一、 生物化工及其特點

　　生物技術是以生命科學為基礎，應用自然科學方法及工程學原理，通過生物劑對生物原料進行加工，從而提供產品或為社會服務的技術。利用生物化學基礎研究的成果，結合生物學和化學工程技術生產對人類有用的化工產品，從而形成生物化工這一化工領域中的新興產業。

　　生物化工的特點

　　原料可再生性：采用生物技術生產化學品一般都以光合作用產物及其加工品等可再生資源為原料，如淀粉、糖蜜、農作物的秸稈等，有利于經濟的可持續發展，促進農業產業化發展。

　　生產過程溫和：在菌種的作用下，生產過程一般都在常溫常壓下進行，區別于許多化學反應需在高溫、高壓、強酸、強堿等劇烈條件下進行，因而安全性極高。

　　反應專一性：由生物酶催化反應一般都有很好的專一性，不僅有底物專一性，而且還有立體化學專一性，因此現代生物技術過程副反應極少。

　　設備同一性：生物技術生產化學品的設備一般都很相似，常可更換生產品種，而不像傳統化工設備有明顯的專一性。

　　二、生物化工的應用領域

　　醫藥：抗生素，如青霉素、四環素，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額達130億美元，約占全球生物化工產品總銷售額度33%。生物藥品的最大特點是毒副作用小，對人體安全，符合當今人們崇尚自然的心理，預計今后該市場仍將以年遞增8%左右的速度發展。

　　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量達40萬噸，谷氨酸的消費量為150余萬噸，蘇氨酸的消費量也在1萬噸/年以上。生物法氨基酸將繼續增長。

　　酶制劑：酶是由細胞產生的蛋白質性質的生物催化劑，具有專一性和高效性，已被大量用于發酵、食品、醫藥、化工等部門。目前工業化生產的酶制劑有蛋白酶、淀粉酶、異構化酶、脂肪酶、纖維素酶等產品，現市場銷售額近20億美元，其中洗滌劑工業用酶約占三分之一的市場，預計今后全球酶制劑生產將以6～8%的速度發展，而且產品的應用領域將不斷擴大。

　　生物農藥：農藥工業的重要組成部分，我國現可生產12種產品，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。

　　有機酸：采用生物化工技術生產的有機酸主要有檸檬酸、乳酸、衣康酸、谷龍酸(維生素C前體)等產品，其中檸檬酸的全球產量已達80余萬噸，產品廣泛應用于食品、醫藥、輕工等部門，并將繼續保持良好的發展勢態。

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

　　其它：黃原膠、結冷膠、赤蘚糖醇、微生物多糖等產品也具有市場前途。

　　三、國外現狀及發展趨勢

　　經過二十多年的發展，國外生物化工已得到了較大的發展，現在生產的產品多得難以統計。如生物農藥包括殺稻瘟素-S、春日霉素、多氧霉素、有效霉素等達50多種。有機酸類有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，日本工業生產酶多達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、富馬酸轉化酶，青霉素酰化酶、各類診斷用酶;微生物多糖類如黃原膠、結冷膠;其他如丙烯酰胺等。

　　近年來，生物化工在生物技術中的地位正在上升，或者說生物技術正在從傳統醫藥、農業向生物化工方面逐漸轉移。其中影響較大的是荷蘭Purac公司生物法生產L-乳膠，已與美國Gagill公司合資建設3.4萬噸L-乳酸裝置，并計劃進一步發展到6.8萬噸。L-乳酸新的市場主要是用于生產可生物降解的聚乳酸作塑料使用，這在美國等地已有工業生產，產品已上市應用。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1,3-丙二醇，進一步生產PTT樹脂。 PTT樹脂與傳統的PET樹脂用途相似，成本較低。其技術開發已近成功，預期今后將對聚酯生產產生重大影響。

　　國外生化反應器已進入新一代研究開發階段，其突破將實現大批量生物技術生產石化二次產品，其影響難以估計。有報道，不久將來20%的化學品將由生物技術進行生產。總之，21世紀生物化工將是重大的化工產業。

　　四、國內發展現狀

　　生物技術在我國同樣受到高度重視， 1986年開始實施的“863”，高科技發展計劃中，生物技術是其重要組成部分。十多年來，生物技術研究開發一直跟蹤世界先進水平，采用有限目標和重點突破的戰略方針，在醫藥、農業、化工方面，共資助中試開發項目七十余項。現已投入市場的醫用基因工程藥物共10個，基因工程疫苗3個，尚有一批處于臨床研究中。農業基因工程技術已有3項進入商品化生產。在生物化工方面，已經形成一批科技成果。如農藥方面，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、農抗120，植物細胞分裂素， 7051殺蟲劑、金核霉素等，在農藥領域發揮了重要作用。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，除滿足內需外，有些產品如金霉素在國際市場上占有重要地位。在有機酸方面，我國檸檬酸占世界總產量約1/3，產品70-80%用于出口，對世界市場有較大影響。VC生產技術和生產能力在世界上都有重要地位，異抗血酸及其鈉鹽也有相當的生產規模。抗壞血酸(VC)和異抗血酸如在食品方面進行應用開發(國外應用專利已達數百個)，其前景仍為樂觀。衣康酸、巴西基酸、世界上只有極少數國家從事工業生產，我國在生產技術和生產規模方面在世界上都有重要地位。L-乳酸近年技術已有重大進步，發酵法甘油新技術有較大進展。酶制劑方面，我國食品行業所需酶制劑已有相當基礎，制劑品種已達70多個，總生產能力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。微生物多糖類中黃原膠在激烈競爭中已形成3-4家骨干生產企業，國內市場已初步打開，國際市場已有開拓。其他微生物多糖品種如結冷膠、PSI231、β-CP、短梗酶多糖，產粘短桿菌多糖，HL4423多糖等也有一定程度的技術和應用開發。另外，生物法聚丙烯酰胺已可實現工業化生產。特別是生物化工重要品種賴氨酸生產技術已有重大突破，單套反應器為200M3，廣西賴氨酸廠總生產能力達萬噸級，已跨進世界大工業生產行列。

　　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步，科研開發活躍，總體生物化工技術水平在世界上占有重要地位。工業生產得到了快速發展，我國已成為許多重要生物化工產品的生產大國。產品應用市場隨著食品、飼料、紡織、日化、石油、環保等領域產業升級而發展很快，許多產品已迅速打開了國際市場。化工行業十分重視生物化工的發展。十多年的努力對于調整化工產業結構，培育新的經濟增長點發揮了重要作用。但目前我國生物化工仍存在許多問題，主要有：

　　總體生產規模不大，在化工行業中所占比例尤小。

　　科研、生產結合尚不緊密，許多科研成果尚等產業化。

　　許多工業生產的產品遠達不到經濟規模，影響國際竟爭能力。

　　國內應用技術開發薄弱，影響快速增長，國外市場開拓不足。

　　許多地方對生物技術，生物化工的重要性認識不足。與上海市多年前就把生物工程列為新的經濟增長點有明顯的差距。中科院院長曾指出利用信息技術新材料和生物技術為代表的高技術改造傳統產業是我國最為緊迫的任務，許多地方這種緊迫感尚有不足。