生物化学发展前景(4篇)（精选文档）
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生物化学发展前景篇一
尊敬的领导：
您好！
首先让这封求职信带去我诚挚的祝福祝您工作顺利,万事如意！
我是一名湖南化工职业技术学院05级生物化工工艺专业即将毕业的一名学生。名叫邓浩，我怀着一颗赤诚的心和对事业的执著追求，真诚地向您推荐自己。
在校的三年里，我觉得自己并没有虚度。我不仅学到了许多知识,还提高了自己的素质,大学期间，曾在班上担任过生活委员,得到了老师与同学的一致好评。这炼了我的工作及组织管理能力，培养了我的高度的责任心。注重综合素质的我,积极参加学校的活动，大二时参加过系篮球队与同学一起努力取的了全院第四名，大三时系内比赛第一。
专业方面：熟练掌握生物化学、微生物学、细胞生物学、酶工程与发酵工艺等重要专业课的理论原理，懂得其基本实验动手操作与应用能力。
计算机方面：学习并熟悉掌握windows xp平台操作系统，officexx办公软件（word、excel、powerpoint等）。平面设计autocadxx等
但这并不能满足我的求知欲，同时我也明白大专生的优势和劣势。因此，我在学校就读期间报考了湖南农大食品工程专业的自考本科，也考试并取得了化工分析证。我在提高自己文化水平的同时也注重社会实践能力，寒、暑假间我分别在长途汽车上和ktv场所担任过售票员，培养自己与不同人的交际能力，今年暑假我也学习并报考了汽车驾驶证，不过由于时间问题只考了两个科目（还欠路考一项）。
性格随和的我在生活中有着良好的习惯，我自信但并不自傲。处于人生中精力最充沛的时期，我渴望在更广阔的天地里展露自己的才能，期望在实践中
得到锻炼和提高。因此我希望能够加入贵公司。我会踏实做好属于自己的这份工作，尽全力在工作中取得好的成绩！
手捧菲薄求职之书，心怀自信诚挚之念，感谢您在百忙之中给与我的关注，愿贵公司屡创佳绩，祝您的事业、生活皆顺利。
我热切期盼您的回音。谢谢
此致
敬礼
生物化学发展前景篇二
众所周知，21世纪最具发展潜力的两大产业是信息技术（it）和生物技术。信息技术发展迅猛，并已渗透到社会生活的各个角落。有关信息技术的报道——多媒体、互联网、信息全球化等，不但频频亮相于媒体，而且与我们的日常生活息息相关。而与it的轰轰烈烈相比，生物技术看起来却平平淡淡，虽然基因、克隆、人类基因组计划、生物多样性等字眼经常见诸报端，但离我们的生活似乎还很遥远。所以，也有专家这样评论：20世纪不是生物技术的世纪，而是生物工程蓄势待发的世纪，21世纪才是生物工程的世纪。克隆羊多利的诞生，人类基因组90％测序工作的完成，欧美、日本等发达国家对生物技术产业投资的逐年加大，世界各大公司生命科学产业的合并浪潮一浪高过一浪，所有这一切，都使我们相信，21世纪的的确确是生物技术的时代。
生物化学工程（又叫生化工程或生物化工）是化学工程与生物技术相结合的产物。生物化工是生物技术的重要分支。与传统化学工业相比，生物化工有某些突出特点：①主要以可再生资源作原料；
②反应条件温和，多为常温、常压、能耗低、选择性好、效率高的生产过程；
③环境污染较少；
④投资较小；
⑤能生产目前不能生产的或用化学法生产较困难的性能优异的产品。由于这些特点，生物化工已成为化工领域重点发展的行业。
1.世界生物化工行业的现状
生物化工发展至今已经历了半个多世纪，最早主要是生产抗生素；
随后，是为氨基酸发酵、舀体激素的生物转化、维生素的生物法生产、单细胞蛋白生产及淀粉糖生产等工业化服务。自20世纪80年代起，随着现代生物技术的兴起，生物化工又利用重组微生物、动植物细胞大规模培养等手段生产药用多肽、蛋白、疫苗、干扰素等。而且，生物化工的应用已涉及到人民生活的方方面面，包括农业生产、化轻原料生产、医药卫生、食品、环境保护、资源和能源的开发等各领域。随着生物化工上游技术——生物工程技术的进步以及化学工程、信息技术（it）和生物信息学（bioinformatics）等学科技术的发展，生物化工将迎来又一个崭新的发展时期。
生物化工行业经过50多年的发展，已形成了一个完整的工业体系，整个行业也出现了一些新的发展态势。下面简要描述生物化工行业的现状。
1．1工业结构
由于生物化工涉及面广，涉及的行业多，所以从事生物化工的企业较多。据报道，90年代中期，美国生物化工企业有：000多家，西欧有580多家，日本有300多家。近年来，虽然由于行业竞争日趋激烈，生物化工企业有较大幅度减少，但与生命科学（主要指医药和农业生化技术）诸侯割据的局面相比，生物化工行业依然是百花齐放，百家争鸣。既有象诺华、捷利康等从事生命科学的世界性大公司，也有象dsm、诺和诺德等大型的精细化工公司，当然也有在某一方面有专长的小公司如altus等。而且，由于世界大公司正把注意力向生命科学部分转移，生物化工行业百花齐放的局面在很长一段时间内不会有什么改变。
1．2产品结构
传统的生物化工行业主要是指抗生素（如青霉素等）、食品（如酒精、味精等）等行业，而在目前，它已几乎渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。同时，生物化工产品也得到了极大的拓展：医药方面有各种新型抗生素、干扰素、胰岛素、生长激素、各种生长因子、疫苗等；
氨基酸和多肽方面有赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、苏氨酸、脯氨酸等以及各种多肽；
酶制剂有160多种，主要有糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、青霉素酶、过氧化氢酶等；
生物农药有bt、春日霉素、多氧霉素、井岗霉素等；
有机酸有柠檬酸、乳酸、苹果酸、衣康酸、延胡索酸、已二酸、脂肪酸、卜酮戊二酸、l亚麻酸、透明质酸等。还有微生物法1，3．丙二醇、丙烯酞胺等。
目前，全球生物化工年销售额在400亿美元左右，每年约以7％～8％的速率增长。从产品结构来看，生物化工领域生产规模范围极广，市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞
生长素等昂贵产品（价格可达数万美元／g）与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料添加剂、日用与农业生化制品等低价位产品（部分价格不到：美元／g）几乎平分秋色。高价位的产品市场份额在50％～60％，低价位的产品市场份额在40％～50％。而且，根据近年来生物化工的发展趋势及人们对医药卫生的重视来看，高价位产品的发展速率高于低价位产品。
1．3技术水平
生物化工经过80年代以后的蓬勃发展，不仅整个行业技术水平有大幅度提高，而且许多新技术也得到广泛应用。
1．3．1发酵工程技术已见成效
据估计，全球发酵产品的市场有120～130亿美元，其中抗生素占46％，氨基酸占16.3％，有机酸占13．2％，酶占10％，其它占14．5％。发酵产品市场的增大与发酵技术的进步分不开。现代生物技术的进展推动了发酵工业的发展，发酵工业的收率和纯度都比过去有了极大的提高。目前世界最大的串联发酵装置已达75 m＼许多公司对发酵工艺进行了调整，从而降低了生产成本。如adm（archer danie1s mid1and）和cargill公司在20世纪90年代初对其发酵装置进行改造，将以碳水化合物为原料的生产工艺改为以玉米粉为原料，从而降低了生产成本，adm公司生产的赖氨酸成本比原先降低了一半。
1．3．2酶工程技术有了长足的进步
酶工程技术包括酶源开发、酶制剂生产、酶分离提纯和固定化技术、酶反应器与酶的应用。目前世界酶制剂从酶源开发到酶的应用都已进入了良性发展阶段，各阶段生产企业和用户关系密切，合作广泛。据报道，1998年全球工业酶制剂的销售额为13亿美元，预计到2010年将增长到30亿美元，每年以6．5％的速率增长。其中食用酶占40％，洗涤用酶占33％，其它（主要是纺织、造纸和饲料等用酶）占27％。
1．3．3分离与纯化技术也有很大进步
影响生化产品价格的因素，首当其冲的是分离与纯化过程，其费用通常占生产成本的50％～70％，有的甚至高达90％。分离步骤多、耗时长，往往成为制约生产的“瓶颈”。寻求经济适用的分离纯化技术，已成为生物化工领域的热点。已大规模应用的分离纯化技术有：双水相革取、新型电泳分离、大规模制备色谱、膜分离等。
1．3．4上游技术广泛应用于下游生产
利用基因工程技术，不但成倍地提高了酶的活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因菌产生酶。利用基因工程，使多种淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、氨基酸合成途径的关键酶得到改造、克隆，使酶的催化活性、稳定性得到提高，氨基酸合成的代谢流得以拓宽，产量提高。随着基因重组技术的发展，被称为第二代基因工程的蛋白质工程发展迅速，显示出巨大潜力和光辉前景。利用蛋白质工程，将可以生产具有特定氨基酸顺序、高级结构、理化性质和生理功能的新型蛋白质，可以定向改造酶的性能，从而生产出新型生化产品。
1．3．5新技术在生物化工中也得到了极大的应用
比如，在超临界液体状态下进行酶反应，从而大大降低酶反应过程的传质阻力，提高酶反应速率。超临界c02无毒、不可燃、化学情性、易与反应底物分离。利用超临界co2取代有机溶剂进行酶反应，具有极大的发展潜力。又比如，微胶羹技术已被广泛用于动物细胞的大规模培养、细胞和酶的固定化以及蛋白质等物质的分离方面。
2．世界生物化工行业的发展趋势
2．1工业结构
行业与行业间的划分将日趋模糊，企业间的合作将加大。目前，许多从事医药、农业、环境、能源等方面生产的企业，正在从事生物化工生产。特别是某些从事传统化工行业的生产厂家，也纷纷涉足生物化工领域。如杜邦公司，长期以来主要从事有机化工和聚合材料的生产，现
在正加大生物化工的开发力度，已开发成功了生物法生产1,3-丙二醇工艺，并正在开发用改性大肠杆菌生产己二酸工艺。dsm公司以前主要从事抗菌素方面的生产，现也加大了生物化工的投资力度。
由于生物化工涉及面广，许多生化公司都有自己的专长，它们之间为了商业利益的合作也非常活跃。此外，随着从事传统行业的生产厂家的加入，由于技术与生产方面的原因，它们与从事生物化工开发与生产的企业合作也很频繁。所有这一切，都使生物化工行业的合作越来越广泛。如杜邦公司与杰宁科乐公司合作开发用生物法生产1，）丙二醇，进一步生产ptt树脂。荷兰的purac公司与美国cagill公司合资建设年产3．4万tl。乳酸装置，并计划进一步发展到6．8万v入dsm公司与美国maxygen公司签定了三年的研究合同，以利用maxygen的dna重排和分子培养技术，开发在7一adca和其它青霉素生产中使用的酶和菌种。
2．2产品结构
生物化工产品正向专业化、高科技含量、高附加值方向发展。传统的低价位产品受到冷落，而高价位产品如生化药物、保健品、生化催化剂等则备受青睐。许多公司为了追求较高利润，都将低附加值的产品剥离。如日本武田药品工业公司不再生产味精，转而生产其它高附加值的调味品如肌甘酸二钠（imp）和鸟甘酸二钠（gwtp）。另外，生物化工将涉足它以前很少涉足的领域如高分子材料和表面活性剂等。
生化药物由于附加值高而成为今后生物化工领域发展的重点。1997年生化药物市场销售额达130亿美元，其中细胞分裂素80亿美元，激素30亿美元，其它20亿美元；
就具体药物而论，促红细胞生长素35亿美元，人胰岛素18亿美元，粒性白细胞克隆刺激因子16亿美元，人生长激素15亿美元，小干扰素11亿美元。预计今后其市场销售额还将以8％的速率增长。
在氨基酸方面，虽然用于药物合成氨基酸的量相对较小，但其发展潜力很大。据报道，500种主要药物中，有18％含有氨基酸或其衍生物的合成。在药物合成中，使用最广泛的是l。脯氨酸、r苯甘氨酸和r对羟基苯甘氨酸。l。脯氨酸用于血管紧张素转化酶（ace）的合成，匹苯甘氨酸和r对羟基苯甘氨酸用于抗生素的合成。另外，多肽也是今后的发展重点之一。多肽是指有2以上氨基酸用肽键组成的化合物，在临床上使用非常广泛，主要用于治疗癌症、hiv病毒和兔疫系统功能减退、对传统抗生素产生抗体的感染以及疫苗等。全球合成多肽原药的产量在100kg左右，但销售额达2．5亿～3亿美元，而做成制剂的销售额则达25亿～30亿美元。多肽原药需求量的年增长率在10％以上。
碳水化合物方面，用于临床的碳水化合物受到人们越来越多的关注。但是，用于临床的碳水化合物结构复杂，如一对单糖，其不同的化学键就多达22种。因此，用化学法合成复杂的碳水化合物比较困难，难以实现工业化，而用酶法合成则是一条切实可行的途径。
作为生化催化剂的酶，也将是今后发展的重点。1997年，生化用催化剂销售额约1．3亿美元，在过去的3～5年间，每年增长速率在8％～9％，预计在未来的3～5年间，将以同样速度增长。生化催化剂主要用于手性药物的合成。当前，手性药物已成为国际新药研究与开发的新方向之一。
1997年手性药物制剂世界市场的销售额为879亿美元，占药品市场的28．3％，到2000年将达到900亿美元。在未来的25年内，约有一半的手性药物要通过生化催化合成，因此，生化催化剂无论从需求量和需求种类来看，都具有很大的发展潜力。
生化表面活性剂由于具有无毒、生物降解性好等优点，今后可能成为表面活性剂的升级换代产品，但目前还处于探索阶段。
生物化工在高分子材料、特殊化学品、生物晶片、环保等方面也将有极大的发展潜力。
2．3技术水平
不断提高菌株活力、发酵水平、生化反应过程、分离纯化水平，依然是生物化工面临的课题。在菌种开发方面，由于从20世纪70年代以来从自然界中筛选菌种以获得新的代谢产物的机会明显减少，人们便考虑利用已知菌种经适当改变其代谢特性后生产新的产品。如日本协和发酵公司已成功地把生产谷氨酸的菌种改为生产色氨酸。
在生化反应器方面，反应器放大一直是一个老大难的问题。因此，利用计算机技术对整个生化反应过程进行数字化处理，从而优化反应过程，是今后的发展方向之一。
在分离纯化方面，亲和层析受到广泛重视，并有人研制了一种综合专家系统软件包，可在几分钟内告知对方被分离物系的分离方法和顺序，以便根据产品所需进行取舍。
另外，在生化过程的在线检测和控制方面，利用生物传感器和计算机监控，依然是今后的发展方向。
在酶催化反应中将发展有机溶剂中的催化反应。
生物上游技术的发展，将对生物化工产生深远影响。人们对从病毒、细菌、植物、动物到人类基因组顺序测定工作十分重视，并在此基础上形成了基因许多产品一哄而上，盲目上马，遍地开花，最终形成恶性竞争，许多企业破产倒闭。在竞争中生存下来的企业，也是元气大伤，难以进一步组织技术改造。如仅江苏省停产的发酵生产线就多达上百条。另外，行业内企业间的生产水平相差悬殊，企业技术装备水平达到20世纪80年代以后国际先进水平的仅占20％～30％，多数处于20世纪60～70年代水平。
二是产品结构不合理，品种单一，低档次产品重复生产，不能适应需求。在我国高档的医药生化产品如激素、生长因子、干扰素、药用多肽等，有的产量很小，有的没有生产，因此每年都需进口。
三是在生产技术上，工艺、设备不配套，上下游技术不配套，产物的收得率低。我国虽然某些产品如柠檬酸、乳酸等发酵水平较高，但大多数产品的收率都低于国外，酶制剂的活力也明显低于国外，生化反应器和分离纯化技术更是落后国外15～20年。每年都要花费大量资金从国外进口生物反应器、细胞破碎机、分离纯化设备及分离介质、生物传感器和计算机监控设备。
四是有些产品投入产出比达15／＝以上，造成严重的资源浪费和环境污染。
五是基础研究薄弱，技术创新能力不强，企业的技术开发、技术吸收能力差，生产发展多数依靠传统的夕蜒型、粗放型扩大投资的增长模式，效益低、市场竞争力低。
3．2 建议针对我国生物化工行业存在的问题，笔者有以下建议：
3．2．1 扩大经济规模，提高竞争力要鼓励建设大型的生物化工企业集团公司，使之集科研、开发、生产、销售干一体。尤其要培育一批科技创新型企业。同时，也要鼓励在某些方面有一定特色的小型技术创新型生化公司的发展，并淘汰一批生产规模小、生产技术落后、没有市场竞争力的企业，从整体上优化我国生物化工的产业结构。
3．2．2 调整产品结构要发展高档产品，如高档医药生化产品、功能性食品及添加剂（主要有低热值、低胆固醇、低脂肪、提高免疫功能、抗炎、抗癌等产品）、生化催化剂等。另外，也应发展众多精细化工产品及用化学法无法生产或很难生产的产品，如微生物多糖、生物色素、工业酶制剂、甜味剂、表面活性剂、高分子材料等。
3．2．3 节约有限资源，强化环境保护在生化生产组学（genomics）。近年来又在信息学（informatics）的基础上建立了生物信息学（bioinformatics）。信息学的内容包括信息科学十生物技术十生物工程十生物动力学等的综合信息系统。可以预见，基因组学和生物信息学在生物化工中应用的商业前景极为可观。
另外，其它行业的新技术如分子蒸馏技术、组合化学（combinatorical chemistry）等，也将在生物化工中得到应用。
3.我国生物化工的发层现状及建议
3．1发展现状
我国生物化工行业经过长期发展，已有一定基础。特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。目前生物化工产品也涉及医药、保健、农药、食品与饲料、有机酸等各个方面。
在医药方面，抗生素得到迅猛发展61998年我国抗生素的产量达到33 486h青霉素的产量居世界首位。其它生化药物中，初步形成产业化规模的有干扰素、白细胞介素。
2、乙型肝炎工程疫苗。
在农药方面，生物农药品种达12种，主要有苏云金杆菌、井岗霉素、赤霉素等。其中，井岗霉素的产量居世界第一位。
在食品与饲料方面，作为三大发酵制品的味精、柠檬酸、酶制剂的产量也有很大的增加／1998年味精产量从1990年的22．3万、增加到56．4万一柠檬酸产量从1990年的6．13万、增加到56．4万一酶制剂从1990年的8．5万t增加到24万t。酵母及淀粉糖的产量也有明显增加。我国的味精生产和消费居世界第一，柠檬酸的生产和出口也居世界第一。另外，1998年乳酸的产量在1．5万t左右，赖氨酸的产量在2万t左右，卜苹果酸的产量在6000t。在有机酸方面，衣康酸的产量达5000乙我国开发的生物法长链二元酸工艺居世界领先地位，目前生产能力达500va以上，并有数家企业有建设长链二元酸生产装置的意向。
在保健品方面，我国已能用生物法生产多种氨基酸、维生素和核酸等。另外，我国生物法丙烯酞胺的生产能力达到2万v山与日本同处于世界领先地位。
但是与发达国家相比，我国生物化工行业存在着许多问题：
一是我国的生物化工产业主要以医药、轻工、食品业为主。部分企业对生物化工产品大都是精细化工产品这一点了解不够，加之行业规范也不够，导致过程中，应选择合适的原料，以降低成本与消耗，并加强废物处理，减少环境污染。
3．2．4提高生产技术水平，特别是下游技术水平因为我国生物技术上游技术水平与国外相差仅3～5年，而下游技术水平则比国外相差15年以上，改造传统发酵产品生产技术，不断提高发酵法产品的生产技术水平，开发生物反应器，提高我国生物化工产品分离和提纯技术，大规模开发生物化工装备等应首先提上议事日程。另外，还应积极采用微生物法代替化学法，开发基础化工新产品的工业化生产技术。
3．2．5加强产学研结合，注重上下游结合国内生物化工技术力量分散，为了做到优势互补，应加强产学研结合。另外在生物化工生产过程中遇到的很多问题，都是由于上、下游结合不够紧密而影响技术经济指标。因此，在人力和财力的投入上，应考虑上下游结合，以加快生物化工产业的发展。
3．2．6提高从业人员素质生物化工属高科技产业，从业人员素质尤其重要。我国目前从事生物化工生产的大都是传统化工行业的从业人员，操作水平还比较低，加强人材培养，以提高生物化工行业人员素质是十分必要的。
3．2．7加强知识产权保护长期以来，我国对生化领域的知识产权保护不够，挫伤了科研开发人员的积极性，造成大量人才外流。加强知识产权保护，不仅能够激励国内科研开发人员，而且能够吸收一大批在国外发展的科研人员回国发展，从而加快我国生物化工产业的发展。
生物化学发展前景篇三
生物化工发展方向
为什么说生物化工及其产业化代表了现代化工的发展方向呢？它为化工行业提供更多的廉价原料和产品；
它为革新某些化工产品的传统工艺显示其优越性；
生物合成某些性能优异的化合物如生物催化剂等大有可为；
现代生物技术引入化工行业，既改造传统化工产品及工艺如固定化酶及固定化细胞技术或共固定化技术应用，又有着研制新型化工产品的巨大潜力。
生物化工列为国家化工领域发展重点，有如下一些方面应引起更大的关注，其中有的内容在前面已涉及到，这里提出12方面：
1．提高有机酸等产品发酵生产技术水平，以满足工业、农业、医药诸多方面的需求。
2．发展单细胞蛋白（scp）等产品工业化生产，以满足饲料工业发展的需求，并更多地提供生物化工原材料。
3．开发生物固氮领域，研制高效优质生物固氮菌剂，并探究粮食作物自主固氮功能，为减轻化学氮肥，为农业绿色革命做出贡献；
同时探索高等动物及人体肠道内固氮菌及其功能，为人类人工制造“食用固氮菌剂”保健品寄予期望。
4．改变现有食品结构，使之多样化，富含营养保健功能，药膳结合，简便易行，对此生物化工大有作为。
5．提高微生物生产丙烯酰胺、phb工业化生产水平，既有利于生物塑料产业化，又有益于保护生态环境。微生物生产丙烯酰胺，产品纯度高，选择性好，转化率达99％以上；
微生物生产phb，尽管有独特优越性，但须降低成本，才有可能与化学塑料显示竞争力。
6．微生物多糖及双糖（海藻糖等）、生物色素、酶制剂、甜味剂表面活性剂以及生物粘合剂等细化工产品有效开发，对此微生物技术及发酵工程的应用是大有可为的。
7．提高氨基酸等产品工业化生产水平，以满足食品工业，医药工业及农林业等多方面的需求。
8．生物农药研发，使微生物杀虫剂、微生物杀菌剂、微生物肥料在农业、林业以及畜牧业等方面得到广泛利用。
9．发展有绿色能源之称的生物能源，一是气态生物如沼气、氢气等，研制新型燃料电池，有广泛应用潜力；
二是液态生物能如乙醇等，利用农业废弃物生产乙醇既可开发无污染的新能源又可保护生态环境。
10．生化技术治理化学工业生产的污染物，特别是微生物技术的应用潜力巨大，前景广阔，它在保护环境和实现环保产业化中将大有作为。
11．发展再生资源，纤维素等工程，开拓新原料源，如细菌合成纤维素就是其中一例。特别是那些废弃的有机物（垃圾）等通过现代微生物技术手段获取更多的化工产品，实现废物资源化。其实，这一生物整治技术的应用还可实现废物无害化、减量化、能源化，最终可达到环保产业化的目的。
12．发展“生物反应器”技术，这是大量获取生物化工产品的一个重要环节，生物反应器的“三化”即大型化、多样化和自动化更有利，手工业化生产，还必须提高分离和提纯技
术水平。
20世纪末生物技术取代了20％的化学工艺过程，世界生化产品市场达到60亿美元，占全部生物产品市场的9％。由此可见，现代生物技术的应用为化学工业包括生物化工的发展必将做出重大贡献。
生物化学发展前景篇四
生物化工产业拥有广阔的发展前景
发布时间：2010-8-11 15:18:00 浏览数：
当前，由于煤炭、石油和天然气属于不可再生资源，使得能源紧张和环保保护的问题日益突出，我国经济的可持续发展受到限制。因此，迫切需要选择补充替代能源。而生物能源由于具有可再生、对环境污染小、分布范围较广和储量丰富的特点，备受人们关注。目前，生物能源居于世界能源消费总量的第四位，仅次于煤炭、石油和天然气，在整个能源系统中占有重要地位。
中投顾问化工行业研究员常轶智指出，随着人们对发展生物能源的重视，世界各国对生物化工产业的发展都十分重视，使得生物化工产业具有广阔的发展前景。目前，一些国家不仅成立了专门的研究组织，还制订了生物化工产业发展的中长期规划，在相关政策以及资金等方面都给予了支持。而且，世界上的许多大型的化工巨头生产企业，也都投入大量的人力物力进行生物化工技术的研究。例如，杜邦、陶氏化学、孟山都、拜耳等企业。
常轶智指出，由于人们对生物化工产业的发展的重视，目前生物技术以及生物化工产业的发展十分迅猛。例如，微生物法生产丙烯酰胺、已二酸、透明质酸、天门冬氨酸等产品的生产已具有一定的工业生产规模；
纤维素制乙醇技术已开始应用；
生物法生产高性能高分子、高性能膜、高性能液晶、生物可降解塑料等技术也在不断完善等。
而在我国，生物化工产业也得到了大力发展。据中投顾问发布的《2010-2015年中国生物技术产业投资分析及前景预测报告》显示，目前，我国柠檬酸的产量已居世界前列，工艺技术基本达到世界先进水平；
赖氨酸和谷氨酸在生产工艺和产量方面也具有一定的优势；
微生物法生产丙烯酰胺也实现了工业化生产，已形成生产规模；
此外，在生物农药、食品工业等方面也都取得了一定的进展。
常轶智指出，由于生物化工产业的发展与传统化工相优势明显，目前国家对生物化工产业的发展十分重视，尤其是在生物化工技术方面，如生物技术下游国家重点实验室和国家生物化工研究开发中心的建设等，为我国生物化工产业提供了较好的技术支持。因此，常轶智认为，今后，随着国内生物技术水平的提高以及相关技术产业化进程的加快，我国生物化工产业的发展前景将十分广阔。
21世纪生物化工产业发展趋势及热点
摘 要 重点阐述了 21 世纪生物技术在化工领域中的应用现状、趋势及展望。生物技术产业将成为 21 世纪的主导
产业之一, 其中生物化工产业将成为重中之重, 其在解决资源与环境等重大问题中将发挥重要作用, 许多
这方面的问题有待依赖于生物化工技术得到解决。通过分析生物化工技术的应用状况、发展方向、发展趋
势和存在问题等, 特别是通过介绍目前有市场前景及技术基础的一些热点项目, 展望了今后我国生物化工
技术发展的美好未来。
关键词 21 世纪 生物化工产业 现状 趋势 热点项目 5.3 生物化工产品开发周期长、速度慢
生物化工技术蕴藏着巨大的潜力, 但从基础研
究、应用开发到成为商品的周期很长, 开发难度大, 短期内很难获得利润。因此, 生物技术在化工中的应 用开发要有一个充分认识、研究推广的过程。5.4 生物化工技术水平及装备水平还有待于进一 步提高
我国生物化工产业无论在产品品种、数量和技 术经济指标、装备水平上与国外相比存在很大的差 距, 特别是与美国、日本等发达国家相比。因此还需 不断跟踪国际先进技术, 努力发展我国自己的生物 化工产业。
5.5 缺少一支强大的生物化工技术企业队伍 经过几十年的努力, 我国目前已有一支相当规 模和较高水平的科研队伍, 但还没有形成一支像发 达国家那样强大的生物化工企业队伍。国外生物化 工产业发展主要依靠大的企业和公司, 以研究为基 础, 以生产为目的, 实现了科研生产的一条龙局面。5.6 研究力量分布不均衡, 企业参与研究开发的力 度不够
由于商业机密的原因, 发达国家生物化工的研 究主要是在生物技术公司中进行的, 这些公司有自 己的研究与发展力量。我国的情况不同, 研究力量大 多集中在研究所和高校, 再将成果推广到企业。5.7 产品为龙头的研发意识不够 应选择有重要应用价值的目标产品, 围绕产品
进行相关的研究。我国在生物技术上的投资很大, 但 目标产品分散。而生物化工研究也仅限于研究一些 通用的反应和分离过程, 而没有进入有重大应用价 值的产品研究中。
5.8 研发目的要以优化为主, 规模第二
和大规模的化工生产不同, 现代生物化工产品
生产规模一般都不大, 一根直径 0.6 m、高 0.3 m 的 离子交换层析柱往往就是大规模生产装置, 而一根 总体积不过 0.5 l的亲和层析柱所生产的某种蛋白 质就可以满足全世界的需要。
5.9 对生物化工产品的开发投资不够
我国政府十分重视生物化工产业的开发, 并投
入了一定的物力和财力支持发展。但是, 我国近年来 在生物化工领域的投入还很不够, 并且这些投入多 为科研投入, 主要依靠政府拨款, 渠道单一, 资金十 分有限。
5.10 税收优惠和金融措施方面有待改善
目前, 我国对生物技术企业在税收方面执行较
好的在高新区内企业可减为按 15%的税率征收所得 税, 新办的企业自投产起免征所得税两年, 但由 于生物技术企业在投产初期利润甚微, 故此条款给 企业带来的实际利益并不很大。我国生物化工产业发展应采取的对策
6.1 重视下游开发和上下游的结合, 优先发展支撑 技术体系
上游是指菌种、细胞培养和发酵工艺, 下游是指 生物反应器、工艺条件、产物分离提纯设备和技术 等。上游是基础, 下游是支撑, 关于上下游的研究开
发比例, 国外的比例是 1∶ 4, 而我国是 4∶ 1, 这是极不 协调的。
6.2 发展生物化工产品要以市场为导向
在选择发展方向时, 要切合实际地选择基础条
件好、技术条件成熟、有市场及产业化前景的项目。生物化工有时并不像人们所期望的那样能在短期内 带来巨大的经济效益, 具有一定的风险性。要紧紧抓 住市场这条主线, 了解市场容量, 积极开发市场。6.3 重视技术资金投入及企业在生物化工产业发 展中所起的作用
从我国目前的国力看, 仅靠国家投入是远远不
够的, 要号召企业也要增加对科研和生产的投入, 从 国外技术发展与进步来看, 科技投入的主体在企业, 而不在政府, 要充分发挥大企业在人才、管理、投入 等方面的优势。6.4 加强对生物化工产业宏观管理和行业指导 应从整个生物化工行业角度考虑问题, 在充分
调查研究的基础上, 充实现有的行业组织, 不失时机 地组建相应的组织, 并以此加强行业管理。
6.5 加强生物化工企业队伍建设, 加速人才培养, 建立高效生物化工开发体系
我国目前生物化工产业力量较薄弱, 原因在于
缺少一支强大的专门从事生物化工技术开发生产的 科技企业队伍, 成果或产品开发仍分散在各研究机 构。因此, 必须对科技人员实行合理分流, 实现社会 化的研究、开发、生产、销售一体化。
6.6 制定促进生物化工产业顺利发展的政策和发 展战略
生物化工产业的发展, 必须有完整的政策作保
证, 创造良好的环境与机制, 制定有利于提高竞争力 的规划。要充分考虑生化工程的高风险性、高投资率 和高技术性, 制定高起点的中长期发展战略。6.7 开展与国外的科技合作与交流
加强国际合作, 引进适当的先进技术, 吸收国外 先进的经验, 注重人才及必要仪器设备的引进, 组织 国内消化吸收, 以便早日达到或超过世界先进水平。
6.8 建立合理的资金投入和融资方式
完善科技投资体系, 形成 “政府投入为引导、企
业投入为主体、金融借贷为支撑、社会集资作补充” 的多元化投入。
6.9 扩大经济规模, 提高竞争力
要鼓励建设大型的生物化工企业集团公司, 使
之集科研、开发、生产、销售于一体。尤其要培育一批 科技创新型企业。从整体上优化我国生物化工的产 业结构。
6.10 加强知识产权保护
长期以来, 我国对生化领域的知识产权保护不
够, 挫伤了科研开发人员的积极性, 造成大量人才外 流。加强知识产权保护, 不仅能够激励国内科研开发 人员, 而且能够吸收一大批科研人员回国发展, 从而 加快我国生物化工产业的发展。7 目前一些生物化工热点项目介绍
生物化工产业是一个新兴的领域, 目前受到广
泛的关注。想上这方面项目的单位很多, 直接面临的 问题是如何选择一个最适合的项目。最关键的是把 握技术的成熟性和市场的可行性, 市场是主导。这一 切都是在变化的, 没有绝对的可行与不可行, 要根据 各自的情况来选择。下面介绍一些近期较受关注的 热点项目供大家参考, 其中有些是成熟技术, 有些项 目是研发方向。
7.1 发酵法生产 l-乳酸及聚乳酸技术
乳酸是一个有巨大潜力的产品, 未来的发展机 会在于其作为原料大规模地应用于如下四个方面: 可生物降解塑料、氧化化学品、绿色化学品和溶剂以 及植物生长调节剂等, 预计作为这些应用的乳酸需 求量将超过 200 万 t/a。我国发酵法 l-乳酸的主要 科研单位: 江苏省工业微生物研究所、天津市工业微 生物研究所、江南大学、上海工业微生物研究所等。美国 cargill 公司已对聚乳酸的物理化学性质及 加工性能进行了大量研究, 还与国际上许多大公司 签约共同进行应用研究及市场开发。我国浙江海正 集团、天津大学等多家单位对此展开研究, 但由于乳 酸在转化成乳酸聚合物方面存在着许多技术上的困 难, 从而限制了乳酸的聚合应用。建议今后应从应用 代谢工程技术定向选育高产菌、合理控制乳酸产品 的构型、降低乳酸生产原料的成本、研究乳酸聚合方 法等方面加速开发。7.2 聚天门冬氨酸技术
聚天门冬氨酸(pasp)是一种聚羧酸, 具有很好 的生物相容性及生物降解性, 这些特点可使 pasp 日用化学品在水处理、医药和农业等领域获得十分 广泛的应用。
(1)高吸水性树脂:国内外吸水树脂主要有聚丙
烯酸树脂、变性淀粉等,存在价格高、不可生物降解 等问题。日本三井、三菱化学及德国的 basf 公司开 发可生物降解的聚天门冬氨酸吸水树脂。聚天门冬 氨酸和传统的聚丙烯酸酯相比, 具有以下优点:①吸 水倍数高, 最高可达 2 000 倍;②可生物降解;③聚 天门冬氨酸本身可以作为植物生长添加剂, 而且降 解产物天门冬氨酸可以作为营养成分, 因此可全部 得到利用。
(2)作为缓蚀剂、阻垢剂, 用于水处理, 处理锅 炉、水冷系统及炼油化工循环用水。
(3)作为农药、肥料, 既可促进植物生长, 又可 减少由于滥施肥料导致的地表水污染。
(4)作为分散剂, 可在颜料、涂料、无机化工和 油田化学等领域获得应用。
7.3 微生物合成聚羟基脂肪酸酯(p h a)高分子材 料
(1)pha(生物可降解塑料): pha 首先是作为 一种由微生物合成的性能类似于聚丙烯的可降解
“塑料” 而引起人们关注, 所以它的应用范围包括与 塑料有关的领域, 即可抛弃型的塑料用具, 如包装 膜、手袋、容器等。
(2)pha在组织工程中的应用: 原则上 pha 的各种物理化学和生物性能能够满足多种人体组织
器官的需求, 如: 心血管系统、胃肠系统、肾脏、泌尿 生殖系统、牙齿与口腔、皮肤等。
(3)ha(良好的手性化合): pha作为微生物合 成的胞内生物聚合物, 其组成的单体都是具有手性 的, 在制药、化妆品等行业得以应用。
通过代谢工程策略, 人们将可以对 pha的生产 菌株及非生产菌株在以下几个方面进行调控:① 加 强 pha的合成能力;② 扩大可利用的底物的范围;③ 生产新型的 pha。在不久的将来, 人们将可以按 照自己的意愿大量生产满足各种需要的、具有环境 相容性的聚酯-pha。
7.4 微生物发酵生产长链二元酸
长链二元酸是制造高级香料、高性能尼龙工程
塑料、高档尼龙热熔胶、高温电解质、高级润滑油、高 级油漆和涂料、耐寒性增塑剂、树脂、医药和农药的 重要原料。
生产方法为植物油裂解制取、化工方法合成制 取、生物工程技术生产等。
据报道, 全世界每年以二元酸为基础原料生产
出来的各类产品, 总价值为 420 亿美元。用生物工程 技术生产长链二元酸将是未来长链二元酸的主要来
源, 它具有原料来源丰富(石油中的副产物—— —正构
烷烃)、条件温和、工艺简单、规模大、成本低、环境污 染少等优势, 具有极强的市场竞争力。
中科院微生物研究所 1998 年完成 20 t 罐装规
模的工业生产试验, 产量达到 200 g/l以上。1996 年 转让给山东淄博龙泉煤矿, 建成年产 300 t 二元酸生 产工厂。1999 年年底扩大到年产 1 000 t, 其产品远 销美国、欧洲和日本。2001 年上海凯赛生物技术公 司转让中科院微生物所发酵二元酸技术, 已建成一 个年产 5 000 t 的生产工厂。2001 年 10 月获杜邦科 技创新奖。
微生物发酵生产长链二元酸的成功研究和工业
化生产的实现, 开辟了长链二元酸的新来源, 将逐渐 形成产业链和产品树。国内权威专家提出创建中华 牌工程塑料, 并评价说: 用生物工程技术生产 dc 12, 经化工合成生产高性能的尼龙 1212, 这是我国 对国际工程塑料发展作出的重大贡献。7.5 两步发酵法生产 1, 3-丙二醇
用 1,3-丙二醇(pdo)可以替代 1,4-丁二醇和新 戊二醇等中间体用于生产聚酯。以 pdo与对苯二甲 酸(酯)合成的聚酯 ptt, 显示了比以 1,2-丙二醇、丁 二醇、乙二醇为单体合成的聚合物更优良的性能。
ptt具有良好的生物可降解性、耐污染性、尼龙的韧 性等。它还可用于制造性能优良的无纺布、膜工程塑 料、服装、织物等。pdo还可作为有机溶剂应用于油 墨、印染、涂料、润滑剂、抗冻剂等行业。国际上 shell 和杜邦正在就 ptt的合成及下游
产品开发进行激烈的竞争, 只对客户销售 ptt, 严格 禁止任何客户购买它们的 pdo后用于 ptt合成。德 国国家生物技术研究中心(gbf)、美国 dupont 等投 入大量人力物力研究 pdo的发酵生产技术。我国清 华大学、抚顺石化研究院等单位开展生物发酵法生 产 pdo的研究, 研究水平特别是中试水平已赶上甚 至超过国际先进水平。
据预测, 我国近年的 pdo的需求在每年 2.5 万~ 3 万吨, 长远需求将超过 10 万 t/a, 而国际市场需求 量更加巨大。ptt主要制约因素在于 pdo价格偏高 及 shell 和 dupont 公司对我国实施 pdo 技术和产 品封锁。显然, 该项目开发成功, 形成自主知识产权, 将产生巨大的经济和社会效益。7.6 微生物催化法生产丙烯酸
丙烯酸主要用于高吸水性树脂和丙烯酸丁酯两
大品种。特种丙烯酸酯类处于高速发展期,近年来年 均需求增速高达 8%～ 10%。上海生物化学工程研究 中心在继成功开发了微生物催化法生产丙烯酰胺的 基础上, 开发了微生物催化法生产丙烯酸的产业技 术。利用生物催化剂来催化水解丙烯腈生成丙烯酸, 具有生产工艺简单, 产品质量高和环境污染少等优 点。
技术经济指标: 发酵单位为 10 000μ g/ml · h;an 转化率≥92%;aa收率≥90%;an单耗≤0.84 t/t。此 技术关键取决于丙烯酸的成本与售价。7.7 发酵法生产透明质酸
透明质酸(ha)是一种高分子粘多糖, 其分子量 在几十万到几百万之间。透明质酸亲和吸附的水分 约为其本身重量的 1 000 倍, 因而透明质酸是理想 的保水剂, 有时又将其称为 “天然保湿因子” , 用于化 妆品。目前国际上添加 ha的化妆品已从最初的膏
霜、乳液、化妆品扩展到面乳、浴液、洗发护发用品 中。用于现代眼科手术: 如用于眼球晶体移植手术、隐形眼镜的保湿剂、视网膜剥离手术及抗青光眼手 术等。用于抗癌药物: ha可有效刺激免疫系统, 阻 止癌细胞扩散。北京化工大学在 1998 年实现了发酵法生产
ha工业化, 并将ha成功地应用于其生产的各种化 妆品和医药中。采用诱变得到了透明质酸高产菌, 发 酵水平达 4~6.5 g/l, 提取收率高于 70%。采用发酵 罐串联发酵使 ha产量大大增加, 其原料为易得淀 粉等糖类, 在山东已建立发酵法 ha生产装置。7.8 发酵法生产天然 β-胡萝卜素
天然 β胡萝卜素广泛存在于动植物中, 但动物和人 体不能合成 β-胡萝卜素, 必须从外界摄入。全世界 β-胡萝卜素的年需求量在 1 000 t 左右, 生产方法分 为植物提取法和发酵法两种。其中发酵法生产不受 环境条件等限制, 是发展方向。在纽约市场上合成 β聚赖氨酸是一种天然的微生物代谢产物, 具 有特殊广谱抗菌作用, 在中性和偏酸性条件下对革
兰氏阳性和阴性菌、酵母、真菌、病毒等有抑制作用。ε-聚赖氨酸主要用于面点类、调味品、饮料、海 产品等食品的防腐保鲜。此外, 还广泛应用于医学和 医药制造领域, 如用于药物缓释胶囊的包被膜、基因 治疗的载体等。
抗菌性强、安全无毒、水溶性好、热稳定性高的 天然食品防腐剂必将成为食品防腐的主角。ε-聚赖 氨酸的微生物发酵在日本已实现工业化, 年销售量
为 1 000 t。但在国内还处于实验室研究阶段。目前日 本市场上的售价为 2 万日元/公斤(折合人民币约 1 500 元/公斤)。
7.11 发酵法生产谷胱甘肽
谷胱甘肽(gsh)在医学、食品及化妆品方面有 着广泛用途。
医学方面:(1)抗自由基;(2)解除外源有毒物 质;(3)促进细胞合成蛋白质等。
食品方面: 作为功能性食品添加剂、保鲜剂、抗 氧化剂等。
化妆品: 可以增白, 同时清除氧自由基。
全世界产量在 150 t 左右。国内需求 10 t/a。3 5 年内需求量 100 t/a。国内目前主要依靠进口, 试剂 级 46 000 元/公斤;药用 9 000 元/公斤。2001 年 已 进口食品级 gsh 5 t、药用 300 公斤。
北京化工大学自 1999 年开始研究发酵法生产
谷胱甘肽, 目前承担国家 863 项目 “发酵法生产谷 胱甘肽”。已选育得到了谷胱甘肽高产菌株。特别是 采用先进的酵母发酵技术, 谷胱甘肽发酵水平达到 000 mg/l。开发了谷胱甘肽分离纯化工艺, 提取率达 76%, gsh 含量在 98%以上。7.12 发酵法生产丙酮酸
丙酮酸在医药方面, 可以合成治疗高血压新药
镇静剂、消炎镇痛药等;在日化方面可美白皮肤, 可 作为空气清新剂;作为饲料和食品添加剂, 具有很好 的防腐保鲜功能;在农用化学品方面是乙烯聚合物 的起始剂、制备谷物保护剂的原料;也可用作生物技 术诊断试剂、检测试剂等。
丙酮酸近年来国内外市场需求增长极其迅速
国际市场一直比较紧俏, 价格居高不下。我国目前丙 酮酸系列产品主要以出口为主, 尤其是作为减肥药 原料发展很有前途。随着其工艺技术的不断完善, 生 产成本下降空间较大, 因此丙酮酸发展前景十分广 阔。
江南大学生物工程学院系统地研究了葡萄糖发 酵生产丙酮酸的技术工艺, 使丙酮酸的产酸率达到
7.7%, 糖转化率 0.7 g/g, 发酵液中丙酮酸含量 72.8 g/l, 提取收率 95%, 产品纯度 99.8%, 已经达到国外先进 水平并已完成了 300 l的中试研究。7.13 发酵法生产衣康酸
衣康酸是一种不饱和二元酸, 它的化学性质十
分活泼, 可以自聚, 也可以和同数目的单体共聚, 是 聚合物生产中一种重要的中间体。广泛用于合成树
脂、合成纤维、橡胶、离子交换树脂、表面活性剂、锅 炉除垢剂、润滑油添加剂、无毒包装材料、除草剂、胶 粘剂等领域。
2000 年全球衣康酸的产量约为 3 万 t, 而需求
量约为 4 万 t。2000 年中国衣康酸正常运营的企业 有 10 家, 装置生产能力达 1.99 万 t, 产量 5 000 万 t, 成为世界上继美国、日本、俄罗斯之后的第四大衣康 酸生产国。
当今国际上衣康酸生产均采用微生物发酵法。
在 70 年代, 上海溶剂厂就以自己研究的菌种和工艺 技术独家生产过衣康酸, 90 年代, 山东省食品发酵 工业研究设计院、无锡轻工大学(现名江南大学)等 单位相继研究开发了衣康酸生产技术。7.14 抗癌新秀—— —番茄红素的发酵生产 番茄红素是一种日益受到重视的植物化学品, 作为一种无毒、具有很强的抗氧化、防癌、抗癌、清除 体内有毒物质和活化免疫细胞的天然营养色素, 广
泛用于医药、食品、饮料、保健和高级化妆品等行业。被誉为 21 世纪营养保健品的新宠。
利用微生物是生产天然番茄红素的最重要的途 径。江苏省微生物研究所开发了发酵法生产天然番 茄红素项目, 该技术为国内首创, 处于国际领先水平, 具备了工业化生产的条件。技术指标: 发酵水平为每升发酵液产番茄红素 1.2 g, 提取收率达到 60%。
7.15 发酵法生产结冷胶
结冷胶是美国 kelco公司 80 年代继黄原胶之后 开发的食品微生物多糖之一, 某些特性优于黄原胶, 美国 fda 和欧洲等国家都批准了结冷胶在食品中 的应用。中国 1996 年也批准了结冷胶作为食品添加 剂在食品中的应用。
由于结冷胶可以在极低的用量下产生凝胶, 在
0.25%的使用量上就可以达到琼脂 1.5%的使用量和 卡拉胶 1%的使用量的凝胶强度, 现已逐步代替琼 脂和卡拉胶在工业上的应用。结冷胶生产成本仅比 黄原胶略高一些, 而销售价是黄原胶的两倍以上, 有 极高的商业利润和市场前景。
预测中国近年需求量能达到 2 000 t 以上。而目 前仅有美国 kelco公司有年产 5 000 t 的工厂。对于
中国这样一个大国, 就其在冷冻制品、果冻、布丁、凉 粉等各类食品中的应用足以支持年产 500~1 000 t 的结冷胶工厂。