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丙酮酸是一種α-酮酸，其閃點為82 °C，在生物化學(xué)代謝途徑中扮演重要角色。丙酮酸的羧酸鹽陰離子（carboxylate anion）被稱之為丙酮酸鹽（pyruvate，這個字在繁體中文里也經(jīng)常簡單地稱作丙酮酸）。
丙酮酸是所有生物細(xì)胞糖代謝及體內(nèi)多種物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的重要中間體，因分子中包含活化酮和羧基基團(tuán)，所以作為一種基本化工原料廣泛應(yīng)用于化學(xué)、制藥、食品、農(nóng)業(yè)及環(huán)保等各個領(lǐng)域中，可通過化學(xué)合成和生物技術(shù)多種方法制備。
在空氣中顏色變暗。加熱時緩慢聚合，富有反應(yīng)性，容易與氮化物、醛、鹵化物、磷化物等反應(yīng)，參與生物體的糖代謝、膠質(zhì)、氨基酸、蛋白質(zhì)等的生化合成、代謝、醇的發(fā)酵等。當(dāng)用力時，在肌肉中被還原為乳酸，休息時再次氧化并部分轉(zhuǎn)變?yōu)樘窃?。大鼠?jīng)口LD502100mg/kg。丙酮酸是人體的一種成分，在人體內(nèi)主要參與糖、脂肪等的代謝，也是碳水化合物代謝的中間產(chǎn)物之一。
丙酮酸在糖解作用等過程中有重要作用：
它可以在細(xì)胞質(zhì)液葡萄糖進(jìn)行糖酵解的過程中，由磷酸烯醇式丙酮酸產(chǎn)生。每mol葡萄糖在此過程中為細(xì)胞提供2 mol丙酮酸，2 molATP和2 molNADH+H+。
丙酮酸可以繼續(xù)進(jìn)入克氏循環(huán)繼續(xù)氧化分解。從1 mol葡萄糖中所得的2 mol丙酮酸在線粒體中可以分解為6 mol CO2，8 mol NADH+H+,2 molFADH2和2 molGTP。
在無氧呼吸中丙酮酸可以轉(zhuǎn)化為乳酸或者乙醇。
丙酮酸的代謝產(chǎn)物會隨尿液被排除。
定性分析可使用苯肼，α-或β-萘酚或者2,4-二硝基苯肼，定量分析可使用乳酸脫氫酶。其代謝產(chǎn)物主要為苯基丙酮酸，隨尿液排出。
此法工藝簡單易行：將酒石酸與硫酸氫鉀混合物在220℃下蒸餾，餾出物再經(jīng)真空精餾即得丙酮酸。此法的特點是加入導(dǎo)熱油之后，在一個均勻體系中進(jìn)行反應(yīng)，降低了反應(yīng)溫度，減少氧化程度，可操作性大幅度提高，適合繼續(xù)反應(yīng)生成丙酮酸系列產(chǎn)品。其缺點是丙酮酸產(chǎn)率較底，得1g丙酮酸需消耗5g硫酸氫鉀。僅原料成本就達(dá)8萬元每噸，因成本過高而無法為大多數(shù)廠家所接受。
以乳酸為原料，氧化脫氫一步法生產(chǎn)丙酮酸。但乳酸直接制取丙酮酸非常困難,根據(jù)工藝不同必須選用合適的催化劑?？梢赃x擇的催化劑有磷酸鐵、鉬酸碲鹽、銀、釩等。此法酒石酸的氧化脫羧法相比，具有能耗低、污染小、產(chǎn)率高等優(yōu)點，適合工業(yè)化生產(chǎn)。其缺點是成本也較高，約6萬元每噸。[3]
用酶或微生物細(xì)胞作催化劑,使葡萄糖或三羧酸循環(huán)的某些中間代謝產(chǎn)物,在一定條件下,轉(zhuǎn)化為丙酮酸的技術(shù),稱為酶催化法。其主要過程是先進(jìn)行小規(guī)模的微生物培養(yǎng),菌體收集,直接轉(zhuǎn)化或用載體包埋成固定化酶,然后轉(zhuǎn)化生成丙酮酸。酶催化法設(shè)備投資小,能耗低,轉(zhuǎn)化率高,但底物來源較窄、成本比較高約5萬元每噸，因此其進(jìn)一步推廣受到限制。
利用基因重組技術(shù)構(gòu)建高表達(dá)乙醇酸氧化酶、過氧化氫酶等的基因工程菌，用于生產(chǎn)丙酮酸的技術(shù)。這些酶能催化乳酸與氧反應(yīng)生成丙酮酸。其技術(shù)是先將乙醇酸氧化酶基因和過氧化氫酶基因分別與DNA載體重組，構(gòu)成重組子，并分別轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞，分別獲得兩種酶高表達(dá)的基因工程酵母，按0.713mol/LL-乳酸鈉溶液每100ml加濕重轉(zhuǎn)化體5g,同時加一定量滲透劑,在5個大氣壓下,以70psig氧壓通入氧氣,5℃攪拌轉(zhuǎn)化4小時，丙酮酸產(chǎn)率大97.7%。本技術(shù)底物轉(zhuǎn)化率高，但技術(shù)難度大。
微生物代謝過程中,利用葡萄糖積累丙酮酸的過程稱為微生物發(fā)酵法。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸研究已有50年歷史，但因丙酮酸高產(chǎn)菌株選育十分困難，雖有一些微生物能夠積累丙酮酸，但其產(chǎn)量無法達(dá)到工業(yè)化要求。該法生產(chǎn)丙酮酸真正取得突破，是在1988年時,日本東麗工業(yè)株式會社的研究人員宮田令子和米原轍選育出一系列丙酮酸產(chǎn)量超過50g/L的球擬酵母菌株,使微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸的工業(yè)化成為可能。1992年,日本開始采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸。產(chǎn)量為400噸每年,成本約為2-3萬元每噸。
與化學(xué)合成法和酶轉(zhuǎn)化法相比,微生物發(fā)酵法因原料來源廣,能耗低,污染少,成本低而更具有優(yōu)越性。但微生物發(fā)酵法缺點是轉(zhuǎn)化率比較低,這是因為丙酮酸是糖酵解途徑的關(guān)鍵中間產(chǎn)物,在細(xì)胞中,丙酮酸作為一種重要的中間代謝產(chǎn)物連接了EMP和TCA中心代謝途徑，又與多條分支代謝途徑相關(guān)聯(lián)，可轉(zhuǎn)化為多種發(fā)酵產(chǎn)物而無法在體內(nèi)積累。因此需要切斷或弱化其進(jìn)一步代謝,才能使其在細(xì)胞中大量積累。即加快葡萄糖向丙酮酸的轉(zhuǎn)化率，減弱向TCA循環(huán)的通量，切斷或減弱其分支代謝途徑，促進(jìn)分泌，減弱丙酮酸的再利用，最終實現(xiàn)丙酮酸的大量積累。為達(dá)此目的，就必須對微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸的影響因素進(jìn)行研究。
微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸的影響因素有：菌種選育，營養(yǎng)條件，維生素水平，供氧模式，葡萄糖的質(zhì)量濃度等等,其最關(guān)鍵的是菌種選育和營養(yǎng)條件。
丙酮酸是GB 2760--1996規(guī)定為允許使用的食品用香料，是殺菌劑噻菌靈的中間體。用于有機(jī)合成和生化研究，用作醫(yī)藥的原料和食品添加劑。