工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì).doc

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1、工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)佚名熱點(diǎn)推薦生物谷盤點(diǎn)20092009年，國(guó)內(nèi)生物醫(yī)藥的突破之年。不僅有干細(xì)胞發(fā)現(xiàn)的新突破，還有轉(zhuǎn)基因作物政策的新舉措?！じ鄬ｎ}相關(guān)閱讀推薦學(xué)術(shù)會(huì)議學(xué)術(shù)研討會(huì)、峰會(huì)論壇、展會(huì)·更多會(huì)議??1前言????在19—20世紀(jì)，人類的化學(xué)工業(yè)文明取得了輝煌成就，其主要特征是以化石資源為物質(zhì)基礎(chǔ)?；Y源是儲(chǔ)量有限的不可再生資源，正走向衰竭。據(jù)估計(jì)，可開采石油儲(chǔ)量?jī)H可供人類使用約50年，天然氣約75年，煤炭200—300年。進(jìn)入21世紀(jì)，面臨化石資源不斷枯竭、環(huán)境污染日益加劇的嚴(yán)重局面，

2、轉(zhuǎn)向以可再生生物資源為原料，可再生生物能源為能源，環(huán)境友好、過(guò)程高效的新一代物質(zhì)加工模式是必然趨勢(shì)，這種加工模式的核心技術(shù)就是工業(yè)生物技術(shù)(Industrialbiotechnology)。????20世紀(jì)后半葉開始，分子生物學(xué)的突破性成就引發(fā)了現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的三次浪潮。第一次浪潮主要體現(xiàn)在醫(yī)藥生物技術(shù)(也稱為紅色生物技術(shù)，Redbiotechnology)領(lǐng)域，其標(biāo)志是1982年重組人胰島素上市。第二次浪潮發(fā)生在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)(也稱為綠色生物技術(shù)，Greenbiotechnology)領(lǐng)域，其標(biāo)志為1996

3、年轉(zhuǎn)基因大豆、玉米和油菜相繼上市。以2000年聚乳酸上市為標(biāo)志的工業(yè)生物技術(shù)(也稱為白色生物技術(shù)，Whitebiotechnology)已成為生物技術(shù)發(fā)展的第三次浪潮，推動(dòng)著一個(gè)以生物催化和生物轉(zhuǎn)化為特征，以生物能源、生物材料、生物化工、生物冶金等為代表的現(xiàn)代工業(yè)體系的形成，在全球范圍內(nèi)掀起了一場(chǎng)新的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)革命。2003年，白色生物技術(shù)已影響全球5%的化學(xué)品市場(chǎng)(約500億美元的市場(chǎng)值)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測(cè)，至2015年，全世界的化工行業(yè)將有1/6的產(chǎn)值源自白色生物技術(shù)，金額高達(dá)3050億美元。????工業(yè)

4、生物技術(shù)是指以微生物或酶為催化劑進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化，大規(guī)模地生產(chǎn)人類所需的化學(xué)品、醫(yī)藥、能源、材料等產(chǎn)品的生物技術(shù)[1]。它是人類由化石(碳?xì)浠衔?經(jīng)濟(jì)向生物(碳水化合物)經(jīng)濟(jì)過(guò)渡的必要工具，是解決人類目前面臨的資源、能源及環(huán)境危機(jī)的有效手段。????生物技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用主要分為兩類，一是以可再生資源(生物資源)替代化石燃料資源；二是利用生物體系如全細(xì)胞或酶為反應(yīng)劑或催化劑的生物加工工藝替代傳統(tǒng)的、非生物加工工藝。????工業(yè)生物技術(shù)的核心是生物催化(Biocatalysis)。由生物催化劑完成的生物催化過(guò)程具

5、有催化效率高、專一性強(qiáng)、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)[2]。美國(guó)能源部、商業(yè)部等部門預(yù)測(cè)：生物催化劑將成為21世紀(jì)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要工具，生物催化技術(shù)的應(yīng)用可在未來(lái)的20年中使傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)原材料、水和能源消耗減少30%、污染物排放減少30%。世界經(jīng)合組織(OECD)指出：“工業(yè)生物技術(shù)是工業(yè)可持續(xù)發(fā)展最有希望的技術(shù)”[3]。????2001年，OECD在一些國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行了生物技術(shù)用于改造傳統(tǒng)工業(yè)的21個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)主要是測(cè)試生物技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)重污染工業(yè)的綠色改造效率：在改造紙漿和造紙行業(yè)方面，生物技術(shù)能減少

6、漂白過(guò)程中10%—15%的氯排放量，并且將漂白過(guò)程中的能量消耗降低40%；在改造紡織業(yè)方面，生物技術(shù)可以減少14%—18%的水消耗量，與用水有關(guān)和空氣散熱方面的費(fèi)用減少50%—60%，漂白過(guò)程的能源消耗也將降低9%—14%；塑料產(chǎn)品生產(chǎn)在改造方面，用生物有機(jī)原料替代石化原料，能夠減少20%—80%的對(duì)石化資源的需求，而且產(chǎn)品是可自然降解的“綠色塑料”；生物技術(shù)用于化學(xué)制藥行業(yè)，例如維生素B2的生產(chǎn)過(guò)程中，能夠減少80%的CO2排放量，減少67%的污水排放量。將生物技術(shù)用于頭孢類抗生素的生產(chǎn)，能夠減少50%的C

7、O2排放量，節(jié)約20%的能源消耗，節(jié)水75%。????中國(guó)高度重視工業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展，2005年9月，由國(guó)家科技部中國(guó)生物技術(shù)發(fā)展中心組織了“首屆國(guó)際生物經(jīng)濟(jì)高層論壇”在北京召開。在2006年頒布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中把“新一代工業(yè)生物技術(shù)”作為“前沿技術(shù)”列入規(guī)劃。工業(yè)生物催化和生物轉(zhuǎn)化的研究，是中國(guó)參與生物技術(shù)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)難得的機(jī)遇和切入點(diǎn)，也是我國(guó)生物技術(shù)應(yīng)用研究的一個(gè)戰(zhàn)略重點(diǎn)[4]，其最終目標(biāo)是通過(guò)生物學(xué)、化學(xué)和過(guò)程科學(xué)的交叉，建立以生物催化和生物轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)的新生物加工體系[5]。

8、????2國(guó)際工業(yè)生物技術(shù)的研究熱點(diǎn)和未????來(lái)趨勢(shì)????當(dāng)前生物催化和轉(zhuǎn)化技術(shù)具代表性的研究熱點(diǎn)包括以酶法生產(chǎn)甜味劑阿斯巴甜、L-苯丙酸、抗菌素中間體6-APA、D-對(duì)羥苯甘氨酸和1,3-丙二醇等。作為生物材料的代表產(chǎn)品聚乳酸，目前已有多家公司大規(guī)模生產(chǎn)。2000年全球以生物法生產(chǎn)的可再生的生物能源——液體燃料已近1000萬(wàn)噸。????2.1工業(yè)生物催化劑改性和提高????生物催化劑是生物催化