【 【鉴别鉴别】 】 红外光吸收图谱应与 对照的图谱一致。 红外光吸收图谱应 与对照的图谱一致。 红外光吸收图谱应与 对照的图谱一致。 酸度酸度 5.96.45.96.45.66.6 溶液的澄清度溶液的澄清度 与与顏顏色色 溶液应澄清无色。 溶液的透光率溶液的透光率 （430nm） 98.5%98.5% 氯氯化物化物(cl-) 0.07%0.07%0.07% 硫酸硫酸盐盐(so42-) 0.06%0.06%0.06% 铵盐铵盐(nh4+) 0.02%0.02% 干燥失重干燥失重 0.18%0.18%0.18% 灼灼烧烧残渣残渣 0.09%0.09%0.09% 铁铁(fe) 0.001%0.001%0.003% 重金属重金属(pb) 不得过百万分之十不得过百万分之十不得过百万分之二十 砷砷(as) 0.0001%0.0001%0.0002% 细细菌内毒素菌内毒素 0.02eu 0.02eu 【 【检查检查】 】 水解产物水解产物 溶液与样品溶液比较， 澄明度应一致。 （四）（四） 、l-l-色氨酸质量标准色氨酸质量标准 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 22 不同级别不同级别 l-l-色氨酸产品质量标准色氨酸产品质量标准 指指标标标标准准指指标标名称名称 标准中国中国药药典典 2005 年年 版（原料版（原料药药） ） 食品一食品一级级食品二食品二级级 【 【含量含量测测定定】 】 99.0%99.0%98.8% 【性状性状】 为白色或微黄色 结晶或结晶性粉末； 无臭，味微苦。 在水中微溶，在 乙醇中极微溶解，在 三氯甲烷中不溶，在 甲酸中易溶，在氢氧 化钠试液或稀盐酸中 溶解。 为白色或微黄 色结晶或结晶性粉 末；无臭，味微苦。 在水中微溶， 在乙醇中极微溶解， 在三氯甲烷中不溶， 在甲酸中易溶，在 氢氧化钠试液或稀 盐酸中溶解。 为白色或微黄色 结晶或结晶性粉末； 无臭，味微苦。 在水中微溶，在 乙醇中极微溶解，在 三氯甲烷中不溶，在 甲酸中易溶，在氢氧 化钠试液或稀盐酸中 溶解。 比旋度比旋度30.2 32.330.6 32.430.1 32.4 【 【鉴别鉴别】 】 红外光吸收图谱应与 对照的图谱一致。 红外光吸收图谱应 与对照的图谱一致。 红外光吸收图谱应与 对照的图谱一致。 【 【检查检查】 】 酸度酸度 5.556.355.556.355.66.9 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 23 溶液的澄清度溶液的澄清度 与与顏顏色色 溶液应澄清无色。 溶液的透光率溶液的透光率 （430nm） 95.5%95.5% 氯氯化物化物(cl-) 0.02%0.02%0.05% 硫酸硫酸盐盐(so42-) 0.02%0.02%0.03% 铵盐铵盐(nh4+) 0.02%0.02% 其他氨基酸其他氨基酸 0.5%0.5%0.5% 干燥失重干燥失重 0.17%0.17%0.17% 灼灼烧烧残渣残渣 0.09%0.09%0.09% 铁铁(fe) 0.001%0.001%0.003% 重金属重金属(pb) 不得过百万分之十不得过百万分之十不得过百万分之十五 砷砷(as) 0.0001%0.0001%0.00015% 细细菌内毒素菌内毒素 50eu 50eu （五）（五） 、l-l-盐酸赖氨酸质量标准盐酸赖氨酸质量标准 不同级别不同级别 l-l-赖氨酸盐酸盐产品质量标准赖氨酸盐酸盐产品质量标准 指指标标标标准准 指指标标名称名称 标准中国中国药药典典 2005 年年食品一食品一级级食品二食品二级级 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 24 版（原料版（原料药药） ） 【 【含量含量测测定定】 】 99.0%99.0%98.8% 【性状性状】 为白色结晶或结 晶性粉末；无臭。 在水中易溶，在 乙醇中极微溶解，在 乙醚中几乎不溶。 为白色结晶或 结晶性粉末；无臭。 在水中易溶， 在乙醇中极微溶解， 在乙醚中几乎不溶。 为白色结晶或结 晶性粉末；无臭。 在水中易溶，在 乙醇中极微溶解，在 乙醚中几乎不溶。 比旋度比旋度20.2 21.320.8 21.520.5 21.3 【 【鉴别鉴别】 】 红外光吸收图 谱应与对照的图谱一 致。 水溶液显氯化 物的鉴别反应。 红外光吸收 图谱应与对照的图 谱一致。 水溶液显氯 化物的鉴别反应。 红外光吸收图 谱应与对照的图谱一 致。 水溶液显氯化 物的鉴别反应。 酸度酸度 5.15.95.15.95.06.0 溶液的澄清度溶液的澄清度 与与顏顏色色 溶液应澄清无色。 溶液的透光率溶液的透光率 （430nm） 95.5%98.5% 硫酸硫酸盐盐(so42-) 0.02%0.02%0.03% 【 【检查检查】 】 铵盐铵盐(nh4+) 0.02%0.02% 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 25 其他氨基酸其他氨基酸 0.5%0.5%0.5% 干燥失重干燥失重 0.30%0.30%0.30% 灼灼烧烧残渣残渣 0.09%0.09%0.09% 铁铁(fe) 0.001%0.001%0.003% 重金属重金属(pb) 不得过百万分之十不得过百万分之十不得过百万分之十五 砷砷(as) 0.0001%0.0001%0.00015% 细细菌内毒素菌内毒素 10eu 10eu 含氯量含氯量 19.2019.50%19.2019.50%19.1019.55% （六）（六） 、苏氨酸质量标准、苏氨酸质量标准 不同级别不同级别 l-l-苏氨酸产品质量标准苏氨酸产品质量标准 指指标标标标准准指指标标名称名称 标准中国中国药药典典 2005 年年 版（原料版（原料药药） ） 食品一食品一级级食品二食品二级级 【 【含量含量测测定定】 】 99.0%99.0%98.8% 【性状性状】 为白色结晶或结 晶性粉末；无臭，味 微甜。 在水中溶解，在 为白色结晶或 结晶性粉末；无臭， 味微甜。 在水中溶解， 为白色结晶或结 晶性粉末；无臭，味 微甜。 在水中溶解，在 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 26 甲醇中几乎不溶。在甲醇中几乎不溶。 甲醇中几乎不溶。 比旋度比旋度26.2 28.827.7 28.926.8 29.0 【 【鉴别鉴别】 】 红外光吸收图谱 应与对照的图谱一致。 红外光吸收图 谱应与对照的图谱 一致。 红外光吸收图谱 应与对照的图谱一致。 酸度酸度 5.26.25.26.25.16.4 溶液的澄清度溶液的澄清度 与与顏顏色色 溶液应澄清无色。 溶液的透光率溶液的透光率 （430nm） 98.5%98.5% 氯氯化物化物(cl-) 0.02%0.02%0.05% 硫酸硫酸盐盐(so42-) 0.02%0.02%0.03% 铵盐铵盐(nh4+) 0.02%0.02% 其他氨基酸其他氨基酸 应只显一个紫色斑点。应只显一个紫色斑 点。 应只显一个紫色斑点。 干燥失重干燥失重 0.18%0.18%0.18% 灼灼烧烧残渣残渣 0.09%0.09%0.10% 铁铁(fe) 0.001%0.001%0.003% 重金属重金属(pb) 不得过百万分之十不得过百万分之十不得过百万分之十五 【 【检查检查】 】 砷砷(as) 0.0001%0.0001%0.00015% 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 27 细细菌内毒素菌内毒素 0.0125eu 0.0125eu 第四章、工艺技术方案第四章、工艺技术方案 一、工艺技术方案的选择一、工艺技术方案的选择 （一）（一） l-丝氨酸丝氨酸 l-丝氨酸的制备方法主要有以下四种：化学合成法、蛋白质水解提取法、微生物发酵法和生物转化法。 化学合成法制备的产物是外消旋体，需经过拆分得到 l-丝氨酸产品，而且需在高温高压条件下生产，工艺 复杂，成本高。蛋白质水解提取法主要是以含丝氨酸丰富的物质如废蚕丝、丝胶为原料进行水解提取。但 丝胶原料有限，生产成本高，无法进行大规模生产。微生物发酵法是以甲醇为碳源发酵转化生产，或以甘 氨酸为前体，发酵转化生产丝氨酸，合成途径较长，转化率有限，实用价值不大。 本工艺是以甘氨酸和甲醛为底物，采用生物转化法合成 l-丝氨酸。其工艺流程简短，无特殊工艺要求， 设备投资小，工艺稳定；原材料来源广泛，成本较低，转化率高，成品收率高，产品质量好；废水排放量 小，生产工艺属于环保型。 生物转化法生产 l-丝氨酸的技术关键是要筛选构建得到高效表达 shmt 工程菌。随着基因工程技术的 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 28 迅速发展，加上固定化技术及生物反应器研究成果的配合，使生物转化法生产氨基酸的技术取得了重大进 展。经过公司科研人员的多年努力，采用基因工程技术成功构建了丝氨酸羟甲基转移酶，以甘氨酸和甲醛 为原料生产 l-丝氨酸。本项目研究即采用该技术方案，利用基因工程法构建 shmt 工程菌，以甘氨酸为原 料，酶促转化合成 l-丝氨酸。 该工艺的主要创新点： 、重组质粒 pet-17b-glya 中插入 f5 基因片段，使构建的 shmt 基因工程菌带有传代稳定基因，保 证了该工程可永久传代，变异性极小。 、将 e.coiljm-109 进行诱变，获得了一株蛋氨酸营养缺陷性菌株，该菌株无 sd 活性，以此作为工 程菌宿主细胞，可保证酶转化反应所生成的 l-丝氨酸不被分解而积累。 、实现了高底物（甘氨酸）浓度（3mol/l）条件下的酶促转化反应，相对于底物甘氨酸，其摩尔转 化率95%，产量 350 克/升-370 克/升，l-丝氨酸分离精制收率95%。产品质量符合中国药典 2005 版标准。 本工艺在技术方面具有三个特点： 、技术先进性 采用生物转化法合成 l-丝氨酸，其工艺流程简短，无特殊工艺要求，设备投资小，工艺稳定；原材料 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 29 来源广泛，成本较低，转化率高，成品收率高，产品质量好；污染物排放量小，易处理。 、技术独占性 采用基因工程技术成功构建了丝氨酸羟甲基转移酶，以甘氨酸和甲醛为原料生产 l-丝氨酸。该技术为 姚苏等人研究的专有技术，生产过程中关健控制点多，一般人员不可能掌握全套生产工艺，具有一定的技 术壁垒。 、技术可行性 生物转化法生产药用 l-丝氨酸产品方案符合行业发展的规划，符合国家产业政策和技术政策，同时， 技术成熟，已成功工业化生产。而且，该项目由于产品生产无对环境有害的污染物排放，也符合清洁生产 的要求。 （二）（二） d、l-蛋氨酸蛋氨酸 目前，世界上生产 dl-蛋氨酸大都采用海因法。如法国 aec 公司、日本的费达、住友，西德迪高沙公 司、美国的孟山都、杜邦公司都采用此法。其特点在于既能生产蛋氨酸，又可生产 mha。 混旋蛋氨酸对映异构体中，右型和左型二者除了在使平面偏振发生不同方向相同角度偏转这一点上的 差异外，其它物理、化学性质一般条件下没有差异。因此分离出右型和左型体是十分困难的。传统的化学 拆分法，利用 d 溴代樟脑磺酸铵与混旋蛋氨酸衍生盐的方法形成非对映体的盐，利用其溶解度的差异，从 湖北省鹤峰县药业科研所 6000 吨/年氨基酸预可行性研究报告 30 而达到混旋蛋氨酸拆分的目的，该法要消耗大量的天然樟脑，使用大量的 br、氯磺酸、氯仿等腐蚀性强的 化工原料，生产周期长，毒副作用大，而且天然樟脑短缺，生产成本高，因此工业法生产左旋蛋氨酸受到 了极大的限制。 本项目采用自行研制开发的两种酶拆分法生产 l-蛋氨酸和 d蛋氨酸生物技术，通过连续两步生产工 艺，可以同时生产出 d 型蛋氨酸和 l 型蛋氨酸，其 l 型蛋氨酸的生产成本只有一步酶法的 60%相比。该生 产工艺为我公司首创，国内还未见有报道相类似生产工艺成功研究。其技术特点为： 采用两种新的酶源，成本低，底物浓度高，酶活性高，两步酶反应可以同时生产 l 型和 d 型蛋氨酸。 比传统化学拆分法工艺简化，原料易得，生产时间短，收率高，适合规模化生产，生产成本低，l 型蛋氨酸的生产成本大大降低，有利于抢占国际国内市场。 本工艺在技术方面具有三个特点： 、技术先进性 第一，采用新的酶源，成本低