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生物化工范文第1篇
关键词：生物化工 发展前景 应用
中图分类号：TS201 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0080-01
1 生物化工的简介
生物化工（Biological Chemistry）是一门以实验研究为基础、理论和工程应用并重，综合遗传工程、细胞工程、酶工程与工程技术理论，通过工程研究、过程设计、操作的优化与控制，实现生物过程的目标产物。它在生物技术中有着重要地位，其产品具有实用价值高、需要成本低的特点，将为解决人类所面临的资源、能源、食品、健康和环境等重大问题起到积极的作用，对人类社会文明起着关键性作用。
2 生物化工的起源及应用
生物化工学科起始于第二次世界大战时期，以抗生素的深层发酵和大规模生产技术的研究为标志。1928年9月3号，弗莱明意外发现青霉素之后，抗生素开始快速且呈现正趋势的发展。特别是第二次世界大战以后，因结合转基因、生物催化、动植物细胞培养等新型、传统生物技术，将生物化工逐步分化出来，成为完好地学科体系，并形成一个让人意外的新兴产业。从酒精的医药用途、味精的调味使用，到氨基酸的大力发酵、激素可以实现生物式的转化为止，这段路程无不将生物化工注入医学、饮食、工业的精髓。如1957年，日本某公司将谷氨酸棒状杆菌提纯分离，利用葡萄糖作为基本营养，借鉴前人的发酵生产法成功生产了L-谷氨酸。直到现在谷氨酸仍然应用在各种医用药物、炫彩的化妆品、人造皮革等方面。
3 生物化工的发展及应用
20世纪80年代，美国以石油化工作为国民经济的重要支撑点，大力发展石油化工产业，甚至不惜以牺牲环境为代价。1995年至1999年，生物化工产值从3675亿美元上升到4200亿美元，增加了14.5个百分点。同时，环境污染浪费造成2319亿美元的损失。要想发展好生物化工产业以破坏环境为代价并不是持久的办法，必须继续找寻新的生产方式。与此同时，中国生物化工技术刚刚起步，只能亦步亦趋跟在发达国家的后面，进行着一次又一次的模仿秀表演，还是将实验室作为实践的基点。1986年我国的疫苗制作在医学史上还是一片空白，直到在1986年美国成功使得乙型肝炎的浅层抗原在真菌、细菌和哺乳动物里完成表达过程，并且进一步成功翻译为HBsAg，中国才“山寨”成功所谓的HBsAgII（之后销声匿迹了）。此后，基因工程的药物1996年为1.85亿元，2000年涨到30亿元人民币，2002年之前，我国就有801中生物农药有效注册，使用范围有2.5×107 hm2，这样的成就不可能忽略的。
然而，时间从不会停止脚步，科学技术依然迅猛发展，生物化工亦是如此。基因的成功重组、催化正式在生物中采用、酶的神奇作用等等种种成果的伟大形成，使得许多的化工原料与产品得到充分且有效地使用，甚至创新化工工业工艺的生产，真正做到污染少，易节能的新型工艺。比如巴西的乙醇占了整个汽车行业的52%，那就有了31亿加仑的潜在价值回收；美国杜邦、英国ICI公司等一系列大型公司对生物化工事业的支持与应用，为人类的文明建设取得了无法估算的成就。预计到了2020年，因为生物化工的改进，各方面的技术能源消耗将大大下降30%，令人头疼的污染问题同步减少30%，生物化工总增值39%，在农业、医学、特别是工业中占据相当大的比例。
4 生物化工的潜在前景应用
未来的能源发展不可避免做到效用与环境的真正配合，因此决定了生物化工的两个发展方向的拓展：一是化学学科和生物学科结合在医学上的开发，特别针对于以每一个婴儿都是拥有一个健康的童年为目标，治疗现在无法解决的先天后天性遗传疾病；二是生物物种之间的无差异转换。这是我们古人的梦想，也是我们未来的期盼，那时候羡慕小鸟的翅膀就变得没有意义了。当然，发展前景固然美好，但因为生产的进行所存在的问题是必不可少的。就新生能源、“第四大能源”—— 生物质能来说，我国进展仍是迟缓。而其它传统生物化工更是因为规模利用率低，可再生能力低，潜在性危险大，以及种种向后代借用能源的生存问题，促使我们不得不重视绿色环保的生物化工。
5 结语
总的来说，生物化工技术产业，才刚刚正式步入轨道，“863”和“973”计划刚将其纳入羽翼之下，作为一个21世纪的朝阳产业，美国的某杂志赞颂的十大科技奇迹，生物化工就占了四大，这样的情景不可估量的产业，终会盖过信息技术的时代，铸就新的世界经济领头军—— 生物经济，掀起生物技术的又一次暴风雨。
参考文献
[1] 杜晨宇，李春，曹竹安，等.工业生物技术的核心—生物催化[J].2002，22（1）：9-14.
生物化工范文第2篇
关键词：SRCA 生物柴油 生产工艺 工业化应用
生物柴油是指由动植物油脂或脂肪酸与醇（甲醇或乙醇）经酯交换或酯化反应制得的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯。因其芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的性和安全性，添加到石化柴油中燃烧后有害物质排放大幅减少，是一种优质的石化柴油替代品，近年来获得了较大的发展。世界各国根据本国原料国情选择合适的生物柴油生产工艺，美国原料以转基因大豆油为主，欧洲原料以双低菜籽油为主，原料品质较好，生物柴油生产工艺以碱催化技术为主，代表性的工艺有鲁奇工艺和法国Esterfip-H固体碱两段反应工艺。我国发展生物柴油遵循“不与民争粮，不与粮争地”的原则，只能以废弃油脂或非粮木、草本油脂为原料，与此相适应开发了酸催化、酸-碱催化酯交换等工艺技术，但存在转化率低、产品质量不高、三废排放不达标等问题。中海油海南6万吨/年生物柴油装置采用了国内自主知识产权的SRCA（高压醇解）生物柴油生产工艺，于2009年12月建成投产，至今已运行3年多时间，下面对其工业化应用进行简要介绍。
一、生物柴油生产工艺流程简介
1、鲁奇工艺：以精制油脂为原料，采用二段酯交换和二段甘油回炼工艺，催化剂消耗低，是目前世界上应用最多的技术。油脂、甲醇与催化剂进入第一级酯交换反应器，在搅拌下反应，生成的混合物分离甘油相后进入第二级反应器，补充甲醇和催化剂进行反应，反应产物溢流进入沉降槽（或离心机）分离。分离后的粗甲酯经水洗后脱水得到生物柴油。该工艺的缺点是对原料要求苛刻，生产过程中废液排放较多。
2、Esterfip-H固体碱工艺：采用尖晶石型的混合金属氧化物固体碱催化剂，在较高的反应温度下进行，采用两段反应以提高转化率。该工艺酯交换的温度比均相反应的温度高，加入的甲醇过量。油脂和甲醇经过第一级固定床反应器后，部分闪蒸甲醇，并进行甘油沉降分离，上层粗脂和补充的甲醇一起进入二级固定床反应器，然后再闪蒸甲醇、进行甘油沉降和分离，对上层粗脂进行减压蒸馏并脱甘油，得到生物柴油，纯度超过99%，油脂的转化率接近100%。该工艺与以氢氧化钠或甲醇钠为催化剂的液相反应相比，废水排放少，甘油浓度高。
3、国内酸碱催化或酸催化工艺：以酸为催化剂先预酯化降低酸值，再以碱为催化剂酯化反应生成生物柴油；或者直接采用酸为催化剂实现酯化、酯交换反应得到生物柴油。主要以废弃油脂为原料，预处理相对复杂，需要进行脱水、脱胶处理才能进行下一步反应，产品转化率低，粗酯需要进行水洗，污水量大。
4、SRCA工艺：在高温高压甚至超临界状态下进行反应，不使用催化剂。原料油和甲醇分别用柱塞泵增压至6.5～8.0MPaG然后混合，用导热油加热至260℃左右进入高压反应器，同时进行酯交换和酯化反应，停留时间1小时左右，完成整个反应过程。反应后混合物降温后进入甲醇回收塔，首先将过量的甲醇进行回收，然后进行沉降分离，分离出的下部物料为粗甘油混合物，再经过脱甲醇、浓缩操作，形成纯度80%左右的甘油产品；沉降分离出的上部物料为生物柴油混合物，再经过水洗、脱气、真空蒸馏、催化剂三级降酸等操作形成合格的生物柴油产品。整个过程中形成的废气和废水分别进入相应的处理单元实现达标处理。
二、SRCA工艺工业化应用情况
1、原料适应性
装置分别以大豆酸化油、棕榈酸化油、餐厨废油等原料进行了生产，通过适当调整工艺操作（调整反应压力和醇油比）参数，以上原料均能生产出合格的生物柴油产品。相比其它的生物柴油生产工艺，都需要对原料进行脱水、脱胶、脱磷脂、降酸等处理，该工艺降低了原料的精制费用。各原料的主要技术指标见下表1：
表1：不同原料主要技术指标
2、物料消耗
生产一吨生物柴油的物料消耗见下表2，可见装置由于采用高温高压操作，降酸单元采用三级催化剂降酸操作，整体的加工综合能耗很高。
表2：装置加工主要物料消耗表
3、产品质量
SRCA生物柴油生产工艺过程控制先进，产品质量指标完全符合国标BD100生物柴油（GB/T20828-2007）标准。
4、三废排放
4.1废气处理：装置产生的废气主要包括装置真空系统产生的不凝气、污水处理设施产生的甲烷和臭气、导热油炉烟囱排放的燃气；其中真空系统不凝气和污水处理设施产生的甲烷气体引入导热油炉焚烧，臭气经过吸附实现无害化处理，导热油炉烟囱排放的燃气由30米高烟囱排放，满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）的要求。
4.2 废水处理：产生的污水主要包括生产污水、罐区排放水、装置冲洗水、生活污水等，满负荷时每天的排放总量为26吨左右，远小于其它工艺的污水产生量。污水经过隔油-中和-絮凝沉淀-气浮-厌氧-好氧-沉淀过滤处理后，实现三级达标排放。
4.3 废渣处理：产生的废渣主要包括失效后的降酸催化剂，送往海南省危险固废处理中心统一处理。生活固废统一由环卫部门收集处理。
5、市场应用
中海油海南6万吨/年生物柴油项目自投产以来，积极推动海南省开展生物柴油调和燃料的封闭试销售工作，从2010年11月8日起，海南省23个加油站在临高、澄迈两市（县）正式启动生物柴油产品试销售，该项目也成为了国内唯一获准进入成品油销售主渠道的生产企业。在封闭销售试运行期间，海南省国土环境资源厅对使用B5生物柴油的机动车辆的尾气污染物进行了对比检测，结果显示生物柴油对改善空气质量效果明显，机动车辆污染物排放浓度由使用普通柴油的177.39m-1下降至使用B5生物柴油后的157.28m-1，污染物排放平均下降了11.5%，车辆发动机适应性良好。
三、存在问题
中海油海南6万吨/年生物柴油项目毕竟是SRCA工艺的第一次工业化放大尝试，在工业化应用过程中不可避免地出现了一些问题，需要持续改进。主要体现在：
1、生物柴油产品最终通过固体酸催化剂酯化反应实现降低酸值的目的，但是催化剂很容易饱和，且活性衰减过快，更换频繁，且醇油比很高，造成蒸汽和甲醇消耗很高。
2、在高温高压反应状态下，会发生裂解、聚合等副反应，产生一些小分子的有气味组分、积碳和结焦类物质，造成生物柴油产品中有异味影响销售、换热器需要经常清理。
3、高温高压的反应条件及高醇油比状态下的分离操作，使得装置的综合能耗偏高。
四、结语
1、SRCA生物柴油生产工艺具有原料适应强、产品质量高、生产过程清洁环保等特点，适合我国的原料状况，适宜推广使用。
2、尚需进一步对该工艺进行技术优化，解决能耗高、降酸、积碳、产品异味等问题，提高运行经济性和长周期性。
参考文献：
[1]杜泽学，王海京，张伟，陈艳凤，闵恩泽.SRCA工艺在棕榈油生产生物柴油上的应用[J].石油学报（石油加工），2010-10.
[2]鹿清华，朱青，何作云等.我国生物柴油原料可获性及成本分析.当代石油石化，2010，18（9）.
[3]刘合钦， 廖翔.生物柴油生产技术的研究[J].粮食科技与经济， 2010（02）：43-45.
[4]鹿清华，朱青，何祚云.国内外生物柴油生产技术及成本分析研究[J].当代石油石化， 2011（05）：8-13.
[5]鲁厚芳， 史国强， 刘颖颖， 等.生物柴油生产及性质研究进展[J].化工进展， 2011（01）：126-136.
[6]乔凯， 霍稳周， 吕清林， 等.生物柴油生产新工艺研究[J].中国油脂， 2009（06）：58-60.
生物化工范文第3篇
[关键词] 生物医学工程;生物化学;教学改革
[中图分类号] R313 [文献标识码]B [文章编号]1674-4721(2010)05(c)-120-02
生物医学工程是典型的理工类学科和生物医学学科交叉、结合、融合的边缘学科,并无自己独立的基础理论与知识体系,对相应学科有较大依赖性[1]。同时,生物医学工程产业的研发性质较强,要求培养的学生必须具有扎实、广泛的基础和专业课程知识,以及一定的创新能力与科研思维。目前我国生物医学工程的本科专业设置主要集中在信息技术类,而在生物材料、生物技术等方向上缺乏相应的人才培养,这样的专业特点导致学生重视电子、计算机与机械制造课程,而轻视医学相关学科,如生物化学,学生不能将该学科内容与职业生涯相联系,难以理解学习生物化学的重要性。加上生物化学本身具有抽象、繁杂等特点,学生在学习中容易出现畏难厌学情绪,学习效果不佳。针对在该专业生物化学教学中遇到的问题,笔者谈几点自己的体会和看法。
1 生物医学工程的生物化学教学现状
生物化学相对于其他基础学科具有抽象难懂、内容繁杂等特点,是医学院学生感觉最难的课程之一。尤其是对于生物医学工程专业,缺乏一部为该专业量身打造的教材,内容多与课时少的矛盾极为突出。就本校而言,该专业的生物化学理论学时数仅为40学时,而使用的教材为刘新光主编、科学出版社出版的《生物化学(案例版)》,该书系统全面完整,但课时数远远不够,如果按照一般医学本科教学大纲进行讲授,学生感觉难以消化,对生物化学课程的畏难情绪和抵触情绪增加。其次,教学模式单一,以教师为课堂的绝对主体,进行传统填鸭式教学,学生缺乏主动学习的兴趣,容易疲劳。第三,考查形式单一,仅对书本知识进行闭卷考试的单一评价考核体系,既不能反映学生的综合素质,也难以激发学生的创造力,容易使学生投机取巧,仅关注考点,而忽视对学科知识的整体把握。
2 改革教学内容和考试形式,双管齐下提升教学效果
2.1 精选教学内容,因材施教
根据专业需要适当删减生物化学教材内容,调整重、难点,将教学内容精简为基本原理,并更新补充学科发展的前沿理论和技术。世界医学教育会议发表的《爱丁堡宣言》在谈到医学院校需要改进教学法时指出:“把现在广为采用的被动学习方法改变为更加主动的学习,包括自我指导的独立学习以及导师辅导等方法,以保证终身连续的学习[2]。”在讲授过程中除了讲授知识点,更应强化学习内容的结构层次和逻辑联系,培养学生学会梳理教材,增强其自学能力。例如在开篇即告诉学生全书总的来讲可分为三大部分[3],第一部分即生物大分子的结构与功能,生物化学也称为生命的化学,那么这些化学反应的物质基础必然包括各种生物大分子,因此这部分将重点讲授生物大分子的结构特点、生理功能及基本理化性质与应用;第二部分为物质代谢及其调节,使学生重点掌握各类物质代谢的基本反应途径,主要调节环节,重要生理意义,各种物质代谢的相互联系以及代谢异常与疾病之间的关系等;对第一、二部分,强调生物化学的基础知识,不求过深、过难,抓住主线、框架和基础知识,按层次展开,既可以在有限的课时数中从容的执行教学进度,又培养了学生抓结构体系的学习方法。第三部分即基因信息的传递,以及基于基因信息传递的基本原理而发展起来的基因工程技术,针对生物医学工程专业特点,第三部分将比其他专业讲授更为详细。而细胞信息传递、肝脏生物化学与血液生物化学等专题部分则删除不讲。
2.2补充课外阅读,培养学生兴趣
“兴趣是最好的老师”,对于生物化学这门枯燥繁杂的课程,尤其需要培养学生的学习兴趣。为了兼顾有限的课时数,由教师选择合适的课外阅读材料,打印并发放给学生,要求课外阅读,并在下一次课上进行讨论。如疯牛病,从热带丛林食人部落的“库鲁病”,羊瘙痒症,克雅氏病,到对于疯牛病疾病本质的认识,长达100多年的研究历程,又或者如诺贝尔获奖者故事,重大理论的研究思路和创立历程,这既能引起同学们的兴趣,初窥神秘的科研世界,也在无形中培养了他们严密求证的科学精神。另一方面,生物化学作为生命科学的基础学科之一,自20世纪50年代以来,得到快速迅猛的发展,而生物医学工程本身就是生命科学高度发展、多学科交叉融合而催生的一门新兴学科,因此在对该专业的学生授课时可适当介绍生命科学的前沿,培养学生主动追踪最新进展的学习意愿。
2.3考核形式多样化,利用分数的杠杆调动学生学习兴趣
将课程的考核评价体系拆分,将传统的闭卷考试方式与试验成绩、论文报告相结合,考核形式更为丰富合理。课程的考核评价体系分为平时成绩和期末考试两个部分,书本知识采用传统的闭卷考试方式,占70%;而平时成绩又分为试验成绩与论文报告,共占30%。为了检验学生课外阅读的效果,增加了论文报告这一考核内容,论文报告要求学生利用图书馆和互联网对某一种现代生物化学与分子生物学技术或者热点方向的研究进展作一综述,以论文形式提交,对写作优秀者加分,还可帮助修改和鼓励发表。通过考核评价体系的改革,可以激发学生的学习热情,促使学生学会通过各种途径查阅资料,敏锐把握学科动态,获取和分析信息,培养初步的科研思维和论文写作能力,并且这种考试方式能更真实的反映学生的综合素质。
在尝试进行以上教学改革时,还应注意3方面问题:第一,在教材的把握上,如何既保留生物化学的学科特色与要求,授予足够的基础知识,又因材施教、合理的删减教材内容,处理好重、难点。第二,在引入课外阅读和论文写作上,如何循序渐进的选择材料和内容,逐步培养学生对科技论文的阅读理解和写作能力,不至于使学生被畏难情绪打击,产生厌学情绪。第三,应当建立反馈机制,通过发放学生调查问卷,适时把握学生诉求,及时了解学生感兴趣的问题、内容或者学习中的难题,便于客观评价和改进教学方式。
总之,随着学科的发展和社会需求的变化,针对不同学生特点,生物化学的教学工作必须做出相应的调整,更新教学内容,优化教学方法,改革培养模式,调动学生的学习积极性,拓展眼界,开阔思路,激发其科研兴趣,培养其科学思维和创新能力,为今后的工作或进一步深造打下一定的基础。
[参考文献]
[1]冯圣平, 秦斌,袁力.生物医学工程专业高等教育的内涵探讨与实践[J].医学教育探索,2004,24(3): 21-23.
[2]刘秉勋.爱丁堡宣言[J].医学教育,1990,10(5):1.
生物化工范文第4篇
引言
所谓环境指的是人类和各种生物所依赖的各种要素的总和。它包括有自然环境以及社会环境，环境和人之间的关系不仅仅是对立的，还应该是互相制约着的。它给人类的生存与发展带来了非常必要的条件，但是人类在生存与环境的过程中，还必须要不断的调整自己，来适应变化着的外界环境。除此之外，人类还需要不断的对环境加以改造，从而创造出有利于自身发展的环境。从某种程度上来讲，人类对于自身依赖的环境的改造能力越强，那么环境对于人类影响的作用就会更强。众所周知的是，随着工业化时代的来临，人们在从事工业生产的过程中，在获取了很大的经济利益大过程中，也对周本文由收集整理围的环境产生了非常恶劣的影响。有很多的影响甚至是不可逆的。生物化学工程作为一门与环境有着密切联系的学科，它对于当前生态环境的有效改善，也有着非常重要的促进作用。
1生物化学工程对当前生态环境具体改造
作为与生态环境有着密切联系的生物化学工程对当前生态环境具体改造主要表现在4个方面，包括净化污水、修复被生物药剂污染的土壤、清除化学污染以及清除白色污染上，具体讲来。
1.1 有效的净化污水
污水中所包含的有毒物质种类繁多，包括各种酚类、重金属、醛、醇、蛋白质及各种有机毒害物质等等。但是微生物却完全可以通过自身的活力消除污水的毒害，还可以通过降解，使污水之中的有毒物质变成无毒，从而达到净化的目的。在当下，人们普遍使用的固定化酶技术对污水进行有效处理，就是一种生物净化污水的方法，它主要是通过化学吸附的作用将水溶性的酶物质与不容载体互相的结合，结合之后，酶虽然不能完全溶于水中，但是它保留了催化性，这样就可以对工业废水中的有毒物质，包括污染物、重金属进行无毒的清除，保证水质安全、健康[1]。
1.2 修复污染土壤
土壤污染主要是有种金属污染所造成的，而对重金属污染的修复过程，最主要的就是利用微生物的作用，降低重金属的毒性。一般情况下，我们通过酶促反应来改善重金属在土壤中的化学形态，不仅是重金属固定下来，而且还能消解一部分毒性，从而在很大程度上降低其在土壤环境中的移动性，最后，通过生物吸收的过程削减土壤中重金属的含量。对于存在污染的土壤的修复完全可以增加土壤内部有机质的含量，激发微生物的活性，从而很好的改善土壤的生态结构，这甚至可以稳定土壤，防止土壤受到风水侵蚀，从而防止水土流失[2]。
1.3 消除白色污染
白色污染是环境污染中比较严重的一个方面，这主要是由于一些废弃的塑料和农用的地膜很难被空气化解，这种白色污染在我国大概有百万吨左右存在。残留在土壤之中的塑料会降低土壤的营养，引发农作物减少，甚至会致使耕地荒芜，我们也可以认识得到塑料垃圾对于整个生态环境的影响非常恶劣。我们利用生物工程技术首先可以对塑料物质产生降解作用的微生物，合成具有极好效果的降解菌，其次还可以将讲解基因分离并将它导入土壤微生物之中，从而使两者各自发挥作用。在日后，需要加大力度研发和推广可以降解的塑料以及地膜，保持环境不受白色塑料用品的污染。
1.4清除农药污染
利用化学农药制剂杀灭植物上的害虫已经沿用多年，但是绝大多数的杀虫剂都会残留在土壤之中，特别是氯代烃类农药，和白色污染一样，它是很难被分解消除的，但是利用微生物降解农药消除农药的污染在当下是非常可行的。在降解以杀虫剂为代表的农药过程中，一般都是通过矿化作用来实现，最终产生的物质是co2和h2o这两种不具有任何毒性的物质，这也是一种应用非常广泛的微生物农药降解措施，得益于它的降解非常的彻底，不会留下任何的残留物质；还有另外的降解方法，譬如说听过新陈代谢的作用，将农药转换成可以代谢的中间产物，从而消除残留的农药，但是需要注意的是，这种方法实现的过程比较复杂，而且很容易产生一些不好的负面效果，这就需要用微生物手段改变它的反映路线，从而获得最好的降解效果。当然，从某种角度来看，想要彻底的消除化学农药制剂的污染，最好的办法就是全面的推广生物农药，这种农药不会将有毒物质残留在土壤之内，对于环境保护有着非常积极的意义[3]。
生物化工范文第5篇
【关键词】生物化工 现状 应用
生物化工是生物技术与化学工程相结合的产物，它既是生物技术的一个重要组成部分，又是化学工程的一个分支学科。生物学定律在化工专业中的正确应用形成了生化学科，其任务是把生命科学的发现转化为实际的产品、过程或系统，以满足社会的需要。随着生命科学的迅速发展，越来越多的生物高技术产品需要用高效的加工技术进行工业规模生产，才能在产品质量高、成本低、时间短的激烈竞争中立于不败之地，所以近年来生物化工发展非常迅速。生物化工技术是我国化工行业实现生产方式变革、产品结构调整与清洁高效制造的有效手段。随着当今科技的高速发展，我国加大了对生物化工技术领域的科研投入，在生物催化剂定向改造、规模化的生物催化技术系统、生物材料和生物能源等领域取得重要成果。生物化工产业对于促进工业技术进步和产业调整、促进绿色化学工业的发展起着至关重要的作用。
一、生物化工的发展现状
近十年来，世界生物技术迅速发展促使生化领域取得了许多重大科技成果。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，最早主要是生产抗生素；随后，是为舀体激素、氨基酸发酵的生物转化、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，生物化工利用动植物细胞、重组微生物大规模培养等手段生产药用疫苗、蛋白、多肽等。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、环境保护、医药卫生、化轻原料生产、食品、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、生物信息学和信息技术等学科技术的发展，生物化工将迎来又一个崭新的发展时期。在能源方面有纤维素发酵连续制造乙醇已成功；在农药方面有许多新型农药不断生产；还有用微生物生产的高性能液晶、高性能膜、生物可降解塑料等技术不断成熟。
我国的生物技术在20世纪70年代中期开始走步，已经走过40多年的历程。国内许多研究单位相继开展细胞工程、基因工程、酶工程和发酵工程的研究，为我国生物技术的发展奠定了基础。这个阶段我国生物技术发展的特点是全面学习，跟踪国外；发展水平以基因工程为例，还处于“国外材料，国内组装”阶段。近年来，由于生物技术的快速发展，使得我国生物学工程的发展也在不断向前，并已有一定的基础。目前，我国已形成了医药、保健、农药、食品与饲料、海洋生物技术等上、中、下游结合，门类齐全的生物技术研究、开发、生产体系，生物技术产业已初具规模。近几年，国家发改委支持筹建了生物技术下游国家重点实验室，国家科技部组建了数个国家生物化工研究开发中心，这些均为我国生物化工产业的发展提供了良好的条件。目前我国现代生物工业产业群已经形成，生物塑料、生物能源、生物基化工材料等产业得到了快速发展。
二、生物化工的发展特点
生物化工是生物技术的重要分支。与传统化学工业相比，生物化工具有一些突出特点：
一是主要以可再生资源作原料，不依赖地球上的有限资源，而注重再生资源的利用。玉米作为目前生物加工最好的再生资源将发挥越来越重要的作用。目前，国外玉米化工利用开发的重点是：以玉米淀粉糖为原料，采用发酵工艺生产 3-羟基丙酸，进一步发展丙烯酸和丙二醇；同样以发酵方法生产丁二酸，进而发展丁二醇和四氢呋喃等产品，为工程塑料和特种纤维氨纶提供原料。
二是在常温常压下生产，反应条件温和，一般为常压、常温、能耗低、选择性好、效率高的生产过程；可连续化操作，并可节约能源，减少环境污染；
三是可解决一般技术和传统方法不能解决的问题，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新产品。
由于具有上述优势，生物化工已成为化工领域重点发展的产业。生物化工已成为一项重要的化学工业技术，是生物技术产业化的关键，也是化学化工技术的主要前沿领域。
三、生物化工的主要应用领域
各种新兴的生物技术已被广泛地应用于制药业、农业、精细化工、资源的开发利用、环境保护、生物加工等行业，并对其他相关产业的发展产生了深远的影响。传统的生物技术正在被改造，新兴的生物技术产业的规模在不断扩大。
（一）现代生物制药
生物化工在药物的研制方面也有很大的成就，天然药物资源的自然生产是很有限的，而利用生物化工生产的天然资源则能满足人们的需求，生产的可控制性是其很大的优势，可适时地提高资源的品质，使药物优化，所以这项技术具有很大前景。现在是生物技术的新时代，细胞生物学、分子生物学、免疫学、生物化学、遗传学以及信息技术等学科的迅速发展，正在改变药物的发现和开发进程，使制药工业发生了重大变革，并为开发新药、征服疾病开辟了新路径。目前有60%以上的生物技术成果集中应用于制药工业，使生物制药成为最活跃、进展最快的产业之一。把生物工程技术应用到药物制造的过程称为生物制药。例如研究人血液代用品的关键是如何取代血液中红细胞输送氧的功能。
总之，生物制药是一种技术含量高、知识密集、多学科互相渗透、高度综合的新兴产业。它的应用扩大了疑难病症的研究领域，有效控制了威胁人类生命健康的重病，从而有力地改善人们的健康状况。
（二）精细化工中的生物技术
精细化工已成为世界化学工业发展的战略重点之一，也是化学工业激烈竞争的焦点之一。生物技术在精细化工中的应用及快速发展已成为世界各国化学工业发展的战略方向之一，在开发新资源、新材料与新能源方面有着广阔的前景。然而在我国由于生物化工和精细化工的起步较晚，发展速度比较缓慢，与发达国家仍有相当的差距，特别是在工业化生产阶段有一定的距离，因此需要进一步挖掘生物技术在精细化工生产中的应用潜力，确定开发重点，结合生物化工和精细化工的特点，在高新技术的基础上实现生产的规模化和产品的系列化。精细化工发展的战略目标是高科技领域的开发研究世界各国现在都在大力发展精细化工，已使整个化学工业向高精尖方向取得了较大的进步。目前生物技术已在精细化工的多个领域开发成功，如表面活性剂、食品添加剂、饲料添加剂、水处理剂、医药中间体等，可替代原有的化学合成精细产品，既有益于人体的健康，又保护了自然环境。可以说，为了提高人类生活质量，保护环境，延长生命，生物技术在精细化工中的开发、应用的前景是无限广阔的。
我国环境问题严重，具有良好化学工程背景和生物技术知识的生物化工研究人员，在废物循环利用、减少废物排放方面将发挥重要的作用。其中要特别指出的是循环的废物实际上是一种可再生资源，对其综合利用甚至可以生产高附加值产品，但这方面的工作仅仅是开始，难度很大但意义重大。
（三）生物石油化工
石油作为优质能源和宝贵的化工原料，其本身就是一种特殊的生物产品。随着生物技术的迅速发展和地球上石油变为紧缺资源，生物技术和石油的关系也越来越密切。生物技术与石油化工结合形成生物石油化工。利用生物技术，特别是酶工程和发酵工程技术，开发利用石油、天然气资源，为解决目前世界面临的三大危机开辟新的道路。生物技术是当今迅速发展的产业，而微生物技术更是生物技术中极为重要的一块，在各个领域有着很大的作用。石油工业也影响着整个世界工业的发展，而微生物技术作为一项新兴技术，人们开始关注并将微生物技术引入石油工业，以求更好地发展石油工业。为了提高勘探的准确性，在传统勘探方法的基础上，引入了微生物勘探石油的新技术，这是一种依靠地表微生物进行油气勘探的技术。在底土中存在着能利用气态烃为碳源的微生物，这些微生物在土壤中的含量和在底土中的烃浓度存在某种对应的关系，因此可用这些微生物作为勘探地下油气田的指标菌。另外，在石油炼制中，生物技术可用于石油的脱蜡、脱硫和脱氮等精制过程，原油硫含量的持续上升和环保法规的日益严格推动了石油生物脱硫的研究，为提高油品质量，微生物在炼油工业中应用也越来越多。在石油生产、储运、炼制加工过程中石油及石油制品的泄露及溢出是不可避免的，这将对水源和土壤造成严重的污染。因此，对环境进行保护，防止和治理污染就特别重要。
总之，生物化工技术的发展将广泛应用于国民经济的生物和化工生产领域，带来巨大的社会和经济效益。尤其生物学定律在化工技术中的应用为化工发展注入了新的活力，今后生物化工技术在高技术的生物医学与医药、石油化工生物技术、清洁新能源、可再生资源等生物化工技术与环境方面将会有很大发展。
参考文献：
