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摘要：賴氨酸作為蛋白質的基本組成單位，是人體必需氨基酸之一，具有重要的生理功能，且應用廣泛。我國賴氨酸年產量達193萬t，產品90％用于飼料養殖業。近年來，隨著人們生活水平的日益提高，新興食品工業發展迅速，賴氨酸的應用也越來越受到人們的關注，各種含賴氨酸食品、飲料、醫藥用品應運而生，為食品級賴氨酸提供了更加廣闊的市場支撐，發展趨勢令人矚目，是推動我國賴氨酸產業市場轉型最佳時期，綜述了賴氨酸的應用現狀，并在此基礎上對食品級賴氨酸發展前景進行了分析。

關鍵詞：賴氨酸；蛋白質；人體發育；營養物質

賴氨酸是人體必需八種氨基酸之一，能促進人體發育、提高免疫、增強胃液分泌和骨髓造血機能。缺少賴氨酸，其他氨基酸就會受到限制或得不到利用，機體會發生蛋白質代謝障礙。蛋白質是構成人體細胞的主要成份，食物中的蛋白質進入人體后經過消化先分解成氨基酸，然后人體利用這些氨基酸再合成新的人體蛋白質，如免疫抗體、消化酶、血漿蛋白和生長激素等都是后合成的人體蛋白質。在合成蛋白質的各種氨基酸中，賴氨酸是最重要的一種氨基酸，是一種人體不可缺少的營養物質，決定著其他氨基酸的利用程度，但是，人體自身不能合成賴氨酸，必須從食物中吸取。谷物食品含有賴氨酸，但是含量甚低，且在加工過程中易被破壞，故賴氨酸又稱為第一限制性氨基酸。另外，科學家還發現賴氨酸是控制人體生長的重要物質———抑長素中最重要的也是最必需的成份，對人的中樞神經和周圍神經系統都起著重要作用［1］。國內外在賴氨酸研究、開發和應用方面已取得了重大進展，賴氨酸的應用也越來越廣泛。

1賴氨酸的應用

1．1在畜牧養殖行業中的應用

我國是飼料大國，在畜牧養殖業中賴氨酸需求量相當大。大多數植物蛋白質中賴氨酸含量偏低，導致人和動物對植物蛋白質的利用率偏低，在食物中添加適量的賴氨酸，可以提高蛋白質的利用率。在飼料中添加賴氨酸，能增進動物食欲，改善肉質，提高畜禽生產能力。尤其在動物的成長階段添加賴氨酸，使其他蛋白質含量比較低的飼料，得以有效的利用，降低原料成本，增加養殖業經濟效益。從近二十年賴氨酸的發展歷史看，畜牧養殖業是推動賴氨酸消費增長的主要動力［2］。

1．2在食品行業中的應用

隨著生活水平的提高和科學技術的發展，人們對賴氨酸的認識也逐漸加深。人體缺乏賴氨酸時會出現疲勞、虛弱、惡心、嘔吐、頭暈、沒有食欲和營養性貧血等癥狀，還會導致中樞神經受阻、發育不良。往食物中添加少量的賴氨酸可以刺激胃蛋白酶和胃酸的分泌，提高胃液分泌功能，增進食欲，促進幼兒生長與發育。同時賴氨酸還能提高鈣的吸收及其在體內的積累，加速骨骼生長。賴氨酸是幫助其他營養物質被人體充分吸收和利用的關鍵物質，人體只有補充了足夠的賴氨酸才能提高對食物蛋白質的吸收和利用。而且，賴氨酸還可以調節人體代謝平衡，為合成肉堿提供結構組分，促進細胞中脂肪酸的合成。近年來，賴氨酸作為食品及飲料添加劑，應用越來越廣泛［3］。我國已把賴氨酸列入食品營養強化劑使用衛生標準，并開發出多種賴氨酸食品、飲料等。業內人員建議每日攝入賴氨酸，兒童為每磅體重10mg，成年人每天3000～9000mg［4］。

1．3在醫藥領域中的應用

賴氨酸衍生藥物在臨床上應用相當多，可作為利尿劑的輔助藥物，治療因血中氯化物減少而引起的鋁中毒；可以與酸性藥物（如水楊酸等）生成鹽來減輕不良反應；與蛋氨酸合用抑制重癥高血壓病；賴氨酸也是優良的血栓預防劑［5］。單純性皰疹病毒是引起唇皰疹、熱病性皰疹與生殖器皰疹的病原，其近屬帶狀皰疹病毒是水痘、帶狀皰疹和傳染性單核細胞增生癥的致病者，補充賴氨酸能加速皰疹感染者的康復，也可以抑制其復發，賴氨酸阿司匹林既保持了阿司匹林的鎮痛作用，又降低了副作用。據國外報道：將賴氨酸加入四環素中，可以消除四環素在治療中的副作用。新近開發出來的賴氨酸磷酸氫鈣顆粒，用于促進幼兒生長發育，以及兒童及孕婦補充鈣質產品［6］。

1．4在化妝品行業中及其他方面上的應用

膠原蛋白的氨基酸是由大部分甘氨酸殘基和少部分羧基脯氨酸和羧基賴氨酸組成，羥基賴氨酸是由賴氨酸經賴氨酸羥化酶羥基化而來。膠原蛋白作為美容、抗衰老產品，近年來在化妝品行業中異軍突起。由氨基酸和高級脂肪酸制成的表面活性劑和抗菌劑，已成為高級化妝品中最高效的添加劑。近年來在護發劑、染發劑中添加賴氨酸鹽酸鹽、精氨酸碳酸鹽和纈氨酸碳酸鹽已是大勢所趨，形成了化妝品市場的新格局。上世紀七十年代末，人們發現了ε－聚賴氨酸（ε－PL），它對大腸桿菌、沙門氏菌以及酵母菌的生長有明顯的抑制作用，ε－PL與醋酸復合試劑對枯草芽胞桿菌有明顯的抑制作用［7］。賴氨酸的ε－氨基能與羰基化合物的羰基反應，可以消除異臭，改善食品的色、香、味及質地。賴氨酸在特異的賴氨酸脫羧酶作用下，可以脫羧生成1，5－戊二胺。戊二胺可替代己二胺與己二酸聚合生產聚酰胺樹脂，如尼龍56。尼龍56與尼龍66性質相似，是一種環保型耐高溫生物塑料，德國、日本和韓國都對賴氨酸脫羧生產戊二胺進行了大量的研究。武內寬等以L－賴氨酸鹽酸鹽為底物，采用表達賴氨酸脫氫酶的大腸桿菌進行催化，反應72h，戊二胺收率為90％、生產速度為0．017mol／（L•h）［8］。Qian等在大腸桿菌中過表達賴氨酸脫羧酶，重構戊二胺合成途徑，構建戊二胺工程菌。工程菌通過流加發酵，戊二胺產量達到9．61g／L，生產速度為0．32g／（L•h）。賴氨酸脫羧工藝的開發應用將拓寬賴氨酸的工業化應用前景［9］。

2食品級賴氨酸產業發展前景

2．1賴氨酸產業現狀

目前，國內賴氨酸生產菌種已趨于多樣化，產酸率已經達到220～240g／L，轉化率為69％以上，提取率在92％以上，生產技術已經達到國際領先水平，賴氨酸產量居世界第一。從2003年到2005年，含賴氨酸98．5％的飼料級賴氨酸價格飆升至50000元／t，巨大的利潤導致大批企業進入賴氨酸生產行列，我國賴氨酸產能迅速膨脹，改變了全球賴氨酸供求格局，嚴重供大于求，截至2013年賴氨酸產能達到頂峰，生產廠家達到23家。2015年以來，由于賴氨酸生產企業受到環保、高耗能、生產原料下跌以及飼料市場萎縮的影響，在國家政策性調整和被市場淘汰可能性的雙重壓力下，企業面臨較大的生存困難；中國對美國和亞洲地區出口下降，出口量遭遇瓶頸；我國賴氨酸裝置開工率僅約為50％，部分企業退出、停產，被領先企業兼并重組，廠家數量和頂峰期相比減少了10家，產能下降近50萬t／年［10］。2017年，我國賴氨酸行業回暖，飼料級賴氨酸產量又一次達到峰值，總產能達230萬t，產量193萬t，約有一半產品進入國際市場，在這種情況下，今后一兩年內還會有一些企業加入賴氨酸生產行列，產能增幅較大，產量也會隨之增長，市場競爭會更加激烈［11］。賴氨酸生產企業主要分布在新疆、內蒙古、山東、吉林和黑龍江等省份，受國家調控政策的影響，內蒙古和黑龍江兩省的企業正不斷擴大產能，已經形成了一批具有較強競爭能力的生產企業，其產品絕大多數是附加值較低的飼料用賴氨酸。由于飼料用賴氨酸需求量已經穩定，市場也趨于飽和，市場競爭日趨激烈，產品銷售價格不斷下降，到2018年5月，飼料級賴氨酸價格降至8200元／t，已經接近生產成本，利潤空間極小，部分企業甚至虧損。食品級賴氨酸的價格是120000元／t，產能卻沒有大的發展。我國氨基酸領域，都面臨新產品及新應用領域開發不足，產業鏈的延伸和生物轉化的進一步應用開拓力度不夠等問題，這些問題已成為制約氨基酸工業發展的瓶頸。受分離純化技術的影響，國內缺乏純度較高的食品級和醫藥級賴氨酸的生產能力，一些高端產品仍需國外進口。所以，賴氨酸產品多樣化，開發出新型的賴氨酸產品，擴大賴氨酸的應用領域，是提高我國賴氨酸產業國際競爭力的有效手段。因此，要提高分離純化工藝、升級設備，獲得具有自主知識產權的共性關鍵技術，延長氨基酸發酵產品產業鏈，拓寬氨基酸發酵產品應用領域［12］，提高產品層次，擴大內需，建立自主知識產權體系，尋求新的賴氨酸市場是當務之急，也是今后賴氨酸企業發展的重點。

2．2食品產業的發展帶動賴氨酸產業精深加工及新產品開發

隨著我國經濟的飛速發展，人民群眾的生活方式和飲食習慣發生了巨大變化，與膳食相關的慢性非傳染病造成的危害增加，高血脂、高血壓、動脈硬化和肥胖癥等疾病的發生增多。隨著人們對身體亞健康的了解增多，營養保健知識的普及，人們的食品消費觀念在逐漸改變，飲食和健康的關系也受到國家重視和社會關注。具有營養功能的強化食品越來越受到人們的歡迎，人們對動物蛋白的攝取量日漸減少，而賴氨酸由于其特殊的理化性質，主要存在于各種動物蛋白中，這就為賴氨酸怎樣被人體利用提出了新的課題。我國功能性食品的創始人鄭建仙先生在《功能性食品》中指出，人體存在20種氨基酸，不同種氨基酸排列順序不同形成的多肽，其種類是十分龐大的。多肽是分子結構介于氨基酸和蛋白質之間的一類化合物，具有增強機體免疫能力、調節機體生理節律、預防疾病、促進康復和阻抗衰老等功能。賴氨酸正是構成多肽的重要氨基酸，同時也是幫助這些營養物質被人體充分吸收和利用的關鍵物質，人體只有補充了足夠的賴氨酸才能提高食物蛋白質的吸收和利用，達到營養均衡。現在，世界范圍內掀起了一股研究和生產以多肽為營養基質的食品熱潮，這些食品正受到人們的廣泛歡迎，為食品行業提供了新的發展空間，涌現出大量功能性食品、保健食品和休閑食品等，成為食品消費的新熱點。在我國不同食品的消費群體正在逐漸形成，據資料統計：北京、上海、廣州和天津幾大城市有93％的少年兒童、98％老年人和56％的中青年都在食用各類功能性食品、保健食品和休閑食品［13］。全球功能性食品、保健食品和休閑食品占整個食品銷售的50％，達到2000億美元。歐美國家的消費者平均用于這些食品方面的花費占其總支出的25％，美國目前的功能性食品、保健食品、休閑食品銷售額達750億美元，占食品消費額的1／3，歐洲的功能性食品、保健食品、休閑食品也有2000多種，銷售額以每年17％的速度增長［14］。我國功能性食品行業正處在高速發展階段，2010年5月，我國功能性食品進出口額達到2888萬美元，到目前為止產業年產值5600億元左右［15］。據《中國食品報》報道：2016年功能食品、休閑食品零售市場規模約為8224億元，到2020年規模預計將達到12984億元。很多發達國家早在十幾年前就把賴氨酸作為食品強化劑，如在面粉中添加0．2％的賴氨酸，將使面粉的蛋白質利用率從47％提高到71％［16］。我國也已把賴氨酸列入食品營養強化劑使用衛生標準，但食品級賴氨酸產能嚴重不足，一旦開發強化賴氨酸食品，必將形成一個巨大的新的賴氨酸市場空間。據食品商務網報道：美國食品工業協會預測，2018年中國將成為全球最大的進口食品消費國，屆時中國進口食品市場規模將高達4800億元人民幣。此外，近年來多種氨基酸的飲料正在歐美、日韓等發達國家流行，今后將向中國等發展中國家擴展。進口食品行業正處在加速起步階段，因此，研究及開發賴氨酸及其他氨基酸等在功能性食品、保健品、休閑食品和醫藥產業中的應用是目前賴氨酸產業生存和發展又一空間領域。未來十年，是中國食品工業高速發展的“黃金十年”，中國食品工業平均年增長速度將在10％左右，食品企業是未來最具發展潛力的黃金產業，如何快速把握人們消費心理、提升企業競爭力，在市場中取勝，關鍵就是滿足人們的消費觀念。人們對食品消費的需求越來越高，作為人體必需的第一限制性氨基酸的賴氨酸，必將更多地應用于食品工業中，據專家預測，賴氨酸將在食品工業中的消費量將呈大幅增長的趨勢。中國作為世界第一人口大國，人口老齡化發展進程迅速，對食品級、醫藥級氨基酸及富含氨基酸的功能性食品需求量都十分巨大，氨基酸產品在保健、醫藥、化妝品和生物農業等領域的市場需求將在未來處于爆發式的增長期。目前，歐美日等發達地區和國家均在往氨基酸產業價值鏈的下游領域開發延伸，中國處于全球氨基酸產業價值鏈低端，高端消費產品的開發力度薄弱，并且受到國內標準的限制和國外相應資質及許可的制約，整個氨基酸行業面臨遭嚴峻的挑戰。因此，必須加大政策支持，出臺引導政策，使氨基酸企業在市場中找到符合自身發展的依據［17］。

2．3新型食品防腐劑為賴氨酸產品的開發和發展帶來機遇

ε－PL是微生物利用L－賴氨酸的α－羧基和ε－氨基通過酰胺健連接而成的線性聚合物，含25～30個賴氨酸殘基的同型單體聚合物多肽，是一種天然的生物代謝產品，在人體內分解為賴氨酸，是一種新型營養抑菌劑［18］，具有很好的廣譜抑菌防腐能力、熱穩定性和巨大商業潛力。1989年已被日本批準為食品防腐劑，2003年被FDA批準為安全食品保鮮劑，目前已被日本、韓國和歐美等國家和地區廣泛使用，用于方便米飯、濕熟面條、蔬菜、海產品、醬類、魚片和餅干的保鮮防腐［19］。用ε－賴氨酸溶液噴灑到新鮮蔬菜和水果上可延長保存期，故可作為果蔬保鮮劑使用，在制藥和醫療方面也有廣闊的應用。2014年我國批準ε－聚賴氨酸（ε－PL）及其鹽酸鹽作為新型食品添加劑。現在日本窒素公司已經形成了千噸級ε－聚賴氨酸（ε－PL）工業化生產規模，產品供不應求；我國浙江、河南和江西等省有企業生產，ε－聚賴氨酸（ε－PL）的現代化工業生產已經達到成熟階段，且應用廣泛。

3結論

當前，我國賴氨酸產業機遇與挑戰并存，行業發展面臨著新的契機。伴隨著我國食品工業的快速發展，食品級賴氨酸發展潛力巨大，將成為食品添加劑的主流。因此，研究如何采用先進的高新工程技術建立中間規模實驗裝置，為擴大成規模的工廠設計取得經濟上可行、工藝上高效可靠的工程數據，具有重要意義。運用先進的檢測、鑒定和分離技術，生產高品質食用級和醫藥級賴氨酸產品，利用現代技術手段把賴氨酸科學的配制到功能食品、保健食品和休閑食品中，將給賴氨酸及其他氨基酸帶來極為廣闊的發展前景。

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作者：王洪 趙亞軍 單位：長春大成實業集團有限公司