21世紀生去世工生長及對策

1、21世紀生去世工生長及對策眾所周知，21世紀最具生長潛力的兩大財產是信息技能it和生物技能。信息技能生長迅猛，并已浸透滲出到社會生存的各個角落。有關信息技能的報道多媒體、互聯網、信息舉世化等，不光反復亮相于媒體，而且與我們的一樣平常生存息息相干。而與it的大張旗鼓相比，生物技能看起來卻平庸淡淡，雖然基因、克壟人類基因組籌劃、生物多樣性等字眼通常見諸報端，但離我們的生存宛如還很迢遙。以是，也有專家這樣品評：20世紀不是生物技能的世紀，而是生物工程蓄勢待發(fā)的世紀，21世紀才是生物工程的世紀?？寺⊙蚨嗬恼Q生，人類基因組90測序事情的完成，泰西、日本等興旺國家對生物技能財產投資的逐年加大，天下各至公

2、司生命科學財產的合并浪潮一浪高過一浪，全部這統(tǒng)統(tǒng)，都使我們信托，21世紀的簡直確是生物技能的時期。生去世學工程又叫生化工程或生去世工是化學工程與生物技能相團結的產物。生去世工是生物技能的緊張分支。與傳統(tǒng)化學產業(yè)相比，生去世工有某些突出特點：主要以可再生資源作質料；應聲條件溫和，多為常溫、常壓、能耗低、選擇性好、屈服高的消費歷程；情況污染較少；投資較小；能消費如今不能消費的或用化學法消費較困難的性能優(yōu)秀的產物。由于這些特點，生去世工已成為化工領域重點生長的行業(yè)。1.天下生去世工行業(yè)的現狀生去世工生長至今已履歷了半個多世紀，最早主要是消費抗生素；隨后，是為氨基酸發(fā)酵、舀體激素的生物轉化、維生素的生

3、物法消費、單細胞卵白消費及淀粉糖消費等產業(yè)化效勞。自20世紀80年月起，隨著今世生物技能的興起，生去世工又使用重組微生物、動植物細胞大范圍作育等手段消費藥用多肽、卵白、疫苗、滋擾素等。而且，生去世工的應用已涉及到人民生存的方方面面，包羅農業(yè)消費、化輕質料消費、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品、情況掩護、資源和能源的開發(fā)等各領域。隨著生去世工上游技能生物工程技能的前進以及化學工程、信息技能it和生物信息學biinfratis等學科技能的生長，生去世工將迎來又一個嶄新的生永劫期。生去世工行業(yè)經過50多年的生長，已形成了一個完備的產業(yè)體系，整個行業(yè)也出現了一些新的生長態(tài)勢。下面扼要形貌生去世工行業(yè)的現狀。11產業(yè)構造

4、由于生去世工涉及面廣，涉及的行業(yè)多，以是從事生去世工的企業(yè)較多。據報道，90年月中期，美國生去世工企業(yè)有：000多家，西歐有580多家，日本有300多家。連年來，雖然由于行業(yè)競爭日趨猛烈，生去世工企業(yè)有較大幅度淘汰，但與生命科學主要指醫(yī)藥和農業(yè)生化技能諸侯盤據的場所場面相比，生去世工行業(yè)仍然是百花齊放，百家爭鳴。既有象諾華、捷利康等從事生命科學的天下性至公司，也有象ds、諾和諾德等大型的精致化工公司，雖然也有在某一方面有專長的小公司如altus等。而且，由于天下至公司正把細致力向生命科學部門轉移，生去世工行業(yè)百花齊放的場所場面在很長一段時間內不會有什么轉變。12產物構造傳統(tǒng)的生去世工行業(yè)主要是

5、指抗生素如青霉素等、食品如酒精、味精等等行業(yè)，而在如今，它已險些浸透滲出到人民生存的各方面如醫(yī)藥、保艦農業(yè)、情況、能源、質料等。同時，生去世工產物也得到了極大的拓展：醫(yī)藥方面有種種新型抗生素、滋擾素、胰島素、生長激素、種種生長因子、疫苗等；氨基酸和多肽方面有賴氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、蘇氨酸、脯氨酸等以及種種多肽；酶制劑有160多種，主要有糖化酶、淀粉酶、卵白酶、脂肪酶、纖維素酶、青霉素酶、過氧化氫酶等；生物農藥有bt、春日霉素、多氧霉素、井崗霉素等；有機酸有檸檬酸、乳酸、蘋果酸、衣康酸、延胡索酸、已二酸、脂肪酸、卜酮戊二酸、l亞麻酸、透明質酸等。還有微生物法1，3丙二醇、丙烯酞胺等。如今，舉世

6、生去世工年販賣額在400億美元左右，每年約以78的速率增長。從產物構造來看，生去世工領域消費規(guī)模范圍極廣，市場年需求量僅為千克級的滋擾素、促紅細胞生長素等昂貴產物價錢可達數萬美元g與年需求量逾萬噸的抗生素、酶、食品與飼料添加劑、日用與農業(yè)生化制品等低價位產物部門價錢不到：美元g險些中分秋色。高價位的產物市場份額在5060，低價位的產物市場份額在4050。而且，憑據連年來生去世工的生長趨向及人們對醫(yī)藥衛(wèi)生的珍視來看，高價位產物的生長速率高于低價位產物。13技能程度生去世工經過80年月以后的興旺生長，不光整個行業(yè)技能程度有大幅度前進，而且許多新技能也得到普遍應用。131發(fā)酵工程技能已見效果據預計，

7、舉世發(fā)酵產物的市場有120130億美元，其中抗生素占46，氨基酸占16.3，有機酸占132，酶占10，其它占145。發(fā)酵產物市場的增大與發(fā)酵技能的前進分不開。今世生物技能的希望推動了發(fā)酵產業(yè)的生長，發(fā)酵產業(yè)的收率和純度都比已往有了極大的前進。目宿天下最大的串聯發(fā)酵裝置已達75許多公司對發(fā)酵工藝舉行了調解，從而低落了消費資本。如adarherdanie1sid1and和argill公司在20世紀90年月初對其發(fā)酵裝置舉行革新，將以碳水化合物為質料的消費工藝改為以玉米粉為質料，從而低落了消費資本，ad公司消費的賴氨酸資本比原先低落了一半。132酶工程技能有了長足的前進酶工程技能包羅酶源開發(fā)、酶制劑

8、消費、酶疏散提純和結實化技能、酶應聲器與酶的應用。目宿天下酶制劑從酶源開發(fā)到酶的應用都已進入了良性生長階段，各階段消費企業(yè)和用戶關連親昵，相助普遍。據報道，1998年舉世產業(yè)酶制劑的販賣額為13億美元，預計到2022年將增長到30億美元，每年以65的速率增長。其中食用酶占40，洗滌用酶占33，其它主要是紡織、造紙和飼料等用酶占27。133疏散與純化技能也有很猛前進影響生化產物價錢的因素，首當其沖的是疏散與純化歷程，其用度通常占消費資本的5070，有的乃至高達90。疏漫步驟多、耗時長，通常成為制約消費的“瓶頸。尋求經濟適用的疏散純化技能，已成為生去世工領域的熱門。已大范圍應用的疏散純化技能有：雙

9、水相革娶新型電泳疏散、大范圍制備色譜、膜疏散等。134上游技能普遍應用于鄙俚消費使用基因工程技能，不光成倍地前進了酶的活力，而且還可以將生物酶基因克隆到微生物中，構建基因菌孕育發(fā)生酶。使用基因工程，使多種淀粉酶、卵白酶、纖維素酶、氨基酸合成途徑的要害酶得到革新、克隆，使酶的催化活性、穩(wěn)固性得到前進，氨基酸合成的代謝流得以拓寬，產量前進。隨著基因重組技能的生長，被稱為第二代基因工程的卵白質工程生長迅速，表達出宏大潛力和鮮麗遠景。使用卵白質工程，將可以消費具有特定氨基酸序次、高級構造、理化性子和生理成效的新型卵白質，可以定向革新酶的性能，從而消費出新型生化產物。135新技能在生去世工中也得到了極大

10、的應用好比，在超臨界液體狀態(tài)下舉行酶應聲，從而大大低落酶應聲歷程的傳質阻力，前進酶應聲速率。超臨界02無毒、不行燃、化學情性、易與應聲底物疏散。使用超臨界2取代有機溶劑舉行酶應聲，具有極大的生長潛力。又好比，微膠羹技能已被普遍用于動物細胞的大范圍作育、細胞和酶的結實化以及卵白質等物質的疏散方面。2天下生去世工行業(yè)的生長趨向21產業(yè)構造行業(yè)與行業(yè)間的分別將日趨模糊，企業(yè)間的相助將加大。如今，許多從事醫(yī)藥、農業(yè)、情況、能源等方面消費的企業(yè)，正在從事生去世工消費。特別是某些從事傳統(tǒng)化工行業(yè)的消費廠家，也紛紛涉足生去世工領域。如杜邦公司，恒久以來主要從事有機化工和聚合質料的消費，如今正加大生去世工的開

11、發(fā)力度，已開發(fā)樂成了生物法消費1,3-丙二醇工藝，并正在開發(fā)用改性大腸桿菌消費己二酸工藝。ds公司曩昔主要從事抗菌素方面的消費，現也加大了生去世工的投資力度。由于生去世工涉及面廣，許多生化公司都有自己的專長，它們之間為了商業(yè)優(yōu)點的相助也非常生動。另外，隨著從事傳統(tǒng)行業(yè)的消費廠家的參加，由于技能與消費方面的緣故原由，它們與從事生去世工開發(fā)與消費的企業(yè)相助也很頻仍。全部這統(tǒng)統(tǒng)，都使生去世工行業(yè)的相助越來越普遍。如杜邦公司與杰寧科樂公司相助開發(fā)用生物法消費1，丙二醇，進一步消費ptt樹脂。荷蘭的pura公司與美國agill公司合資配置年產34萬tl。乳酸裝置，并籌劃進一步生長到68萬v入ds公司與美

12、國axygen公司簽署了三年的研究條約，以使用axygen的dna重排和分子作育技能，開發(fā)在7一ada和其它青霉素消費中使用的酶和菌種。22產物構造生去世工產物正向專業(yè)化、高科技含量、高附加值偏向生長。傳統(tǒng)的低價位產物受到荒原，而高價位產物如生化藥物、保健品、生化催化劑等那么備受青睞。許多公司為了尋求較高利潤，都將低附加值的產物剝離。如日本武田藥品產業(yè)公司不再消費味精，轉而消費其它高附加值的調味品如肌甘酸二鈉ip和鳥甘酸二鈉gtp。另外，生去世工將涉足它曩昔很少涉足的領域如高分子質料和外貌活性劑等。生化藥物由于附加值高而成為以后生去世工領域生長的重點。1997年生化藥物市場販賣額達130億美元

13、，其中細胞破碎素80億美元，激素30億美元，其它20億美元；就詳細藥物而論，促紅細胞生長素35億美元，人胰島素18億美元，粒性白細胞克隆刺激因子16億美元，人生長激素15億美元，小滋擾素11億美元。預計以后其市場販賣額還將以8的速率增長。在氨基酸方面，雖然用于藥物合成氨基酸的量相對較小，但其生長潛力很大。據報道，500種主要藥物中，有18含有氨基酸或其衍生物的合成。在藥物合成中，使用最普遍的是l。脯氨酸、r苯甘氨酸和r對羥基苯甘氨酸。l。脯氨酸用于血管緊急素轉化酶ae的合成，匹苯甘氨酸和r對羥基苯甘氨酸用于抗生素的合成。另外，多肽也因此后的生長重點之一。多肽是指有2以上氨基酸用肽鍵組成的化合物

14、，在臨床上使用非常普遍，主要用于治療癌癥、hiv病毒和兔疫體系成效減退、對傳統(tǒng)抗生素孕育發(fā)生抗體的熏染以及疫苗等。舉世合成多肽原藥的產量在100kg左右，但販賣額達25億3億美元，而做成制劑的販賣額那么達25億30億美元。多肽原藥需求量的年增長率在10以上。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，用于臨床的碳水化合物構造龐大，如一對單糖，其差異的化學鍵就多達22種。因此，用化學法合成龐大的碳水化合物比力困難，難以實現產業(yè)化，而用酶法合成那么是一條確切可行的途徑。作為生化催化劑的酶，也將因此后生長的重點。1997年，生化用催化劑販賣額約13億美元，在已往的35年間，每年

15、增長速率在89，預計在將來的35年間，將以同樣速率增長。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(fā)的新偏向之一。1997年手性藥物制劑天下市場的販賣額為879億美元，占藥品市場的283，到2000年將到達900億美元。在將來的25年內，約有一半的手性藥物要議決生化催化合成，因此，生化催化劑無論從需求量和需求種類來看，都具有很大的生長潛力。生化外貌活性劑由于具有無毒、生物降解性好等利益，以后大概成為外貌活性劑的晉級換代產物，但如今還處于探究階段。生去世工在高分子質料、特別化學品、生物晶片、環(huán)保等方面也將有極大的生長潛力。23技能程度不停前進菌株活力、發(fā)酵程度、生化應

16、聲歷程、疏散純化程度，仍然是生去世工面臨的課題。在菌種開發(fā)方面，由于從20世紀70年月以來從自然界中挑選菌種以得到新的代謝產物的時機顯著淘汰，人們便思量使用菌種經適當轉變其代謝特性后消費新的產物。如日本協(xié)和發(fā)酵公司已樂成地把消費谷氨酸的菌種改為消費色氨酸。在生化應聲器方面，應聲器放大不停是一個老浩劫的題目。因此，使用盤算機技能對整個生化應聲歷程舉行數字化處理，從而優(yōu)化應聲歷程，因此后的生長偏向之一。在疏散純化方面，親和層析受到普遍珍視，并有人研制了一種綜合專家體系軟件包，可在幾分鐘內見告對方被疏散物系的疏散要領和序次，以便憑據產物所需舉行取舍。另外，在生化歷程的在線檢測和控制方面，使用生物傳感

17、器和盤算機監(jiān)控，仍然因此后的生長偏向。在酶催化應聲中將生長有機溶劑中的催化應聲。生物上游技能的生長，將對生去世工孕育發(fā)生深遠影響。人們對從病毒、細菌、植物、動物到人類基因組序次測定事情非常珍視，并在此根底上形成了基因許多產物一哄而上，盲目上馬，各處著花，終極形成惡性競爭，許多企業(yè)休業(yè)倒閉。在競爭中生存下來的企業(yè)，也是元氣大傷，難以進一步構造技能革新。如僅江蘇省停產的發(fā)酵消費線就多達上百條。另外，行業(yè)內企業(yè)間的消費程度相差懸殊，企業(yè)技能裝備程度到達20世紀80年月以后國際先進程度的僅占2030，多數處于20世紀6070年月程度。二是產物構造分歧理，品種單一，低檔次產物重復消費，不能順應需求。在我

18、國高等的醫(yī)藥生化產物如激素、生長因子、滋擾素、藥用多肽等，有的產量很小，有的沒有消費，因此每年都需入口。三是在消費技能上，工藝、配置不配套，上鄙俚技能不配套，產物的收得率低。我國雖然某些產物如檸檬酸、乳酸等發(fā)酵程度較高，但大多數產物的收率都低于外洋，酶制劑的活力也顯著低于外洋，生化應聲器和疏散純化技能更是落伍外洋1520年。每年都要淹滅大量資金從外洋入口生物應聲器、細胞破碎機、疏散純化配置及疏散介質、生物傳感器和盤算機監(jiān)控配置。四是有些產物投入產出比達15以上，造成緊張的資源浪費和情況污染。五是根底研究薄弱，技能創(chuàng)新本領不強，企業(yè)的技能開發(fā)、技能汲取本領差，生孕育發(fā)生長多數寄托傳統(tǒng)的夕蜒型、粗

19、放型擴大投資的增長形式，效益低、市場競爭力低。32提倡針對我國生去世工行業(yè)存在的題目，筆者有以下提倡：321擴大經濟范圍，前進競爭力要勉勵配置大型的生去世工企業(yè)團體公司，使之集科研、開發(fā)、消費、販賣干一體。尤其要作育一批科技創(chuàng)新型企業(yè)。同時，也要勉勵在某些方面有肯定特色的小型技能創(chuàng)新型生化公司的生長，并鐫汰一批消費范圍孝消費技能落伍、沒有市場競爭力的企業(yè)，從團體上優(yōu)化我國生去世工的財產構造。322調解產物構造要生長高等產物，如高等醫(yī)藥生化產物、成效性食品及添加劑主要有低熱值、低膽固醇、低脂肪、前進免疫成效、抗炎、抗癌等產物、生化催化劑等。另外，也應生長浩繁精致化工產物及用化學法無法消費或很難消

20、費的產物，如微生物多糖、生物色素、產業(yè)酶制劑、甜味劑、外貌活性劑、高分子質料等。323節(jié)省有限資源，強化情況掩護在生化消費組學genis。連年來又在信息學infratis的根底上創(chuàng)立了生物信息學biinfratis。信息學的內容包羅信息科學十生物技能十生物工程十生物動力學等的綜合信息體系?？梢灶A見，基因組學和生物信息學在生去世工中應用的商業(yè)遠景極為可觀。另外，其它行業(yè)的新技能如分子蒸餾技能、組合化學binatrialheistry等，也將在生去世工中得到應用。3.我國生去世工的發(fā)層現狀及提倡31生長現狀我國生去世工行業(yè)經過恒久生長，已有肯定基矗特別是革新開放以后，生去世工的生長進入了一個嶄新的

21、階段。目宿世去世工產物也涉及醫(yī)藥、保艦農藥、食品與飼料、有機酸等各個方面。在醫(yī)藥方面，抗生素得到迅猛生長61998年我國抗生素的產量到達33486h青霉素的產量居天下首位。其它生化藥物中，開端形成財產化范圍的有滋擾素、白細胞介素。2、乙型肝炎工程疫苗。在農藥方面，生物農藥品種達12種，主要有蘇云金桿菌、井崗霉素、赤霉素等。其中，井崗霉素的產量居天下第一位。在食品與飼料方面，作為三大發(fā)酵制品的味精、檸檬酸、酶制劑的產量也有很大的增長1998年味精產量從1990年的223萬、增長到564萬一檸檬酸產量從1990年的613萬、增長到564萬一酶制劑從1990年的85萬t增長到24萬t。酵母及淀粉糖的產量也有顯著增長。我國的味精消費和斲喪居天下第一，檸檬酸的消費和出口也居天下第一。另外，1998年乳酸的產量在15萬t左右，賴氨酸的產量在2萬t左右，卜蘋果酸的產量在6000t。在有機酸方面，衣康酸的產量達5000乙我國開發(fā)的生物法長鏈二元酸工藝居天下領先職位地方，目宿世產本領達500va以上，并有數家企業(yè)有配置長鏈二元酸消費裝置的意向。在保健品方面，我國