一、理化性质

      色氨酸，又名氨基吲哚丙酸，英文名为Tryptophan，分子式为C11H12N2O2。按干燥品计算,含C11H12N2O2不得少于98.5％。本品为白色或类白色至微黄色的结晶性粉末，无臭或微臭，L-型稍有苦味，DL-和D-型味稍甜。在水中微溶，不溶于乙醇；在稀酸或稀碱中溶解，长时间光照则着色，与水共热产生少量吲哚，如在氢氧化钠、硫酸铜存在下加热，则产生大量吲哚，与酸在暗处加热较稳定，与其它氨基酸、糖类、醛类共存时极易分解。

      二、产品用途

      L-色氨酸是杂环氨基酸，为人体和动物生命活动所必须的8种氨基酸之一，是重要的营养剂，广泛应用于氨基酸大输液，食品强化剂及饲料添加剂中，还可作癞皮病的防治剂。其主要用途：

      1. 用于氨基酸输液，综合氨基酸制剂；
      2. 用于孕妇营养补剂和乳幼儿特殊；
      3. 用于烟酸缺乏症（糙皮病）xx药；
      4. 作为xx药，调节精神节律、xxxx；
      5. 作为食品和饲料添加剂；
      6. 用于合成5-羟基色胺（即脑白金）。

      三、产品质量指标

       L-色氨酸符合下列要求

      四、色氨酸的生产方法

      色氨酸的生产最早主要依靠化学合成法和蛋白质水解法，但是随着对微生物法生产色氨酸研究的不断深入，这种方法已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。近年来还出现了将直接发酵法与化学合成法相结合、直接发酵法与转化法相结合生产色氨酸的研究。另外，重组DNA技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。

      1. 微生物转化法

      亦称前体发酵法。这种方法使用葡萄糖作为碳源，同时添加合成色氨酸所需的前体物如邻氨基苯甲酸、吲哚等，利用微生物的色氨酸合成酶系来合成色氨酸。这种方法同直接发酵法一样，需要解除生物合成途径中大部分酶所受到的反馈调节，以使色氨酸能够高浓度蓄积。另外，所添加的前体物大都是抑制微生物生长的，因此添加量不可过高，一般采取分批少量添加的方法。同时可以筛选前体物的抗性突变株来提高前体物的添加量。例如采用枯草杆菌的5-FT抗性突变株SD-9在15L含6%葡萄糖的培养基中培养，在培养过程中每次添加少量6%的邻氨基苯甲酸溶液共2L，经120h后可生产色氨酸9.6g/L。微生物转化法的不足在于当转化液中前前体物浓度较高时，转化率有所下降。另外，前体物的价格比较昂贵，不利于降低成本。

      2. 酶法

      酶法是利用微生物中色氨酸生物合成酶系的催化功能生产色氨酸。这些酶包括色氨酸酶、色氨酸合成酶、丝氨酸消旋酶等。根据提供这些酶的微生物种类数，可以分为双酶菌法和单酶菌法两种类型。该法既可以直接加入细胞壁溶解酶使细胞破壁后再使用，也可以将所需的酶固定化后再使用，一般由酶源菌体的培养、菌体的分离洗涤、固定化和反应几个阶段组成。例如利用大肠杆菌的色氨酸合成酶和恶臭xx孢菌的丝氨酸消旋酶，以吲哚和DL-丝氨酸为底物，在200L反应罐中反应24h，色氨酸产量可达到28.5g/L。利用黄杆菌AF39l2的酶系，以DL-5-吲哚甲基乙丙酚脲为底物，同时在反应液中加入适量的苯肼或野芝麻花碱以抑制色氨酸氧化酶的活性而阻止色氨酸的降解，L-色氨酸的产量可8.8g/L。酶法能够利用化工合成的前体物为原料，既充分发挥了有机合成技术的优势，又具有产物浓度高、收率高、纯度高、副产物少、精制操作容易的优点，是一种成本较低的生产色氨酸的工业化生产方法。

      3. 直接发酵法

      该法是以葡萄糖、甘蔗糖蜜等廉价原料为碳源，利用优良的色氨酸生产菌种来生产色氨酸。对这种方法的研究进行的比较早，但在相当长的一段时间内达不到工业化生产的要求。 主要原因是从葡萄糖到色氨酸的生物合成途径比较漫长，其代谢流也比较弱，而且色氨酸的合成需要多种前体物(如PRPP等)，若想进一步提高色氨酸的积累量就必需设法增强合成这些前体物的代谢流。另一方面，色氨酸生物合成途径中的调控机制比较复杂，除了反馈调节这一粗调系统之外，还存在着细调系统－弱化子系统。随着重组DNA技术在微生物育种中的应用，为优良的色氨酸生产菌株的筛选和产酸水平的提高提供了可靠的技术保障，使微生物直接发酵法生产色氨酸成为一种廉价的工业化生产方法。例如从大肠杆菌EMS4-C25中分离得到抗反馈调节的色氨酸操纵子，并将其克隆到质粒pUCI9和pHSG576中分别得到重组质粒pTC7O1和pTC576。将pTC576转化到大肠杆菌中，该菌经过17h的分批发酵积累色氨酸l6g/L。Ikeda等将带有DAHP合成酶(DS)和色氨酸合成酶(F)的质粒引入产色氨酸的谷氨酸棒杆菌KYl0-894中，使色氨酸的产量提高了54%，达到了66g/L。

      4. 其他生产方法的研究

      这些方法主要是将上述几种方法有机地结合起来进行色氨酸的生产。主要有直接发酵法与化学合成法、酶法相结合，其特点是利用发酵法廉价提供一种前体物，再结合其它方法的优势进行生产。例如，利用黄色短杆菌P390直接发酵积累L-谷氨酸-y-半醛(GSA)达13.2g/L，然后将发酵液适当稀释后加入含苯肼的1mol/L H2SO4中加热回流1h之后，48%的CSA可转化为 L-色氨酸。利用落叶松草AHU9382以5%葡萄糖为碳源发酵3d可积累丙酮酸22~26.5g/L，然后加入吲哚、氯化铵和具有高色氨酸酶活性的产气肠杆菌培养，12h之后可积累L-色氨酸l5g/L。

      五、国内外色氨酸生产状况

      色氨酸是重要的氨基酸之一，是人体和动物的限制性氨基酸之一，与生理发育有关，广泛应用于医药、食品和饲料添加。近年来，国内外饲料工业发展迅速，在医药工业上用途的不断扩大，色氨酸成为一种国际市场上发展前景良好、中国市场需求较大的产品。L-色氨酸为继蛋氨酸、赖氨酸之后的第三饲用氨基酸，目前世界色氨酸年产约2100多吨，作为饲料添加剂使用的色氨酸量有数百吨。中国主要是高价格限制了它的应用。世界上主要生产厂家是日本的昭和电工、协和发酵和三井化学公司和发酵法生产色氨酸，德国的Degussa公司则兼有发酵法和合成法生产色氨酸。

      表1 饲料用氨基酸近年产市场容量及日本Ajinomoto公司市场占有率情况

      表2 近年来日本Ajinomoto公司各饲料用氨基酸产量

      德国Degussa公司是世界上惟一能同时生产四大氨基酸产品(DL-蛋氨酸、 赖氨酸、苏氨酸和色氨酸)的公司。从2007年9月12日起，原先的Degussa已经成为现在的新的EVONIK工业集团旗下的化工业务部分。

      中国色氨酸的生产厂家主要有杭州恒锐生物制品有限公司，它建立于2001年，目前产品有：D-色氨酸、DL-色氨酸、L-色氨酸，每月产量均在1吨左右，年产值上千万。

      浙江东阳市横店集团家园化工有限公司研制生产的L-色氨酸被科技部列入2003年度xxxx新产品计划。横店集团家园化工公司与有关科研院所合作，利用基因工程酶法合成生产高纯度L-色氨酸，目前已生产销售16吨产品，经浙江省化工产品质量监督站检测，符合有关技术指标的要求

      另外，上海、武汉、北京等地小规模少量生产，用于药品。但尚无厂家生产饲料添加剂用的色氨酸。目前该产品生产技术和市场被日本三井化学、美国ADM等几家国际大公司垄断，我国每年要大量进口L-色氨酸，以满足市场所需。