探析生物化工的發(fā)展及其應(yīng)用

勾麗莉 戶延峰 閆世梁

【摘 要】當(dāng)今，生物技術(shù)迅猛發(fā)展，在與之相關(guān)專業(yè)大融合的環(huán)境下，化學(xué)工藝有很多已經(jīng)被生物化工技術(shù)所取代。有調(diào)查顯示，生物化工產(chǎn)業(yè)是21世紀(jì)最熱門的產(chǎn)業(yè)，也是最有發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)之一。生物化工產(chǎn)業(yè)是生物科學(xué)與化學(xué)工程技術(shù)的大融合，它們彼此依存，兩種傳統(tǒng)工藝的融合勢必會(huì)有非同凡響的“化學(xué)反應(yīng)”。生物化工技術(shù)已經(jīng)不再只是用于生物、化工和制藥領(lǐng)域，它還有更大的發(fā)展空間。

【關(guān)鍵詞】生物化工；發(fā)展；作用

一、生物化工的發(fā)展前景

1.生物化工的發(fā)展?fàn)顩r

近年來社會(huì)討論最多的莫過于能源問題，石油、煤炭等都是不可再生能源，一旦消耗殆盡就會(huì)影響人類的生活和社會(huì)發(fā)展，人們也致力于尋找新的能源。而生物能源恰好可以滿足人們的需求，它可再生，對環(huán)境污染小，儲(chǔ)藏量大。比如說，氫能儲(chǔ)藏量大分布范圍廣，利用它解決能源短缺很有效；燃料酒精的開發(fā)很有價(jià)值，利用玉米等農(nóng)作物提煉酒精作燃料，既環(huán)保又有發(fā)展空間。尤其近十年來，世界生化技術(shù)迅速發(fā)展促使生化領(lǐng)域取得了許多重大科技成果，主要表現(xiàn)在：一能源方面，纖維素發(fā)酵連續(xù)制造乙醇已成功，煤制甲醇、煤制烯烴技術(shù)已成熟；二環(huán)保方面，固定化酶處理氯化物已實(shí)際應(yīng)用；微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺、脂肪酸、乙二酸等產(chǎn)品的生產(chǎn)已達(dá)到了一定規(guī)模。

常軼智說過，“由于人們對生物發(fā)展的越來越重視，生物技術(shù)和生物化工技術(shù)已經(jīng)初具規(guī)模，例如微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺、透明質(zhì)酸、己二酸等。還有，我國檸檬酸的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，在生物農(nóng)業(yè)，食品等方面也有很多成就。

我國在氨基酸的發(fā)展中，谷氨酸的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)已經(jīng)獨(dú)具規(guī)模，谷氨酸俗稱味精，是世界上銷售量最大的氨基酸，我國在谷氨酸的發(fā)展中僅次于抗生素的發(fā)展。近年來，我國還開發(fā)了許多的生物農(nóng)藥——蘇云金桿菌、井岡霉素、公主嶺霉素等，這些生物農(nóng)藥都具有高效安全、低毒方便等特性，在對農(nóng)作物殺蟲方面都很有效。我國在生物催化劑發(fā)展方面也有很快的提高，2009年光生物催化劑已經(jīng)有近兩億美元的市場。

2.我國生物化工發(fā)展存在的問題

政府不夠重視生物化工，資金的投入不夠，政府對生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)因?yàn)榱私獠簧罟收J(rèn)可度不高，不能成長遠(yuǎn)角度看生物化工產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)致生物化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展總是有一些障礙。另外，產(chǎn)業(yè)化程度低，科技研究成果不能很好的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。由于生物化工技術(shù)研究費(fèi)時(shí)，周期長，不能在短期內(nèi)見效，不能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的立即體現(xiàn)，所以研究力量不均勻，企業(yè)對其投入不大。我國沒有像發(fā)達(dá)國家一樣的強(qiáng)大的研發(fā)隊(duì)伍，團(tuán)隊(duì)力量不夠。

二、生物化工的應(yīng)用

生物化工涉及多個(gè)領(lǐng)域，主要是生物高科技醫(yī)療制藥產(chǎn)品、資源能源和環(huán)保三方面的領(lǐng)域。像生物降解高分子材料指的就是能被生物體侵蝕而降解的材料。生物降解高分子材料的應(yīng)用十分廣泛，一是可以利用在醫(yī)療方面，外科手術(shù)的縫合線，人造血管等制品，骨骼代替物如人工關(guān)節(jié)等；二是可以利用在工業(yè)方面，無污染可再生的降解再生的包裝材料；三是農(nóng)業(yè)方面可用作殺蟲劑的釋放可控制材料。生物轉(zhuǎn)化的實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)了酶在藥物合成中的應(yīng)用。用酶和細(xì)胞代替化學(xué)催化劑進(jìn)行有機(jī)合成具有選擇性專一、步驟簡單、過程溫和的特征，一些用常規(guī)化學(xué)方法不能進(jìn)行的反應(yīng)可以由酶和細(xì)胞來完成。但是酶和細(xì)胞的弱點(diǎn)是不穩(wěn)定、造價(jià)高，反應(yīng)速度也十分有限，致使生物轉(zhuǎn)化大都停留在研究階段。要克服這一弱點(diǎn)，必須通過生物和化學(xué)的方法穩(wěn)定酶和細(xì)胞。

脂肪酶生物技術(shù)被廣泛應(yīng)用于修復(fù)生態(tài)和被污染的環(huán)境，石油開采中重大漏油事故都可以靠脂肪酶來解決。脂肪酶可以用作處理廢水，通過脂肪酶可以制造液體肥皂，可以說生物化工是應(yīng)用廣泛的，還例如，米曲霉可以用來處理毛發(fā)，假單胞菌可以用作改造被石油污染的土壤和有毒有害的氣體，不同的微生物可以用來處理廢水、廢棄的食用油、生物膜的沉積物、聚合物廢物等。由于煤炭、石油都屬于不可再生能源，迫切的需要找到替代物品，其中生物能源就被廣泛的應(yīng)用。酒精就是一種很清潔并且環(huán)保的能源，我國就選出很優(yōu)良的菌種使用玉米，為了減輕污染加大投入對傳統(tǒng)的制造酒精技術(shù)加以改進(jìn)，使用低溫蒸煮的方式向快速發(fā)酵方向發(fā)展，成功的研制了生物燃料。

生物化工在藥物的研制方面也有很大的成就，天然藥物資源的自然生產(chǎn)是很有限的，而利用生物化工生產(chǎn)的天然資源則能滿足人們的需求，生產(chǎn)的可控制性是其很大的優(yōu)勢，可適時(shí)地提高資源的品質(zhì)，使藥物優(yōu)化，所以這項(xiàng)技術(shù)具有很大前景。在中草藥資源上，利用規(guī)?；囵B(yǎng)技術(shù)可減少、甚至免去對天然植物的依賴，對于我們這樣一個(gè)植被破壞面積大、沙漠化嚴(yán)重、大面積干旱缺水的國家是可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。其次在天然產(chǎn)物的制備上，要充分發(fā)揮生物化工分離技術(shù)的優(yōu)勢，用層析、膜分離等高效分離純化技術(shù)和高效選擇性精度取代現(xiàn)有中草藥制備中的某些落后工藝，對整個(gè)過程進(jìn)行優(yōu)化，提高產(chǎn)物收率、純度，實(shí)現(xiàn)組分的綜合利用，同時(shí)降低溶劑消耗量，從而可以達(dá)到降低成本，保護(hù)環(huán)境的作用。

木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品被廣泛的應(yīng)用，可再生性的木質(zhì)纖維素的開發(fā)已經(jīng)被發(fā)達(dá)國家列入了戰(zhàn)略性研究課題，是纖維素，半纖維素，木質(zhì)素重組，將生物能源，生物化肥，生物飼料，生物微生物材料作為了生物化工的重要應(yīng)用領(lǐng)域。

另外，我國檸檬酸的生產(chǎn)量和出口總量每年都在不斷提高，是世界上檸檬酸出口第一大國。所以我建議我國的有機(jī)酸行業(yè)應(yīng)該多向生產(chǎn)檸檬酸產(chǎn)業(yè)靠攏，可以加大力度再進(jìn)行研發(fā)新項(xiàng)目并且努力在技術(shù)上創(chuàng)新，可以擴(kuò)大企業(yè)的規(guī)模改善經(jīng)營的模式，擴(kuò)大檸檬酸的應(yīng)用領(lǐng)域。

三、總結(jié)

生物化工的發(fā)展前景是很廣闊的，其應(yīng)用領(lǐng)域也很廣泛，生物化工產(chǎn)業(yè)必將成為未來炙手可熱的行業(yè)。

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