生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用自然科學(xué)方法及工程學(xué)原理，通過生物劑對生物原料進(jìn)行加工，從而提供產(chǎn)品或?yàn)樯鐣?wù)的技術(shù)。利用生物化學(xué)基礎(chǔ)研究的成果，結(jié)合生物學(xué)和化學(xué)工程技術(shù)生產(chǎn)對人類有用的化工產(chǎn)品，從而形成生物化工這一化工領(lǐng)域中的新興產(chǎn)業(yè)。

    生物化工的特點(diǎn)

    原料可再生性：采用生物技術(shù)生產(chǎn)化學(xué)品一般都以光合作用產(chǎn)物及其加工品等可再生資源為原料，如淀粉、糖蜜、農(nóng)作物的秸稈等，有利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

    生產(chǎn)過程溫和：在菌種的作用下，生產(chǎn)過程一般都在常溫常壓下進(jìn)行，區(qū)別于許多化學(xué)反應(yīng)需在高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等劇烈條件下進(jìn)行，因而安全性極高。

    反應(yīng)專一性：由生物酶催化反應(yīng)一般都有很好的專一性，不僅有底物專一性，而且還有立體化學(xué)專一性，因此現(xiàn)代生物技術(shù)過程副反應(yīng)極少。

    設(shè)備同一性：生物技術(shù)生產(chǎn)化學(xué)品的設(shè)備一般都很相似，?？筛鼡Q生產(chǎn)品種，而不像傳統(tǒng)化工設(shè)備有明顯的專一性。

    二、生物化工的應(yīng)用領(lǐng)域

    醫(yī)藥：抗生素，如青霉素、四環(huán)素，胰島素，干擾素，生長激素、各種生長因子和疫苗等;1997年生化藥物的市場營業(yè)額達(dá)130億美元，約占全球生物化工產(chǎn)品總銷售額度33%。生物藥品的最大特點(diǎn)是毒副作用小，對人體安全，符合當(dāng)今人們崇尚自然的心理，預(yù)計(jì)今后該市場仍將以年遞增8%左右的速度發(fā)展。

    氨基酸：賴氨酸、谷氨酸、蘇氨酸、精氨酸、脯氨酸、L-苯丙氨酸等，其中賴氨酸的全球年消費(fèi)量達(dá)40萬噸，谷氨酸的消費(fèi)量為150余萬噸，蘇氨酸的消費(fèi)量也在1萬噸/年以上。生物法氨基酸將繼續(xù)增長。

    酶制劑：酶是由細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)性質(zhì)的生物催化劑，具有專一性和高效性，已被大量用于發(fā)酵、食品、醫(yī)藥、化工等部門。目前工業(yè)化生產(chǎn)的酶制劑有蛋白酶、淀粉酶、異構(gòu)化酶、脂肪酶、纖維素酶等產(chǎn)品，現(xiàn)市場銷售額近20億美元，其中洗滌劑工業(yè)用酶約占三分之一的市場，預(yù)計(jì)今后全球酶制劑生產(chǎn)將以6～8%的速度發(fā)展，而且產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大。

    生物農(nóng)藥：農(nóng)藥工業(yè)的重要組成部分，我國現(xiàn)可生產(chǎn)12種產(chǎn)品，主要有蘇云金桿菌、井崗霉素、赤霉素、阿威菌素等，其中井崗霉素的產(chǎn)量居世界第一位，阿威菌素大量出口國外，在國際市場上具有較大的影響。

    有機(jī)酸：采用生物化工技術(shù)生產(chǎn)的有機(jī)酸主要有檸檬酸、乳酸、衣康酸、谷龍酸(維生素C前體)等產(chǎn)品，其中檸檬酸的全球產(chǎn)量已達(dá)80余萬噸，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、輕工等部門，并將繼續(xù)保持良好的發(fā)展勢態(tài)。

    有機(jī)原料：全球乙醇的生產(chǎn)仍以發(fā)酵方法為主，特別是在美國、巴西及農(nóng)產(chǎn)品比較豐富的我國，發(fā)酵酒精占總能力的85%以上。與石油化工路線相比，微生物發(fā)酵工藝生產(chǎn)的乙醇具有較強(qiáng)的競爭力，特別是以可再生的農(nóng)副產(chǎn)品為原料，不存在資源枯竭的問題，是緩解石油供應(yīng)緊張的辦法之一。

    其它：黃原膠、結(jié)冷膠、赤蘚糖醇、微生物多糖等產(chǎn)品也具有市場前途。

    三、國外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

    經(jīng)過二十多年的發(fā)展，國外生物化工已得到了較大的發(fā)展，現(xiàn)在生產(chǎn)的產(chǎn)品多得難以統(tǒng)計(jì)。如生物農(nóng)藥包括殺稻瘟素-S、春日霉素、多氧霉素、有效霉素等達(dá)50多種。有機(jī)酸類有30-40種，如檸檬酸、乳酸、琥珀酸、α-酮戊二酸，延胡索酸、蘋果酸、衣康酸、葡萄糖酸、異抗壞血酸、抗壞血酸、酒石酸、曲酸、脂肪酸、巴西基酸、水楊酸、癸二酸、已二酸、γ-亞麻酸、透明質(zhì)酸等;氨基酸類有賴氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、谷氨酸、蘇氨酸、脯氨酸、異亮氨酸;酶制劑品種繁多，日本工業(yè)生產(chǎn)酶多達(dá)60多種，如糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、葡萄糖異物酶、氨基酰化酶、富馬酸轉(zhuǎn)化酶，青霉素?；浮⒏黝愒\斷用酶;微生物多糖類如黃原膠、結(jié)冷膠;其他如丙烯酰胺等。

    近年來，生物化工在生物技術(shù)中的地位正在上升，或者說生物技術(shù)正在從傳統(tǒng)醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)向生物化工方面逐漸轉(zhuǎn)移。其中影響較大的是荷蘭Purac公司生物法生產(chǎn)L-乳膠，已與美國Gagill公司合資建設(shè)3.4萬噸L-乳酸裝置，并計(jì)劃進(jìn)一步發(fā)展到6.8萬噸。L-乳酸新的市場主要是用于生產(chǎn)可生物降解的聚乳酸作塑料使用，這在美國等地已有工業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品已上市應(yīng)用。另一重要市場是利用乳酸無毒，可生物降解，蒸餾易回收特性，使乳酸酯用于電子線路板和金屬脫脂，以取代氯溶劑。另外杜邦公司與杰寧科爾公司合作采用生物法生產(chǎn)1,3-丙二醇，進(jìn)一步生產(chǎn)PTT樹脂。 PTT樹脂與傳統(tǒng)的PET樹脂用途相似，成本較低。其技術(shù)開發(fā)已近成功，預(yù)期今后將對聚酯生產(chǎn)產(chǎn)生重大影響。

    國外生化反應(yīng)器已進(jìn)入新一代研究開發(fā)階段，其突破將實(shí)現(xiàn)大批量生物技術(shù)生產(chǎn)石化二次產(chǎn)品，其影響難以估計(jì)。有報(bào)道，不久將來20%的化學(xué)品將由生物技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。總之，21世紀(jì)生物化工將是重大的化工產(chǎn)業(yè)。

    四、國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

    生物技術(shù)在我國同樣受到高度重視， 1986年開始實(shí)施的“863”，高科技發(fā)展計(jì)劃中，生物技術(shù)是其重要組成部分。十多年來，生物技術(shù)研究開發(fā)一直跟蹤世界先進(jìn)水平，采用有限目標(biāo)和重點(diǎn)突破的戰(zhàn)略方針，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化工方面，共資助中試開發(fā)項(xiàng)目七十余項(xiàng)。現(xiàn)已投入市場的醫(yī)用基因工程藥物共10個(gè)，基因工程疫苗3個(gè)，尚有一批處于臨床研究中。農(nóng)業(yè)基因工程技術(shù)已有3項(xiàng)進(jìn)入商品化生產(chǎn)。在生物化工方面，已經(jīng)形成一批科技成果。如農(nóng)藥方面，有蘇云金桿菌、滅稻瘟素-S、春雷霉素、多氧霉素、井崗霉素、鹽霉素、赤霉素、瀏陽霉素、華光霉素、公主嶺霉素、農(nóng)抗120，植物細(xì)胞分裂素， 7051殺蟲劑、金核霉素等，在農(nóng)藥領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。飼用抗菌素如金霉素、桿菌肽鋅、鹽霉素、馬杜拉霉素、泰樂霉素、土霉素堿等，除滿足內(nèi)需外，有些產(chǎn)品如金霉素在國際市場上占有重要地位。在有機(jī)酸方面，我國檸檬酸占世界總產(chǎn)量約1/3，產(chǎn)品70-80%用于出口，對世界市場有較大影響。VC生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)能力在世界上都有重要地位，異抗血酸及其鈉鹽也有相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模?？箟难?VC)和異抗血酸如在食品方面進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)(國外應(yīng)用專利已達(dá)數(shù)百個(gè))，其前景仍為樂觀。衣康酸、巴西基酸、世界上只有極少數(shù)國家從事工業(yè)生產(chǎn)，我國在生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模方面在世界上都有重要地位。L-乳酸近年技術(shù)已有重大進(jìn)步，發(fā)酵法甘油新技術(shù)有較大進(jìn)展。酶制劑方面，我國食品行業(yè)所需酶制劑已有相當(dāng)基礎(chǔ)，制劑品種已達(dá)70多個(gè)，總生產(chǎn)能力20多萬噸。新的酶制劑品種如堿性蛋白酶和堿性脂肪酶已有初步基礎(chǔ)。微生物多糖類中黃原膠在激烈競爭中已形成3-4家骨干生產(chǎn)企業(yè)，國內(nèi)市場已初步打開，國際市場已有開拓。其他微生物多糖品種如結(jié)冷膠、PSI231、β-CP、短梗酶多糖，產(chǎn)粘短桿菌多糖，HL4423多糖等也有一定程度的技術(shù)和應(yīng)用開發(fā)。另外，生物法聚丙烯酰胺已可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。特別是生物化工重要品種賴氨酸生產(chǎn)技術(shù)已有重大突破，單套反應(yīng)器為200M3，廣西賴氨酸廠總生產(chǎn)能力達(dá)萬噸級，已跨進(jìn)世界大工業(yè)生產(chǎn)行列。

    從總的情況來看，在短短的十多年中，我國生物化工取得了舉世矚目的進(jìn)步，科研開發(fā)活躍，總體生物化工技術(shù)水平在世界上占有重要地位。工業(yè)生產(chǎn)得到了快速發(fā)展，我國已成為許多重要生物化工產(chǎn)品的生產(chǎn)大國。產(chǎn)品應(yīng)用市場隨著食品、飼料、紡織、日化、石油、環(huán)保等領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)升級而發(fā)展很快，許多產(chǎn)品已迅速打開了國際市場?；ば袠I(yè)十分重視生物化工的發(fā)展。十多年的努力對于調(diào)整化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)發(fā)揮了重要作用。但目前我國生物化工仍存在許多問題，主要有：

    l 總體生產(chǎn)規(guī)模不大，在化工行業(yè)中所占比例尤小。

    l 科研、生產(chǎn)結(jié)合尚不緊密，許多科研成果尚等產(chǎn)業(yè)化。

    l 許多工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品遠(yuǎn)達(dá)不到經(jīng)濟(jì)規(guī)模，影響國際竟?fàn)幠芰Α?/P>

    l 國內(nèi)應(yīng)用技術(shù)開發(fā)薄弱，影響快速增長，國外市場開拓不足。

    許多地方對生物技術(shù)，生物化工的重要性認(rèn)識不足。與上海市多年前就把生物工程列為新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)有明顯的差距。中科院院長曾指出利用信息技術(shù)新材料和生物技術(shù)為代表的高技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)是我國最為緊迫的任務(wù)，許多地方這種緊迫感尚有不足。