21世纪生去世工生长及对策

1、21世纪生去世工生长及对策众所周知，21世纪最具生长潜力的两大财产是信息技能it和生物技能。信息技能生长迅猛，并已浸透渗出到社会生存的各个角落。有关信息技能的报道多媒体、互联网、信息举世化等，不光反复亮相于媒体，而且与我们的一样平常生存息息相干。而与it的大张旗鼓相比，生物技能看起来却平庸淡淡，虽然基因、克垄人类基因组筹划、生物多样性等字眼通常见诸报端，但离我们的生存宛如还很迢遥。以是，也有专家这样品评：20世纪不是生物技能的世纪，而是生物工程蓄势待发的世纪，21世纪才是生物工程的世纪。克隆羊多利的诞生，人类基因组90测序事情的完成，泰西、日本等兴旺国家对生物技能财产投资的逐年加大，天下各至公

2、司生命科学财产的合并浪潮一浪高过一浪，全部这统统，都使我们信托，21世纪的简直确是生物技能的时期。生去世学工程又叫生化工程或生去世工是化学工程与生物技能相团结的产物。生去世工是生物技能的紧张分支。与传统化学产业相比，生去世工有某些突出特点：主要以可再生资源作质料；应声条件温和，多为常温、常压、能耗低、选择性好、屈服高的消费历程；情况污染较少；投资较小；能消费如今不能消费的或用化学法消费较困难的性能优秀的产物。由于这些特点，生去世工已成为化工领域重点生长的行业。1.天下生去世工行业的现状生去世工生长至今已履历了半个多世纪，最早主要是消费抗生素；随后，是为氨基酸发酵、舀体激素的生物转化、维生素的生

3、物法消费、单细胞卵白消费及淀粉糖消费等产业化效劳。自20世纪80年月起，随着今世生物技能的兴起，生去世工又使用重组微生物、动植物细胞大范围作育等手段消费药用多肽、卵白、疫苗、滋扰素等。而且，生去世工的应用已涉及到人民生存的方方面面，包罗农业消费、化轻质料消费、医药卫生、食品、情况掩护、资源和能源的开发等各领域。随着生去世工上游技能生物工程技能的前进以及化学工程、信息技能it和生物信息学biinfratis等学科技能的生长，生去世工将迎来又一个崭新的生永劫期。生去世工行业经过50多年的生长，已形成了一个完备的产业体系，整个行业也出现了一些新的生长态势。下面扼要形貌生去世工行业的现状。11产业构造

4、由于生去世工涉及面广，涉及的行业多，以是从事生去世工的企业较多。据报道，90年月中期，美国生去世工企业有：000多家，西欧有580多家，日本有300多家。连年来，虽然由于行业竞争日趋猛烈，生去世工企业有较大幅度淘汰，但与生命科学主要指医药和农业生化技能诸侯盘据的场所场面相比，生去世工行业仍然是百花齐放，百家争鸣。既有象诺华、捷利康等从事生命科学的天下性至公司，也有象ds、诺和诺德等大型的精致化工公司，虽然也有在某一方面有专长的小公司如altus等。而且，由于天下至公司正把细致力向生命科学部门转移，生去世工行业百花齐放的场所场面在很长一段时间内不会有什么转变。12产物构造传统的生去世工行业主要是

5、指抗生素如青霉素等、食品如酒精、味精等等行业，而在如今，它已险些浸透渗出到人民生存的各方面如医药、保舰农业、情况、能源、质料等。同时，生去世工产物也得到了极大的拓展：医药方面有种种新型抗生素、滋扰素、胰岛素、生长激素、种种生长因子、疫苗等；氨基酸和多肽方面有赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、苏氨酸、脯氨酸等以及种种多肽；酶制剂有160多种，主要有糖化酶、淀粉酶、卵白酶、脂肪酶、纤维素酶、青霉素酶、过氧化氢酶等；生物农药有bt、春日霉素、多氧霉素、井岗霉素等；有机酸有柠檬酸、乳酸、苹果酸、衣康酸、延胡索酸、已二酸、脂肪酸、卜酮戊二酸、l亚麻酸、透明质酸等。还有微生物法1，3丙二醇、丙烯酞胺等。如今，举世

6、生去世工年贩卖额在400亿美元左右，每年约以78的速率增长。从产物构造来看，生去世工领域消费规模范围极广，市场年需求量仅为千克级的滋扰素、促红细胞生长素等昂贵产物价钱可达数万美元g与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料添加剂、日用与农业生化制品等低价位产物部门价钱不到：美元g险些中分秋色。高价位的产物市场份额在5060，低价位的产物市场份额在4050。而且，凭据连年来生去世工的生长趋向及人们对医药卫生的珍视来看，高价位产物的生长速率高于低价位产物。13技能程度生去世工经过80年月以后的兴旺生长，不光整个行业技能程度有大幅度前进，而且许多新技能也得到普遍应用。131发酵工程技能已见效果据预计，

7、举世发酵产物的市场有120130亿美元，其中抗生素占46，氨基酸占16.3，有机酸占132，酶占10，其它占145。发酵产物市场的增大与发酵技能的前进分不开。今世生物技能的希望推动了发酵产业的生长，发酵产业的收率和纯度都比已往有了极大的前进。目宿天下最大的串联发酵装置已达75许多公司对发酵工艺举行了调解，从而低落了消费资本。如adarherdanie1sid1and和argill公司在20世纪90年月初对其发酵装置举行革新，将以碳水化合物为质料的消费工艺改为以玉米粉为质料，从而低落了消费资本，ad公司消费的赖氨酸资本比原先低落了一半。132酶工程技能有了长足的前进酶工程技能包罗酶源开发、酶制剂

8、消费、酶疏散提纯和结实化技能、酶应声器与酶的应用。目宿天下酶制剂从酶源开发到酶的应用都已进入了良性生长阶段，各阶段消费企业和用户关连亲昵，相助普遍。据报道，1998年举世产业酶制剂的贩卖额为13亿美元，预计到2022年将增长到30亿美元，每年以65的速率增长。其中食用酶占40，洗涤用酶占33，其它主要是纺织、造纸和饲料等用酶占27。133疏散与纯化技能也有很猛前进影响生化产物价钱的因素，首当其冲的是疏散与纯化历程，其用度通常占消费资本的5070，有的乃至高达90。疏漫步骤多、耗时长，通常成为制约消费的“瓶颈。寻求经济适用的疏散纯化技能，已成为生去世工领域的热门。已大范围应用的疏散纯化技能有：双

9、水相革娶新型电泳疏散、大范围制备色谱、膜疏散等。134上游技能普遍应用于鄙俚消费使用基因工程技能，不光成倍地前进了酶的活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因菌孕育发生酶。使用基因工程，使多种淀粉酶、卵白酶、纤维素酶、氨基酸合成途径的要害酶得到革新、克隆，使酶的催化活性、稳固性得到前进，氨基酸合成的代谢流得以拓宽，产量前进。随着基因重组技能的生长，被称为第二代基因工程的卵白质工程生长迅速，表达出宏大潜力和鲜丽远景。使用卵白质工程，将可以消费具有特定氨基酸序次、高级构造、理化性子和生理成效的新型卵白质，可以定向革新酶的性能，从而消费出新型生化产物。135新技能在生去世工中也得到了极大

10、的应用好比，在超临界液体状态下举行酶应声，从而大大低落酶应声历程的传质阻力，前进酶应声速率。超临界02无毒、不行燃、化学情性、易与应声底物疏散。使用超临界2取代有机溶剂举行酶应声，具有极大的生长潜力。又好比，微胶羹技能已被普遍用于动物细胞的大范围作育、细胞和酶的结实化以及卵白质等物质的疏散方面。2天下生去世工行业的生长趋向21产业构造行业与行业间的分别将日趋模糊，企业间的相助将加大。如今，许多从事医药、农业、情况、能源等方面消费的企业，正在从事生去世工消费。特别是某些从事传统化工行业的消费厂家，也纷纷涉足生去世工领域。如杜邦公司，恒久以来主要从事有机化工和聚合质料的消费，如今正加大生去世工的开

11、发力度，已开发乐成了生物法消费1,3-丙二醇工艺，并正在开发用改性大肠杆菌消费己二酸工艺。ds公司曩昔主要从事抗菌素方面的消费，现也加大了生去世工的投资力度。由于生去世工涉及面广，许多生化公司都有自己的专长，它们之间为了商业优点的相助也非常生动。另外，随着从事传统行业的消费厂家的参加，由于技能与消费方面的缘故原由，它们与从事生去世工开发与消费的企业相助也很频仍。全部这统统，都使生去世工行业的相助越来越普遍。如杜邦公司与杰宁科乐公司相助开发用生物法消费1，丙二醇，进一步消费ptt树脂。荷兰的pura公司与美国agill公司合资配置年产34万tl。乳酸装置，并筹划进一步生长到68万v入ds公司与美

12、国axygen公司签署了三年的研究条约，以使用axygen的dna重排和分子作育技能，开发在7一ada和其它青霉素消费中使用的酶和菌种。22产物构造生去世工产物正向专业化、高科技含量、高附加值偏向生长。传统的低价位产物受到荒原，而高价位产物如生化药物、保健品、生化催化剂等那么备受青睐。许多公司为了寻求较高利润，都将低附加值的产物剥离。如日本武田药品产业公司不再消费味精，转而消费其它高附加值的调味品如肌甘酸二钠ip和鸟甘酸二钠gtp。另外，生去世工将涉足它曩昔很少涉足的领域如高分子质料和外貌活性剂等。生化药物由于附加值高而成为以后生去世工领域生长的重点。1997年生化药物市场贩卖额达130亿美元

13、，其中细胞破碎素80亿美元，激素30亿美元，其它20亿美元；就详细药物而论，促红细胞生长素35亿美元，人胰岛素18亿美元，粒性白细胞克隆刺激因子16亿美元，人生长激素15亿美元，小滋扰素11亿美元。预计以后其市场贩卖额还将以8的速率增长。在氨基酸方面，虽然用于药物合成氨基酸的量相对较小，但其生长潜力很大。据报道，500种主要药物中，有18含有氨基酸或其衍生物的合成。在药物合成中，使用最普遍的是l。脯氨酸、r苯甘氨酸和r对羟基苯甘氨酸。l。脯氨酸用于血管紧急素转化酶ae的合成，匹苯甘氨酸和r对羟基苯甘氨酸用于抗生素的合成。另外，多肽也因此后的生长重点之一。多肽是指有2以上氨基酸用肽键组成的化合物

14、，在临床上使用非常普遍，主要用于治疗癌症、hiv病毒和兔疫体系成效减退、对传统抗生素孕育发生抗体的熏染以及疫苗等。举世合成多肽原药的产量在100kg左右，但贩卖额达25亿3亿美元，而做成制剂的贩卖额那么达25亿30亿美元。多肽原药需求量的年增长率在10以上。碳水化合物方面，用于临床的碳水化合物受到人们越来越多的关注。但是，用于临床的碳水化合物构造庞大，如一对单糖，其差异的化学键就多达22种。因此，用化学法合成庞大的碳水化合物比力困难，难以实现产业化，而用酶法合成那么是一条确切可行的途径。作为生化催化剂的酶，也将因此后生长的重点。1997年，生化用催化剂贩卖额约13亿美元，在已往的35年间，每年

15、增长速率在89，预计在将来的35年间，将以同样速率增长。生化催化剂主要用于手性药物的合成。当前，手性药物已成为国际新药研究与开发的新偏向之一。1997年手性药物制剂天下市场的贩卖额为879亿美元，占药品市场的283，到2000年将到达900亿美元。在将来的25年内，约有一半的手性药物要议决生化催化合成，因此，生化催化剂无论从需求量和需求种类来看，都具有很大的生长潜力。生化外貌活性剂由于具有无毒、生物降解性好等利益，以后大概成为外貌活性剂的晋级换代产物，但如今还处于探究阶段。生去世工在高分子质料、特别化学品、生物晶片、环保等方面也将有极大的生长潜力。23技能程度不停前进菌株活力、发酵程度、生化应

16、声历程、疏散纯化程度，仍然是生去世工面临的课题。在菌种开发方面，由于从20世纪70年月以来从自然界中挑选菌种以得到新的代谢产物的时机显着淘汰，人们便思量使用菌种经适当转变其代谢特性后消费新的产物。如日本协和发酵公司已乐成地把消费谷氨酸的菌种改为消费色氨酸。在生化应声器方面，应声器放大不停是一个老浩劫的题目。因此，使用盘算机技能对整个生化应声历程举行数字化处理，从而优化应声历程，因此后的生长偏向之一。在疏散纯化方面，亲和层析受到普遍珍视，并有人研制了一种综合专家体系软件包，可在几分钟内见告对方被疏散物系的疏散要领和序次，以便凭据产物所需举行取舍。另外，在生化历程的在线检测和控制方面，使用生物传感

17、器和盘算机监控，仍然因此后的生长偏向。在酶催化应声中将生长有机溶剂中的催化应声。生物上游技能的生长，将对生去世工孕育发生深远影响。人们对从病毒、细菌、植物、动物到人类基因组序次测定事情非常珍视，并在此根底上形成了基因许多产物一哄而上，盲目上马，各处着花，终极形成恶性竞争，许多企业休业倒闭。在竞争中生存下来的企业，也是元气大伤，难以进一步构造技能革新。如仅江苏省停产的发酵消费线就多达上百条。另外，行业内企业间的消费程度相差悬殊，企业技能装备程度到达20世纪80年月以后国际先进程度的仅占2030，多数处于20世纪6070年月程度。二是产物构造分歧理，品种单一，低档次产物重复消费，不能顺应需求。在我

18、国高等的医药生化产物如激素、生长因子、滋扰素、药用多肽等，有的产量很小，有的没有消费，因此每年都需入口。三是在消费技能上，工艺、配置不配套，上鄙俚技能不配套，产物的收得率低。我国虽然某些产物如柠檬酸、乳酸等发酵程度较高，但大多数产物的收率都低于外洋，酶制剂的活力也显着低于外洋，生化应声器和疏散纯化技能更是落伍外洋1520年。每年都要淹灭大量资金从外洋入口生物应声器、细胞破碎机、疏散纯化配置及疏散介质、生物传感器和盘算机监控配置。四是有些产物投入产出比达15以上，造成紧张的资源浪费和情况污染。五是根底研究薄弱，技能创新本领不强，企业的技能开发、技能汲取本领差，生孕育发生长多数寄托传统的夕蜒型、粗

19、放型扩大投资的增长形式，效益低、市场竞争力低。32提倡针对我国生去世工行业存在的题目，笔者有以下提倡：321扩大经济范围，前进竞争力要勉励配置大型的生去世工企业团体公司，使之集科研、开发、消费、贩卖干一体。尤其要作育一批科技创新型企业。同时，也要勉励在某些方面有肯定特色的小型技能创新型生化公司的生长，并镌汰一批消费范围孝消费技能落伍、没有市场竞争力的企业，从团体上优化我国生去世工的财产构造。322调解产物构造要生长高等产物，如高等医药生化产物、成效性食品及添加剂主要有低热值、低胆固醇、低脂肪、前进免疫成效、抗炎、抗癌等产物、生化催化剂等。另外，也应生长浩繁精致化工产物及用化学法无法消费或很难消

20、费的产物，如微生物多糖、生物色素、产业酶制剂、甜味剂、外貌活性剂、高分子质料等。323节省有限资源，强化情况掩护在生化消费组学genis。连年来又在信息学infratis的根底上创立了生物信息学biinfratis。信息学的内容包罗信息科学十生物技能十生物工程十生物动力学等的综合信息体系。可以预见，基因组学和生物信息学在生去世工中应用的商业远景极为可观。另外，其它行业的新技能如分子蒸馏技能、组合化学binatrialheistry等，也将在生去世工中得到应用。3.我国生去世工的发层现状及提倡31生长现状我国生去世工行业经过恒久生长，已有肯定基矗特别是革新开放以后，生去世工的生长进入了一个崭新的

21、阶段。目宿世去世工产物也涉及医药、保舰农药、食品与饲料、有机酸等各个方面。在医药方面，抗生素得到迅猛生长61998年我国抗生素的产量到达33486h青霉素的产量居天下首位。其它生化药物中，开端形成财产化范围的有滋扰素、白细胞介素。2、乙型肝炎工程疫苗。在农药方面，生物农药品种达12种，主要有苏云金杆菌、井岗霉素、赤霉素等。其中，井岗霉素的产量居天下第一位。在食品与饲料方面，作为三大发酵制品的味精、柠檬酸、酶制剂的产量也有很大的增长1998年味精产量从1990年的223万、增长到564万一柠檬酸产量从1990年的613万、增长到564万一酶制剂从1990年的85万t增长到24万t。酵母及淀粉糖的产量也有显着增长。我国的味精消费和斲丧居天下第一，柠檬酸的消费和出口也居天下第一。另外，1998年乳酸的产量在15万t左右，赖氨酸的产量在2万t左右，卜苹果酸的产量在6000t。在有机酸方面，衣康酸的产量达5000乙我国开发的生物法长链二元酸工艺居天下领先职位地方，目宿世产本领达500va以上，并有数家企业有配置长链二元酸消费装置的意向。在保健品方面，我国