【文章內(nèi)容簡介】 0 6110 1830 4820 2002 2710 1080 1910 5700 2003 2550 790 2060 5400 2004 1470 1290 1390 4150 2005 2990 1830 150 4970 2006 3130 1100 150 4380 2007 2300 1540 3840 不計由于西歐,北美的飼料添加劑工業(yè)業(yè)已發(fā)展到相當高的水平,市場上對煙酰胺,煙酸的需求已基本趨于飽和狀態(tài),故最近幾年很難有較為明顯的增長。然而隨著全球第三[17]世界國家食品結構的改變和飼料工業(yè)的不斷發(fā)展 ,在今后相當長一段時期內(nèi)煙酰胺,煙酸的市場需求量仍會逐年不斷提高。近年,西歐煙酰胺的生產(chǎn)正面臨著來自中國和印[18]度低價原料的競爭 。 在亞洲,煙酰胺的生產(chǎn)國除了中國就是印度和日本。印度有 20 多家公司生產(chǎn)煙酰[19]胺或煙酸 。在這其中,作為印度最大的吡啶生產(chǎn)和出口商,吉友聯(lián)公司也是印度主要[20]的煙酰胺,煙酸生產(chǎn)廠家 。 從 2003年開始,日本從龍沙公司大量進口煙酸,煙酰胺應用于用食品和飼料領域,[21]從而造成國內(nèi)煙酸,煙酰胺生產(chǎn)的量開始下降的局面 。每年日本大約進口 900 t 的食[22]品和飼料級的煙酸和煙酰胺滿足國內(nèi)市場的需求 。 長春石油化學股份有限公司生產(chǎn)的吡啶類產(chǎn)品在臺灣占據(jù)重要的市場地位,其擁有[23]產(chǎn)能為 6000 t/a的吡啶和 3000 t/a的 3甲基吡啶 。該公司從 2002年開始生產(chǎn)煙酸。在。 國內(nèi)煙酰胺的 生產(chǎn)情況 我國于 20 世紀 70 年代開始生產(chǎn)煙酰胺,到 80 年代初期全國煙酰胺的產(chǎn)量僅大約為 100 t/a。生產(chǎn)廠家少并且技術比較落后,規(guī)模小,產(chǎn)量低,原料供應不足并且質(zhì)量不穩(wěn)定,從而導致我國煙酰胺的生產(chǎn)一直處于世界上落后的水平,無法滿足市場的需求,4 1 前 言 [24]更不能使產(chǎn)品打入國際市場,與日,歐,美等先進國家進行競爭 。當時對其研究的單位有武漢大學,北京化工研究院,鄭州大學化工學院等,但規(guī)模僅限于規(guī)模小試階段,[25]因此無法應用于工業(yè)化生產(chǎn) 。 20世紀九十年代,廣州農(nóng)藥廠從瑞士龍沙公司引進了整套生產(chǎn)煙酰胺的新技術,并與其合資建成了廣州龍沙有限公司 kt/a煙酰胺工程,該項工程已于 1998 年建成投產(chǎn)。隨著該公司的投產(chǎn),國內(nèi)許多生產(chǎn)煙酰胺的企業(yè)陸續(xù)退出市場。國內(nèi)目前還在生產(chǎn)煙酰胺的企業(yè)有南通醋酸化工股份有限公司,浙江新賽科藥業(yè)有限公司,浙江蘭博生物科技有限公司,浙江愛迪亞營養(yǎng)科技開發(fā)有限公司,天津獸藥二廠,濰坊祥維斯化學品有限[26]公司,杭州勝大藥業(yè)有限公司以及襄樊裕昌精細化工有限公司 。由于生產(chǎn)煙酰胺的原料難以得到,且生產(chǎn)裝置,規(guī)模,成本都無法與國外大公司抗衡,因此這些企業(yè)也面臨[27]著嚴峻的市場挑戰(zhàn)與壓力 。 煙酰胺的生產(chǎn)工藝 煙酰胺的 化學 合成[28]煙酰胺合成的歷史是從實驗室中尼古丁的氨氧化開始的 ,而在工業(yè)上采用的是以3甲基吡啶,2甲基1,5戊二胺MPDA,喹啉等原料化學合成工藝,分為高錳酸鉀氧[29]化法,氨氧化法,氣相氧化法,硝酸氧化法 ,電解氧化法以及其他氧化法得到 3氰基吡啶,最終經(jīng)過堿液(氫氧化鈉或氨水)的水解,最終得到煙酰胺。 瑞士的龍沙公司開發(fā)了以 2甲基1,5戊二胺為原料合成 3甲基吡啶(PIC),再經(jīng)生化水解得到煙酰胺的工藝技術路線,龍沙公司依靠該技術的應用使其煙酰胺生產(chǎn)水平在世界上處于世界領先地位,而世界上其他的生產(chǎn)企業(yè)均采用 3甲基吡啶為原料的工藝路線。該技術的核心主要分為 3甲基吡啶的合成,氨氧化,抽提精餾,生化水解,脫色[30]過濾,濃縮和干燥等 7個工序 。2甲基1,5戊二胺經(jīng)環(huán)合脫氫反應生成 3甲基吡啶,[31]所得的 3甲基吡啶再經(jīng)氨氧化生成 3氰基吡啶(NSN) ,將得到的含 3氰基吡啶溶液進行生化水解得到煙酰胺,得到的煙酰胺溶液經(jīng)脫色過濾后濃縮,干燥即得到煙酰胺產(chǎn)品。 [32]過去合成 3甲基吡啶所采用的方法有兩種 :一種是以甲醛、乙醛和氨為原料,在催化劑存在的情況下,最后生成產(chǎn)物吡啶和 3甲基吡啶。此法原料雖然容易得到,但是副產(chǎn)物占得比例較大,3甲基吡啶的收率小于 30 %,因此該工藝目前尚未大規(guī)模開發(fā)。5 微生物法生產(chǎn)煙酰胺發(fā)酵工藝的研究 另一種是以丙烯醇,丙醛與六次甲基四胺為原料反應生成 3甲基吡啶,此法的產(chǎn)物收率[33]較高,大約為 60 %以上,但是原材料成本太高,不適合大規(guī)模地生產(chǎn) 。而龍沙公司的 3甲基吡啶收率在 80 %以上,在市場上有著很強的競爭優(yōu)勢。 煙酰胺的生物 催化合成 工藝 與化學合成法相比,生物催化合成工藝的不同之處在于 3氰基吡啶生成煙酰胺這一[34]步的催化劑不同。前者一般是堿液的水解,而后者則是微生物細胞中產(chǎn)生的腈水合酶 。 微生物由于具有許多動植物所不具備的特點,因而其產(chǎn)生的酶類越來越多,在工業(yè)應用的生物催化劑中占有越來越大的比重,尤其是近幾十年來,微生物酶已經(jīng)發(fā)展成為大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn),成為各種酶制劑的主要來源。概括起來,微生物的特點主要有如以[35]下幾個方面 : 微生物種類繁多,酶的品種齊全?，F(xiàn)已確知的微生物分布在地球空間的各個角落,而且在長期的進化過程中,不同環(huán)境的微生物往往具有迥然不同的代謝類型,環(huán)境的選擇壓力使得它們幾乎可以分解利用所有已知的底物,這就為微生物酶的品種多樣性提供了物質(zhì)基礎?？梢哉f,一切動植物細胞中存在的酶幾乎都能夠從微生物細胞中找到。此外,微生物具有很強的適應性和受外界作用而發(fā)生變異的能力,通過適應,誘導或誘變育種以及基因工程的手段還可以培育出許多新的產(chǎn)酶菌種。 微生物生長繁殖快,生活周期短,產(chǎn)量高。微生物一向是以生長繁殖快速而著稱于生物界。動物和植物則不然,即使在人工飼養(yǎng)和栽培的條件下,農(nóng)作物或家畜家禽至少需要幾天或者幾周才能使自己的體重增加一倍,如果繁殖一代則需要更多的時間。一般微生物的生長速度要比農(nóng)作物快 500 倍,比家畜快 1000 倍。微生物這種快速增殖的特點使得微生物酶的規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)成為可能。 工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)濟效益高。發(fā)酵工業(yè)已經(jīng)進入工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模。因此,以微生物材料為酶的來源,生產(chǎn)各種酶制劑的經(jīng)濟效益遠比動物,植物作為酶來源要高。微生物的培養(yǎng)方法簡單易行,生產(chǎn)規(guī)?？纱罂尚?生產(chǎn)條件便于控制,采用工業(yè)化生產(chǎn)不受地理環(huán)境和氣候條件的限制,所用的原料多數(shù)為一般農(nóng)副產(chǎn)品,來源豐富,成本低廉,機械化生產(chǎn),勞動生產(chǎn)率高,經(jīng)濟收益大,這些都是以動物,植物材料為酶來源時所不能比擬的。 正是由于微生物具有這些優(yōu)點,使它具有其他來源的酶類所不可比擬的巨大優(yōu)勢,因而才使微生物酶的研究和生產(chǎn)得以飛速發(fā)展。 6 1 前 言 在過去的幾十年中,酶的工業(yè)應用進展更加迅速,受到了越來越廣泛的關注,這主要是由酶催化作用的獨特性決定的。酶催化反應的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面: 催化反應的高效性。高效性指使用極少量的催化劑就可以促使大量的物質(zhì)發(fā)生化學變化,酶催化的反應速率比一般無機催化劑高 105~1013 倍。換句話說,在同樣的條件下,無機催化劑需要作用數(shù)月或甚至 1年才能夠完成的化學反應,酶僅僅需要 1 s 就可以完成。 作用的專一性。專一性指酶僅能催化某一種或一類物質(zhì)發(fā)生化學反應,也可以說只能作用于某一種或某一類的底物。酶與一般的催化劑最突出的差別就體現(xiàn)于此。由于酶反應具有嚴格的專一性,所以它的催化反應產(chǎn)物比較單一,副產(chǎn)物較少,甚至往往可以從比較復雜的原料中選擇地加工制備某些需要的成分,或除去某些不必要的物質(zhì)。 反應的溫和性。酶是來源于生物細胞的催化劑,其本身是一種蛋白質(zhì),不能忍受高溫,高壓或強酸,強堿等劇烈環(huán)境條件的作用,所以大部分酶的催化反應都是在常溫常壓下和近于中性 pH 條件下進行的。這樣反應條件十分溫和,有利于酶的應用,特別是給工業(yè)生產(chǎn)帶來極大地