合成生物學(xué)賽道上的小眾品類：?D-乳酸，必不可少空間巨大
核心提示：D-乳酸，火熱的合成生物學(xué)賽道選品面上容易被忽視的產(chǎn)品。作為基本有機(jī)化工原料，首先，D-乳酸是合成多種手性物質(zhì)的前體，光學(xué)純
D-乳酸，火熱的合成生物學(xué)賽道選品面上容易被忽視的產(chǎn)品。
作為基本有機(jī)化工原料，首先，D-乳酸是合成多種手性物質(zhì)的前體，光學(xué)純度大于98%的D-乳酸在醫(yī)藥、農(nóng)藥、化工等方面具有廣泛的應(yīng)用。
D-乳酸是一種基本有機(jī)化工原料，是合成多種手性物質(zhì)的前體。光學(xué)純度大于98%的D-乳酸在醫(yī)藥、農(nóng)藥、化工等方面具有廣泛應(yīng)用。以高光學(xué)純D-乳酸為原料聚合而成的聚乳酸材料能夠替代普通化工產(chǎn)品聚合而成的塑料、纖維制品，應(yīng)用在醫(yī)用骨內(nèi)固定物、香煙過(guò)濾頭、紡織用高級(jí)纖維等高端消費(fèi)領(lǐng)域，同時(shí)也是3D打印技術(shù)的主要原材料。在市場(chǎng)體量上，據(jù)估算，全球聚乳酸市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率為20.9%，到2020年，全球聚乳酸消費(fèi)市場(chǎng)將達(dá)到51.6億美元，市場(chǎng)空間巨大。
以高光學(xué)純D-乳酸為原料聚合而成的聚乳酸材料能夠替代普通化工產(chǎn)品聚合而成的塑料、纖維制品，可以應(yīng)用在高端消費(fèi)領(lǐng)域，如：醫(yī)用骨內(nèi)固定物、香煙過(guò)濾頭（除去煙草中雜質(zhì)）、紡織用高級(jí)纖維、作為3D打印技術(shù)主要原材料等。
1、微生物發(fā)酵法，重要制備路徑
在合成路徑上，D-乳酸可由化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法制備獲得。
化學(xué)合成法面臨存在環(huán)境污染、成本昂貴、光學(xué)純度較低等問(wèn)題，很難滿足應(yīng)用要求；微生物合成光學(xué)純D-乳酸的潛力開始引起生物工程領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，但已有生物合成研究依然存在生產(chǎn)成本偏高、光學(xué)純度較低等問(wèn)題。
進(jìn)一步說(shuō)，D-乳酸通常由乳酸菌、大腸桿菌、克雷伯菌和芽孢桿菌通過(guò)發(fā)酵各種糖合成，然而，乳酸菌和其他細(xì)菌種類對(duì)低pH條件敏感，使用堿或碳酸鹽來(lái)中和發(fā)酵液可合成乳酸鹽，但乳酸分離純化過(guò)程較復(fù)雜，增加了工業(yè)化生產(chǎn)乳酸的成本。
D-乳酸產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)涉及原料選擇及處理、高效工程菌或酶制劑、分離提純過(guò)程等多種挑戰(zhàn)。
2、D-乳酸，產(chǎn)業(yè)化之路并不擁擠
在產(chǎn)業(yè)化布局上，至今為止，國(guó)內(nèi)能通過(guò)生物法技術(shù)規(guī)?；a(chǎn)D-乳酸的企業(yè)并不多見。
2016年， 中國(guó)石化撫順石油化工研究院曾宣布發(fā)酵法生產(chǎn)D-乳酸中試技術(shù)通過(guò)技術(shù)評(píng)議。其試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)酵50小時(shí)后終止發(fā)酵液中D-乳酸濃度≥100g/L，葡萄糖濃度≤1.0g/L，D-乳酸光學(xué)純度≥98.5%，提取總收率≥80%。
2023年，山東壽光巨能金玉米開發(fā)有限公司透露已形成D-乳酸1萬(wàn)噸，并打破國(guó)際壟斷。目前，企業(yè)將新上馬的“年產(chǎn)2萬(wàn)噸乳酸、丙交酯、聚乳酸”項(xiàng)目一期已實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，通過(guò)使用專利菌種，實(shí)現(xiàn)了高光學(xué)純度D-乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)，年產(chǎn)能可達(dá)到2萬(wàn)噸。
2024年，致力于非糧生物質(zhì)原料和合成生物學(xué)的初創(chuàng)企業(yè)武漢睿嘉康生物科技有限公司對(duì)外宣稱已利用多元化非糧原料生產(chǎn)多樣化大宗醇酸產(chǎn)品的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)工業(yè)菌株，實(shí)現(xiàn)了纖維素乙醇的千噸級(jí)中試驗(yàn)證及D-乳酸高產(chǎn)菌株的構(gòu)建及百噸級(jí)中試測(cè)試，后續(xù)將推進(jìn)高性能乳酸產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。在如今合成生物學(xué)技術(shù)的加持上，D-乳酸的開發(fā)雖然充滿挑戰(zhàn)但仍將有望期待進(jìn)一步突破。
D-乳酸與L-乳酸互為旋光異構(gòu)體，除旋光性外，其他理化性質(zhì)相同，但D-乳酸為右旋乳酸，人體不能代謝及吸收，過(guò)量攝入D-乳酸，會(huì)導(dǎo)致代謝紊亂甚至酸中毒，因此D-乳酸不能作為添加劑應(yīng)用在食品飲料加工領(lǐng)域。此外，以D-乳酸為原料制得的聚乳酸在較多國(guó)家中也被限制作為食品飲料包裝使用，特別是限制用于兒童用品生產(chǎn)領(lǐng)域。因此與L-乳酸相比，D-乳酸市場(chǎng)規(guī)模較小。
聚乳酸作為可降解的綠色環(huán)保塑料，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)需求旺盛，以D-乳酸為原料生產(chǎn)的聚乳酸盡管不能應(yīng)用在食品飲料領(lǐng)域，但在其他領(lǐng)域仍有廣闊市場(chǎng)空間，因此其需求不斷增長(zhǎng)。在此背景下，全球D-乳酸市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，2020年達(dá)到2.1億美元，預(yù)計(jì)未來(lái)5年將以6.4%左右的增速增長(zhǎng)，到2025年市場(chǎng)規(guī)模將接近2.9億美元。
全球D-乳酸生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，主要有Corbion公司、武藏野化學(xué)、巨能金玉米、華德生物等。盡管我國(guó)是全球D-乳酸主要生產(chǎn)國(guó)之一，但我國(guó)D-乳酸市場(chǎng)需求有限，未來(lái)隨著聚乳酸行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，我國(guó)D-乳酸需求有望持續(xù)上升。但從整體乳酸市場(chǎng)來(lái)看，由于D-乳酸安全性低于L-乳酸，其未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模仍將小于L-乳酸。
文章來(lái)源： DT新材料，中科院之聲，新思界網(wǎng)
原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_549997.html
來(lái)源：賢集網(wǎng)
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作為基本有機(jī)化工原料，首先，D-乳酸是合成多種手性物質(zhì)的前體，光學(xué)純度大于98%的D-乳酸在醫(yī)藥、農(nóng)藥、化工等方面具有廣泛的應(yīng)用。
D-乳酸是一種基本有機(jī)化工原料，是合成多種手性物質(zhì)的前體。光學(xué)純度大于98%的D-乳酸在醫(yī)藥、農(nóng)藥、化工等方面具有廣泛應(yīng)用。以高光學(xué)純D-乳酸為原料聚合而成的聚乳酸材料能夠替代普通化工產(chǎn)品聚合而成的塑料、纖維制品，應(yīng)用在醫(yī)用骨內(nèi)固定物、香煙過(guò)濾頭、紡織用高級(jí)纖維等高端消費(fèi)領(lǐng)域，同時(shí)也是3D打印技術(shù)的主要原材料。在市場(chǎng)體量上，據(jù)估算，全球聚乳酸市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率為20.9%，到2020年，全球聚乳酸消費(fèi)市場(chǎng)將達(dá)到51.6億美元，市場(chǎng)空間巨大。
以高光學(xué)純D-乳酸為原料聚合而成的聚乳酸材料能夠替代普通化工產(chǎn)品聚合而成的塑料、纖維制品，可以應(yīng)用在高端消費(fèi)領(lǐng)域，如：醫(yī)用骨內(nèi)固定物、香煙過(guò)濾頭（除去煙草中雜質(zhì)）、紡織用高級(jí)纖維、作為3D打印技術(shù)主要原材料等。
1、微生物發(fā)酵法，重要制備路徑
在合成路徑上，D-乳酸可由化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法制備獲得。
化學(xué)合成法面臨存在環(huán)境污染、成本昂貴、光學(xué)純度較低等問(wèn)題，很難滿足應(yīng)用要求；微生物合成光學(xué)純D-乳酸的潛力開始引起生物工程領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，但已有生物合成研究依然存在生產(chǎn)成本偏高、光學(xué)純度較低等問(wèn)題。
進(jìn)一步說(shuō)，D-乳酸通常由乳酸菌、大腸桿菌、克雷伯菌和芽孢桿菌通過(guò)發(fā)酵各種糖合成，然而，乳酸菌和其他細(xì)菌種類對(duì)低pH條件敏感，使用堿或碳酸鹽來(lái)中和發(fā)酵液可合成乳酸鹽，但乳酸分離純化過(guò)程較復(fù)雜，增加了工業(yè)化生產(chǎn)乳酸的成本。
D-乳酸產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)涉及原料選擇及處理、高效工程菌或酶制劑、分離提純過(guò)程等多種挑戰(zhàn)。
2、D-乳酸，產(chǎn)業(yè)化之路并不擁擠
在產(chǎn)業(yè)化布局上，至今為止，國(guó)內(nèi)能通過(guò)生物法技術(shù)規(guī)?；a(chǎn)D-乳酸的企業(yè)并不多見。
2016年， 中國(guó)石化撫順石油化工研究院曾宣布發(fā)酵法生產(chǎn)D-乳酸中試技術(shù)通過(guò)技術(shù)評(píng)議。其試驗(yàn)結(jié)果表明，發(fā)酵50小時(shí)后終止發(fā)酵液中D-乳酸濃度≥100g/L，葡萄糖濃度≤1.0g/L，D-乳酸光學(xué)純度≥98.5%，提取總收率≥80%。
2023年，山東壽光巨能金玉米開發(fā)有限公司透露已形成D-乳酸1萬(wàn)噸，并打破國(guó)際壟斷。目前，企業(yè)將新上馬的“年產(chǎn)2萬(wàn)噸乳酸、丙交酯、聚乳酸”項(xiàng)目一期已實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，通過(guò)使用專利菌種，實(shí)現(xiàn)了高光學(xué)純度D-乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)，年產(chǎn)能可達(dá)到2萬(wàn)噸。
2024年，致力于非糧生物質(zhì)原料和合成生物學(xué)的初創(chuàng)企業(yè)武漢睿嘉康生物科技有限公司對(duì)外宣稱已利用多元化非糧原料生產(chǎn)多樣化大宗醇酸產(chǎn)品的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)工業(yè)菌株，實(shí)現(xiàn)了纖維素乙醇的千噸級(jí)中試驗(yàn)證及D-乳酸高產(chǎn)菌株的構(gòu)建及百噸級(jí)中試測(cè)試，后續(xù)將推進(jìn)高性能乳酸產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。在如今合成生物學(xué)技術(shù)的加持上，D-乳酸的開發(fā)雖然充滿挑戰(zhàn)但仍將有望期待進(jìn)一步突破。
D-乳酸與L-乳酸互為旋光異構(gòu)體，除旋光性外，其他理化性質(zhì)相同，但D-乳酸為右旋乳酸，人體不能代謝及吸收，過(guò)量攝入D-乳酸，會(huì)導(dǎo)致代謝紊亂甚至酸中毒，因此D-乳酸不能作為添加劑應(yīng)用在食品飲料加工領(lǐng)域。此外，以D-乳酸為原料制得的聚乳酸在較多國(guó)家中也被限制作為食品飲料包裝使用，特別是限制用于兒童用品生產(chǎn)領(lǐng)域。因此與L-乳酸相比，D-乳酸市場(chǎng)規(guī)模較小。
聚乳酸作為可降解的綠色環(huán)保塑料，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)需求旺盛，以D-乳酸為原料生產(chǎn)的聚乳酸盡管不能應(yīng)用在食品飲料領(lǐng)域，但在其他領(lǐng)域仍有廣闊市場(chǎng)空間，因此其需求不斷增長(zhǎng)。在此背景下，全球D-乳酸市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，2020年達(dá)到2.1億美元，預(yù)計(jì)未來(lái)5年將以6.4%左右的增速增長(zhǎng)，到2025年市場(chǎng)規(guī)模將接近2.9億美元。
全球D-乳酸生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量較少，主要有Corbion公司、武藏野化學(xué)、巨能金玉米、華德生物等。盡管我國(guó)是全球D-乳酸主要生產(chǎn)國(guó)之一，但我國(guó)D-乳酸市場(chǎng)需求有限，未來(lái)隨著聚乳酸行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，我國(guó)D-乳酸需求有望持續(xù)上升。但從整體乳酸市場(chǎng)來(lái)看，由于D-乳酸安全性低于L-乳酸，其未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模仍將小于L-乳酸。
文章來(lái)源： DT新材料，中科院之聲，新思界網(wǎng)
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