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生物化工前景范文1
关键词：汞；迁移转化；环境污染；生物毒性效应
中图分类号：X50
文献标识码：A文章编号：16749944（2016）12005903
1引言
汞在自然界中分布极广，几乎所有的矿物中都含有汞。由于其分布范围较广，对环境和人体造成的危害大，并且具有极强的迁移性，因此汞污染的防治是世界污染物防治的重要课题。汞被联合国环境规划署列为全球性污染物，是除了温室气体外唯一一种对全球范围产生影响的化学物质，具有跨国污染的属性，已成为全球广泛关注的环境污染物之一[1]。基于此，对于汞的理化性质，汞污染的来源，汞在环境中的迁移转化以及汞污染对生物体造成的毒害性这几个方面进行了解很有必要。
2汞元素的理化性质
汞是比较稳定的重金属元素，能够以游离态存在于自然界中，是在室温下唯一的液体金属。汞易与金、银、钠和钾等几乎所有的普通金属形成合金，称为汞齐[2]。汞的熔点低，为-38.8 ℃。汞在融化时，即开始有蒸发，故在0 ℃时就有一定的汞蒸汽，温度越高，汞蒸汽释放的越多，因此具有较大的挥发性，汞蒸汽无色无味但是有很大的毒性。汞的沸点高，为365.58 ℃。汞是一种可以在生物体内积累的有毒重金属元素，无机汞和有机汞均能够在生物体内积累，通过生物体内积累和食物链能大大提高汞的危害性[2]。汞在自然界中以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在。无机汞主要以游离态Hg2+和Hg+形式为主，有机汞包括甲基汞、二甲汞、苯基汞和甲氧基乙基汞等。
3汞污染的主要来源
工业革命以来，随着工业的飞速发展，以及人们对矿产资源的大量开采和利用，一些重金属元素在不同的领域都得到了广泛的应用。汞在工业、医药、农业和日常生活中应用十分广泛，从而使大量汞由于人类活动而进入环境，随着大气和洋流运动，汞污染遍及全球[3]。
3.1土壤汞污染的来源
土壤中汞的来源是多方面的，主要的污染来自工业污染、农业污染及某些自然因素。如图1所示。
3.2大气汞污染的来源
大气汞污染的来源包括自然来源和人类活动，如图2所示。自然源是大气重要来源，研究指出，全球汞矿化带等土壤汞相对富集区域的汞释放是非常重要的大气汞释放源。而我国西南及东南地区则正好分布在环太平洋汞矿化带上。[4]其中有色金属矿石含有少量的汞，但不易回收，因此在提炼矿石回收其他金属时，生成的含有汞元素的气体随之排放到大气中，使空气中的汞含量增加，造成大气污染。我国又是一个燃煤大国，燃煤过程中所释放的汞使大气中汞浓度大大增加。此外，燃烧矿物燃料也是大气中汞污染的重要来源。
水体中汞的来源主要是化工生产中汞的排放，其中又以氯碱工业、汞化合物的合成与使用造成的水体汞污染最为严重。
4汞在环境中的迁移转化
4.1汞在水中的迁移转化
由于汞在自然水体中具有极强的迁移性，汞会随着水体的流动被带到其他的区域，造成污染。汞在水体中的迁移转化，具体表现在以下几点。
4.1.1汞的气态迁移
汞在水体中的气态迁移涉及到汞的气化作用、还原作用以及二甲基化作用。此时汞转变为挥发态汞（Hg0、（CH3）2Hg等）而进入大气中[5]。
当天然水体中含氧量减少时，水体氧化还原电位降低，因而汞易被水中有机质、微生物或其他还原剂还原为Hg，即以汞的气态由水体散逸到大气中。当天然水体中含汞量稍高，pH≥7时，水中汞可在厌氧微生物的作用下生成（CH3）2Hg。由于（CH3）2Hg在水中溶解度很小，所以很容易散逸到大气中。
4.1.2汞的水迁移
自然水体中除溶解态汞外，还存在着络合态汞。自然水体中常见的无机配位体Cl-、OH-对汞有络合作用。汞在富氧的淡水中主要以Hg（OH）2和Hg（Cl）2形式存在，在海水中主要以HgCl-8和HgCl2-4存在。络合物的形成成为汞能随水流迁移的重要因素之一[5]。Hg2+与水中可溶性有机物中配位体结合，将导致汞稳定地以络合物形式存在于水相中，因此汞可以随水流入海洋。
由于水体中的悬浮物和底质对汞有强烈的吸附作用，水中悬浮物则能大量摄取溶解性汞，从而束缚了汞的自由活动能力，当地质因素或环境化学因素改变而导致悬浮物沉降时，则汞也随之沉降，这时水中汞迁移到沉积物中。同时，底质沉积物中的化学物质也同样吸附水中Hg2+，若Hg2+被沉积物吸附固定，水中汞也向沉积物中转移。汞在自然水体中的循环如图3所示。
4.1.3汞的生物迁移
水体中汞的生物迁移主要是指无机汞向甲基汞的转变，由于甲基汞具有较强的毒性，受其亲脂性能影响，水体中的微生物会吸收甲基汞，微生物又是水产品的主要食物，受到污染的微生物被水中鱼类吞食后，鱼类会受到汞污染，人食用了汞污染的鱼肉，也会造成人体汞污染，这种连锁反应通过食物链的积累和转化直接威胁到人类的健康与安全。因此，汞的生物迁移过程，实际上主要是甲基汞的迁移与累积过程，这与无机汞在气、水中迁移完全不同，它是一种危害人体健康与威胁人类安全的生物地球化学流迁移。水体中汞的生物迁移如图4所示。
4.2汞在土壤中的迁移转化
土壤对汞的吸收能力很强，这是因为土壤疏松的空间给汞物质的沉淀提供了环境，另外黏土中的矿物质也对汞具有一定的吸附作用，因此，进入土壤的汞容易累积和扩散从而污染周边环境并不易清除。
土壤中一价汞与二价汞离子之间可以发生化学转化，从而转化为金属汞，由于汞的挥发性而向大气中迁移。
土壤中的汞化合物还可以转化成甲基汞。土壤中的甲基汞通过吸收转移而进入各种农作物、肉类和蛋类中并积累，食用后进入人体造成危害。土壤中的有机汞也可自行挥发，致使汞由土壤向大气迁移。
5汞的生物效应
5.1汞对动植物的生物效应
动物实验表明，狗吸入浓度为15～20 mg/m3的汞蒸汽，每日8 h，1～3 d内出现急性中毒，表现为呕吐、腹泻、四肢无力等。兔吸入29 mg/m3的汞蒸汽1 h，于显微镜下可见脑、肾、心、肺的轻微损伤；吸入汞蒸汽超过4 h，则可出现严重的病变，引起急性中毒。有机汞对动物的毒性一般比无机汞大。给大鼠饲以40×10-6的氯化甲基汞，7 d后出现中毒症状，30 d内100 %死亡。
汞作为一种有毒性金属元素，对植物的危害主要表现在对植物造成的中毒性反应，其外在表现为，受汞污染或者慢性中毒的植物，其叶子、花瓣、茎秆呈现棕色或者黑色，受污染严重的植物还会出现植株萎缩，叶片花瓣脱落死亡的现象。以蚕豆为例，当蚕豆被汞污染时，在污染较为轻微的时候，叶子会出现黑色的圆形斑点，随着污染的加剧，叶面完全变黑最终脱落，而且茎秆也会随之枯萎。
5.2汞对人体的生物效应
人体吸收汞及其化合物主要有三种途径：一是食用了受汞等重金属污染的食物，食物经肠道壁吸收后导致汞污染；二是皮肤接触汞或者含有汞的化学物质，经皮肤渗透或者通过人体伤口浸入，血液中含有了汞的成分对人体造成污染；第三是含有汞的蒸汽或者粉尘经呼吸道进入人体造成的污染。汞进入人体后，可引起神经系统、肝、肾、肺等部位发生病变，而且还可以通过母婴传播方式影响下一代，可致畸形或痴呆等严重疾病[6]。
人体一旦受到汞的污染，就会通过人体的消化、呼吸、血液循环三种方式侵入人体的肝脏、脾肾等器官，导致人体出现慢性中毒的症状。由于汞在人体内排泄不畅，最先损坏的就是人的肾脏，引发肾功能的紊乱，肾脏的坏死等，同时汞对人体消化系统的杀伤力也很大，汞含量超标就会导致人体中毒死亡。
化妆品是女性比较热宠的消费产品，然而化妆品中的重金属元素应该引起广大爱美女性的注意。以汞为例，含有汞物质的化妆品长期和人体接触，轻者导致皮肤肿痛、发红，重者导致汞物质侵入人体血液，直接导致身体诸多不适，例如乏力、消化不良，而且对人的骨骼牙齿产生重要影响，如牙疼、掉牙，骨质疏等，最严重的时候还能使神经紊乱，肾脏损伤从而导致死亡。
汞一旦引发人体中毒反应，主要表现的症状是四肢乏力，情绪易怒，抽筋酸痛，视力减退，味觉消退，消化吸收功能紊乱等症状。
6汞污染的防治
汞污染的防治重点是整治工业排放，从节能减排理念的要求出发，通过改善工艺操作流程和优化产业结构升级，提高资源的利用效率，减少汞制剂的使用和排放，重点是加强环境监测和治理，形成预防、监控、回收利用治理体系，减少工业生产中汞的污染。
6.1环境中汞污染的防治
排入环境中的汞，大部分沉积于江河湖海的底部，所以在沉积物中含有较高的浓度，成为环境二次汞污染源。对于这类汞污染，可以采用疏浚法、覆盖法以及将汞转化为难溶化合物等方法来进行处理。对于含汞废水的处理可以采用化学沉淀法、活性炭吸附法、汞齐提取法等处理。但必须指出，不管采用何种方法去除汞，都只能改变其存在形态和转移其存在位置，而其固有毒性并未消除，因此在对汞进行处理时还要与汞的回收利用相结合。
6.2工业造成的汞污染的防治
工业应用中汞的污染治理，必须采取事前、事中、事后全程监控，从根源上减少汞的污染。首先，对使用汞作为原料生产的产品，必须制定行业用汞标准，严格控制汞的用量，加大科技投入，寻求替代产品；其次，在产品生产过程中，国家环保部门应做好汞污染监督工作，发现超量使用、排放的企业，应立即要求停产整改；最后，提高汞资源的循环利用，对汞污染的废物应进行安全处理，防止汞的二次污染。
6.3政府应加大对化妆品生产、销售的管理力度
近年来，针对一些化妆品汞含量严重超标的状况，政府等有关部门应采取积极有效的措施，对化妆品生产、销售企业进行专项整治工作，采取对化妆品生产企业进行普查和专项监督抽查等措施，重点组织开展化妆品执法检查。
参考文献：
[1]
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[6]黎海妮，黄锁义. 汞的污染及其对动植物和人的危害[J].世界元素医学院，2007，14（3）：19～22.
生物化工前景范文2
生物化学工程（又叫生化工程或生物化工）是化学工程与生物技术相结合的产物。生物化工是生物技术的重要分支。与传统化学工业相比，生物化工有某些突出特点：①主要以可再生资源作原料；②反应条件温和，多为常温、常压、能耗低、选择性好、效率高的生产过程；③环境污染较少；④投资较小；⑤能生产目前不能生产的或用化学法生产较困难的性能优异的产品。由于这些特点，生物化工已成为化工领域重点发展的行业。
1.世界生物化工行业的现状
生物化工发展至今已经历了半个多世纪，最早主要是生产抗生素；随后，是为氨基酸发酵、舀体激素的生物转化、维生素的生物法生产、单细胞蛋白生产及淀粉糖生产等工业化服务。自20世纪80年代起，随着现代生物技术的兴起，生物化工又利用重组微生物、动植物细胞大规模培养等手段生产药用多肽、蛋白、疫苗、干扰素等。而且，生物化工的应用已涉及到人民生活的方方面面，包括农业生产、化轻原料生产、医药卫生、食品、环境保护、资源和能源的开发等各领域。随着生物化工上游技术——生物工程技术的进步以及化学工程、信息技术（IT）和生物信息学（bioinformatics）等学科技术的发展，生物化工将迎来又一个崭新的发展时期。
生物化工行业经过50多年的发展，已形成了一个完整的工业体系，整个行业也出现了一些新的发展态势。下面简要描述生物化工行业的现状。
1．1工业结构
由于生物化工涉及面广，涉及的行业多，所以从事生物化工的企业较多。据报道，90年代中期，美国生物化工企业有：000多家，西欧有580多家，日本有300多家。近年来，虽然由于行业竞争日趋激烈，生物化工企业有较大幅度减少，但与生命科学（主要指医药和农业生化技术）诸侯割据的局面相比，生物化工行业依然是百花齐放，百家争鸣。既有象诺华、捷利康等从事生命科学的世界性大公司，也有象DSM、诺和诺德等大型的精细化工公司，当然也有在某一方面有专长的小公司如Altus等。而且，由于世界大公司正把注意力向生命科学部分转移，生物化工行业百花齐放的局面在很长一段时间内不会有什么改变。
1．2产品结构
传统的生物化工行业主要是指抗生素（如青霉素等）、食品（如酒精、味精等）等行业，而在目前，它已几乎渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。同时，生物化工产品也得到了极大的拓展：医药方面有各种新型抗生素、干扰素、胰岛素、生长激素、各种生长因子、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、脯氨酸等以及各种多肽；酶制剂有160多种，主要有糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、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。
目前，全球生物化工年销售额在400亿美元左右，每年约以7％～8％的速率增长。从产品结构来看，生物化工领域生产规模范围极广，市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞生长素等昂贵产品（价格可达数万美元／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品（部分价格不到：美元／g）几乎平分秋色。高价位的产品市场份额在50％～60％，低价位的产品市场份额在40％～50％。而且，根据近年来生物化工的发展趋势及人们对医药卫生的重视来看，高价位产品的发展速率高于低价位产品。
1．3技术水平
生物化工经过80年代以后的蓬勃发展，不仅整个行业技术水平有大幅度提高，而且许多新技术也得到广泛应用。
1．3．1发酵工程技术已见成效
据估计，全球发酵产品的市场有120～130亿美元，其中抗生素占46％，氨基酸占16.3％，有机酸占13．2％，酶占10％，其它占14．5％。发酵产品市场的增大与发酵技术的进步分不开。现代生物技术的进展推动了发酵工业的发展，发酵工业的收率和纯度都比过去有了极大的提高。目前世界最大的串联发酵装置已达75m＼许多公司对发酵工艺进行了调整，从而降低了生产成本。如ADM（ArcherDanie1sMid1and）和Cargill公司在20世纪90年代初对其发酵装置进行改造，将以碳水化合物为原料的生产工艺改为以玉米粉为原料，从而降低了生产成本，ADM公司生产的赖氨酸成本比原先降低了一半。
1．3．2酶工程技术有了长足的进步
酶工程技术包括酶源开发、酶制剂生产、酶分离提纯和固定化技术、酶反应器与酶的应用。目前世界酶制剂从酶源开发到酶的应用都已进入了良性发展阶段，各阶段生产企业和用户关系密切，合作广泛。据报道，1998年全球工业酶制剂的销售额为13亿美元，预计到2010年将增长到30亿美元，每年以6．5％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％。
1．3．3分离与纯化技术也有很大进步
影响生化产品价格的因素，首当其冲的是分离与纯化过程，其费用通常占生产成本的50％～70％，有的甚至高达90％。分离步骤多、耗时长，往往成为制约生产的“瓶颈”。寻求经济适用的分离纯化技术，已成为生物化工领域的热点。已大规模应用的分离纯化技术有：双水相革取、新型电泳分离、大规模制备色谱、膜分离等。
1．3．4上游技术广泛应用于下游生产
利用基因工程技术，不但成倍地提高了酶的活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因菌产生酶。利用基因工程，使多种淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、氨基酸合成途径的关键酶得到改造、克隆，使酶的催化活性、稳定性得到提高，氨基酸合成的代谢流得以拓宽，产量提高。随着基因重组技术的发展，被称为第二代基因工程的蛋白质工程发展迅速，显示出巨大潜力和光辉前景。利用蛋白质工程，将可以生产具有特定氨基酸顺序、高级结构、理化性质和生理功能的新型蛋白质，可以定向改造酶的性能，从而生产出新型生化产品。
1．3．5新技术在生物化工中也得到了极大的应用
比如，在超临界液体状态下进行酶反应，从而大大降低酶反应过程的传质阻力，提高酶反应速率。超临界C02无毒、不可燃、化学情性、易与反应底物分离。利用超临界CO2取代有机溶剂进行酶反应，具有极大的发展潜力。又比如，微胶羹技术已被广泛用于动物细胞的大规模培养、细胞和酶的固定化以及蛋白质等物质的分离方面。
2．世界生物化工行业的发展趋势
2．1工业结构
行业与行业间的划分将日趋模糊，企业间的合作将加大。目前，许多从事医药、农业、环境、能源等方面生产的企业，正在从事生物化工生产。特别是某些从事传统化工行业的生产厂家，也纷纷涉足生物化工领域。如杜邦公司，长期以来主要从事有机化工和聚合材料的生产，现在正加大生物化工的开发力度，已开发成功了生物法生产1,3-丙二醇工艺，并正在开发用改性大肠杆菌生产己二酸工艺。DSM公司以前主要从事抗菌素方面的生产，现也加大了生物化工的投资力度。
由于生物化工涉及面广，许多生化公司都有自己的专长，它们之间为了商业利益的合作也非常活跃。此外，随着从事传统行业的生产厂家的加入，由于技术与生产方面的原因，它们与从事生物化工开发与生产的企业合作也很频繁。所有这一切，都使生物化工行业的合作越来越广泛。如杜邦公司与杰宁科乐公司合作开发用生物法生产1，）丙二醇，进一步生产PTT树脂。荷兰的Purac公司与美国Cagill公司合资建设年产3．4万tL。乳酸装置，并计划进一步发展到6．8万V入DSM公司与美国Maxygen公司签定了三年的研究合同，以利用Maxygen的
DNA重排和分子培养技术，开发在7一ADCA和其它青霉素生产中使用的酶和菌种。
2．2产品结构
生物化工产品正向专业化、高科技含量、高附加值方向发展。传统的低价位产品受到冷落，而高价位产品如生化药物、保健品、生化催化剂等则备受青睐。许多公司为了追求较高利润，都将低附加值的产品剥离。如日本武田药品工业公司不再生产味精，转而生产其它高附加值的调味品如肌甘酸二钠（IMP）和鸟甘酸二钠（GwtP）。另外，生物化工将涉足它以前很少涉足的领域如高分子材料和表面活性剂等。
生化药物由于附加值高而成为今后生物化工领域发展的重点。1997年生化药物市场销售额达130亿美元，其中细胞分裂素80亿美元，激素30亿美元，其它20亿美元；就具体药物而论，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，小干扰素11亿美元。预计今后其市场销售额还将以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，但其发展潜力很大。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，使用最广泛的是L。脯氨酸、r苯甘氨酸和r对羟基苯甘氨酸。L。脯氨酸用于血管紧张素转化酶（ACE）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，多肽也是今后的发展重点之一。多肽是指有2以上氨基酸用肽键组成的化合物，在临床上使用非常广泛，主要用于治疗癌症、HIV病毒和兔疫系统功能减退、对传统抗生素产生抗体的感染以及疫苗等。全球合成多肽原药的产量在100kg左右，但销售额达2．5亿～3亿美元，而做成制剂的销售额则达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结构复杂，如一对单糖，其不同的化学键就多达22种。因此，用化学法合成复杂的碳水化合物比较困难，难以实现工业化，而用酶法合成则是一条切实可行的途径。
作为生化催化剂的酶，也将是今后发展的重点。1997年，生化用催化剂销售额约1．3亿美元，在过去的3～5年间，每年增长速率在8％～9％，预计在未来的3～5年间，将以同样速度增长。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方向之一。
1997年手性药物制剂世界市场的销售额为879亿美元，占药品市场的28．3％，到2000年将达到900亿美元。在未来的25年内，约有一半的手性药物要通过生化催化合成，因此，生化催化剂无论从需求量和需求种类来看，都具有很大的发展潜力。
生化表面活性剂由于具有无毒、生物降解性好等优点，今后可能成为表面活性剂的升级换代产品，但目前还处于探索阶段。
生物化工在高分子材料、特殊化学品、生物晶片、环保等方面也将有极大的发展潜力。
2．3技术水平
不断提高菌株活力、发酵水平、生化反应过程、分离纯化水平，依然是生物化工面临的课题。
在菌种开发方面，由于从20世纪70年代以来从自然界中筛选菌种以获得新的代谢产物的机会明显减少，人们便考虑利用已知菌种经适当改变其代谢特性后生产新的产品。如日本协和发酵公司已成功地把生产谷氨酸的菌种改为生产色氨酸。
在生化反应器方面，反应器放大一直是一个老大难的问题。因此，利用计算机技术对整个生化反应过程进行数字化处理，从而优化反应过程，是今后的发展方向之一。
在分离纯化方面，亲和层析受到广泛重视，并有人研制了一种综合专家系统软件包，可在几分钟内告知对方被分离物系的分离方法和顺序，以便根据产品所需进行取舍。
另外，在生化过程的在线检测和控制方面，利用生物传感器和计算机监控，依然是今后的发展方向。
在酶催化反应中将发展有机溶剂中的催化反应。
生物上游技术的发展，将对生物化工产生深远影响。人们对从病毒、细菌、植物、动物到人类基因组顺序测定工作十分重视，并在此基础上形成了基因许多产品一哄而上，盲目上马，遍地开花，最终形成恶性竞争，许多企业破产倒闭。在竞争中生存下来的企业，也是元气大伤，难以进一步组织技术改造。如仅江苏省停产的发酵生产线就多达上百条。另外，行业内企业间的生产水平相差悬殊，企业技术装备水平达到20世纪80年代以后国际先进水平的仅占20％～30％，多数处于20世纪60～70年代水平。
二是产品结构不合理，品种单一，低档次产品重复生产，不能适应需求。在我国高档的医药生化产品如激素、生长因子、干扰素、药用多肽等，有的产量很小，有的没有生产，因此每年都需进口。
三是在生产技术上，工艺、设备不配套，上下游技术不配套，产物的收得率低。我国虽然某些产品如柠檬酸、乳酸等发酵水平较高，但大多数产品的收率都低于国外，酶制剂的活力也明显低于国外，生化反应器和分离纯化技术更是落后国外15～20年。每年都要花费大量资金从国外进口生物反应器、细胞破碎机、分离纯化设备及分离介质、生物传感器和计算机监控设备。
四是有些产品投入产出比达15／＝以上，造成严重的资源浪费和环境污染。
五是基础研究薄弱，技术创新能力不强，企业的技术开发、技术吸收能力差，生产发展多数依靠传统的夕蜒型、粗放型扩大投资的增长模式，效益低、市场竞争力低。
3．2建议针对我国生物化工行业存在的问题，笔者有以下建议：
3．2．1扩大经济规模，提高竞争力要鼓励建设大型的生物化工企业集团公司，使之集科研、开发、生产、销售干一体。尤其要培育一批科技创新型企业。同时，也要鼓励在某些方面有一定特色的小型技术创新型生化公司的发展，并淘汰一批生产规模小、生产技术落后、没有市场竞争力的企业，从整体上优化我国生物化工的产业结构。
3．2．2调整产品结构要发展高档产品，如高档医药生化产品、功能性食品及添加剂（主要有低热值、低胆固醇、低脂肪、提高免疫功能、抗炎、抗癌等产品）、生化催化剂等。另外，也应发展众多精细化工产品及用化学法无法生产或很难生产的产品，如微生物多糖、生物色素、工业酶制剂、甜味剂、表面活性剂、高分子材料等。版权所有
3．2．3节约有限资源，强化环境保护在生化生产组学（genomics）。近年来又在信息学（informatics）的基础上建立了生物信息学（bioinformatics）。信息学的内容包括信息科学十生物技术十生物工程十生物动力学等的综合信息系统。可以预见，基因组学和生物信息学在生物化工中应用的商业前景极为可观。
另外，其它行业的新技术如分子蒸馏技术、组合化学（combinatoricalchemistry）等，也将在生物化工中得到应用。
3.我国生物化工的发层现状及建议
3．1发展现状
我国生物化工行业经过长期发展，已有一定基础。特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。目前生物化工产品也涉及医药、保健、农药、食品与饲料、有机酸等各个方面。
在医药方面，抗生素得到迅猛发展61998年我国抗生素的产量达到33486h青霉素的产量居世界首位。其它生化药物中，初步形成产业化规模的有干扰素、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，井岗霉素的产量居世界第一位。
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加／1998年味精产量从1990年的22．3万、增加到56．4万一柠檬酸产量从1990年的6．13万、增加到56．4万一酶制剂从1990年的8．5万t增加到24万t。酵母及淀粉糖的产量也有明显增加。我国的味精生产和消费居世界第一，柠檬酸的生产和出口也居世界第一。另外，1998年乳酸的产量在1．5万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世界领先地位，目前生产能力达500Va以上，并有数家企业有建设长链二元酸生产装置的意向。
在保健品方面，我国已能用生物法生产多种氨基酸、维生素和核酸等。另外，我国生物法丙烯酞胺的生产能力达到2万V山与日本同处于世界领先地位。
但是与发达国家相比，我国生物化工行业存在着许多问题：
一是我国的生物化工产业主要以医药、轻工、食品业为主。部分企业对生物化工产品大都是精细化工产品这一点了解不够，加之行业规范也不够，导致过程中，应选择合适的原料，以降低成本与消耗，并加强废物处理，减少环境污染。
3．2．4提高生产技术水平，特别是下游技术水平因为我国生物技术上游技术水平与国外相差仅3～5年，而下游技术水平则比国外相差15年以上，改造传统发酵产品生产技术，不断提高发酵法产品的生产技术水平，开发生物反应器，提高我国生物化工产品分离和提纯技术，大规模开发生物化工装备等应首先提上议事日程。另外，还应积极采用微生物法代替化学法，开发基础化工新产品的工业化生产技术。
3．2．5加强产学研结合，注重上下游结合国内生物化工技术力量分散，为了做到优势互补，应加强产学研结合。另外在生物化工生产过程中遇到的很多问题，都是由于上、下游结合不够紧密而影响技术经济指标。因此，在人力和财力的投入上，应考虑上下游结合，以加快生物化工产业的发展。
生物化工前景范文3
关键词：应用型本科院校；生物工程专业；吉林省生物产业需求对接；协同创新；人才培养
中图分类号：Q819 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170631079
随着我国经济结构及人才需求模式的改变，国家对高等教育战略方针进行了修订。根据学校类别，将传统的“象牙塔”式高等教育细化为“研究型本科院校”和“应用型本科院校” [1]。其中“应用型本科院校”以培养适应社会需要的技能型人才为主。
1 本校生物工程专业人才培养与吉林省产业需求存在问题
生物工程专业是我国继生物技术和生物科学专业之后开始招生的生命科学专业，是21世纪迅速发展起来的一门新兴学科。1998年教育部布的全国本科专业目录中，将生化工程、微生物工程、发酵工程等专业归为到生物工程专业。由于该专业具有典型“工程”性决定其专业特征为工科专业，所以学生培养模式与生命科学领域的其它专业具有明显区别――该专业以培养应用型、产业化人才为主[2]。本科毕业从事非对口工作在吉林省地方院校及新建本科院校所开设生物工程专业中较为常见。根据学院多年就业跟踪调查显示，本校生物工程专业毕业生（考研生除外）仅有1/3从事本专业，且大多从事层次较低的技术工作；1/3毕业生从事医药销售等生命科学相关工作；1/3毕业生放弃本专业。企业普遍反映，入职毕业生实践能力滞后于理论能力，必须在“师傅”的带领下，经过实践学习才能独立胜任专业技术岗位，增加了企业运行成本。
随着国家政策与吉林省经济发展和转型，吉林省生物产业发展迅速，生物产业涵盖医药、化工、检验、食品、环保等领域。已拥有长春生物制品研究所、修正药业、通化东宝等生物医药研发和生产企业。2016年1―6月，全省生物医药完成工业总产值同比增长7.4%[3]。
此外，吉林省在生物化工，特别是“玉米化工”领域具有广阔发展前景。现已具有大成集团、吉林燃料乙醇、中粮能源生化、松原吉安生化等龙头企业，打造吉林玉米生物化工材料基地，基本建成中国玉米生物化工材料示范基地。预计到2020年，吉林省生物质经济形态基本确立，生物质经济总产值达到5000亿元（包括玉米深加工产业），使生物质产业成为吉林省具有核心竞争力的新的主导产业[4]。
应用型本科院校办学宗旨为服务地方经济发展，根据吉林省生物产业发展情况可预见未来吉林省将大量需要生物工程专业人才。但由于应用本科院校生物工程专业存在专业建设调整滞后、专业与产业不对接等问题，暂时无法满足就业单位的要求。所以，吉林农业科技学院生物工程学院生物工程系从人才培养方案、课程配置、授课内容、校企合作、教师培训方面进行改革，以满足人才培养与产业对接的需求，促进吉林省生物产业发展。
2 根据市场需求，修订人才培养方案
随着吉林省经济转型和生物产业的发展，吉林省急需大量应用型生物人才。因此生物工程系决定一改过去的“精英式”人才培养模式，转换为“应用型”人才培养模式。学院组织生物工程专业骨干教师深入长春金赛药业有限责任公司、长春长生生物科技股份有限公司、吉林省辉南长龙药业股份有限公司、吉林燃料乙醇有限责任公司、大成生化科技集团有限公司等多家企业进行调研，并同职业研发专家和行业技术专家共同制订人才培养方案。在原有“生物制药”教学模块的基础上，增加“生物化工”部分。降低英语、数学等公共基础课学时，增加实践教学、教学实习学时，提高学生实践操作时间及动手能力（表1）。此外增加学生在企业的生产实习时间，使学生在校内所学在企业进行检验。对于新增加的“生物化工”部分，系部教师根据企业一线情况增加发酵工程、生物制品工艺学等课程实践教学学时。使学生在有限的学时内，掌握基础技术的操作要领。
3 根据企业需求，重新规划课程配置
根据多年企业用人情况反馈显示，应届毕业生具有一定的实践操作技能，但不具备毕业入厂即工作的能力。同时用人单位反映，学生的专业知识扎实，但对于行业新进展了解不多。因此，本专业重新规划课程配置。降低专业课理论学时，将其中“深、难”部分作为自学内容（对于考研同学，如需学习，教师可课下辅导）；对于酶工程、发酵工程、细胞工程、生物制品工艺学等课程，增加前沿知识介绍（为了节省课堂时间，可让学生课下准备，课上讨论）；增设“生物制药”、“生物质能”等专题内容，进一步增加学生对生物工程应用进展了解；此外，在增加实验教学基础上，进行实验课程整合，不但可以使学生掌握多门课程的实践技能，还能使学生综合运用多课程实践技能。实验课的整合，更加贴近生产一线的应用。
4 提高应用能力，修改授课内容
“应用型”人才培养模式主要内容即提高学生的应用能力，使学生适应企业生产的需求。为此，生物工程专业教师在重新规划课程配置基础上，修改授课内容。在具体教学中，增加应用能力培养部分，即采取部分“反转课堂”模式，提出问题让学生根据所学解决问题，在课堂进行集体讨论，确定最佳解决方案。此外，教师在授课过程中，结合企业调研过程中所遇到的问题及应用技术最新动态，适当调整授课内容，摒弃过去“一本教案讲一生”的教学情况，做到在有限的学时内，尽可能多的讲授实践技能。同时教师在实践教学中，增加学生自主设计实验部分，进一步提高学生对所学知识的应用能力。
生物化工前景范文4
【关键词】化工产业；经济竞争力；产业融合
一、引言
化工产业是国民经济的支柱产业和基础产业，吉林省由于具备良好的自然资源优势，化工产业发展早，起点高。随着工业转型升级的步伐不断加快，要求化工产业必须加快调整和升级，大力发展高端化学品和化工新材料，以满足战略性新兴产业和相关产业的更高需求。当前我国居民收入水平不断提高，消费需求、不断发生变化，同时，随着城镇化步伐的加快，也形成了对生产资料的巨大需求，对化工产业发展的带动更是不言而喻。面对蓬勃的市场机遇，吉林省化工产业表现了怎样的经济业绩是本文关注的重点。
二、吉林省化工产业经济竞争力测度
（一）经济效益测度
衡量产业整体发展水平的两个重要指标分别是工业总产值及产业的盈利能力，即利润总额。通过吉林省2008-2016年统计年鉴数据整理，发现在石油加工、炼焦及核燃料加工业，化学原料及化学制品制造业，医药制造业，化学纤维制造业，橡胶和塑料制品业这五类化工企业中，化学原料及化学制品制造业约占行业整体的56%，是吉林省化工产业中最重要的一部分，其次是医药制造业，而其他化学纤维制造业、塑料制品和橡胶制品占比则都非常低。从工业总产值增长情况来看，化学纤维制造与化学原料及化学制品制造业的增长速度低于该行业的平均水平，而医药制造业的增长较快。另一方面，我们主要从成本费用利润率、总资产贡献率以及成本费用利润率三个指标来衡量产业的生产效率。结果显示，医药制造业与石油加工、炼焦行业和化学原料及化学制品制造业的全员劳动生产率较高，明显高于行业平均水平，但与之相反的成本费用利润率却非常低，这说明是有加工、炼焦和化学原料及化学制品制造业的生产和管理水平较低，劳动强度较大。
（二）经济贡献测度
产业的贡献大小，在很大程度上取决于该产业在工业中比重的大小，那些占比较大的产业，更容易对整体经济的走势以及利税产生足够的影响。吉林省化工产业总产值约占整个工业总产值的15%-19%，从2007年开始这一比重逐年下降，到2011年略有回升，这一变化说明我省化工产业的贡献及重要性有下降的趋势。而化工产业的利税占比明显小于工业总产值占比，说明行业的盈利能力较低，缺乏市场竞争力。但衡量一个产业发展的价值，除了经济指标以外，其社会贡献或社会影响也是必须要关注的问题，所以选取了就业人数（人）这一指标，来考察吉林省化工产业的社会影响。数据分析结果显示，其中化学原料及化学制品制造业就业人数占化工产业整体就业人数的45%，其次是医药制造业占36%，化学原料及化学制品制造业的就业人数历年变化不大，而医药制造业的就业人数则有明显上升的趋势，并在2011年超过了化学原料及化学制品制造业。
（三）市场化能力测度
市场化能力考查的是产品在市场中的竞争力水平和市场对产品的认可度，选取了化工工业销售产值和产品销售率来衡量该产业的销售能力，用港澳台及外商资本及出货值来衡量该产业的融资及对外贸易能力。在化工产业中，吉林省的化学原料及化学制品制造业的销售产值指标最为突出，并且在2007年到2013年间，每年都保持了一定比例的增长，尤其是2011年和2013年增长幅度较大。但是化工产业在吉林省整体工业销售产值的比重一直下降，这说明化工产业销售产值的增速不够，导致这样的结果，有可能是受销售水平，产品竞争力的限制，也可能是受规模和资金的限制，产能不足。从融资及对外贸易角度看，吉林省化工产业的港澳台及外商资本主要集中在化学原料及化学制品制造业和医药制造业，化工产业的外商投资约占外商投资工业的10%左右，具有一定的融资渠道多元化的能力。另一方面，相比其工业产值占比，化工产业的外商投资额度占工业总体的比重略低，尤其是核心的化学原料及化学制品制造业的融资能力要更低一些，纠其原因还是该产业的盈利能力偏低。
综上所述，以化学原料及化学制品制造业为主导的吉林化工产业，其经济竞争力存在的核心问题就是产品利润偏低，产业盈利能力较差。其根本原因在于缺乏能够为产业发展带来利润的特色产品。作为传统工业，大而全的发展模式，在充分的市场竞争下，必将导致利润微薄，而发展塑造产业特色，则可在最大限度节约成本的前提下，创造可观的利润。目前吉林省化工产业的管理及生产依旧停留在比较粗放的阶段，劳动效率较低，成本控制不严，也在一定程度上蒸发了产业利润，所以也应当成为化工产业发展中亟待解决的问题。
三、吉林省化工产业经济竞争力的比较研究
（一）全国与吉林省化工产业经济竞争力的比较
在分析吉林省化工产业经济竞争力的基本情况的基础上，进一步与全国化工产业整体情况进行对比，更有利于明确其化工产业经济竞争力的水平与层次。通过对比吉林省与全国化工产业内部结构状况，结果发现，吉林省化工产业的结构与全国差异不大，但化学原料及化学制品制造业的以及医药制造业的占比更高，结构层次更高、更合理，具备一定的发展和竞争的优势。另外，与全国化工产业的总利润相比，吉林省化工产业的利润情况明显低于全国，盈利能力较低，成本费用较高。
（二）吉林省化工产业与其他支柱型产业的比较
与吉林省其他支柱型产业对比发现，吉林省化工产业产值基本与农业产值持平，是仅次于交通设备制造业的工业产业，该产业的发展及其利税影响着全省工业的整体走势，对于全省经济发展的影响不容忽视。同时，吉林省化工产业作为传统核心a业，吸纳了大量的劳动力，承担着稳定社会经济环境的重要责任，影响面广，地位更是举足轻重。另一方面，吉林省交通设备制造业的发展在近年取得了较大的成就，但现有的资料及数据，并没有显现出我省化工产业与交通设备制造业之间的相互关联，究其原因还是我省的化工产品与交通设备制造业的原材料之间缺乏有效的转化环节，在这个环节上缺投资、缺企业、缺引导。
四、提升吉林省化工产业经济竞争力的对策建议
（一）明确有所为有所不为的产业发展方向
依据吉林省的产业基础，在产业方向上，吉林省应该在继续重点发展石油化工的基础上，向生物化工和煤化工渗透，逐渐形成石油化工、生物化工、煤化工“三条主线”共同发展的化工产业模式，把以石油化工为依托，不断向生物化工和煤化工领域延伸，作为今后一段时期的主要发展方向。在产品方向上，加强与汽车等其他产业的融合，促进和带动区域相关产业和经济的发展，提高抗风险能力和竞争力。重点发展资源转化水平高、生产工艺先进、产品附加值高、市场前景好的高端石化产品。同时，坚持高端化、差别化、低碳清洁和安全的发展观，优化调整结构，提高发展质量和效益，逐渐做大石化总量。
（二）推进重点项目建设，实现化工产业升级
依托吉林石化等大型化工企业，加快推进结构调整和布局优化，进一步优化资源配置，做大做强化工主导产品，坚持高端化、差别化，提高资源加工深度和利用效率。以做精做强为目标，布局重点项目，实现产业升级。
（三）优化产业集群发展，创建国家级化工园区
进一步加强、完善以吉林石化、吉林化纤和吉林燃料乙醇为中心的吉林化学工业循环经济示范园，扩大规模经济效益，形成中央骨干企业与地方企业集聚的态势，优化产业集群发展，是增加产业产值和利润，提升产业竞争力的重要途径。力争将吉林化工园区建成以现代石油化工、化工新材料为核心，以精细化工、生物化工、新能源和汽车配套化学品为特色，以产业共生、物质循环、资源高效利用为特征，生产技术国际领先，管理模式世界一流，具有较强辐射能力和竞争力的现代化工生产基地。
生物化工前景范文5
河南财鑫集团有限公司（以下简称河南财鑫集团）组建于2001年2月8日，现为国家级农业产业化龙头企业，全国农产品加工示范企业，河南省百强企业之一，河南省高新技术企业和河南省农业产业化重点龙头企业。近年来，河南财鑫集团充分利用本地资源，大力发展农业种植和农产品加工业，通过良种推广和基地建设，形成稳定的“公司+基地+农户”的经营格局。通过龙头企业规范化经营管理，靠合同、利益目标将公司与分散的农户联系起来，建立了自己原料生产基地，确保了原料供给，增加了当地农民收入，推动了农业结构调整。
郸城财鑫糖业有限责任公司是河南财鑫集团主要子公司，为河南省最大的淀粉糖生产企业，河南省农业产业化重点龙头企业，国家级“质量安全、信誉保障绿色放心食品企业”，并被河南省有关部门认定为循环经济发展的典型。主要产品类型包括淀粉、高麦芽糖、麦芽糊精、结晶葡萄糖等。现有职工1280多人，其中技术人员436人，并建有“省级功能性淀粉糖研发中心”和“国家玉米加工研发技术专业分中心”，具有较强的科研开发能力。
近年来，公司根据淀粉深加工行业发展趋势，与国内大专院校和科研院所合作，不断加大科技研发投入，发展功能性食品、糖醇类产品，拉长上游、下游产业链条，开发出市场前景好、产品附加值高的生物化工产品，销售市场也由单一的食品行业向医药、化工多行业领域拓展。这些新型的功能性食品符合当前人们对于食品的绿色、健康和保健等方面的需求，不仅提高了人们的生活质量，也为企业带来了新的利润增长点。
生物化工前景范文6
关键词：设施蔬菜；番茄晚疫病；高效；低毒；农药
自1993年以来，平凉市塑料大棚、日光温室等设施蔬菜生产发展很快，2008年种植面积已达4.02万hm2。设施蔬菜由于其高温、高湿的生态条件，一些病害极易暴发成灾，给生产造成极大损失[1-4]。盲目用药又常导致产品农药残留超标，引发质量安全问题。为此，笔者针对番茄晚疫病Phytophthora infestans（Mont）病害进行了化学防治用药筛选试验，以期筛选出适于防治该病的高效、低毒农药，以利于指导设施蔬菜生产。
1 材料和方法
1.1 试验地概况
试验于2009年9－11月在崆峒区清街蔬菜示范园区进行。选择园区内发生番茄晚疫病的田块，试验地定在4号棚和89号棚。棚内病害为中度发生，试验田按常规管理。
1.2 试验材料
1.2.1 供试药剂
（1）72%番茄早疫晚疫绝可湿性粉剂800倍液（河南安阳市全丰农药化工有限责任公司）；
（2）80%大生M-45可湿性粉剂500倍液（美国陶氏益农公司）；
（3）50%速克灵可湿性粉剂2 000倍液（广州市中龙化工有限公司）；
（4）25%多菌灵可湿性粉剂500倍液（山东神星农药有限公司）；
（5）80%疫病杀星可湿性粉剂800倍液（河北威远生物化工股份有限公司）；
（6）清水（CK）。
1.2.2 供试品种
中杂8号番茄，宝冠3号番茄。
1.3 试验方法
1.3.1 试验设计
试验设6个处理，以清水为对照。每个处理3垄，折合小区面积33.5 m2，重复3次，随机排列。每个重复随机取5点，每点挂牌3株，进行病情系统调查。
发病前期用手压式喷雾器叶面喷药，共喷药3次，间隔7 d。每次喷药前1 d、后3 d调查病叶（果），然后按表1病情分级标准记载发病情况。
病情指数按式（1）计算，防治效果按式（2）计算。
公式（2）中：CK0：空白对照区施药前病指；CK1：空白对照区施药后病指；PT0：药剂处理区施药前病指；PT1：药剂处理区施药后病指。
1.3.2 统计分析
对病害防治效果调查结果进行方差分析，并用新复极差测验（Duncan）做多重比较。
2 结果与分析
试验结果如表2所示，番茄晚疫病防治效果较好的是：72%番茄早疫晚疫绝WP 800倍液的防效为91.59%，80%大生M-45WP 500倍液防效为84.36%。对试验数据进行统计分析表明，区组间差异不显著（F=2.26＜F0.05=4.10），处理间差异极显著（F=300.60＞F0.01=5.64）（见表3）。对各处理防效的多重比较结果表明，72%番茄早疫晚疫绝WP 800倍液与80%大生M-45WP 500倍液之间差异显著，与50%速克灵WP 2 000倍液、25%多菌灵WP 400倍液、清水（CK）差异极显著；80%大生M-45 WP 500倍液与80%疫病杀星WP 800倍液差异不显著，与25%多菌灵WP 400倍液与50%速克灵WP 2 000倍液、清水（CK）差异极显著（见表2）。
3 小结
72%番茄早疫晚疫绝WP 800倍液、80%疫病杀星WP 800倍液和80%大生M-45WP 500倍液对番茄晚疫病具有良好的防治效果，且都属于低毒生物农药，具有很好的推广应用前景。
参考文献
[1] 张跃进.农作物有害生物测报技术手册[M].北京:中国农业出版社,2006.
[2] 夏冰,冯晓东.马铃薯晚疫病监测预警技术研究[J].中国植保导刊,2010(7):35-38.
