1．原理

 苯丙氨酸（L-Phe）的酶法生产主要是指在“化学-酶法”合成L-Phe研究工作的基础上,建立起来的合成光学活性氨基酸的生物化工技术。它由合适的化工原料经化学法生产出供生物催化剂（酶或整细胞）生物转化反应的底物，生物合成目标光学活性氨基酸，可以是天然品，也可以是非天然品，从而实现化学上难以实现的高度立体选择性合成反应[1]。与糖质原料发酵工艺相比较，它具有的显著特点是可以避免代谢调控中的反馈与阻遏；加之生物反应器紧凑，产物组分相对单一，易于后加工处理，杂酸含量低，废水量少，利于环保。这已经成为目前手性氨基酸药物工业研制的热点。下述介绍我们利用非粮原料经由化学法生产出底物，再由红酵母苯丙氨酸解氨酶（PAL）反向催化途径，生物制造L-Phe的工业生物技术新工艺[2,3]。

2. 菌种及百吨级工业试生产线运作记录

自主选育了一株分离自滇西芒果园土壤样品的粘红酵母（Rhodotorula glutinis ）CIBAS A1401 PAL酶源突变菌种；其整细胞能有效生物催化肉桂酸和氨直接定向氨化加成生成L-Phe，最高L-Phe积累浓度在批式反应液体介质中可高达40Kg/M³，通常L-Phe积累浓度为3-4%，对肉桂酸转化率为80%（未转化肉桂酸可回收再利用），L-Phe产品经由工业膜技术分离精制，回收率可达90%以上，全套自主创新工艺已经达到整细胞生物催化的国外先进水平。这从创造知识、制造产品或提供服务的整个生物制造目标的第一阶段研发任务已圆满完成，据统计1998-2005期间，3家企业共生产L-Phe达2000多t。

工业试生产L-Phe的3家企业管理者认为，在菌种生产性能稳定时，L-Phe的生产操作容易，产品质量高，杂酸含量低，废水量少，在我国经由“非粮”途径生产L-Phe具有工业生产开发价值。至今，美国仍有一家公司在应用该成熟工艺生产L-Phe产品。该必需氨基酸全球市场缺口达一万吨，主要用于食品工业生产阿斯巴甜及医药用途。

3．产业化所需条件及经济效益预测

L-Phe的酶（PAL）法拟在500-1000t/a工业生产规模开发，所需设备均可立足国内，主要包括发酵罐体系，生物转化罐，以及与之配套的分离细胞物及生物大分子的工业膜系统（微滤/超滤），减压真空浓缩及结晶精制干燥设备，及成品包装。国内的味精发酵厂、有机酸发酵厂，抗生素生产企业等，均有条件从事本项目的工业开发。生产所用的肉桂酸，可以将石油化工及焦化副产物苯/甲苯，转变为由精细化工企业延伸加工生产，无论是采用传统的苯甲醛/醋酐工艺制肉桂酸，还是经由氯硷工业副产物四氯化碳/苯乙烯新工艺制肉桂酸，估计其工业生产规模肉桂酸的化工生产成本£3万元/t是可以达到的[4]；特别是有关“肉桂酸产品链消化四氯化碳的前景展望”一文对这一酶法生产L-Phe深入细致进行了分析[4]，对我国氨基酸行业当前调结构转方式具有重要意义。

根据菌种生产水平和整细胞酶（PAL）转化工艺进行计算，L-Phe的生产成本5万元/t（包括原料、提取、能耗和管理费用），目前L-Phe（工业级）的国内市场价格为6.5万元/t，出口价略高7-8万元/t。据目前市场形势进口L-Phe不易。如有药用级（大输液）许可证，本产品的经济效益将更好。以500t/a产品 L-Phe计销售收入，工业级为3500万元，如能替代部分医药级进口产品，则产值更高效益更好。生物催化剂PAL酶活/ 酶量，及操作稳定性经由分子进化技术是完全可以提高的。

参考文献

[1] 中科院生命科学与生物技术局编著 2007工业生物技术发展报告，科学出版社，pp。80-87

[2] 李铭，杨亚力，杨顺楷 响应面法优化固定粘红酵母细胞条件及生物转化制L-苯丙氨酸，应用与环境生物学报，2010，16（2）：279-84

[3] Shun-kai Yang,Yang WL,Kong YF. Bioconversion of Arylacrylic Acid to Unnatural Aromatic Amino Acid：Two novel L-Phenylalanine Stracture Analogues; Peptides ,2004,Shanghai ST Publishers ,pp.15-17

[4] 杜志明，郑华珍. 肉桂酸产品链消化四氯化碳的前景展望，化工生产与技术，2004,11（5）：27-28；43

本文已在由中国高科技产业化研究会主办在南京召开的“全国氨基酸研究开发暨综合应用新技术新设备交流研讨会（2011-08-12-14），以及在云南玉溪召开的”第十届西南三省一市生物化学及分子生物学学术会议“（2011-07-24-26）提交论文，并作了口头报告。