技术简介
项目概况
γ-氨基丁酸 (γ-aminobutyric acid, GABA)是一种天然存在的非蛋白组成氨基酸，属强神经抑制性氨基酸，具有镇静、催眠、抗惊厥、降血压的生理作用。在食品、医药保健、饮料加工等领域具有广泛的应用前景和市场需求。γ-氨基丁酸能降低神经元活性，防止神经细胞过热，具有镇静神经和抗焦虑作用。γ-氨基丁酸是卫生部批准的新资源食品，可作为少年儿童和老年人的营养剂。此外，γ-氨基丁酸作为一种功能性氨基酸类饲料添加剂，具有提高动物生产性能、免疫功能和产品品质等多种功效，在养殖业中具有极其广阔前景。
目前，γ-氨基丁酸的制备方法主要有化学合成、微生物发酵和生物转化法等，但是化学法成本高、得率低，在生产工艺中使用危险溶剂，且不能被用于食品、药品和饲料加工等领域。微生物发酵法生产周期长、生产得率较低且后续分离提取较为困难，使其工业化应用受到限制，而生物转化法由于具有操作简便、条件温和、原料利用率高、转化率高且分离纯化成本低等优势，越来越受到青睐。
市场前景
美国 FDA 将γ-氨基丁酸批准为公认的安全级食品添加剂。2009 年，我国卫生部批准生物合成法的γ-氨基丁酸为新资源食品。γ-氨基丁酸还可用于合成 2-吡咯烷酮，2-吡咯烷酮可用于合成尼龙 4，具有重要的工业应用价值。据粗略统计，目前全球各类γ-氨基丁酸总产能约 6 万吨/年，食品级γ-氨基丁酸的价格约为 6.0~8.0 万元/吨，价格趋于稳定，国内较大的γ-氨基丁酸生产公司有浙江益万生物技术有限公司、安徽来福高科股份有限公司、福建安溪生物科技有限公司等，总产量约为 500 吨/年。目前，我国添加γ-氨基丁酸的相关产品总市值约 25 亿~30 亿元，市场仍处于缓慢增长期。
技术特点
本项目获得一种新型的谷氨酸脱羧酶，成功构建了高效表达该酶的菌种，开发了制备γ-氨基丁酸的新工艺。相较于目前国内外已报道的谷氨酸脱羧酶而言，该酶具有更高的催化效率和较广的 pH 范围，更适合工业化生产。本项目以大宗化学品 L-谷氨酸（盐）为底物，常温常压条件下转化 8~12 h，γ-氨基丁酸产量可达 350 g/L，底物摩尔转化率高达 99%，为目前已知报道的最高产量和得率，具有较好的技术应用前景。本项目具有自主知识产权生产条件易于控制，生产设备简单，生产周期短，原料综合利用率高且分离纯化工艺简便，能有效降低生产成本。
市场前景
利用本技术生产γ-氨基丁酸的综合生产成本预期可降低至 2.0 万元/吨以下，目前γ- 氨基丁酸的市场报价在 6.0 万元/吨以上，毛利润在 4.0 万元/吨左右。以 1000 吨生产规模的示范工厂计算，企业利润可达 4000 万元/年。随着生产工艺的优化和菌种的改造升级，其利润可以进一步提升。