生物基化工产业正迎来技术与成本的双重突破。近年来，利用农业副产物生产1,3-丙二醇（1,3-Propanediol，简称PDO）的生物法路线日趋成熟。以玉米芯为代表的低成本可再生碳源正在成为新焦点，不仅显著降低了生产成本，也为PDO在食品添加剂领域的绿色应用打开了新局面。
一、生物法1,3-丙二醇的崛起

1,3-丙二醇是一种重要的多元醇化合物，分子式为C₃H₈O₂，具有优良的吸湿性、溶解性与化学反应活性。传统化学路线以石化原料（如丙烯）为基础，经氯化、加氢等步骤获得，能耗高、污染重、碳排放大。

相比之下，生物法生产1,3-丙二醇以可再生碳源为原料，通过微生物发酵实现绿色合成，具有低碳、安全、环保等优势。

该路线最早由杜邦与Genencor联合开发，以玉米糖为碳源的发酵工艺率先实现工业化。近年，随着生物工程、代谢改造与催化技术的进步，新的高效发酵菌株与原料路线不断涌现，推动产业化规模持续扩大。

二、玉米芯——低成本原料的新突破
传统的生物法工艺主要以玉米淀粉或葡萄糖为原料，但糖源成本在整体生产成本中占比超过40%。而利用玉米芯、秸秆等农业副产物作为碳源，可以有效降低原料成本，实现资源再利用。
玉米芯富含纤维素与半纤维素，通过预处理与酶解可得到木糖、葡萄糖等单糖。经过代谢工程改造的克雷伯菌、乳酸杆菌或大肠杆菌将其转化为1,3-丙二醇，实现高产率与高选择性。
业内数据显示，采用玉米芯发酵的生物法PDO可使生产成本降低约 20%–30%，碳排放量减少逾50%。这一技术突破显著提升了产品竞争力，也为PDO在食品、医药和生物材料等非塑料领域的拓展提供了经济可行性。
三、食品添加剂领域的新机遇
长期以来，1,3-丙二醇主要用于PTT聚酯、聚氨酯、溶剂及化妆品原料。如今，随着生物法路线的成本下降和食品安全性验证的推进，其在食品添加剂领域的潜力正被广泛关注。
1、食品保湿剂与溶剂替代品

1,3-丙二醇具有良好的吸湿性与溶解性，可部分替代传统丙二醇（1,2-PDO）作为保湿剂、香精溶剂与增稠剂，应用于饮料、烘焙制品及调味品中。其无味、低毒、易降解的特性更符合食品安全与绿色制造趋势。

2、天然防腐与稳定组分

研究表明，1,3-丙二醇能抑制部分微生物生长并提高体系稳定性，与有机酸、天然提取物配伍使用可延长食品货架期。

3、功能性食品载体

由于其代谢路径清晰、可被人体安全代谢，生物法1,3-丙二醇正被开发为新型食品级载体，用于活性物质包埋与缓释体系。

目前，部分产品已获得 FDA GRAS（公认为安全） 认证，标志着其进入食品产业链的合规通道已初步打开。

四、技术创新助推产业化进程
生物法PDO的竞争核心在于菌株效率与工艺集成。近年来，中国科研机构与企业在相关技术上取得显著突破：

l 代谢通路优化：通过酶活性定向改造，使玉米芯水解糖转化率提升至90%以上；

l 工艺集成升级：连续发酵与膜分离技术的结合，大幅提高纯化效率并降低能耗；

l 智能制造：采用数字化监测与自动控制系统，实现发酵过程的动态优化与产率稳定。

同时，副产物的资源化利用也成为产业发展的新亮点。发酵残渣可作为饲料或有机肥回收利用，形成“原料—生产—再利用”的循环经济模式。

结语

从可再生原料创新到产业链降本增效，以玉米芯为原料的生物法1,3-丙二醇正在重塑绿色化工的新格局。

随着食品级应用逐步放开与生物制造技术的持续进步，1,3-丙二醇有望成为连接生物制造与食品产业的重要桥梁，为绿色原料体系注入新的增长动力。