生物化工的發(fā)展及應用

摘 要：生物化工已超越傳統(tǒng)化工的穩(wěn)固地位，成為21世紀最有生命力最具發(fā)展前景的新興技術。作為一門生物和化學相互穿插的學科，生物化工在生物工程、化學工程、醫(yī)學工程等方方面面的應用比比皆是。本文就生物化工起源、發(fā)展和潛在前景等方面及其應用情況進行了簡要介紹。

關鍵詞：生物化工 發(fā)展前景 應用

中圖分類號：TS201 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0080-01

1 生物化工的簡介

生物化工（Biological Chemistry）是一門以實驗研究為基礎、理論和工程應用并重，綜合遺傳工程、細胞工程、酶工程與工程技術理論，通過工程研究、過程設計、操作的優(yōu)化與控制，實現(xiàn)生物過程的目標產(chǎn)物。它在生物技術中有著重要地位，其產(chǎn)品具有實用價值高、需要成本低的特點，將為解決人類所面臨的資源、能源、食品、健康和環(huán)境等重大問題起到積極的作用，對人類社會文明起著關鍵性作用。

2 生物化工的起源及應用

生物化工學科起始于第二次世界大戰(zhàn)時期，以抗生素的深層發(fā)酵和大規(guī)模生產(chǎn)技術的研究為標志。1928年9月3號，弗萊明意外發(fā)現(xiàn)青霉素之后，抗生素開始快速且呈現(xiàn)正趨勢的發(fā)展。特別是第二次世界大戰(zhàn)以后，因結合轉基因、生物催化、動植物細胞培養(yǎng)等新型、傳統(tǒng)生物技術，將生物化工逐步分化出來，成為完好地學科體系，并形成一個讓人意外的新興產(chǎn)業(yè)。從酒精的醫(yī)藥用途、味精的調(diào)味使用，到氨基酸的大力發(fā)酵、激素可以實現(xiàn)生物式的轉化為止，這段路程無不將生物化工注入醫(yī)學、飲食、工業(yè)的精髓。如1957年，日本某公司將谷氨酸棒狀桿菌提純分離，利用葡萄糖作為基本營養(yǎng)，借鑒前人的發(fā)酵生產(chǎn)法成功生產(chǎn)了L-谷氨酸。直到現(xiàn)在谷氨酸仍然應用在各種醫(yī)用藥物、炫彩的化妝品、人造皮革等方面。

3 生物化工的發(fā)展及應用

20世紀80年代，美國以石油化工作為國民經(jīng)濟的重要支撐點，大力發(fā)展石油化工產(chǎn)業(yè)，甚至不惜以犧牲環(huán)境為代價。1995年至1999年，生物化工產(chǎn)值從3675億美元上升到4200億美元，增加了14.5個百分點。同時，環(huán)境污染浪費造成2319億美元的損失。要想發(fā)展好生物化工產(chǎn)業(yè)以破壞環(huán)境為代價并不是持久的辦法，必須繼續(xù)找尋新的生產(chǎn)方式。與此同時，中國生物化工技術剛剛起步，只能亦步亦趨跟在發(fā)達國家的后面，進行著一次又58S8Uu3SHI9O+mi17tuC6A==一次的模仿秀表演，還是將實驗室作為實踐的基點。1986年我國的疫苗制作在醫(yī)學史上還是一片空白，直到在1986年美國成功使得乙型肝炎的淺層抗原在真菌、細菌和哺乳動物里完成表達過程，并且進一步成功翻譯為HBsAg，中國才“山寨”成功所謂的HBsAgII（之后銷聲匿跡了）。此后，基因工程的藥物1996年為1.85億元，2000年漲到30億元人民幣，2002年之前，我國就有801中生物農(nóng)藥有效注冊，使用范圍有2.5×107 hm2，這樣的成就不可能忽略的。

然而，時間從不會停止腳步，科學技術依然迅猛發(fā)展，生物化工亦是如此。基因的成功重組、催化正式在生物中采用、酶的神奇作用等等種種成果的偉大形成，使得許多的化工原料與產(chǎn)品得到充分且有效地使用，甚至創(chuàng)新化工工業(yè)工藝的生產(chǎn)，真正做到污染少，易節(jié)能的新型工藝。比如巴西的乙醇占了整個汽車行業(yè)的52%，那就有了31億加侖的潛在價值回收；美國杜邦、英國ICI公司等一系列大型公司對生物化工事業(yè)的支持與應用，為人類的文明建設取得了無法估算的成就。預計到了2020年，因為生物化工的改進，各方面的技術能源消耗將大大下降30%，令人頭疼的污染問題同步減少30%，生物化工總增值39%，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、特別是工業(yè)中占據(jù)相當大的比例。

4 生物化工的潛在前景應用

未來的能源發(fā)展不可避免做到效用與環(huán)境的真正配合，因此決定了生物化工的兩個發(fā)展方向的拓展：一是化學學科和生物學科結合在醫(yī)學上的開發(fā)，特別針對于以每一個嬰兒都是擁有一個健康的童年為目標，治療現(xiàn)在無法解決的先天后天性遺傳疾病；二是生物物種之間的無差異轉換。這是我們古人的夢想，也是我們未來的期盼，那時候羨慕小鳥的翅膀就變得沒有意義了。當然，發(fā)展前景固然美好，但因為生產(chǎn)的進行所存在的問題是必不可少的。就新生能源、“第四大能源”—— 生物質能來說，我國進展仍是遲緩。而其它傳統(tǒng)生物化工更是因為規(guī)模利用率低，可再生能力低，潛在性危險大，以及種種向后代借用能源的生存問題，促使我們不得不重視綠色環(huán)保的生物化工。

5 結語

總的來說，生物化工技術產(chǎn)業(yè)，才剛剛正式步入軌道，“863”和“973”計劃剛將其納入羽翼之下，作為一個21世紀的朝陽產(chǎn)業(yè)，美國的某雜志贊頌的十大科技奇跡，生物化工就占了四大，這樣的情景不可估量的產(chǎn)業(yè)，終會蓋過信息技術的時代，鑄就新的世界經(jīng)濟領頭軍—— 生物經(jīng)濟，掀起生物技術的又一次暴風雨。

參考文獻

[1]杜晨宇，李春，曹竹安，等.工業(yè)生物技術的核心—生物催化[J].2002，22（1）：9-14.

[2]國家發(fā)展計劃委員會高技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展司，中國生物工程學會.中國生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告[R].北京：化學工業(yè)出版社，2003，10，24.

[3]盂廣震.迎接生物技術的第三個浪潮[J].中國生物工程雜志，2002，22（4）：1-5.