1、生物體化學品與生化酶知識回顧1985年將精細化學品分為35類，1990年擴大為36類。分別是：醫藥、農藥、合成染料、有機顏料、涂料、粘合劑、香料、化妝品、表面活性劑、肥皂、洗滌劑、印刷油墨、有機橡膠助劑、照相感光材料、催化劑、試劑、高分子絮凝劑、石油添加劑、食品添加劑、獸藥、飼料添加劑、紙及紙漿用化學品、塑料添加劑、金屬表面處理劑、芳香消臭劑、汽車用化學品、殺菌防霉劑、脂肪酸、稀土化學品、精密陶瓷、功能性高分子、生化制品、酶、增塑劑、穩定劑、混凝土外加劑、健康食品、有機電子材料等。精細化工的發展，為生物技術、信息技術、新材料、新能源技術、環保等高新技術的發展提供了保證。 精細化工的發展趨勢 當

2、前要優先發展的關鍵技術 (1)新催化技術 (2)新分離技術 (3)增效復配技術 (4)氣霧劑(CFC)無污染替代技術 (5)生物技術 (酶，制漿）生物化工產品主要是以動物、植物、微生物為原料，采用生物化學工程、物理、化學的方法加工而成的產品。它廣泛應用在醫藥、食品、飼料、基本有機化工原料、有機酸、生物農藥等領域。發展現狀 據統計全球500強中有17家化工企業，其中前幾位是美國杜邦公司、德國巴斯夫公司、赫斯特公司和拜爾公司，美國的道公司以及瑞士的汽巴嘉基公司等。它們都有百余年的歷史，在20世紀70年代以前都大力發展石油化工，后來逐漸轉向精細化工。 杜邦是世界上最大的化學公司從1980年前后才從石

3、油化工大幅度地轉向精細化工，比德國和日本起步晚，但發展速度卻很快。80年代以來，擴大了專用化學品的生產，主要為農藥、醫藥、特種聚合物、復合材料等精細化工產品的生產。該公司的長遠目標為發展生命科學制品，為保健品、抗癌、抗衰老等藥物和仿生醫療品。杜邦13個業務部門。 其中杜邦應用生物技術部門，即原生物材料部門，由生物燃料、生物材料、生物專項技術和生物醫藥業務組成。2007年杜邦就向其應用生物技術部門投資重金用于建立新的生物燃料設備和試驗工場，足以見其對生物技術的重視以及生物技術在今后的發展前景。杜邦 生物體化學品與生化酶一、生物技術二、生物技術在精細化工中的應用 （生化酶）三、生物產品1、谷氨酸2

4、、肌苷酸3、檸檬酸四、生物技術發展前景世界生物化工行業的發展趨勢現代生物化工與精細化工的結合(1) 維生素(2) 生物農藥（3）生物表面活性劑 從20世紀80年代以來，隨著微生物學、生物化學、遺傳學、細胞學和分子生物學以及現代實驗技術、電子技術、計算機技術的發展和應用，極大地發展了生物技術，在傳統的生物技術基礎上，形成了基因重組技術、細胞融合技術、細胞大量培養技術和生物反應技術等具有強大生命力的現代生物工程，并逐步應用于醫藥、食品、化工、冶金、能源、醫學、農林牧副漁以及環境保護與監測等領域，為人類和社會提供商品與服務。近年來，生物化工在生物技術中的地位正在上升，生物技術正在從傳統醫藥、農業向生

5、物化工方面轉移。采用生物技術生產精細化工產品是精細化工發展的重要方向之一。 21世紀最具發展潛力的兩大產業是信息技術和生物技術,信息技術發展迅猛，并已滲遠到社會生活的各個角落。有關信息技術的報道多媒體、互聯網、信息全球化等，不斷頻頻亮相于媒體，而且與我們的日常生活息息相關。而與IT的轟轟烈烈相比，生物技術看起來卻平平淡談，雖然基因、克隆、人類簽因組計劃、生物多樣性等字眼經常見諸報端，但離我們的生活似乎還很遙遠。所以，也有專家這樣評論；20世紀不是生物技術的世紀，而是生物工程蓄勢待發的世紀，21世紀才是生物工程的世紀。克隆羊多利的誕生，人類基因組90測序工作的完成，歐美、日本等發達國家對生物技術

6、產業投資的逐年加大，世界各大公司生命科學產業的合并浪潮一浪高過一浪，所有這一切，都使我們相信，21世紀的的確確是生物技術的時代。現代生物技術是高新技術領域中最重要的三大技術之一，是出基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程四大先進技術組成的新技術群。現代生物技術的進步將促進醫藥、農牧、漁業、食品、化學等工業的發展。傳統的生物化工著眼于生物資源的加工，用發酵的手段生產許多有用的產品。如味精、酒精、氨基酸等。現在生物化工技術已經廣泛應用于醫藥、食品、基本有機化工原料、生物農藥等方面。隨著現代生物技術的發展，以遺傳工程為基礎、以微生物工程為核心，從分子和細胞水平上，定量地對生物體極其功能進行改造和利用，

7、使維生素、激素、疫苗、生物農藥、生物表面活性劑、丙烯酰胺和有機酸等精細化學品達到了新的水平。生物化工產品 生物化工產品是一大類為數眾多的由各種生物反應過程所獲得的產品。它們的共同特點是以生物來源為主的物料為原料，通過的作用，在生物反應器中形成，并通過的有關手段將其提取純化。這些產品有的也可以用化學合成法生產，究竟采用化學合成法或生物合成法應從經濟技術的綜合考慮決定；有些產品則僅能通過生物合成法生產或以生物合成更為經濟合理，如、淀粉酶、維生素B、干擾素等分子結構復雜的物質；有些產品的生產則兼用化學合成和生物合成法，如半合成青霉素、可的松、維生素C等。世界生物化工發展現狀生物化工發展至今已經歷了半

8、個多世紀。最早主要是生產抗生素；隨后，是為氨基酸發酵、甾體激素的生物轉化、維生素的生物法生產、單細胞蛋白生產及淀粉糖生產等工業化服務。自20世紀80年代起，隨著現代生物技術的興起，生物化工又利用重組微生物、動植物細胞大規模培養等手段生產藥用多肽、蛋白、疫苗、干擾素等。生物化工的應用已涉及到人民生活的方方面面，包括農業生產、化工原料生產、醫藥衛生、食品、環境保護、資源和能源的開發等各領域。隨著生物化工上游技術生物工程技術的進步以及化學工程、信息技術和生物信息學等學科技術的發展生物化工將迎來又個嶄新的發展時期。山東龍力科技股份有限公司山東福田藥業有限公司山東保齡寶生物有些精細化工產品是無法用化學合

9、成法生產的，如美國軍方研究用生物技術生產一種用于制造降落傘的蠶絲蛋白質，其韌性和強度均為其他材料無法比擬二戰，當時 美國對蠶絲 需求量 大 蠶絲 主要供應商 日本和中 國 ，當時中國 受列強 侵略、百業蕭條 因此日本成為 主要 蠶絲供應商 ，當時美日關系緊張， 雖然 當時 粘膠纖維很 象蠶絲 ，但是僅光澤與蠶絲相像， 其彈性、纖細等都 不如蠶絲 因此美國致力于蠶絲代替物的 開發研究 。32歲的才華橫溢的Carothers 1928年被任命杜邦公司的總負責人，他們不注重眼前利益，而是進行一項長時期的研究。他們首先在二醇和二的酸 縮聚反應中進行 由于原料原因放棄 ，1934年合成出了尼龍66 但是

10、工業化實驗并不太成功，極度痛苦的Carothers承受了巨大的精神負擔和心理壓力，又由于姐姐的去世這種雙重打擊下，得了憂郁癥，1937年自殺了，未能享受成功的快樂，然而杜邦公司在先后十年時間投入了近300多人的研究隊伍，2700多萬美元的經費。1937年底杜邦公司成功開發出了工業化尼龍，1940年上市后被一搶而空，尤其在二戰其間，被美國軍方收購用于制造降落傘。若他在堅持半年，他就會看到他的成果給世人帶來的巨大利益，也必將是諾貝爾獎金的獲得者小故事蠶絲蛋白 又稱絲素蛋白，是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白，含量約占蠶絲的70%80%，含有18種氨基酸，其中甘氨酸(gly)、丙氨酸(ala)和絲氨

11、酸(ser)約占總組成的80%以上。 絲素本身具有良好的機械性能和理化性質，如良好的柔韌性和抗拉伸強度、透氣透濕性、緩釋性等，而且經過不同處理可以得到不同的形態，如纖維、溶液、粉、膜以及凝膠等。 絲素蛋白是一種從蠶絲中提取的蛋白質，具有很好的生物相容性，能制備成膜、凝膠、微膠囊等多種形態的材料，由于它獨特的理化性能，目前絲素蛋白材料在生物醫學材料領域被廣泛的研究，如固定化酶材料、細胞培養基質、藥物緩釋劑、人工器官等等。為了提高絲素蛋白的性能，使其更好地應用于生物材料領域，近年來，國內外學者通過不同方法對絲素蛋白進行了化學修飾，取得了一些新的研究成果。絲素蛋白材料改性在提高絲素蛋白材料的力學性能

12、、熱穩定性等理化性質；改變絲素蛋白材料對藥物的釋放速度；賦予絲素蛋白材料抗血凝性、對細胞生長的調控性等方面都有顯著的研究。日本的TDA公司最新研究的應用微生物生產新型磁性材料都顯示了生物技術在精細化工生產中的重要性。預計與生物技術有關的產品的最大市場將是由醫藥品和調味品(包括酸味劑、甜味劑、鮮味劑等)及染料、香料、色素和農藥等組成的精細化工產品領域，這類產品產量低、價格高，其中以人生長激素、人胰島素、干擾素等為代表的產品已捷足先登，實現了工業化生產。造紙行業生物酶脫墨劑采用現代生物科技，優選針對性強的多種高效生物酶復配而成，與酶激活專用助劑配合使用，適用于混合辦公廢紙、報紙雜志等的脫墨，并能明

13、顯改善造紙過程中的膠粘物沉積現象。各種專用生物酶分工協作，作用于纖維表面的細小纖維、油墨、膠粘物中的聯結劑及油墨、膠粘顆粒，使纖維與油墨、膠粘物之間結合力變弱；直接分解油墨、膠粘物，使其顆粒更細小，并加強其親水性；在機械力及專用助劑作用下使油墨、膠粘物與纖維充分分離，并保持良好的分散性，有效地防止油墨及膠粘物的附聚及對纖維的二次污染；從而在后續工段中將其除去。脫墨機理1、直接降低脫墨成本，綜合成本優勢明顯；2、生物酶脫墨條件溫和，化學品用量少,纖維損失小,保持良好 的纖維特性；3、大幅度降低污水COD和BOD，有利于環保，減輕污水處理壓力；4、有效處理膠粘物問題，提高紙機效率；5、明顯提高紙漿

14、得率及提高紙張強度 ；6、清潔生產，節省能源，降低物耗；7、使用簡單,適應現有大多數脫墨工藝。生物脫墨劑特點：典型的生物產品的生產一、谷氨酸谷氨酸生產工藝 利用淀粉水解糖為原料通過微生物發酵生產谷氨酸的工藝，是當前國內外最成熟、最典型的一種氨基酸生產工藝二、肌苷酸三、檸檬酸檸檬酸在食品工業中廣泛用于飲料、果汁、果醬和糕點等食品中；在醫藥工業中用于制造糖漿或藥品的調味劑、油膏的緩沖劑和補血劑等;在化學工業中用作緩沖劑、配合劑和化工原料等。生物化工行業的發展趨勢一、工業結構 行業與行業間的劃分將日趨模糊，企業間的合作將加大。目前許多從事醫藥、農業、環境、能源等方面生產的企業，正在從事生物化工生產。

15、特別是某些從事傳統化工行業的生產廠家也紛紛涉足生物化工領域。如杜邦公司，長期以來主要從事有機化工和聚合材料的生產現在正加大生物化工的開發力度，已開發成功了生物法生產1，3丙二醇工藝，并正在開發用改性大腸桿菌生產己二酸工藝。DsM公司以前主要從事抗菌素方面的生產，現也加大了生物化工的投資力度。 由于生物化工涉及面廣，許多生化公司都有自己的專長，它們之間為了商業利益的合作也非常活躍。此外，隨著從事傳統行業的生產廠家的加入，由于技術與生產方面的原因，它們與從事止物化工開發與生產的企業合作也很頻繁。所有這一切，都使生物化工行業的合作越來越廣泛。二、產品結構 生物化工產品正向專業化、高科技含量、高附加值

16、方向發展。傳統的低價值產品受到冷落，而高價位產品如生化藥物、保健品、生化催化劑等則備受青睞。許多公司為了追求較高利潤，都將低附加值的產品剝離。例如日本武田藥品工業公司不再生產味精，轉而生產其他高附加值的調味品，如肌苷酸二鈉和鳥苷酸二鈉。另外，生物化工將涉足它以前很少涉足的領域，如高分于材料和表面活性劑等。 生化藥物由于附加值高而成為今后生物化工領域發展的重點。 在氨基酸方面雖然用于藥物合成氨基酸的量相對較小，但其發展潛力很大。 碳水化合物方面，用于臨床的碳水化合物受到人們越來越多的關注。但是，用于臨床的碳水化古物結構復雜，如一對單糖，其不同的化學鍵就多達22種。因此，用化學法合成復雜的碳水化合

17、物比較困難，難以實現工業化，而用酶法合成則是一條切實可行的途徑。 生化表面活性劑由于具有無毒、生物降解性好等優點，今后可能將成為表面活性劑的升級換代產品，但目前還處于探索階段。 生物化工在高分子材料、特殊化學品、生物晶片、環境保護等方面也將有極大的發展潛力。 作為生化催化劑的酶，也將是今后發展的重點。生化催化劑主要用于手性藥物的合成。當前，手性藥物已成為國際新藥研究與開發的新方向之一。 在未來的的25年內約有一半的手性藥物要通過生化催化合成，因此，生化催化劑無論從需求量還是從需求種類來看，都具有很大的發展潛力。 我國生物化工技術的研究開發起步較晚但經過改革開放20多年的發展，目前生物化工產品已

18、涉及醫藥、保健、農藥、食品與飼料、有機酸等各個方面。生物法生產的品種有灑精、丙酮、丁醉、檸檬酸、乳酸、氨基酸、酶制劑、生物農藥、果葡糖漿等。對微生物多糖、甘油和單細胞蛋白等的研究也進行了多年，有的已進行試生產。 發展我國的生物化工產業，應遵循以傳統改造為主，優先安排效益較好的項目；優先安排能發揮化工優勢，稍加努力就可突破的項目；優先安排生物工程重大技術關鍵項目。今后發展生物化工產業的主要任務是： 注重對傳統發酵產品生產技術的改造，不斷提高發酵法酒精、總溶劑、有機酸等產品的生產技術水平。 大力發展單細胞蛋白、氨基酸等產品的工業生產，開展生物固氮、蛋白質工程等現代技術研究，為改變我國現有食品結構和來來糧食做出貢獻。 大力外展微生物法生產丙烯酰胺及聚B羧基丁酸酯的開發與生產。 開發眾多的精細化工產品，如微生物多糖、生物色素、酶制劑、甜味劑、表面活性劑等。 大力發展生物農藥產業，促進我國農業的發展。 大規模開發生物化學工程及裝備產業化。 利用生物化工技術，治理各種化工污染。 開展冉生資源纖維素等的工程研究為基本有機化工原料開拓新來源，為解決面臨的糧食、能源、原料緊缺等問題做員獻。 習題鞏固1、什么是生物技術生物技術是應用生物學、化學和工程學的基本原理，利用生