氨基酸产业化发展技术和市场展望
我国氨基酸产业发展很快，近十多年来已经形成一定规模，但国内生产的氨基酸主要用于食品和动物饲料，在化妆品、精细化工合成等方面也有广泛应用，药用部分就其产量而言是很小一部分，但对防病治病，医疗保健等方面作用还是十分重要的。在合成抗生素药物，抗心血管药物，呼吸系统，小分子多肽类药物等都是重要基础原料。氨基酸输液，作为全胃肠外营养对慢性和消耗性疾病如慢性急腺炎，肠梗阻，烧伤，创伤和手术前后等疾病营养不良起到重要支持作用，以提高机体防御能力和机体康复，在肝昏迷和严重肝功能不全的蛋白质营养缺乏症，急慢性肾功能不全和肾功能衰竭以及早产儿都是必备药物。
药用氨基酸以8种必需氨基酸，2种半必需氨基酸和多种非必须氨基酸（如天门冬氨酸、甘氨酸、脯氨酸、半胱氨酸）较为重要，近年随着人口老龄化加快，全球对药用氨基酸及其衍生物需求量剧增，据报近年氨基酸产业销售额已近百亿美元，我国在2011年，行业规模企业销售收入已达600亿人民币（注：数字来自医保协会网，计算方法可能同国外不同）。由此可见我国已成为氨基酸生产和销售大国。
由于氨基酸需求量较大，价格较高，世界各大氨基酸生产企业积极开发生产先进技术抢占市场，竞争十分激烈，在构成生物蛋白质20种氨基酸中，谷氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、胱氨酸等七八种是技术开发市场化较为突出的几个品种。
1、谷氨酸（味精，谷氨酸单钠）
谷氨酸主要由玉米淀粉和蔗糖副产品糖蜜为原料，经发酵制取，是全球生产量最大产品，主要用于食品行业。据知我国大约有50家生产味精企业，年生产能力达到200万吨以上，居世界第一，国产谷氨酸主要满足国内庞大的市场需求，2013年出口谷氨酸和谷氨酸钠共计39万吨，价值约4.9亿美元，进口量较少。
谷氨酸自1908年日本科学家从海带里获取一白色晶体（味精多味之素）以来，曾采用天然产物水解/提取谷氨酸，在上世纪50年代来，日本科学家又发现一种微生物（杆菌）可将糖类物质转化为谷氨酸新生产工艺，这一重大发现奠定了大规模微生物发酵生产谷氨酸的工艺，使其成为生物谷氨酸全新产业，由于其原料淀粉价格非常便宜，生产工艺相对高效、简捷，使谷氨酸可以成为食品业广泛应用的产品，据报道目前日本味之素公司，利用蔗糖生产剩余大量糖蜜为原料，用计算机模拟实验和计算机在线生产控制，生产能力大大提高，在500吨罐16小时发酵，谷氨酸发酵单位可高达160克/升，大幅度高于我国生产水平，日本味之素虽然产量不及我国，但在国际谷氨酸市场仍有垄断地位，日本公司为了降低成本，在90年代末已逐步把味精生产线转移至印尼、越南和巴西等盛产蔗糖的国家，充分利用当地制糖业副产品——糖蜜作为生产原料，而且人力成本相对较低，从生产成本和价格，同我国的玉米淀粉为原料有一定竞争力。因此，短时间内占据北美、欧洲、东南亚等主要市场难以改变，我国谷氨酸出口市场仍然难以明显增加。
2、蛋氨酸
蛋氨酸又称甲硫氨酸。我国早期主要依靠天然蛋白质水解提取获得，蛋氨酸是氨基酸产品中少见几个需要化学合成生产品种之一。上世纪80年代工艺落后，质量难以保证，无锡第三药厂也曾用甘油为原料经消除反应获得丙烯醛，再用甲硫醇反应制备DL—蛋氨酸，经过拆分获得L—蛋氨酸，产量较少，价格高，无市场竞争力。之后多年，我国辽阳、吉林等地在合成纤维厂引进丙烯酸生产技术，为丙烯醛生产供应提供良好机会，当时主要考虑解决药用蛋氨酸国产化，其需求量仅为数百吨，使用量同化纤用量相比显得太少。化纤业要上这样一条生产线，为蛋氨酸提供丙烯醛原料在经济上是不合算的，因此一拖再拖，难以形成蛋氨酸生产链。
据知，我国目前有多个蛋氨酸生产项目投产和正在建设，尤其2007年山东天易3万吨级蛋氨酸项目，2012年重庆紫光的5万吨项目相继投产，预计全国总产量可达10万吨，减轻国内对进口蛋氨酸依赖，也降低了国内市场的价格。
蛋氨酸主要用于家禽饲料，只有10-20%用于医药行业和香精行业，目前全球产能约110万吨，供需基本平衡。
作为全球第二大饲料生产国，我国年需求约15—20万吨，近年来我国蛋氨酸产量很低，工艺技术、原料供应，设备均存有亟待解决问题，为满足市场需求，每年均需进口十几万吨。
在国际市场蛋氨酸主要由几家欧美、日本公司垄断，包括法国安迪苏，德国德固赛、美国诺伟司和日本住友等。
3、赖氨酸
赖氨酸是国际市场第二个利用发酵法生产的大品种氨基酸。从2010年下半年开始，全球赖氨酸市场出现新一轮产能扩张，2013年预计产能从180万吨增至300万吨以上，是继谷氨酸、蛋氨酸之后第三个产量超过百万吨的氨基酸产品，国际市场面临严峻竞争势态。
我国赖氨酸生产始于上世纪60-70年代，主要以猪血粉为原料水解提取，层析等过程制备，后改为用玉米淀粉为原料，用发酵法制取，发酵单位可达到40克/升以上，国内也开始使用甘蔗和甜菜等制糖副产品糖蜜为原料发酵制取，但发酵罐产率低于国外大公司，发酵单位可有50%提升空间。
赖氨酸是我国出口较多的氨基酸原料产品，2009年国内赖氨酸总产量已达70万吨预计2013年可达百万吨，近几年来，我国赖氨酸出口量有所下降，大体保持在20万吨左右。国内市场主要由山东希杰、吉林大成、日本味之素和广西、福建、河南一些企业占有。赖氨酸除原有保健、治疗功能之外，还在儿童营养食品、婴儿奶粉、口服液及成人保健食品中广泛应用。
4、色氨酸
色氨酸主要用于饲料添加剂。其他用途不多，作为人体必须的11种氨基酸之一，用于各种氨基酸输液中。
目前全国有十几家企业上马该项目，山东希杰公司、鲁抗公司、吉林大成公司、河南孟成公司、宁夏、安徽等省企业，主要是以发酵法和酶法生产，预计产量可达万吨以上，已成为色氨酸主要生产国和出口国，目前全球销售量可达7—8万吨。
上世纪80年代，我国曾利用邻甲苯胺为原料，合成吲哚，化学合成色氨酸，在武汉药厂实现中等规模试验生产，但终因工艺复杂，产率低、价格高、无市场竞争力而停产。当前国内外广泛采用发酵法或酶法生产，日本协和发酵生产的色氨酸加工成片剂，用于改善失眠症，在美国销售中发现存有微量多聚物，造成上千人中毒和少数人死亡病例，故很少用于保健品原料。但色氨酸作为饲料使用至今仍是安全的。
5、苏氨酸
苏氨酸作为人体必须氨基酸之一，我国曾用甘氨酸铜为原料合成法以及发酵法生产，在生产技术、产品质量一直存在较大的困难。值得庆幸的是90年代初，天津氨基酸公司从俄罗斯引进了酶法生产技术，经多次产业化研发实验，获得氨基酸产品每升发酵液可高达7—10克，稍加处理即可得高质量苏氨酸产品，为苏氨酸大规模生产打下良好基础。不仅满足国内市场需求，还打破了日本、德国、荷兰等国长期垄断国际市场的局面。据报2012那边有数万吨苏氨酸出口国外。
苏氨酸主要用途是饲料添加剂和常规输液原料外，近20年随着碳青霉烯类和β单环抗菌素的临床广泛应用，苏氨酸作为其基础提供原料，在国内外市场需求大幅度增加，但是面对日本、德国等国苏氨酸市场竞争，其前景是相对严峻的。
6、胱氨酸
胱氨酸是氨基酸原料药中唯一不采用发酵法或合成法生产的氨基酸产品。目前胱氨酸主要生产原料是人发和猪毛，经盐酸水解后提取精制而得。自上世纪50年代，我国就采用这种生产法，其产率大约在4-6%。在湖北、四川等地大量多点生产。胱氨酸经还原反应可获得半胱氨酸，产率较高。
半胱氨酸在国际市场是非常紧俏的医药原料，在临床上有广泛用途，如胱氨酸同甘氨酸和谷氨酸可合成谷胱甘肽，后者是甘油醛磷酸脱氨酶的辅基，本品能促进糖、脂肪及蛋白质代谢，并能影响细胞代谢过程，是一种重要解毒剂和眼科用药，临床需求量极大。
我国是胱氨酸世界上最大的生产国和出口国，产量占国际市场80%以上。今年我国胱氨酸出口始终保持在4000吨左右，由于生产过程环境保护和毛发收集等特殊问题，欧美和日本等发达国家主要依赖我国胱氨酸出口。
7、牛磺酸
牛磺酸是一种内源性氨基酸，具有简单化学结构，含硫氨基酸，是名贵中药牛黄重要组成部分之一，是人和动物重要营养物质。近年来牛磺酸需求量不断增大，全球年需量可达8万吨。20世纪80年代，我国生产规模较小，经数年发展，进入21世纪，企业规模不断扩大，目前全国大企业生产能力已达到万吨以上规模，产业集中度较高，排名前5位牛磺酸生产企业占到国内牛磺酸生产90%以上。
牛磺酸早期是从牛胆汁液中提取，也可以从动物肝脏中提取，分离得到。上世纪50年代，人们开始用化学合成法生产这种结构简单牛磺酸—2-氨基乙磺酸，由于化学合成法产量大，成本低，现在取代了天然资源提取法。由于牛磺酸是微利产品，技术含量不高，又受环保、成本及原料来源等限制，全球牛磺酸主要生产国是我国和日本，欧美等国现在基本不生产了，近年牛磺酸年产量约8万吨，其中我国5万吨，日本生产1万吨左右。
湖北潜江永安公司是我国乃至世界最大的牛磺酸生产企业，年生产能力可达4万吨，年产量约2.5万吨，出口量2万吨。质量达国际标准。该公司采用较先进环氧乙烷生产工艺，据知该公司创新一套在一定压力、温度下，封密式连续生产流程，较传统常压间歇式生产老工艺有明显竞争力。江苏常熟凯瑞添加剂公司牛黄酸生产能力也有1.5万吨，年产量万吨，主要用于出口。据知该公司采用环氧乙烷和乙醇胺为原料两种工艺生产。后者为我国传统生产工艺，工艺成熟，设备简单，但产品成本高，产率低，污染严重。
牛磺酸在发达国家主要用于食品添加剂和营养强化剂，据知红牛、雀巢等饮料就添加该品。目前美国、欧洲、日本都有万吨以上的市场销量。
牛磺酸在饲料添加剂方面也有很大应用空间。西方国家一直在宠物饲料中添加牛磺酸，据说可使宠物眼睛发亮。自从欧美等国发现疯牛病后，已把用骨粉和动物内脏制成饲料添加剂改用合成牛磺酸。据预测，今后国际市场用于饲料添加剂需求量还会稳定增长。但国内饲料添加剂牛磺酸使用量还不多，近年来这方面用量在不断增加。
根据医保商会报导，2012年以来，我国氨基酸出口呈现量升价跌局面。当年出口总量达71.9万吨，保持20%高速增率，但出口额只增至14.5亿美元，同比增加6.9%。2013年进口则呈现量价齐跌局面，当年，我国进口氨基酸原料药13.8万吨，同比减少12%，进口价格同比下跌13%，致使进口额减为23.61%。仅为4.65亿美元；进口氨基酸原料药主要是蛋氨酸，进口额3.84亿美元，约占总进口额83%。其他小量多品种氨基酸占约11%。
据GIA公司提供报告，预计2015年全球氨基酸市场规模可达到116亿美元，到2018年增至221亿美元，发展势头强劲。未来数年，各终端应用领域对氨基酸需求均会急剧增长，尤其是动物饲料、健康食品、医药产品、人工甜味剂和化妆品等市场。预计我国氨基酸出口在市场需求驱动下会稳定快速增长，但由于市场竞争加剧，出口均价下降，可能一时无法缓解，出口增长主要依靠数量增加。在重点大品种氨基酸提高技术质量产业化水平同时，更要注重小品种氨基酸如瓜氨酸、乌氨酸、N-乙酸半胱酸、牛磺酸和各种各聚氨基酸研发和产业化，以提高氨基酸产业在国际市场整体竞争力。