芳香族氨基酸及衍生物关键技术研究与产业化

《芳香族氨基酸及衍生物关键技术研究与产业化》获 2015 年中国轻工业联合会技术进步奖 一等奖。
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四、推广应用情况
主要应用单位情况表
应用单位名称 应用技术 河南巨龙生物工程 色氨酸高效 股份有限公司 生产技术
山东阳成生物科技 有限公司
酪氨酸及衍 生物高效生 产技术
应止用时的间起 年 2009 至今
1、针对芳香族氨基酸中的色氨酸生产效率低和发酵不稳定等不足，通过系统的代谢工程 改造，构建出产量高、副产物少和遗传稳定的工程菌，并系统优化了工程菌发酵条件和过程 控制。色氨酸生产规模平均产酸率从 25g/L 提高到 45g/L，糖酸转化率大于 22%，主要发酵参 数达到或超过了国外色氨酸主要生产企业水平。
2、针对色氨酸易氧化和提取收率低的问题，建立并优化膜分离和离子交换相结合的分离提 取工艺，自主开发膜提取节能系统和单效蒸发结晶器等高效提取装备，有效地简化生产环节，显 著提高了色氨酸提取收率和产品质量，同时实现了清洁生产，首次实现了我国饲料级色氨酸的自 主生产和出口。
3、针对酪氨酸溶解度低，直接发酵难度大的难题，创造性地建立了丙酮酸发酵结合酪氨酸 酚裂解酶转化的酪氨酸生物合成工艺路线。同时，以酪氨酸为原料，生产酪氨酸各类衍生物，完 善酪氨酸衍生物的产业链，填补了国内生物法生产酪氨酸及衍生物的空白，打破国外大公司垄断。 （二）知识产权：
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三、客观评价
2015 年，河南巨龙生物工程股份有限公司在新三板成功上市；公司先后被国家授予“国家农 业综合开发投资参股经营企业”、“国家农业综合开发重点产业化经营项目”、“国家级农业产业化 重点龙头企业”、“国家级高新技术企业”和“节能环保示范企业”等荣誉称号；2015 年，公司技 术研发中心被认定为国家级“企业技术中心”。2013 年，山东阳成生物科技有限公司通过山东省 高新技术企业认定。 （一）创新性及先进性：
2015. 2.4
1578399
发明专利
一液色合方中种氨法提从酸取发的
酵 综L-
中国
ZL2010 1027065 2.9
2012. 4.4
929610
发明专利 酸法一种的 生L-产色方氨
中国
ZL2010 1027417 9.1
2013. 7.10
1231707
实用专新利型 自氨发仪动酸 卸旋 料转 色蒸
本项目获得授权的发明专利 9 件，发表学术论文 18 篇，涵盖菌株改造、生产工艺、高效装 备和节能环保等一系列核心技术；起草完成芳香族氨基酸行业标准 1 项。 （三）项目鉴定意见汇总：
色氨酸工程菌构建及产业化：采用基因工程技术，对大肠杆菌的色氨酸合成代谢途径进行了 系统改造，构建了高效的色氨酸工程菌。该工程菌具有发酵周期短、产酸高、杂酸低和遗传性状 稳定的特点；对发酵条件和过程进行优化，利用优化后的培养基和培养条件于 30L 发酵罐中进行 发酵试验，生物量及色氨酸产量得到显著提高，分别为 、 。在 54.3g/L 46.8g/L 130m³发酵罐上进 行 5 批次发酵，平均产酸 45.7g/L，平均转化率 20.1%；确定了最佳的分离提取工艺流程，色氨酸 提取收率≥78%，产品纯度≥95%，达到饲料级色氨酸标准；建成了饲料级色氨酸生产线，实现 了色氨酸工业化生产，取得显著的经济效益和社会效益。建议：进一步提高产酸率和收率，扩大
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该产品的应用领域，提高成果转化力。结论：研究成果达到国际先进水平。 酪氨酸及衍生物技术开发与产业化：分别采用基因工程构建和诱变育种技术，获得酪氨酸酚
裂解酶和酪氨酸酶生产菌株，并优化培养基及产酶条件，提高了酶活；优化了酪氨酸酚裂解酶和 酪氨酸酶转化条件，酪氨酸产量≥50g/L，摩尔转化率≥95%，转化周期≤16h。左旋多巴产量≥ 25g/L，摩尔转化率≥98%，转化周期≤20h；通过产品分离提取研究，获得酪氨酸和左旋多巴的 最佳提取工艺；在山东阳成生物科技有限公司建成酪氨酸及衍生物生产线，取得显著的经济效益 和社会效益。建议：进一步提高生产收率，扩大产品的应用领域，提高成果转化力。结论：研究 成果达到国际领先水平。 （四）重点新产品：
主要完成单位情况表
单位名称
天津科技大学
排名
1
法定代表人 王硕
单位性质
大专院校
传 真 022-60600156
通讯地址 天津市泰达开发区十三大街 29 号
联系人
贺华
单位电话 022-60600161
电子邮箱 hehua@
项目打破了该类产品被国外公司垄断，国内依赖进口的局面。在河南巨龙 公司建成年产 10000 吨饲料级色氨酸生产线，产品畅销欧美等 20 多个国家和 地区，包括 ADM、嘉吉等知名企业，国际市场占有率达 25%。山东阳成公司 建成年产 2000 吨酪氨酸及衍生物生产线，产品畅销 10 多个国家和地区，包括 新生源、日本住友等知名企业，国际市场占有率达 45%。取得了显著经济效益 和社会效益。
1、建立并完善高效安全的代谢工程定向育种技术平台；针对生产菌效率低及不稳定等不足， 对生产菌进行系统改造优化，构建具有自主知识产权、主要特征指标具备国际领先水平的高效色 氨酸工程菌；针对发酵过程控制工艺复杂、发酵难度大的问题，对色氨酸工程菌的发酵条件和过 程进行全面分析，建立最佳的补料及控制工艺，过程调整和优化显著提升了工程菌生产性能，实 现了高产酸和高转化率，同时降低了副产物的含量。主要发酵参数达到或超过了国外色氨酸主要 生产企业水平。
项目在代谢工程理论指导下，通过系统的代谢工程改造，构建了产量高、 副产物少和遗传稳定的色氨酸工程菌并确定最优的发酵工艺，解决了色氨酸生 产效率低和发酵不稳定的难题；优化了膜分离偶联离子交换的提取工艺，自主 开发了膜提取节能系统等高效提取装备，解决了提取收率低和产品品质差等难 题并实现了色氨酸的清洁生产；根据酶法高效合成酪氨酸及衍生物的工业化要 求，筛选获得了高活性的酪氨酸酚裂解酶和酪氨酸酶等关键酶类，首创了丙酮 推荐单位 酸发酵耦合酪氨酸及衍生物酶转化的生产工艺，在国内首次实现了酪氨酸及衍 意见 生物的高效绿色生物制造。项目研究体系完整，具有很强的创新性。
1、经济效益 河南巨龙生物工程股份有限公司累计生产色氨酸1万多吨，近三年新增销售收入14.4亿元， 新增利润1.35亿元，销往欧美等多个国家和地区。山东阳成生物科技有限公司累计生产酪氨酸 相关产品3000多吨，近三年新增销售收入9.3亿元，新增利润2.17亿元。产品广泛应用于饲料、 医药和食品等行业，间接经济效益超过170亿元。 2、社会效益 本项目显著提升了我国氨基酸国产化水平，推动了氨基酸产业的优化升级，同时对发酵 行业清洁生产也起到了良好的示范作用。开发的系列产品改变了依赖进口的局面，节约大量 外汇，并带动上下游企业发展和效益提升，促进经济发展和就业。
本项目色氨酸获得国家重点新产品证书（批准号 ）。 2011TJD00029 （五）产品检测认证：
本项目色氨酸产品通过 SGS 检测，纯度达到 99.5%，质量优于饲料级标准。酪氨酸和左旋多 巴产品通过 SGS 检测，产品纯度≥99.5%，无苯酚残留，质量优于 AJI97 标准，产品成功出口欧 美市场。 （六）科技奖励：
项目公示信息表
奖种
一、项目基本情况
国家科技进步奖
项目名称
芳香族氨基酸及衍生物关键技术研究与产业化
完成单位 完成人
天津科技大学、河南巨龙生物工程股份有限公司、山东阳成生物科技 有限公司、南京大学
陈宁、赵鹤、王东阳、谢希贤、焦庆才、刘帅、冯志彬、李静、蔡传 康、刘均忠
推荐单位
中国轻工业联合会
芳香族氨基酸是含有芳香环的氨基酸，包括色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸， 在食品、医药和饲料行业具有重要的应用价值，是我国生物制造产业中国家鼓 励重点开发的氨基酸品种。
发明人
赵立善春、君孟光、宗、左邓盘 邓春盘立光君、孟、赵宗 焦均俊莹庆忠、、才、刘冯常、茜莹刘俊 王传东彬东康、、阳、张冯闫、华志蔡汝 王传东彬东康、、阳、张冯闫、华志蔡汝 赵春光
赵春光
赵春光
赵春光
有发效明状专态利
有效 有效 有效 有效 有效 有效 有效 有效 有效
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六、主要完成单位及创新推广贡献
发明专利
一液色艺
中种氨提从酸取发的
酵 工L-
中国
ZL2010 1015840 1.1
2010. 4.28
878368
发明专利 用法液酸工一提中艺步取的 精发色 制酵氨
中国
ZL2010 1020188 9.1
2011. 11.23
867262
发明专利 L生化L--制酪酪物备氨氨酶方酸酸法法或衍转
中国
ZL2013 1028937 3.0
年 2011 至今
应用单电位话联系人/
应用情况
利用本成果在河南汝州建
成了年产 10000 吨饲料级
色氨酸生产线。近 3 年，
滕佳佳 实现销售收入 14.4 亿元，
13781086397 利润 1.35 亿元。产品畅销
至美国、加拿大、法国、
英国、德国等 20 多个国家
和地区。
利用本成果在山东菏泽建
成了年产 2000 吨酪氨酸
及衍生物生产线。在山东
济宁鲁抗生产基地建成
张华 1000吨酪氨酸前体丙酮酸
13385479979 生产线。近 3 年，项目系
列产品实现销售收入 9.3
亿元，利润 2.17 亿元。产
品畅销至 10 多个国家和
地区。
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五、主要知识产权证明目录（不超过 10 件）
知类识别产权 知具识体产名权称 （国地家区） 授权号 日授期权 证书编号
项目符合我国生物制造产业的发展需求，有力地推动了我国氨基酸行业技 术进步，并带动上下游产业发展。
推荐该项目为国家科技进二等奖。
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二、项目简介
芳香族氨基酸是我国生物制造产业中国家鼓励且重点开发的高附加值氨基酸品种，包括色 氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸，在食品、医药和饲料等领域具有重要的应用价值。我国芳香族氨 基酸的研究水平和生产较国际先进水平存在较大的差距。本项目开发出具有自主知识产权的 芳香族氨基酸及衍生物生物法生产工艺，实现了色氨酸和酪氨酸及衍生物的高效绿色制造。 （一）主要技术内容、技术指标及科技创新点