生物化工的發(fā)展及應(yīng)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(jì)最有生命力最具發(fā)展前景的新興技術(shù)。作為一門生物和化學(xué)相互穿插的學(xué)科，生物化工在生物工程、化學(xué)工程、醫(yī)學(xué)工程等方方面面的應(yīng)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(yīng)用情況進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：生物化工 發(fā)展前景 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TS201 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（b）-0080-01

1 生物化工的簡(jiǎn)介

生物化工（Biological Chemistry）是一門以實(shí)驗(yàn)研究為基礎(chǔ)、理論和工程應(yīng)用并重，綜合遺傳工程、細(xì)胞工程、酶工程與工程技術(shù)理論，通過(guò)工程研究、過(guò)程設(shè)計(jì)、操作的優(yōu)化與控制，實(shí)現(xiàn)生物過(guò)程的目標(biāo)產(chǎn)物。它在生物技術(shù)中有著重要地位，其產(chǎn)品具有實(shí)用價(jià)值高、需要成本低的特點(diǎn)，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(wèn)題起到積極的作用，對(duì)人類社會(huì)文明起著關(guān)鍵性作用。

2 生物化工的起源及應(yīng)用

生物化工學(xué)科起始于第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，以抗生素的深層發(fā)酵和大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的研究為標(biāo)志。1928年9月3號(hào)，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(shì)的發(fā)展。特別是第二次世界大戰(zhàn)以后，因結(jié)合轉(zhuǎn)基因、生物催化、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)等新型、傳統(tǒng)生物技術(shù)，將生物化工逐步分化出來(lái)，成為完好地學(xué)科體系，并形成一個(gè)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(shí)現(xiàn)生物式的轉(zhuǎn)化為止，這段路程無(wú)不將生物化工注入醫(yī)學(xué)、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(yíng)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(yīng)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(yīng)用

20世紀(jì)80年代，美國(guó)以石油化工作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支撐點(diǎn)，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(jià)。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(gè)百分點(diǎn)。同時(shí)，環(huán)境污染浪費(fèi)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(jià)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(shí)，中國(guó)生物化工技術(shù)剛剛起步，只能亦步亦趨跟在發(fā)達(dá)國(guó)家的后面，進(jìn)行著一次又58S8Uu3SHI9O+mi17tuC6A==一次的模仿秀表演，還是將實(shí)驗(yàn)室作為實(shí)踐的基點(diǎn)。1986年我國(guó)的疫苗制作在醫(yī)學(xué)史上還是一片空白，直到在1986年美國(guó)成功使得乙型肝炎的淺層抗原在真菌、細(xì)菌和哺乳動(dòng)物里完成表達(dá)過(guò)程，并且進(jìn)一步成功翻譯為HBsAg，中國(guó)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(guó)就有801中生物農(nóng)藥有效注冊(cè)，使用范圍有2.5×107 hm2，這樣的成就不可能忽略的。

然而，時(shí)間從不會(huì)停止腳步，科學(xué)技術(shù)依然迅猛發(fā)展，生物化工亦是如此?；虻某晒χ亟M、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(gè)汽車行業(yè)的52%，那就有了31億加侖的潛在價(jià)值回收；美國(guó)杜邦、英國(guó)ICI公司等一系列大型公司對(duì)生物化工事業(yè)的支持與應(yīng)用，為人類的文明建設(shè)取得了無(wú)法估算的成就。預(yù)計(jì)到了2020年，因?yàn)樯锘さ母倪M(jìn)，各方面的技術(shù)能源消耗將大大下降30%，令人頭疼的污染問(wèn)題同步減少30%，生物化工總增值39%，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、特別是工業(yè)中占據(jù)相當(dāng)大的比例。

4 生物化工的潛在前景應(yīng)用

未來(lái)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(gè)發(fā)展方向的拓展：一是化學(xué)學(xué)科和生物學(xué)科結(jié)合在醫(yī)學(xué)上的開發(fā)，特別針對(duì)于以每一個(gè)嬰兒都是擁有一個(gè)健康的童年為目標(biāo)，治療現(xiàn)在無(wú)法解決的先天后天性遺傳疾病；二是生物物種之間的無(wú)差異轉(zhuǎn)換。這是我們古人的夢(mèng)想，也是我們未來(lái)的期盼，那時(shí)候羨慕小鳥的翅膀就變得沒(méi)有意義了。當(dāng)然，發(fā)展前景固然美好，但因?yàn)樯a(chǎn)的進(jìn)行所存在的問(wèn)題是必不可少的。就新生能源、“第四大能源”—— 生物質(zhì)能來(lái)說(shuō)，我國(guó)進(jìn)展仍是遲緩。而其它傳統(tǒng)生物化工更是因?yàn)橐?guī)模利用率低，可再生能力低，潛在性危險(xiǎn)大，以及種種向后代借用能源的生存問(wèn)題，促使我們不得不重視綠色環(huán)保的生物化工。

5 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，生物化工技術(shù)產(chǎn)業(yè)，才剛剛正式步入軌道，“863”和“973”計(jì)劃剛將其納入羽翼之下，作為一個(gè)21世紀(jì)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，美國(guó)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(huì)蓋過(guò)信息技術(shù)的時(shí)代，鑄就新的世界經(jīng)濟(jì)領(lǐng)頭軍—— 生物經(jīng)濟(jì)，掀起生物技術(shù)的又一次暴風(fēng)雨。

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