项目概况

丙酮酸（Pyruvic acid），又称 2-氧代丙酸（2-oxopropanoic acid）、α-酮基丙酸（α- ketopropionic acid）或乙酰基甲酸（Acetylformic acid），是最重要的有机酸之一。在制药、食品、化工、农用化学品等领域以及科学研究中都具有广泛的用途。丙酮酸在生物能量代谢中具有十分重要的作用，丙酮酸系列的衍生产品，包括丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸肌酸盐、丙酮酸钙、丙酮酸钾、丙酮酸钠、丙酮酸镁等，在医药、化工等领域应用广泛，同时也是多种化工产品、农药等的原料。丙酮酸（盐）及其衍生物的用途主要包括以下几个方面：

（1）制药工业：用于酶法合成 L-色氨酸、L-酪氨酸、L-多巴胺；合成 L-半胱氨酸、 L-亮氨酸、维生素 B6 和 B12 等；合成血管紧张肽Ⅱ抗药、系列酶蛋白抑制剂、镇静剂、辛可芬、异烟肼丙酮酸钙、2-苯基喹啉-4-羧酸、恩波吡维铵、磷酸烯醇丙酮酸、4- 甲唑甲酸、噻咪等。另外，丙酮酸钙还可用作减肥保健药品。

（2）日化工业：丙酮酸乙酯可抑制表皮中的酪氨酸酶的形成，美白肌肤；可用作化妆品的防腐剂和抗氧化剂；用作空气清新剂。

（3）农用化学品：丙酮酸是合成乙烯系聚合物、氢化阿托酸、谷物保护剂等多种农药的起始原料。

（4）食品/饲料工业：在 GB2760-1996 中，丙酮酸被规定为酸味添加剂，并具有防腐保鲜功能。

（5）细胞培养与生化研究：与乳酸组成抗氧化剂，降低对细胞的伤害；丙酮酸钠可以作为细胞培养中的替代碳源，是动物细胞培养的重要底物。用于伯醇及仲醇的鉴定、转氨酶的测定、脂肪族胺的显色剂等。

丙酮酸的工业生产方法主要有化学合成法、酶转化法和微生物发酵法。化学合成法是在液相或气相中将酒石酸（或乳酸酯）氧化为丙酮酸酯，再经水解成为丙酮酸，但该方法污染重、成本高，缺乏竞争力。其它还有一些化学转化法如羟基丙醇法，乳酸氧化法等均存在原料不足或成本缺乏工业化可行性等问题。酶转化法是利用微生物细胞中的酶系将乳酸等脱氢氧化为丙酮酸，该方法转化率高，但底物成本高。微生物发酵法是利用低成本的葡萄糖作为底物通过发酵生产丙酮酸。目前可经发酵法生产丙酮酸的微生物主要包括酵母、担子菌、放线菌和细菌等。本项目通过构建新型大肠杆菌工程菌，实现了以葡萄糖为原料生产丙酮酸的高转化率发酵，该法绿色、环保、可持续，具有较好的竞争力，有很好的产业应用前景。

市场前景

目前，全球丙酮酸市场需求约 24000 吨，按照丙酮酸的国内市场价 5 万元/吨计算，丙酮酸市场总值约 12 亿。我国有近 10 家企业生产丙酮酸及其盐、酯类，年产丙酮酸约1000-1500 吨，其中 80%以上用于出口，同时国内丙酮酸市场的年增长率达到了 8%-10%。随着丙酮酸工业应用领域的不断拓宽，其用量也会急剧上升。自 1995 年美国等国以丙酮酸钙用于减肥保健品原料以来，丙酮酸消费量激增。国际市场上，80%的丙酮酸用于制药工业，20%的用于食品保健品及其它行业。因此丙酮酸产品的国际、国内市场缺口较大，加上国内市场需求量逐年增大，特别是高质量的丙酮酸尤其缺乏，其市场已进入高速成长期，销售前景广阔。

技术特点

本项目构建了生产丙酮酸的大肠杆菌工程菌，该菌株不含任何质粒，遗传稳定，以葡萄糖为碳源生产丙酮酸。在 5L 发酵罐水平，通过分批补料的方式，40 小时发酵，丙酮酸产量可达到 70g/L 左右，基本不含副产物，转化率达到 0.8g 丙酮酸/g 葡萄糖。

投资与效益分析

根据目前技术水平，初步估算丙酮酸的生产综合成本约 2.5 万元/吨，目前市场定价约为 5 万元/吨。以 1000 吨生产规模计算，毛利润可达 2500 万元/年。

研究阶段

小试阶段。