工业生物技术发展现状及未来趋势.doc

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1、工业生物技术发展现状及未来趋势佚名热点推荐生物谷盘点20092009年，国内生物医药的突破之年。不仅有干细胞发现的新突破，还有转基因作物政策的新举措。·更多专题相关阅读推荐学术会议学术研讨会、峰会论坛、展会·更多会议  1前言    在19—20世纪，人类的化学工业文明取得了辉煌成就，其主要特征是以化石资源为物质基础。化石资源是储量有限的不可再生资源，正走向衰竭。据估计，可开采石油储量仅可供人类使用约50年，天然气约75年，煤炭200—300年。进入21世纪，面临化石资源不断枯竭、环境污染日益加剧的严重局面，

2、转向以可再生生物资源为原料，可再生生物能源为能源，环境友好、过程高效的新一代物质加工模式是必然趋势，这种加工模式的核心技术就是工业生物技术(Industrialbiotechnology)。    20世纪后半叶开始，分子生物学的突破性成就引发了现代生物技术发展的三次浪潮。第一次浪潮主要体现在医药生物技术(也称为红色生物技术，Redbiotechnology)领域，其标志是1982年重组人胰岛素上市。第二次浪潮发生在农业生物技术(也称为绿色生物技术，Greenbiotechnology)领域，其标志为1996

3、年转基因大豆、玉米和油菜相继上市。以2000年聚乳酸上市为标志的工业生物技术(也称为白色生物技术，Whitebiotechnology)已成为生物技术发展的第三次浪潮，推动着一个以生物催化和生物转化为特征，以生物能源、生物材料、生物化工、生物冶金等为代表的现代工业体系的形成，在全球范围内掀起了一场新的现代工业技术革命。2003年，白色生物技术已影响全球5%的化学品市场(约500亿美元的市场值)。据有关专家预测，至2015年，全世界的化工行业将有1/6的产值源自白色生物技术，金额高达3050亿美元。    工业

4、生物技术是指以微生物或酶为催化剂进行物质转化，大规模地生产人类所需的化学品、医药、能源、材料等产品的生物技术[1]。它是人类由化石(碳氢化合物)经济向生物(碳水化合物)经济过渡的必要工具，是解决人类目前面临的资源、能源及环境危机的有效手段。    生物技术在工业上的应用主要分为两类，一是以可再生资源(生物资源)替代化石燃料资源；二是利用生物体系如全细胞或酶为反应剂或催化剂的生物加工工艺替代传统的、非生物加工工艺。    工业生物技术的核心是生物催化(Biocatalysis)。由生物催化剂完成的生物催化过程具

5、有催化效率高、专一性强、反应条件温和、环境友好等优势[2]。美国能源部、商业部等部门预测：生物催化剂将成为21世纪化学工业可持续发展的必要工具，生物催化技术的应用可在未来的20年中使传统化学工业原材料、水和能源消耗减少30%、污染物排放减少30%。世界经合组织(OECD)指出：“工业生物技术是工业可持续发展最有希望的技术”[3]。    2001年，OECD在一些国家和地区进行了生物技术用于改造传统工业的21个试验。试验主要是测试生物技术对传统重污染工业的绿色改造效率：在改造纸浆和造纸行业方面，生物技术能减少

6、漂白过程中10%—15%的氯排放量，并且将漂白过程中的能量消耗降低40%；在改造纺织业方面，生物技术可以减少14%—18%的水消耗量，与用水有关和空气散热方面的费用减少50%—60%，漂白过程的能源消耗也将降低9%—14%；塑料产品生产在改造方面，用生物有机原料替代石化原料，能够减少20%—80%的对石化资源的需求，而且产品是可自然降解的“绿色塑料”；生物技术用于化学制药行业，例如维生素B2的生产过程中，能够减少80%的CO2排放量，减少67%的污水排放量。将生物技术用于头孢类抗生素的生产，能够减少50%的C

7、O2排放量，节约20%的能源消耗，节水75%。    中国高度重视工业生物技术的发展，2005年9月，由国家科技部中国生物技术发展中心组织了“首届国际生物经济高层论坛”在北京召开。在2006年颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中把“新一代工业生物技术”作为“前沿技术”列入规划。工业生物催化和生物转化的研究，是中国参与生物技术国际竞争的一个难得的机遇和切入点，也是我国生物技术应用研究的一个战略重点[4]，其最终目标是通过生物学、化学和过程科学的交叉，建立以生物催化和生物转化为基础的新生物加工体系[5]。

8、    2国际工业生物技术的研究热点和未    来趋势    当前生物催化和转化技术具代表性的研究热点包括以酶法生产甜味剂阿斯巴甜、L-苯丙酸、抗菌素中间体6-APA、D-对羟苯甘氨酸和1,3-丙二醇等。作为生物材料的代表产品聚乳酸，目前已有多家公司大规模生产。2000年全球以生物法生产的可再生的生物能源——液体燃料已近1000万吨。    2.1工业生物催化剂改性和提高    生物催化剂是生物催化