转让新型生物灭菌剂及防腐剂罗伊氏素(3-羟基丙醛)

一、项目特点和技术指标：现在市场采用的灭菌剂及防腐剂多为有一定毒性的化学试剂，在食品饲料等生物制品的防腐应用受到限制，因此很多生物类产品的货价期明显缩短，妨碍了产品的市场销售。
 

本技术采用国家批准的新型乳酸菌作为菌种，通过代谢过程的深入研究，使其产生一种新型的抗菌物质罗伊氏素，该物质能在极低浓度抑制其它病源性微生物的生长。该物质是一种有效的非抗生素型广谱抗菌物质。罗伊氏素在生物灭菌剂、抗感染治疗剂、生物交联剂、新型生物材料的前体等方面有着广泛的潜在用途。能广泛应用在食品、饲料、饮料等的防腐上，提高产品的货价期。由于该菌是国家批准的可食品应用的乳酸菌，所以安全性完全可以得到保证。
 

由于罗伊氏素既具广谱抗菌特性，又对人和动物无害，其用途正逐步被广泛开发，如作为生物防腐剂，用于延长香肠、冷冻食品等的货价期；作为生物灭菌剂，用于不能高温灭菌的食品牛奶、生物材料的灭菌；作为婴儿食品添加剂，用于调节婴儿肠道菌群分布；作为口香糖添加剂，用于杀死口腔病原菌预防龋齿；作为抗感染治疗剂，替代抗生素用于动物病原虫引发疾病的治疗。瑞典 BioGaia公司已经开发了一系列包含该菌的益生菌制剂，在全世界范围内销售，用于改善人和动物的健康水平。我国卫生部也于 2003 年批准该乳酸菌作为保健食品益生菌种。
 

二、技术成熟程度：已经对该菌的培养及转化过程进行了开发，可拿出产品

供试验。
 

三、应用范围：食品、饲料、医药、生物材料、生物化工
 

四、合作方式：合作开发、技术转让或联合生产。 

备注：罗伊氏菌素是一个以3-羟基丙醛单体为转换中心的复杂的动态混合体系，其成分包括3-羟基丙醛、3-羟基丙醛水合物及3-羟基丙醛的二聚体。 
1、产品概述

1.1  产品名称、化学结构

【中文名称】3-羟基丙醛

【英文名】3-hydroxypropionaldehyde；3-HPA（缩写）

【英文同义词】3-Hydroxypropanal; beta- hydroxypropionaldehyde

【CAS No】2134-29-4

【分子式】C₃H₆O₂

【分子量】74.07854

【其化学结构式为】

 

1.2  概述

3-羟基丙醛属于羟醛类化合物，性质比较活泼，无异味。3-羟基丙醛极易溶于水，在水溶液中主要呈现3-羟基丙醛单体、水合物和二聚体三种状态，随着浓度的不同，三种状态的组成比例发生变化。3-羟基丙醛具有醛基和羟基，易发生羟基和醛基相关的反应，容易缩合。

3-羟基丙醛可由定殖于人及动物肠道内的细菌合成，其在生物灭菌剂、抗感染治疗剂、生物交联剂、新型生物材料的前体等方面有着广泛的潜在用途。研究表明，15-30μg/ml的罗伊氏素就能抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母、真菌和病原虫等的生长。由于罗伊氏素既具广谱抗菌特性，又对人和动物无害，其用途正逐步被广泛开发，如作为生物防腐剂，用于延长香肠、冷冻食品等的货价期；作为生物灭菌剂，用于不能高温灭菌的食品牛奶、生物材料的灭菌；作为口香糖添加剂，用于杀死口腔病原菌预防龋齿；作为抗感染治疗剂，替代抗生素用于动物病原虫引发疾病的治疗。3-羟基丙醛单体是一个三碳的醇醛类化合物，因此可以和蛋白质中的胺基反应形成交联。在酸性条件下，三个3-羟基丙醛单体形成乙缩醛，可与自由胺基进行双醛基交联反应；而在碱性条件下，可能发生类似于甲醛的单醛基交联反应。因此可以作为新型交联剂，交联后生物组织的变性温度、交联指数、抗酶解能力和机械性能等与戊二醛（glutaraldehyde）交联的生物组织相当，但其细胞毒性更低。因此可以取代化学合成的戊二醛和环氧化合物作为新型的生物交联剂，从而克服化学交联剂处理生物组织所遇到的组织硬化、钙化、细胞毒性过高及免疫反应过强等问题。此外，3-羟基丙醛还可作为多种新兴化学品如丙烯醛、丙烯酸、1,3-丙二醇等的前体，用于制备新型聚合物材料。总的来说，利用甘油生物转化生成3-羟基丙醛体系（reuterin）具有广阔的应用前景，随着需求的增加，市场缺口极大。

 

 

2、生产流程

 

该过程的生产流程较简单，容易控制，获得的3-HPA溶液纯度较高，可进一步精致提高其浓度。

 

3、菌种技术水平

说明：1、产生菌为新型乳杆菌，属于保健食品使用菌种，无毒无害；2、主要原料为葡萄糖、酵母膏、甘油，可使用其它农副产品替代，原料易得，成本低廉；3、使用产品原位移除技术可多次转化。

 

4、中试规模成本表

计算依据如下：

发酵规模：5m³发酵罐1台，满产

发酵单位：菌体量2kg/ m³         发酵转化周期：18h+2h×3批次=24h

转化收率：85% 　　　　　　　最终3-HPA产率：3 m³浓度为15g/ L 3-HPA

浓缩后产品：45g/L 3-HPA溶液1000L，约为45kg纯的3-HPA

5、设备表

 

 

 

 

 

6、市场情况

国内无生产，国际也无大规模生产。

3-羟基丙醛目前全球只有一家供应商: Service Chemical Inc. ，价格未知。联系电话： 888-895-6920 联系传真： 215-362-2578 电子邮件：sales@chemos-group.com 网址：www.chemos-group.com 。可以比较其类似产品及终端产品的价格，预测如大规模生产后，其价格趋势。

以下是其类似产品其终端产品市场价格：

[丙烯醛：11700元/吨；丙烯酸：8300元/吨；戊二醛：18500 元/吨；1,3-丙二醇/32000.00元/吨；3-羟基丙酸：试剂30%水溶液；2200.00元/10g]。

目前3-羟基丙醛尚未作为大宗试剂出现，可考虑小批量生产，包装成生物材料抗菌添加剂和生物交联剂销售。也可进一步开发为1,3-丙二醇和3-羟基丙酸销售，市场前景极其广阔。

不考虑人员设备折旧等成本情况下，本工艺3-HPA中试原料成本为35.50元／kg。

　　3-羟基丙醛抑菌浓度为100g-200g/ m3，按100倍浓缩液计算，每公斤3-羟基丙醛可做5-10L的杀菌浓缩液，按每瓶500mL计算，每公斤生产10-20瓶的杀菌浓缩液，每瓶的成本约为2元，作为杀菌剂远低于乙醇的成本。工业乙醇价格约为4000元／吨，按70%水溶液做杀菌剂计算，价格约为2800元／吨。而同样效果的3-羟基丙醛杀菌剂只需要约40.00元／吨。