时间：2023-10-11 16:23:10
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一（略）
近几年，随着国外生物技术的飞速发展，我国的生物化学工程也取得了很大进步。根据相关部门的调查数据显示，现如今的生物化工产品涉及到多个生活中的多个领域，例如:医药、农药、食品等行业。在医药领域，抗生素的生产发展非常快，当前已经普遍应用到临床医学中，根据有关数据显示，我国抗生素生产在世界排名第一位，而且该数据每年都呈增长的趋势;在农药领域，生物化学工程的农药种类越来越多，例如:赤霉素、井霉素等品种，从而满足了农业生产的需要，同时药物生产技术仍在不断的发展;在食品领域，特别是氨基酸和柠檬酸的生产量越来越大，而且一直是以成倍的趋势增长，这些产品不仅可以满足国内市场的需要，而且还出口各国［1］。
三、生物化学工程发展过程中存在的问题
经过大量的调查得知，生物化学工程的发展受很多因素的影响，这样一来，不仅使我国生物化学工程出现了诸多问题，而且也使生物化学工程面临巨大的挑战。以下从生物化学工程的不合理产品结构、存在的局限性、生产技术与工艺不完善以及缺少完善的科研体系等方面，对生物化学过程发展中存在的问题进行探讨和分析。
(一)生物化学工程的产品结构不合理目前，我国生物化学工程的结构还不是很合理，大多数企业生产的产品都比较单一，而且档次也不高，更不能满足国内市场的需求。从发展技术看，生产高档次医药产品的技术并不完善，国家每年都要耗费大量资金从国外进口高档次的医药产品。
(二)生物化工产业范围具有一定的局限性现如今，国内生物化工产业还具有一定的局限性，主要应用到了轻工业、医药和食品行业。因此，大多数企业对生物化工产品生产领域并不是非常了解，特别是对精细化产品的生产更是一无所知，这些都直接阻碍了生物化学工程规模的扩大。因此，就更不用说利用生物化学工业技术指导企业走向世界。除此之外，由于国内生物化学工程的发展较快，我国政府缺少有关生物化学工程领域的研究体系和规范体系，因此，企业在日常的生产过程中，不仅消耗了大量的资源，而且严重地污染了生活环境，使生物化学工程的技术一直在低水平线上发展［2］。
(三)生产技术与工艺不完善由于生物化学工程在生产技术方面还存在很多问题，例如:设备和工艺并不完善，而且上下游技术不相适应，从而使得产品的获得率偏低，导致企业用高成本换来低效益的不良后果。根据有关部门的数据统计，尽管我国生物化学工程生产的柠檬酸和乳酸等的技术水平非常高，但是，很多产品的生产技术和国外发达国家相比还存在很大差距，只有极少数的产品生产略高于国外水平。因此，目前有很多企业为了更新生产技术，提高生产效率，更为了获得更大的市场占有率，会投入大量资金，从西方发达国家购进先进的生产设备，例如:生物反应器、监控设备、生物传感器等等。虽然企业的生产效率提高了，但是，并不利于企业实现长期生产目标。
(四)生物化学工程缺少完善的科研体系和西方发达国家相比，我国生物化学工程发展起步较晚，而且国家对生物化学工程的基础研究投入资源较少，缺少一个完善的科研体系，技术创新能力较差。而且有些企业对生产技术的开发和引进能力非常差。经过调查发现，我国生物化学工程仍然是利用传统的扩大投资的增长模式在发展，此种生产模式不仅使企业获得较小的生产效益，而且不利于提高企业的竞争能力，甚至会阻碍企业的发展。
四、解决生物化学工程发展的有效措施
(一)科学调整生物化学工程的产业结构首先要对产业化结构进行科学、合理的调整，扩大高档次产品的生产规模。比如:各大企业可以重点开发和研究有关医药的生化产品、具有一定功能性的食品等。除此之外，如今的生物化学工程发展正朝着多元化的方向发展，重点生产各种精细化产品或者传统的生产方法不能生产的产品，例如:生物色素、工业酶制剂等。只有这样，才能使企业的经济效益和市场竞争得到快速提高。
(二)不断扩大生物化学工程的生产规模目前，生物化学工程的生产规模并不能满足当今市场的需求，因此，企业要扩大生物化学工程的生产规模，为企业赢得更大的市场占有率。政府部门要给予企业大力支持和帮助。可以制定更多的政策和措施来鼓励人们建设更多、更大的生物化学企业。特别是要大量建立和培养科技创新企业。企业可以把研发、生产和销售集中在一起管理，从而降低企业生产成本。另一方面，鼓励生物化学企业积极参与到相关技术的研究行列中，淘汰生产技术非常落后和竞争力不强的企业。
(三)加大对生物化学工程的资金投入从生物化学工程的整体来看，企业对生物化学工程的教育投入是较少的，培养一大批具有生物化学工程的人才是企业发展的基础。企业想要从根本上使生物化学工程在市场中的竞争力有所提高，就应该从相关人员的技术水平和专业素质方面着手。当下，生物化学工程是一个比较热门的产业，然而，企业大多数的生产技术人员都是从事传统化工行业的人员，没有经过专业的技能培训就上岗工作。由于长期受传统化工生产思想的影响，这些员工不具备完善的专业知识，且对生产设备的生产操作能力也较差。所以，想要真正解决当前我国生物化学工程在发展过程中的问题，就要重视培养生物化工的专业人才。
(四)加大生物化学工程的技术研究根据调查发现，我国缺乏对知识产权的认识和保护。我国生物化学工程的发展也存在这样的现象，国家和企业对知识产权的保护并不重视，原本自己企业研究的新产品却让其它企业所占有，这不仅打消了相关研究人员的工作热情和积极性，而且也使企业损失严重，加速人才外流。因此，国家和企业对知识产权要非常重视，并通过相应的措施加以保护［3］。只有这样，才可以充分调动相关科研人员工作的积极性和热情，同时又能带动国外一大批有才能的人回国研究和发展。
(五)加强产学研结合在生物化学工程发展的过程中，企业要特别注重上下游生产技术的结合，而且更应该向国外先进企业学习其生产技术和工艺，实现优势互补，从而推动企业的产学研的结合。此外，企业在生产过中出现的大多数问题，都是因为上下游的生产技术联系不够紧密，甚至不能配套使用，这就直接影响到了技术的经济指标。所以，企业在加大人力与财力投入的基础上，还要充分考虑生物化学工程中上下游生产技术的结合。
今年来,由于生物技术的快速发展,使得我国生物学工程的发展也在不断向前,并已有一定的基础。调查显示,当前生物化工的产品已经涉及到保健、医药、农药以及食品等各个领域与方面。①在医药方面,抗生素得到迅猛发展,并且在临床中的使用最普遍,相关数据表明,目前我国抗生素的产量达到世界首位,此数据还在不断增长;②在农药方面,生物化工的农药品种也层出不穷,主要包括井霉素、赤霉素以及苏云金杆菌等,该技术不断进步,并且逐步满足了我国农业生产的需要;③在食品与饲料方面,氨基酸、柠檬酸等的产量不断加大,并呈现数倍增产的趋势,该产品已经不只为了满足于本国市场,还出口到世界各国。
2、我国生物化学工程发展中所存在的问题
经过深入调查分析可知,由于各种因素的限制,使得我国生物化学工程在发展过程中也存在着许多问题与不足,也将面临着新的挑战,本文主要从以下几方面的问题着手分析:
(1)我国生物化学工程的产品结构布置不够科学,许多企业往往存在品种单一、低档次等问题,不能满足当今市场的需求。对于档次较高的医药生化产品例如激素类、干扰素、药用多肽等,在我国的生产技术还不完善,不能满足本土市场需求,每年还需花费大量资金从国外进口。
(2)当前我国的生物化工产业主要局限于轻工、医药、食品业等。所以,许多企业对生物化工产品尤其是精细化工产品这一领域的了解不足,不利于扩大生产,更不用说通过这些技术引领企业走向世界。此外因生物化学发展速度较快,我国相关部门对该行业的研究及规范还不成体系,导致生产过程中的能源消耗大,环境污染严重,技术在低水平徘徊。
(3)在生产技术上存在许多不足,生产设备与工艺配套不完善,上下游技术不配套,产物的收得率低,生产成本高企业效益低。相关数据表明,虽然目前我国的产品如柠檬酸、乳酸等的发酵水平较高,但其他绝大多数产品的技术明显低于国外。从而,某些企业为了引进新技术提高生产效率,只能每年都要投入大量资金从外国进口细胞破碎机、生物反应器、计算机监控设备以及生物传感器等,不利于企业的长期生产目标。
(4)我国生物化学工程的发展历史较短,基础研究的投入较薄弱,还没有形成一个完整的科研体系,技术创新能力不强,同时,相关企业的技术开发、技术吸收能力差。调查显示,当前该行业的生产发展多数依靠传统的粗放型扩大投资的增长模式,从而生产效益低下、市场竞争力不强,不利于企业的发展。
3、我国生物化学工程发展问题的解决建议
本文经过深入探究分析我国生物化学工程发展过程中所存在的问题,并借鉴国外先进技术,主要从以下几方面来解决当前的问题:
(1)合理调整产业化结构,扩大并发展高档次的产品。例如加大对医药生化产品、功能性食品及添加剂等高档产品的研发与生产。此外,使生物化学工程的发展呈现多元化,着重生产如生物色素、微生物多糖、工业酶制剂以及表面活性剂等多种精细化工产品以及采用传统技术无法生产的产品,从而提高企业的经济效益与市场竞争力。
(2)不断扩大生物化工的生产规模,提高竞争力。因此,我国相关部门应该出台更多有效措施来鼓励建设大型的生物化工企业,使之能够将研发、生产、销售融于一体,从而节省生产成本。尤其要加大力度去培育一批科技创新型企业,此外,还要鼓励那些具有发展生物化工产业的企业加入该技术发展行列,向着创新型生化公司的方向发展,并淘汰那些生产技术落后,市场竞争力低下的企业,从而提高我国整体生物化工行业的竞争力,并有利于扩大我国生物化工的产业规模。
本着与时俱进、公平公正、综合评价的原则，确保掌握本学科基础理论和专业知识的人才选拔的基础上，加强多样化的生源吸纳，促进学科交叉。生命科学与技术学院在招生目录中做如下修改：
“081700化学工程与技术”专业考试科目“④860物理化学”更改为“④870生物化学或860物理化学”；
“082200轻工技术与工程”专业考试科目“④860物理化学”更改为“④870生物化学或860物理化学”；
[关键词]生物化学工程技术 绿色食品 应用
中图分类号：TU994 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0228-01
绿色食品是指按照国家的专门机构提出的要求进行无污染和无公害食品的生产，所生产出的食品符合优质且安全营养的食品标准。通常消费者和专家将绿色食品称为“21世纪的主导食品”、“餐桌上的新革命”。在称谓方面国外将类似我国绿色食品的食品称为有机食品或生态食品，或将绿色食品称为自然食品，当前我国有效使用绿色食品标志的企业总数已经超过了3962家，产品总数超过10708个，而且中国绿色食品发展中心已同世界上90多个国家和地区，500多个相关组织建立了联系[1]。由此可见提倡天然、安全、健康的食品消费成为了国内、国外人们食品消费的主流。
1. 绿色食品生产的技术要求
首先绿色食品对产地环境的空气质量、农田灌溉水质、畜禽养殖用水的水质、渔业水质和土壤质量等均有一定的指标要求和浓度限值。其次，在生产和加工绿色食品中，所投入的农药和肥料，以及饮料和食品添加剂等应符合相关规定，在种养殖方面符合相关的的生产规程。再有，绿色食品从初级农产品到加工产品均应符合感官和理化以及生物学等方面的要求。从生物化学工程技术角度来解读绿色食品的生产，即在生产和加工中密切预防所生产的食品中被农药残留和放射性物质等污染，以保证食品的营养和安全性。
2. 生物化学技术的绿色食品生产中的应用
2.1 固氨转化技术的应用
养分在农作物生长中具有较强的促进作用，其中氮元素为植物生长提供了必要的养分。如果通过相关技术能够固化空气中的氮气使之被植物吸收，既可以节省生产投入成本还可提高农作物产量，而且尽量减少农作物使用化学肥料的数量更能符合绿色食品的标准。据王嘉祥报道[2]，许多细菌具有固化氮气的功能，同时绝大多数农作物对固氮菌具有排斥功能。因此，将固氨转化技术应用于农作物的生长过程中，便可以有效的解决多数农作物排斥固氮菌的问题。首先通过DNA技术改造固氮酶基因以强化其固氮能力，其次还可通过生物化学技术促进更多种类的农作物能够与固氮菌共生。
2.2 应用生物化学技术抵御病虫害
为了加快发展绿色食品生产，在有机农产品生产过程中遵循国际惯例，通过发展无公害农产品、绿色食品和有机农产品从而提高品牌农产品质量。应用生物化学技术替代农药可在减少农药残留基础上提高农作物抵御病虫害的能力。通过增强农作物抵御病虫害的基因，例如，在水稻中增加Bt蛋白基因，使其进入害虫体内影响害虫蛋白功能和发育进而达到杀死害虫的目的。这样可以在减少使用杀虫剂和农药残留基础上，增加水稻产量约11%。
3.应用生物化学技术改善绿色食品营养价值
应用生物化学技术改善食品营养价值方面，还可通过增加食品中的果聚糖、蛋白质和油脂含量等来提高食品的营养。以下本文将对生物化学技术提高食品中的果聚糖、蛋白质和油脂的含量进行简述。
3.1 增加食品中的果聚糖含量
果聚糖作为β-D-呋喃果糖的多聚体，由果糖聚合而生成。果糖残基数目通常是7-35，但也有少数是90-260。果聚糖有3种分型：（1）果糖残基以β2→1糖苷键连结而成的线形分子聚合生成的菊糖型。（2）果糖残基以β2→6糖苷键连结而成的线形分子聚合生成的左聚糖型。（3）混合型。许多植物根、茎、叶及种子中含有果聚糖，而且果聚糖这类碳水化合物能够有助于人体健康是肠胃菌的营养物质。应用生物化学工程技术中将1-SST基因转移到水稻和玉米等农作物上，可以使其果聚糖的含量增加。
3.2 增加食品中的蛋白质含量
人体所需的蛋白质多数来自植物性食物，其中谷类种子蛋白质含量达到15%，豆类种子蛋白质含量达到了29%[3]。但谷类和豆类的种子中分别缺少赖氨酸和蛋氨酸。赖氨酸作为人体必需的碱性氨基酸，具有促进人体发育和免疫的功能，还可提高中枢神经组织功能。而蛋氨酸也是人体必需的一种氨基酸，若蛋氨酸缺乏时会使人食欲降低，不利于生长发育还容易导致肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象。应用生物化学技术可改善食物蛋白质合成途径，将基因编码高的赖氨酸和蛋氨酸外源基因转至谷类和豆类中，以平衡豆类和谷类食物中的氨基酸所含的比例。
3.3 增加食品中的油脂含量
植物油脂是人们主要食用油，但植物油脂也存在着不饱和脂肪酸熔点低，以及热稳定性也相对低且容易在加热过程中分解的特点。为了改善植物油存在的上述不足，工业上通常采用氢化的方法来提升油脂熔点和热稳定性。但采用氢化的方法改变食用油的熔点和热稳定性不利于人体健康，容易增加人体中饱和脂肪酸，饱和脂肪酸（SFA）是含饱和键的脂肪酸。膳食中饱和脂肪酸多存在于动物脂肪及乳脂中，这些食物也富含胆固醇。饱和脂肪酸摄入量过高是导致血胆固醇、三酰甘油等升高的主因，进而引起动脉管腔狭窄，形成动脉粥样硬化，增加患冠心病的风险。但不饱和脂肪酸中的单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸均有利于人体健康，能够起到降血脂、改善血液循环和干扰血小板凝集的作用，还具有阻滞动脉粥样硬化斑块和血栓形成等效用。在绿色食品生产中通过结合转基因技术和人们需要提高植物油营养价值的要求，开发出高油酸含量的食用油，利用基因技术从酵母中将EPA和DHA以及花生四烯酸等长链不饱和脂肪酸生物合成酶基因，运用克隆技术编码这类酶基因再通过基因技术导入植物体内，使得植物油脂中的DHA等长链不饱和脂肪酸含量能够得到提升。
结束语
综上，为了加快发展绿色食品生产，在有机农产品生产过程中遵循国际惯例，运用生物化学技术，可以精简生产资金的投入同时也减少食品被污染几率以提高绿色食品的质量和安全性。
参考文献
化学工程与工艺。化学工程与工艺专业为广东省名牌专业，培养从事化工生产、科学研究、产品开发、管理、营销等工作的高级工程技术人员。本专业要求学生掌握化工生产过程的基本原理、方法、工艺和设备的特点和规律，既可在化学反应工程、传质与分离工程等传统化工领域从事科研和设计，又可在生物化工、环境化工、精细化工、能源化工、高分子化工等相关领域从事新工艺、新产品、新技术的研究与开发。主要课程：物理化学、流体力学与传热、传质与分离工程、化工热力学、化学反应工程、化工系统工程、精细化工、化学工艺学、生物化学工程、现代分离技术、环境工程、能源工程、新材料导论、化工商务、现代化工物流技术、化工自动控制、计算机应用等专业基础课程和专业课程。毕业生可在基础化工、石油化工、生物化工、轻工、冶金、能源、环境、化工物流、化工贸易等部门从事生产、设计、科研和产品开发、管理、教学、营销等工作，也可到金融、商检、外贸、海关、公安、政府部门等从事相关工作，或攻读更高的学位。毕业生适应面广，能力强，深受用人单位的欢迎，近年来一次就业率多次达到100%。
应用化学。创办于上世纪80年代初，为国内最早创办的应用化学专业之一，2005年被评为广东省名牌专业。目标是培养具有较系统的化学理论基础和实验技能以及良好的综合素质和创新精神，能够进行应用化学领域的研究、开发、生产、管理的高级科技人才。要求学生在较扎实地掌握工科公共基础、外语、计算机技能的基础上，系统地学习化学方面的基础知识、基本理论、基本技能以及相关的工程技术知识，受到应用基础研究方面的科学思维和科学实验训练，能从事应用化学专业，尤其是精细化学品化学、工业分析，应用电化学和现代测试技术等专业方向的实际工作和研究工作。主要课程：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、仪器分析、流体力学与传热、传质与分离工程、化工原理实验、结构化学、分离化学、无机功能材料、无机合成、精细化学品概论、有机合成、有机分析、环境化学、工业分析、商品理化检验、胶体与界面化学、催化及能源化学等专业基础课程和专业课程。毕业生可在商品检验、食品检验、环境保护、环境监测、化工安全评估、涂料、医药、洗涤用品、化妆品等相当广阔的领域就业，近年来一次就业率近100％。也可以攻读更高学位。
能源工程及自动化。本专业培养具备能源基础理论和工程知识，能从事在石油化工、天然气输送及利用、电力生产及自动化、制冷与空调等传统能源领域及太阳能、生物质能、风能等可再生及新能源领域进行研发、工程建设及运行管理工作的跨学科复合型高级人才。能源工业是国民经济的支柱产业，广东省是能源消耗大省，且一次能源匮乏，电力产业发展迅速，夏季时间长，空调和食品冷藏需求旺盛，液化天然气（LNG）的引入及惠州、湛江等几个石油化工基地的建设将使广东能源结构发生很大的变化。本专业将为能源工程领域培养急需的高级专门人才。本专业主要学习：化工原理、工程热力学，流体力学，传热学，换热器原理与设计，制冷技术、工业催化、天然气开采与利用、燃气输配、燃气燃烧与应用、石油炼制等基础及专 24业课程。学生将在专业学习阶段分为石油化工及天然气利用两个模块。毕业生可在石油炼制、天然气输配、电力生产、制冷空调、能源化工、可再生能源开发、高等院校等从事生产、管理、设计、营销、教学、科研工作，也可攻读更高学位。自2004年创办以来，本专业毕业生供不应求，一次就业率均为100%。
制药工程。本专业培养德、智、体全面发展，适应21世纪制药工程发展需要，具有制药工程专业知识，能在医药、农药、生物化工、精细化工、轻工和环境保护等部门从事医药产品生产工艺、新药研究与开发、医药企业管理、医药产品营销等方面工作的高级工程技术人才和管理人才。学生主要学习有机化学、物理化学、药物化学、药理学、制剂学、生物化学、化工原理、制药工艺学、制药工程学、制药分离技术、制药过程控制原理与仪表、计算机应用、药品营销、药事管理与法规等。毕业生可在制药企业、医药公司、医疗卫生、高等院校从事生产、管理、设计、营销、教学、科研和药品开发工作，也可到金融、商检、外贸、海关、公安、政府部门等从事相关工作，或攻读更高学位。制药工程专业涉及化学制药、生物制药和天然产物（包括中药）制药三大方向。本专业将在专业知识，创新能力和业务素质三方面对学生进行综合素质的培养和训练。毕业生知识面宽、适应能力强，就业前景广阔，近年来一次就业率均为98%。
（来源：文章屋网 ）
专业
代码
专 业 名 称
专业课Ⅰ
专业课Ⅱ
01
汉语言文学（文）
现代汉语
中国现代文学
02
法学（文）
法理学
宪法学
03
工商管理（文）
管理学
会计学
04
金融学（文）
货币银行学
会计学
05
旅游管理（文）
旅游学概论
中国旅游地理
06
思想政治教育（文）
哲学原理
政治经济学
07
历史学（文）
中国古代史
世界近代史
08
广播电视学（文）
新闻学理论
汉语写作
09、44
学前教育（文、理）
学前教育学
学前心理学
10
应用心理学（文）
普通心理学
实验心理学
11、41
会计学（文、理）
财务会计
会计学基础
12
国际经济与贸易（文）
西方经济学
会计学
13
市场营销（文）
市场营销
会计学
14
财务管理（文）
财务管理学
会计学
15、43
地理科学（文、理）
中国地理
地图学
16
英语（外）
综合英语
翻译写作
17
视觉传达设计（艺）
素描
平面构成
18
服装与服饰设计（艺）
素描
平面构成
19
艺术教育（艺）
艺术学概论
中外艺术史
20
美术学（艺）
素描
色彩
21
音乐学（艺）
声乐
钢琴
22
通信工程（理）
电路分析基础
模拟电子技术
23
网络工程（理）
计算机网络
微机原理
24
计算机科学与技术（理）
电路分析基础
模拟电子技术
25
工程管理（理）
建筑材料
建筑构造
26
机械设计制造及其自动化（理）
材料力学
机械设计基础
27
电气工程及其自动化（理）
电路分析基础
模拟电子技术
28
机械工程（理）
材料力学
机械设计基础
29
电子信息科学与技术（理）
电路分析基础
模拟电子技术
30
数学与应用数学（理）
高等代数
数学分析
31
纺织工程（理）
纺织材料学
纺纱工程
32
化学（理）
分析化学
无机化学
33
化学工程与工艺（理）
物理化学
化工原理
34
生物技术（理）
植物学
动物学
35
生物科学（理）
植物学
动物学
36
药学（理）
有机化学
分析化学
37
园林（理）
植物学
生态学
38
动物科学（理）
动物生理学
动物生物化学
39
油气储运工程（理）
工程力学
工程流体力学
40
植物科学与技术（理）
植物学
植物生理学
42
软件工程
数据结构
C语言
45
中药学（医）
中药学
中药制剂
46
临床医学（医）
解剖学
诊断学
47
口腔医学（医）
口腔解剖生理学
口腔综合
（口腔内科学、口腔颌面外科学、口腔修复学）
48
医学检验技术（医）
生物化学
检验综合
（微生物学检验、免疫学检验、寄生虫学检验、血液学检验、生物化学检验、临床检验基础）
49
康复治疗学（医）
康复评定学
康复技术学
（作业与物理疗法）
50
护理学（医）
解剖学
诊断学
51
中医学（医）
1 生物化学的发展历程
1.1 生物化学的研究现状
与其他学科相比，生物化学是一门出现时间较晚的基础学科，它出现在人们的视野里的时间非常短。虽然它的出现时间很短但是却创造出了很多价值对人们的生活非常有帮助。近些年来，经过生物化学科学家们的不懈努力，我国的生物化学已经取得了非常重要的研究成果，使人们能够更加清楚地知道生物大分子的分解代谢、生物的合成途径以及它们之间的相互关系。科学家们还合成了很多种具有生物化学活性蛋白质及基因。人们根据生物化学成功研制出来了克隆技术、人类基因组计划，这些都在不断地推动科技向前发展。
1.2 生物化学的发展历程
人类把生物化学史分为三个部分，从叙述生物化学到动态生物化学最后是机能生物化学，这三部分的生物化学代表生物化学史上的三个不同的阶段，生物化学是从18世纪开始被人们发现的。一开始，舍勒研究生物体的各种化学组成成分，然后发现了生物与化学之间的联系，这为人们之后研究生物化学奠定了基础。在接下来的时间里有各门类的科学家去研究生物化学，他们分别合成了尿素、多肽；发现了核酸；引进生物催化剂的概念；进而又发现了必需氨基酸、必需脂肪酸、各种维生素及生物生命活动不可缺少的微量元素；之后又确定了蛋白质和DNA在遗传中所起到的作用；到今天的基因工程和克隆。生物化学在最近的一百年里飞速发展，给我们的生活带来了翻天覆地的变化。
1.3 现阶段生物化学的研究热点
虽然生物化学出现的时间很短，但是已經取得了很大的进步，生物化学现阶段的研究虽然距离我们预计的目标很遥远，但是生物化学的发展空间是不可估计的。生物化学主要突出对生物大分子物质的合成、结构和功能，生物工程，生物膜结构，物质代谢调控的研究，并且已经取得了一些进步。通过研究生命大分子的物质组成我们知道生命的基本物质是核酸和蛋白质；通过研究生物膜结构，我们懂得了，膜结构是生物体的基本结构之一，细胞间进行物质交换和传递都需要膜结构；通过对生物工程的研究，人类揭开了生命的秘密。现阶段的研究已经取得了很大的成功，但仍有一些地方我们没有研究出结果仍需要继续努力研究。
2 高科技的应用给生物化学带来的新发展
2.1 将高科技应用到生物化学的研究中
随着时代的不断进步，科技在不断发展，于是高科技就被应用到了我们的生活中，科学家们也把高科技应用到了生物化学的研究中。人们将同位素标记法应用到了生物化学的研究中，利用同位素跟踪技术能够准确地找到被标记的物质在生物体中的具置，这样有利于人们对生物体的观测，帮助人们研究生物化学。人们还将近些年逐渐发展起来的生物芯片技术应用到了生物化学的研究中，生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片和细胞芯片它们之间的不同在于探针的差别，人们通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可以产生更多的应用价值，为生物化学的研究提供了有利的帮助。
2.2 高科技的应用对生物化学研究所起到的作用
科学家们应用同位素标记法，使生物化学的研究更加容易，科学家们可以利用同位素对生物体内的物质进行追踪，这样可以有效地追踪到生物体内的物质。科学家们利用生物芯片，为“后基因组计划”时期研究基因的功能和现代医学事业的发展提供了有利的帮助，在不久的将来更会在基因的发现、基因诊断方面取得重大的进步，为社会带来历史性的进步。
3 结语
我们都知道，人类的生产和生活都离不开生物化学的帮助，人类要面临人口数量、饮水、粮食、生活环境和住房等各种各样的问题，在解决这些问题的过程中我们离不开生物化学的帮助。生物化学的发展前景不可估计，特别是把高科技运用到了生物化学中的时候，生物化学的发展前景更是不可限量。将高科技应用到生物化学中给生物化学领域带来了新的发展，更加方便了我们的生活。总之，生物化学已经渗透到了我们生活的一点一滴中，我们需要解决的许多问题都需要生物化学的帮助。
[参考文献]
一、我国生态环境现状 二、现代生物技术与环境保护
现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。首先,生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。其次,利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底的手段。再次,生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理以及有毒有害物质的无害化处理等各个方面。
三、现代生物技术在环境保护中的应用
(一)污水的生物净化
污水中的有毒物质其成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。
(二)污染土壤的生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌;另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。
关键词：燃料乙醇 工艺 创新
随着世界石化能源的日趋匮乏，石油类产品价格日益攀升，开发一种绿色可持续的能源已经变得相当急迫。乙醇作为一种生产工艺成熟、生产来源广泛的替代能源越来越受到人们的关注。
乙醇俗称酒精，它以玉米、小麦、薯类、糖蜜木质纤维素等为原料经发酵，蒸馏而制成。所谓燃料乙醇是指对浓度95%左右的乙醇进一步脱水，再加上5%体积分散（一般为无铅汽油或无铅的烃类）的变性剂使之成为水分小于0.8%，且不可食用的变性无水乙醇。燃料乙醇既是一种清洁能源，又是一种良好的汽油增氧剂和辛烷值调和组分，用以代替四乙基铅和甲基叔丁基醚（MTBE）或乙基叔丁基醚（ETBE），乙醇调入汽油对降低汽车尾气中的一氧化碳含量很有效，起到净化空气的效果，同时，乙醇用粮食制造，是一种生物转化的太阳能，是一种取之不尽，用之不竭的可再生能源，在汽油中加入一定比例的乙醇作燃料，能节约石油、净化空气，转化多余的粮食，为人类社会的可持续发展提供一条简单有效的途径。
目前，世界上燃料乙醇的生产方法有合成法（即乙烯水合法）和生物法两种。由于近年来受原油资源问题及乙烯价格上涨的制约，合成法被生物法所取代。生物法生产燃料乙醇，大部分是以甘蔗、玉为、薯干和植物秸杆与农产品或农林废弃物为原料酶解糖化发酵制造的，其生产工艺有酶解法、酵水解法及一步酶法工艺法等。这段工艺与食用乙醇的生产工艺基本相同，所不同的是需增加浓缩脱水后处理工艺，使其水的体积分数降到1%以下，由于乙醇生产过程中水的存在，使得乙醇与水形成二元共沸物，而采用普通精馏方法所得乙醇中水的体积分数约为5%，要想控制燃料乙醇水的体积分数达到1%以下就必须采用较新的脱水工艺（目前开发的脱水工艺主要有：渗透汽化、吸附蒸馏、特殊蒸馏、加盐萃取蒸馏、变压吸附和超临界萃取分离等），脱水后制成的燃料乙醇再加少量变性剂就成为变性燃料乙醇。
燃料乙醇生物法生产过程包含发酵生物化学反应与乙醇分离两大主要过程，其工艺流程与人们熟知的化学工程中的许多单元操作存在不少共同点，如传递和反应诸多化学工程问题，所不同的是这里反应是发酵生化反应。在理论上来说似乎是简单的过程，但要想在大规模水平上获得最大效率，却需要依靠生物学和化学工程的结合。
化学工程的核心仍是“三传一反”，即使在纳米尺度上，反应和传递两种因素的共同作用是造成形形式式物质结构的根本原因，目前发醇工艺的放大仍停留在经验阶段，并没有上升到理论水平，这与燃料乙醇发展的需求极不相称，因此，采用化学工程的成熟理论及先进技术来研究燃料乙醇工艺过程，并进行创新具有重要的理论及实际意义。
一、发酵过程的化学工程分析
1.多尺度问题
由于酒精发酵过程是一个综合了微生物学、生物化学以及化学工程等的复杂过程，因此，模拟市场计算该过程不能仅仅单一采用传统的生物学方法或化学工程的方法，而应对生物反应器中多尺度问题作综合考虑。在化学工程学角度看来，酒精发酵罐可以看做是反应器，理论上计算反应器的模型应可以适用于酒精发酵罐。
2.动力学与放大
乙醇发醇过程前沿课题主要集中在液化、糖化和发酵过程节能降耗，包括：耐高温、高糖浓度、高乙醇浓度的能力以及酵母高效发酵过程的基础研究；液化酶、糖化酶的作用机制及实际物系的动力学研究；同步糖化发酵动力学方面的研究。从化学工程角度看，上述问题涵盖发酵生物反应动力学及传递特性两个方面，动力学方法是发酵过程放大的理论基础。发酵动力学包括两个层次：一是本征动力学，它是指没有传递等工程因素影响时，发酵生物反应固有的速率；二是宏观动力学，它是指在反应器内所观测到的总反应速率及其形式和结构、操作方式、物料的流动与混合，传递与传热等。
在大多数情况下，只要体系物性、流场、流态与在实际操作（热态）时比较接近，往往可以用冷模的实验方法模拟在热态下的流体力学状态，这对大设备的放大规律的研究有帮助。因此，采用大型冷模研究在过程设备中流体的流体力学特性并与小型热模所进行的动力学研究相结合是研究发酵设备放大规律的一种有效方法。
3.发酵罐内多场分布
多场分布包括温度分布、浓度分布和速率分布。发酵生物反应器中的物理因素—传递特性将影响到反应器内基质和产物的浓度分布及温度分布，进而影响到反应器内某一组分的反应速率。因此，传递特性的研究是不可忽视的问题，研究发酵罐内传热、传质及传动将是化学工程领域的一项重要任务，同时也为更好地控制发酵过程提供了理论依据。
CFD模型在模拟反应器内的温度、浓度和速度分布上是一种十分重要的方法，应引起重视。
二、乙醇纯化过程中的化学工程问题
采用发酵的方法生产乙醇，同时不可避免地会生成水，要获得乙醇势必要对乙醇和水进行分离，从原理讲分离乙醇和水的方法有精馏、吸附、渗透汽化膜分离等方法，然后发酵液中乙醇质量分数一般为5%～12%，而燃料乙醇产品的纯度却要在99%以上。因而从发酵液中分离出乙醇所消耗费的能量占总能量的绝大部分。所以从发酵液中分离乙醇—水混合液一般分两步：先用普通精馏得到质量分数为92.4%的乙醇，再用共沸精馏、萃取精馏、液液萃取、吸附或其它方法得到无水乙醇。
精馏作为具有技术成熟度和应用成熟度较高的分离方法，是分离乙醇—水混合液最早，也是最普遍的方法，但需很高的能耗。现有3种方法替代精馏方法生产乙醇：萃取法、超临界流体法和渗透蒸发膜分离法，这部分工艺几乎等同于化学工程的分离工艺技术，可以应用。
三、生物发酵反应与分离过程耦合
现有燃料乙醇工艺的基础研究包括生产过程放大和流程创新、研究生物反应与分离过程耦合探索新的短流程工艺。
将生物发酵直接看作反应并与分离技术耦合来提高整个发酵及分离的效率，将推动燃料乙醇工艺的技术进步。
多场耦合对开发新型发酵与分离设备具指导意义，未来发展趋势必将是将反应与分离以及多种分离结合一起的设备。如精馏与吸附、发酵与精馏等通过一个设备操作实现两者完美结合，而目前的多塔生产工艺将会被逐渐淘汰而发展对应短流程工艺这方面研究及发展将极大地消减成本，同时也降低能耗，对改善反应与分离过程，提高效率具很大潜力。
贯穿于燃料乙醇生产过程的流体流动、热量传递、质量传递问题与发酵生化反应交织在一起，对燃料乙醇过程产生决定性的影响。发酵过程尤其是同步糖化发酵技术背后的物理、生物、化学机制及工程策略，发酵罐中流场、温度场及浓度场的多场耦合，对生物反应器中多尺度问题作综合考虑，采用人工智能研究流程优化组合分析工程策略，发展新型分离发酵设备等，都是目前急需研究的内容，是燃料乙醇领域的难点和热点问题。
采用化学工程学理论及方法研究燃料乙醇生物反应工程规律、工程放大及流程创新将是一种主要趋势。
参考文献
[1] 李静海.浅谈21世纪的化学工程[J]. 化工学报，2008，59（8）： 1879-1883.
