時間：2023-10-11 16:23:10
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一（略）
近幾年，隨著國外生物技術的飛速發展，我國的生物化學工程也取得了很大進步。根據相關部門的調查數據顯示，現如今的生物化工產品涉及到多個生活中的多個領域，例如:醫藥、農藥、食品等行業。在醫藥領域，抗生素的生產發展非常快，當前已經普遍應用到臨床醫學中，根據有關數據顯示，我國抗生素生產在世界排名第一位，而且該數據每年都呈增長的趨勢;在農藥領域，生物化學工程的農藥種類越來越多，例如:赤霉素、井霉素等品種，從而滿足了農業生產的需要，同時藥物生產技術仍在不斷的發展;在食品領域，特別是氨基酸和檸檬酸的生產量越來越大，而且一直是以成倍的趨勢增長，這些產品不僅可以滿足國內市場的需要，而且還出口各國［1］。
三、生物化學工程發展過程中存在的問題
經過大量的調查得知，生物化學工程的發展受很多因素的影響，這樣一來，不僅使我國生物化學工程出現了諸多問題，而且也使生物化學工程面臨巨大的挑戰。以下從生物化學工程的不合理產品結構、存在的局限性、生產技術與工藝不完善以及缺少完善的科研體系等方面，對生物化學過程發展中存在的問題進行探討和分析。
(一)生物化學工程的產品結構不合理目前，我國生物化學工程的結構還不是很合理，大多數企業生產的產品都比較單一，而且檔次也不高，更不能滿足國內市場的需求。從發展技術看，生產高檔次醫藥產品的技術并不完善，國家每年都要耗費大量資金從國外進口高檔次的醫藥產品。
(二)生物化工產業范圍具有一定的局限性現如今，國內生物化工產業還具有一定的局限性，主要應用到了輕工業、醫藥和食品行業。因此，大多數企業對生物化工產品生產領域并不是非常了解，特別是對精細化產品的生產更是一無所知，這些都直接阻礙了生物化學工程規模的擴大。因此，就更不用說利用生物化學工業技術指導企業走向世界。除此之外，由于國內生物化學工程的發展較快，我國政府缺少有關生物化學工程領域的研究體系和規范體系，因此，企業在日常的生產過程中，不僅消耗了大量的資源，而且嚴重地污染了生活環境，使生物化學工程的技術一直在低水平線上發展［2］。
(三)生產技術與工藝不完善由于生物化學工程在生產技術方面還存在很多問題，例如:設備和工藝并不完善，而且上下游技術不相適應，從而使得產品的獲得率偏低，導致企業用高成本換來低效益的不良后果。根據有關部門的數據統計，盡管我國生物化學工程生產的檸檬酸和乳酸等的技術水平非常高，但是，很多產品的生產技術和國外發達國家相比還存在很大差距，只有極少數的產品生產略高于國外水平。因此，目前有很多企業為了更新生產技術，提高生產效率，更為了獲得更大的市場占有率，會投入大量資金，從西方發達國家購進先進的生產設備，例如:生物反應器、監控設備、生物傳感器等等。雖然企業的生產效率提高了，但是，并不利于企業實現長期生產目標。
(四)生物化學工程缺少完善的科研體系和西方發達國家相比，我國生物化學工程發展起步較晚，而且國家對生物化學工程的基礎研究投入資源較少，缺少一個完善的科研體系，技術創新能力較差。而且有些企業對生產技術的開發和引進能力非常差。經過調查發現，我國生物化學工程仍然是利用傳統的擴大投資的增長模式在發展，此種生產模式不僅使企業獲得較小的生產效益，而且不利于提高企業的競爭能力，甚至會阻礙企業的發展。
四、解決生物化學工程發展的有效措施
(一)科學調整生物化學工程的產業結構首先要對產業化結構進行科學、合理的調整，擴大高檔次產品的生產規模。比如:各大企業可以重點開發和研究有關醫藥的生化產品、具有一定功能性的食品等。除此之外，如今的生物化學工程發展正朝著多元化的方向發展，重點生產各種精細化產品或者傳統的生產方法不能生產的產品，例如:生物色素、工業酶制劑等。只有這樣，才能使企業的經濟效益和市場競爭得到快速提高。
(二)不斷擴大生物化學工程的生產規模目前，生物化學工程的生產規模并不能滿足當今市場的需求，因此，企業要擴大生物化學工程的生產規模，為企業贏得更大的市場占有率。政府部門要給予企業大力支持和幫助。可以制定更多的政策和措施來鼓勵人們建設更多、更大的生物化學企業。特別是要大量建立和培養科技創新企業。企業可以把研發、生產和銷售集中在一起管理，從而降低企業生產成本。另一方面，鼓勵生物化學企業積極參與到相關技術的研究行列中，淘汰生產技術非常落后和競爭力不強的企業。
(三)加大對生物化學工程的資金投入從生物化學工程的整體來看，企業對生物化學工程的教育投入是較少的，培養一大批具有生物化學工程的人才是企業發展的基礎。企業想要從根本上使生物化學工程在市場中的競爭力有所提高，就應該從相關人員的技術水平和專業素質方面著手。當下，生物化學工程是一個比較熱門的產業，然而，企業大多數的生產技術人員都是從事傳統化工行業的人員，沒有經過專業的技能培訓就上崗工作。由于長期受傳統化工生產思想的影響，這些員工不具備完善的專業知識，且對生產設備的生產操作能力也較差。所以，想要真正解決當前我國生物化學工程在發展過程中的問題，就要重視培養生物化工的專業人才。
(四)加大生物化學工程的技術研究根據調查發現，我國缺乏對知識產權的認識和保護。我國生物化學工程的發展也存在這樣的現象，國家和企業對知識產權的保護并不重視，原本自己企業研究的新產品卻讓其它企業所占有，這不僅打消了相關研究人員的工作熱情和積極性，而且也使企業損失嚴重，加速人才外流。因此，國家和企業對知識產權要非常重視，并通過相應的措施加以保護［3］。只有這樣，才可以充分調動相關科研人員工作的積極性和熱情，同時又能帶動國外一大批有才能的人回國研究和發展。
(五)加強產學研結合在生物化學工程發展的過程中，企業要特別注重上下游生產技術的結合，而且更應該向國外先進企業學習其生產技術和工藝，實現優勢互補，從而推動企業的產學研的結合。此外，企業在生產過中出現的大多數問題，都是因為上下游的生產技術聯系不夠緊密，甚至不能配套使用，這就直接影響到了技術的經濟指標。所以，企業在加大人力與財力投入的基礎上，還要充分考慮生物化學工程中上下游生產技術的結合。
今年來,由于生物技術的快速發展,使得我國生物學工程的發展也在不斷向前,并已有一定的基礎。調查顯示,當前生物化工的產品已經涉及到保健、醫藥、農藥以及食品等各個領域與方面。①在醫藥方面,抗生素得到迅猛發展,并且在臨床中的使用最普遍,相關數據表明,目前我國抗生素的產量達到世界首位,此數據還在不斷增長;②在農藥方面,生物化工的農藥品種也層出不窮,主要包括井霉素、赤霉素以及蘇云金桿菌等,該技術不斷進步,并且逐步滿足了我國農業生產的需要;③在食品與飼料方面,氨基酸、檸檬酸等的產量不斷加大,并呈現數倍增產的趨勢,該產品已經不只為了滿足于本國市場,還出口到世界各國。
2、我國生物化學工程發展中所存在的問題
經過深入調查分析可知,由于各種因素的限制,使得我國生物化學工程在發展過程中也存在著許多問題與不足,也將面臨著新的挑戰,本文主要從以下幾方面的問題著手分析:
(1)我國生物化學工程的產品結構布置不夠科學,許多企業往往存在品種單一、低檔次等問題,不能滿足當今市場的需求。對于檔次較高的醫藥生化產品例如激素類、干擾素、藥用多肽等,在我國的生產技術還不完善,不能滿足本土市場需求,每年還需花費大量資金從國外進口。
(2)當前我國的生物化工產業主要局限于輕工、醫藥、食品業等。所以,許多企業對生物化工產品尤其是精細化工產品這一領域的了解不足,不利于擴大生產,更不用說通過這些技術引領企業走向世界。此外因生物化學發展速度較快,我國相關部門對該行業的研究及規范還不成體系,導致生產過程中的能源消耗大,環境污染嚴重,技術在低水平徘徊。
(3)在生產技術上存在許多不足,生產設備與工藝配套不完善,上下游技術不配套,產物的收得率低,生產成本高企業效益低。相關數據表明,雖然目前我國的產品如檸檬酸、乳酸等的發酵水平較高,但其他絕大多數產品的技術明顯低于國外。從而,某些企業為了引進新技術提高生產效率,只能每年都要投入大量資金從外國進口細胞破碎機、生物反應器、計算機監控設備以及生物傳感器等,不利于企業的長期生產目標。
(4)我國生物化學工程的發展歷史較短,基礎研究的投入較薄弱,還沒有形成一個完整的科研體系,技術創新能力不強,同時,相關企業的技術開發、技術吸收能力差。調查顯示,當前該行業的生產發展多數依靠傳統的粗放型擴大投資的增長模式,從而生產效益低下、市場競爭力不強,不利于企業的發展。
3、我國生物化學工程發展問題的解決建議
本文經過深入探究分析我國生物化學工程發展過程中所存在的問題,并借鑒國外先進技術,主要從以下幾方面來解決當前的問題:
(1)合理調整產業化結構,擴大并發展高檔次的產品。例如加大對醫藥生化產品、功能性食品及添加劑等高檔產品的研發與生產。此外,使生物化學工程的發展呈現多元化,著重生產如生物色素、微生物多糖、工業酶制劑以及表面活性劑等多種精細化工產品以及采用傳統技術無法生產的產品,從而提高企業的經濟效益與市場競爭力。
(2)不斷擴大生物化工的生產規模,提高競爭力。因此,我國相關部門應該出臺更多有效措施來鼓勵建設大型的生物化工企業,使之能夠將研發、生產、銷售融于一體,從而節省生產成本。尤其要加大力度去培育一批科技創新型企業,此外,還要鼓勵那些具有發展生物化工產業的企業加入該技術發展行列,向著創新型生化公司的方向發展,并淘汰那些生產技術落后,市場競爭力低下的企業,從而提高我國整體生物化工行業的競爭力,并有利于擴大我國生物化工的產業規模。
本著與時俱進、公平公正、綜合評價的原則，確保掌握本學科基礎理論和專業知識的人才選拔的基礎上，加強多樣化的生源吸納，促進學科交叉。生命科學與技術學院在招生目錄中做如下修改：
“081700化學工程與技術”專業考試科目“④860物理化學”更改為“④870生物化學或860物理化學”；
“082200輕工技術與工程”專業考試科目“④860物理化學”更改為“④870生物化學或860物理化學”；
[關鍵詞]生物化學工程技術 綠色食品 應用
中圖分類號：TU994 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0228-01
綠色食品是指按照國家的專門機構提出的要求進行無污染和無公害食品的生產，所生產出的食品符合優質且安全營養的食品標準。通常消費者和專家將綠色食品稱為“21世紀的主導食品”、“餐桌上的新革命”。在稱謂方面國外將類似我國綠色食品的食品稱為有機食品或生態食品，或將綠色食品稱為自然食品，當前我國有效使用綠色食品標志的企業總數已經超過了3962家，產品總數超過10708個，而且中國綠色食品發展中心已同世界上90多個國家和地區，500多個相關組織建立了聯系[1]。由此可見提倡天然、安全、健康的食品消費成為了國內、國外人們食品消費的主流。
1. 綠色食品生產的技術要求
首先綠色食品對產地環境的空氣質量、農田灌溉水質、畜禽養殖用水的水質、漁業水質和土壤質量等均有一定的指標要求和濃度限值。其次，在生產和加工綠色食品中，所投入的農藥和肥料，以及飲料和食品添加劑等應符合相關規定，在種養殖方面符合相關的的生產規程。再有，綠色食品從初級農產品到加工產品均應符合感官和理化以及生物學等方面的要求。從生物化學工程技術角度來解讀綠色食品的生產，即在生產和加工中密切預防所生產的食品中被農藥殘留和放射性物質等污染，以保證食品的營養和安全性。
2. 生物化學技術的綠色食品生產中的應用
2.1 固氨轉化技術的應用
養分在農作物生長中具有較強的促進作用，其中氮元素為植物生長提供了必要的養分。如果通過相關技術能夠固化空氣中的氮氣使之被植物吸收，既可以節省生產投入成本還可提高農作物產量，而且盡量減少農作物使用化學肥料的數量更能符合綠色食品的標準。據王嘉祥報道[2]，許多細菌具有固化氮氣的功能，同時絕大多數農作物對固氮菌具有排斥功能。因此，將固氨轉化技術應用于農作物的生長過程中，便可以有效的解決多數農作物排斥固氮菌的問題。首先通過DNA技術改造固氮酶基因以強化其固氮能力，其次還可通過生物化學技術促進更多種類的農作物能夠與固氮菌共生。
2.2 應用生物化學技術抵御病蟲害
為了加快發展綠色食品生產，在有機農產品生產過程中遵循國際慣例，通過發展無公害農產品、綠色食品和有機農產品從而提高品牌農產品質量。應用生物化學技術替代農藥可在減少農藥殘留基礎上提高農作物抵御病蟲害的能力。通過增強農作物抵御病蟲害的基因，例如，在水稻中增加Bt蛋白基因，使其進入害蟲體內影響害蟲蛋白功能和發育進而達到殺死害蟲的目的。這樣可以在減少使用殺蟲劑和農藥殘留基礎上，增加水稻產量約11%。
3.應用生物化學技術改善綠色食品營養價值
應用生物化學技術改善食品營養價值方面，還可通過增加食品中的果聚糖、蛋白質和油脂含量等來提高食品的營養。以下本文將對生物化學技術提高食品中的果聚糖、蛋白質和油脂的含量進行簡述。
3.1 增加食品中的果聚糖含量
果聚糖作為β-D-呋喃果糖的多聚體，由果糖聚合而生成。果糖殘基數目通常是7-35，但也有少數是90-260。果聚糖有3種分型：（1）果糖殘基以β2→1糖苷鍵連結而成的線形分子聚合生成的菊糖型。（2）果糖殘基以β2→6糖苷鍵連結而成的線形分子聚合生成的左聚糖型。（3）混合型。許多植物根、莖、葉及種子中含有果聚糖，而且果聚糖這類碳水化合物能夠有助于人體健康是腸胃菌的營養物質。應用生物化學工程技術中將1-SST基因轉移到水稻和玉米等農作物上，可以使其果聚糖的含量增加。
3.2 增加食品中的蛋白質含量
人體所需的蛋白質多數來自植物性食物，其中谷類種子蛋白質含量達到15%，豆類種子蛋白質含量達到了29%[3]。但谷類和豆類的種子中分別缺少賴氨酸和蛋氨酸。賴氨酸作為人體必需的堿性氨基酸，具有促進人體發育和免疫的功能，還可提高中樞神經組織功能。而蛋氨酸也是人體必需的一種氨基酸，若蛋氨酸缺乏時會使人食欲降低，不利于生長發育還容易導致腎臟腫大和肝臟鐵堆積等現象。應用生物化學技術可改善食物蛋白質合成途徑，將基因編碼高的賴氨酸和蛋氨酸外源基因轉至谷類和豆類中，以平衡豆類和谷類食物中的氨基酸所含的比例。
3.3 增加食品中的油脂含量
植物油脂是人們主要食用油，但植物油脂也存在著不飽和脂肪酸熔點低，以及熱穩定性也相對低且容易在加熱過程中分解的特點。為了改善植物油存在的上述不足，工業上通常采用氫化的方法來提升油脂熔點和熱穩定性。但采用氫化的方法改變食用油的熔點和熱穩定性不利于人體健康，容易增加人體中飽和脂肪酸，飽和脂肪酸（SFA）是含飽和鍵的脂肪酸。膳食中飽和脂肪酸多存在于動物脂肪及乳脂中，這些食物也富含膽固醇。飽和脂肪酸攝入量過高是導致血膽固醇、三酰甘油等升高的主因，進而引起動脈管腔狹窄，形成動脈粥樣硬化，增加患冠心病的風險。但不飽和脂肪酸中的單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸均有利于人體健康，能夠起到降血脂、改善血液循環和干擾血小板凝集的作用，還具有阻滯動脈粥樣硬化斑塊和血栓形成等效用。在綠色食品生產中通過結合轉基因技術和人們需要提高植物油營養價值的要求，開發出高油酸含量的食用油，利用基因技術從酵母中將EPA和DHA以及花生四烯酸等長鏈不飽和脂肪酸生物合成酶基因，運用克隆技術編碼這類酶基因再通過基因技術導入植物體內，使得植物油脂中的DHA等長鏈不飽和脂肪酸含量能夠得到提升。
結束語
綜上，為了加快發展綠色食品生產，在有機農產品生產過程中遵循國際慣例，運用生物化學技術，可以精簡生產資金的投入同時也減少食品被污染幾率以提高綠色食品的質量和安全性。
參考文獻
化學工程與工藝。化學工程與工藝專業為廣東省名牌專業，培養從事化工生產、科學研究、產品開發、管理、營銷等工作的高級工程技術人員。本專業要求學生掌握化工生產過程的基本原理、方法、工藝和設備的特點和規律，既可在化學反應工程、傳質與分離工程等傳統化工領域從事科研和設計，又可在生物化工、環境化工、精細化工、能源化工、高分子化工等相關領域從事新工藝、新產品、新技術的研究與開發。主要課程：物理化學、流體力學與傳熱、傳質與分離工程、化工熱力學、化學反應工程、化工系統工程、精細化工、化學工藝學、生物化學工程、現代分離技術、環境工程、能源工程、新材料導論、化工商務、現代化工物流技術、化工自動控制、計算機應用等專業基礎課程和專業課程。畢業生可在基礎化工、石油化工、生物化工、輕工、冶金、能源、環境、化工物流、化工貿易等部門從事生產、設計、科研和產品開發、管理、教學、營銷等工作，也可到金融、商檢、外貿、海關、公安、政府部門等從事相關工作，或攻讀更高的學位。畢業生適應面廣，能力強，深受用人單位的歡迎，近年來一次就業率多次達到100%。
應用化學。創辦于上世紀80年代初，為國內最早創辦的應用化學專業之一，2005年被評為廣東省名牌專業。目標是培養具有較系統的化學理論基礎和實驗技能以及良好的綜合素質和創新精神，能夠進行應用化學領域的研究、開發、生產、管理的高級科技人才。要求學生在較扎實地掌握工科公共基礎、外語、計算機技能的基礎上，系統地學習化學方面的基礎知識、基本理論、基本技能以及相關的工程技術知識，受到應用基礎研究方面的科學思維和科學實驗訓練，能從事應用化學專業，尤其是精細化學品化學、工業分析，應用電化學和現代測試技術等專業方向的實際工作和研究工作。主要課程：無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、儀器分析、流體力學與傳熱、傳質與分離工程、化工原理實驗、結構化學、分離化學、無機功能材料、無機合成、精細化學品概論、有機合成、有機分析、環境化學、工業分析、商品理化檢驗、膠體與界面化學、催化及能源化學等專業基礎課程和專業課程。畢業生可在商品檢驗、食品檢驗、環境保護、環境監測、化工安全評估、涂料、醫藥、洗滌用品、化妝品等相當廣闊的領域就業，近年來一次就業率近100％。也可以攻讀更高學位。
能源工程及自動化。本專業培養具備能源基礎理論和工程知識，能從事在石油化工、天然氣輸送及利用、電力生產及自動化、制冷與空調等傳統能源領域及太陽能、生物質能、風能等可再生及新能源領域進行研發、工程建設及運行管理工作的跨學科復合型高級人才。能源工業是國民經濟的支柱產業，廣東省是能源消耗大省，且一次能源匱乏，電力產業發展迅速，夏季時間長，空調和食品冷藏需求旺盛，液化天然氣（LNG）的引入及惠州、湛江等幾個石油化工基地的建設將使廣東能源結構發生很大的變化。本專業將為能源工程領域培養急需的高級專門人才。本專業主要學習：化工原理、工程熱力學，流體力學，傳熱學，換熱器原理與設計，制冷技術、工業催化、天然氣開采與利用、燃氣輸配、燃氣燃燒與應用、石油煉制等基礎及專 24業課程。學生將在專業學習階段分為石油化工及天然氣利用兩個模塊。畢業生可在石油煉制、天然氣輸配、電力生產、制冷空調、能源化工、可再生能源開發、高等院校等從事生產、管理、設計、營銷、教學、科研工作，也可攻讀更高學位。自2004年創辦以來，本專業畢業生供不應求，一次就業率均為100%。
制藥工程。本專業培養德、智、體全面發展，適應21世紀制藥工程發展需要，具有制藥工程專業知識，能在醫藥、農藥、生物化工、精細化工、輕工和環境保護等部門從事醫藥產品生產工藝、新藥研究與開發、醫藥企業管理、醫藥產品營銷等方面工作的高級工程技術人才和管理人才。學生主要學習有機化學、物理化學、藥物化學、藥理學、制劑學、生物化學、化工原理、制藥工藝學、制藥工程學、制藥分離技術、制藥過程控制原理與儀表、計算機應用、藥品營銷、藥事管理與法規等。畢業生可在制藥企業、醫藥公司、醫療衛生、高等院校從事生產、管理、設計、營銷、教學、科研和藥品開發工作，也可到金融、商檢、外貿、海關、公安、政府部門等從事相關工作，或攻讀更高學位。制藥工程專業涉及化學制藥、生物制藥和天然產物（包括中藥）制藥三大方向。本專業將在專業知識，創新能力和業務素質三方面對學生進行綜合素質的培養和訓練。畢業生知識面寬、適應能力強，就業前景廣闊，近年來一次就業率均為98%。
（來源：文章屋網 ）
專業
代碼
專 業 名 稱
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專業課Ⅱ
01
漢語言文學（文）
現代漢語
中國現代文學
02
法學（文）
法理學
憲法學
03
工商管理（文）
管理學
會計學
04
金融學（文）
貨幣銀行學
會計學
05
旅游管理（文）
旅游學概論
中國旅游地理
06
思想政治教育（文）
哲學原理
政治經濟學
07
歷史學（文）
中國古代史
世界近代史
08
廣播電視學（文）
新聞學理論
漢語寫作
09、44
學前教育（文、理）
學前教育學
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10
應用心理學（文）
普通心理學
實驗心理學
11、41
會計學（文、理）
財務會計
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12
國際經濟與貿易（文）
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13
市場營銷（文）
市場營銷
會計學
14
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會計學
15、43
地理科學（文、理）
中國地理
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英語（外）
綜合英語
翻譯寫作
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視覺傳達設計（藝）
素描
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18
服裝與服飾設計（藝）
素描
平面構成
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中外藝術史
20
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21
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微機原理
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電路分析基礎
模擬電子技術
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工程管理（理）
建筑材料
建筑構造
26
機械設計制造及其自動化（理）
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28
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30
數學與應用數學（理）
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31
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32
化學（理）
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植物生理學
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中藥學
中藥制劑
46
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47
口腔醫學（醫）
口腔解剖生理學
口腔綜合
（口腔內科學、口腔頜面外科學、口腔修復學）
48
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生物化學
檢驗綜合
（微生物學檢驗、免疫學檢驗、寄生蟲學檢驗、血液學檢驗、生物化學檢驗、臨床檢驗基礎）
49
康復治療學（醫）
康復評定學
康復技術學
（作業與物理療法）
50
護理學（醫）
解剖學
診斷學
51
中醫學（醫）
1 生物化學的發展歷程
1.1 生物化學的研究現狀
與其他學科相比，生物化學是一門出現時間較晚的基礎學科，它出現在人們的視野里的時間非常短。雖然它的出現時間很短但是卻創造出了很多價值對人們的生活非常有幫助。近些年來，經過生物化學科學家們的不懈努力，我國的生物化學已經取得了非常重要的研究成果，使人們能夠更加清楚地知道生物大分子的分解代謝、生物的合成途徑以及它們之間的相互關系。科學家們還合成了很多種具有生物化學活性蛋白質及基因。人們根據生物化學成功研制出來了克隆技術、人類基因組計劃，這些都在不斷地推動科技向前發展。
1.2 生物化學的發展歷程
人類把生物化學史分為三個部分，從敘述生物化學到動態生物化學最后是機能生物化學，這三部分的生物化學代表生物化學史上的三個不同的階段，生物化學是從18世紀開始被人們發現的。一開始，舍勒研究生物體的各種化學組成成分，然后發現了生物與化學之間的聯系，這為人們之后研究生物化學奠定了基礎。在接下來的時間里有各門類的科學家去研究生物化學，他們分別合成了尿素、多肽；發現了核酸；引進生物催化劑的概念；進而又發現了必需氨基酸、必需脂肪酸、各種維生素及生物生命活動不可缺少的微量元素；之后又確定了蛋白質和DNA在遺傳中所起到的作用；到今天的基因工程和克隆。生物化學在最近的一百年里飛速發展，給我們的生活帶來了翻天覆地的變化。
1.3 現階段生物化學的研究熱點
雖然生物化學出現的時間很短，但是已經取得了很大的進步，生物化學現階段的研究雖然距離我們預計的目標很遙遠，但是生物化學的發展空間是不可估計的。生物化學主要突出對生物大分子物質的合成、結構和功能，生物工程，生物膜結構，物質代謝調控的研究，并且已經取得了一些進步。通過研究生命大分子的物質組成我們知道生命的基本物質是核酸和蛋白質；通過研究生物膜結構，我們懂得了，膜結構是生物體的基本結構之一，細胞間進行物質交換和傳遞都需要膜結構；通過對生物工程的研究，人類揭開了生命的秘密。現階段的研究已經取得了很大的成功，但仍有一些地方我們沒有研究出結果仍需要繼續努力研究。
2 高科技的應用給生物化學帶來的新發展
2.1 將高科技應用到生物化學的研究中
隨著時代的不斷進步，科技在不斷發展，于是高科技就被應用到了我們的生活中，科學家們也把高科技應用到了生物化學的研究中。人們將同位素標記法應用到了生物化學的研究中，利用同位素跟蹤技術能夠準確地找到被標記的物質在生物體中的具置，這樣有利于人們對生物體的觀測，幫助人們研究生物化學。人們還將近些年逐漸發展起來的生物芯片技術應用到了生物化學的研究中，生物芯片包括基因芯片、蛋白質芯片、組織芯片和細胞芯片它們之間的不同在于探針的差別，人們通過設計不同的探針陣列、使用特定的分析方法可以產生更多的應用價值，為生物化學的研究提供了有利的幫助。
2.2 高科技的應用對生物化學研究所起到的作用
科學家們應用同位素標記法，使生物化學的研究更加容易，科學家們可以利用同位素對生物體內的物質進行追蹤，這樣可以有效地追蹤到生物體內的物質。科學家們利用生物芯片，為“后基因組計劃”時期研究基因的功能和現代醫學事業的發展提供了有利的幫助，在不久的將來更會在基因的發現、基因診斷方面取得重大的進步，為社會帶來歷史性的進步。
3 結語
我們都知道，人類的生產和生活都離不開生物化學的幫助，人類要面臨人口數量、飲水、糧食、生活環境和住房等各種各樣的問題，在解決這些問題的過程中我們離不開生物化學的幫助。生物化學的發展前景不可估計，特別是把高科技運用到了生物化學中的時候，生物化學的發展前景更是不可限量。將高科技應用到生物化學中給生物化學領域帶來了新的發展，更加方便了我們的生活。總之，生物化學已經滲透到了我們生活的一點一滴中，我們需要解決的許多問題都需要生物化學的幫助。
[參考文獻]
一、我國生態環境現狀 二、現代生物技術與環境保護
現代生物技術是以DNA分子技術為基礎,包括微生物工程,細胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技術的總稱。現代生物技術不僅在農作物改良、醫藥研究、食品工程方面發揮著重要作用,而且也隨著日益突出的環境問題在治理污染、環境生物監測等方面發揮著重要的作用。自20世紀80年代以來生物技術作為一種高新技術,已普遍受到世界各國和民間研究機構的高度重視,發展十分迅猛。與傳統方法比較,生物治理方法具有許多優點。首先,生物技術處理垃圾廢棄物是降解破壞污染物的分子結構,降解的產物以及副產物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人類活動產生的環境污染減輕到最小程度,這樣既做到一勞永逸,不留下長期污染問題,同時也對垃圾廢棄物進行了資源化利用。其次,利用發酵工程技術處理污染物質,最終轉化產物大都是無毒無害的穩定物質,如二氧化碳、水、氮氣和甲烷氣體等,常常是一步到位,避免污染物的多次轉移而造成重復污染,因此生物技術是一種既安全又徹底的手段。再次,生物技術是以酶促反應為基礎的生物化學過程,而作為生物催化劑的酶是一種活性蛋白質,其反應過程是在常溫常壓和接近中性的條件下進行的,所以大多數生物治理技術可以就地實施,而且不影響其他作業的正常進行,與常常需要高溫高壓的化工過程比較,反應條件大大簡化,具有設備簡單、成本低廉、效果好、過程穩定、操作簡便等優點。所以,當今生物技術已廣泛應用于環境監測、工業清潔生產、工業廢棄物和城市生活垃圾的處理以及有毒有害物質的無害化處理等各個方面。
三、現代生物技術在環境保護中的應用
(一)污水的生物凈化
污水中的有毒物質其成分十分復雜,包括各種酚類、氰化物、重金屬、有機磷、有機汞、有機酸、醛、醇及蛋白質等等。微生物通過自身的生命活動可以解除污水的毒害作用,從而使污水中的有毒物質轉化為有益的無毒物質,使污水得到凈化。當今固定化酶和固定化細胞技術處理污水就是生物凈化污水的方法之一。固定化酶和固定化細胞技術是酶工程技術。固定化酶又稱水不溶性酶,是通過物理吸附法或化學鍵合法使水溶性酶和固態的不溶性載體相結合,將酶變成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物細胞是一個天然的固定化酶反應器,用制備固定化酶的方法直接將微生物細胞固定,可催化一系列生化反應的固定化細胞。運用固定化酶和固定化細胞可以高效處理廢水中的有機污染物、無機金屬毒物等,此方面國內外成功的例子很多,如德國將能降解對硫磷等9種農藥的酶,以共介結合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于處理對硫磷廢水,去除率達95%以上;近幾年我國在應用固定化細胞技術降解合成洗滌劑中的表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)方面取得較大進展,對于含100mg/L廢水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母細胞降解含酚廢水也已實際應用于廢水處理。
(二)污染土壤的生物修復
重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過生物作用(如酶促反應)改變重金屬在土壤中的化學形態,使重金屬固定或解毒,降低其在土壤環境中的移動性和生物可利用性,通過生物吸收、代謝達到對重金屬的削減、凈化與固定。污染土壤的生物修復過程可以增加土壤有機質的含量,激發微生物的活性,由此可以改善土壤的生態結構,這將有助于土壤的固定,遏制風蝕、水蝕,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
廢棄塑料和農用地膜經久不化解,估計是形成環境污染的重要成分。據估計我國土壤、溝河中塑料垃圾有百萬噸左右。塑料在土壤中殘存會引起農作物減產,若再連續使用而不采取措施,十幾年后不少耕地將顆粒無收,可見數量巨大的塑料垃圾嚴重影響著生態和環境,研究和開發生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技術一方面可以廣泛地分離篩選能夠降解塑料和農膜的優勢微生物、構建高效降解菌;另一方面可以分離克隆降解基因并將該基因導入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使兩者同時發揮各自的作用,將塑料和農膜迅速降解。同時,還需大力推行可降解塑料和地膜的研發、生產和應用。有些微生物能產生與塑料類似的高分子化合物即聚酯,這些聚酯是微生物內源性貯藏物質,可以用發酵方法進行生產,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔點、高彈性、不含有毒物質等優點而在醫學等許多領域有極好的應用前景。為了降低成本、提高產量,人們正在用重組DNA技術對相關的微生物進行改造,此方面目前一個研究熱點是采用微生物發酵法生產聚-羥基烷酸(PHAs),研究人員正設法構建出自溶性PHAs生產菌種,即將PHAs重組菌進行發酵,在積累大量的PHAs后,加入信號物質,使裂解蛋白產生,細胞壁破壞,PHAs析出,以簡化胞內產物PHAs的提取過程,降低提取成本。
關鍵詞：燃料乙醇 工藝 創新
隨著世界石化能源的日趨匱乏，石油類產品價格日益攀升，開發一種綠色可持續的能源已經變得相當急迫。乙醇作為一種生產工藝成熟、生產來源廣泛的替代能源越來越受到人們的關注。
乙醇俗稱酒精，它以玉米、小麥、薯類、糖蜜木質纖維素等為原料經發酵，蒸餾而制成。所謂燃料乙醇是指對濃度95%左右的乙醇進一步脫水，再加上5%體積分散（一般為無鉛汽油或無鉛的烴類）的變性劑使之成為水分小于0.8%，且不可食用的變性無水乙醇。燃料乙醇既是一種清潔能源，又是一種良好的汽油增氧劑和辛烷值調和組分，用以代替四乙基鉛和甲基叔丁基醚（MTBE）或乙基叔丁基醚（ETBE），乙醇調入汽油對降低汽車尾氣中的一氧化碳含量很有效，起到凈化空氣的效果，同時，乙醇用糧食制造，是一種生物轉化的太陽能，是一種取之不盡，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，能節約石油、凈化空氣，轉化多余的糧食，為人類社會的可持續發展提供一條簡單有效的途徑。
目前，世界上燃料乙醇的生產方法有合成法（即乙烯水合法）和生物法兩種。由于近年來受原油資源問題及乙烯價格上漲的制約，合成法被生物法所取代。生物法生產燃料乙醇，大部分是以甘蔗、玉為、薯干和植物秸桿與農產品或農林廢棄物為原料酶解糖化發酵制造的，其生產工藝有酶解法、酵水解法及一步酶法工藝法等。這段工藝與食用乙醇的生產工藝基本相同，所不同的是需增加濃縮脫水后處理工藝，使其水的體積分數降到1%以下，由于乙醇生產過程中水的存在，使得乙醇與水形成二元共沸物，而采用普通精餾方法所得乙醇中水的體積分數約為5%，要想控制燃料乙醇水的體積分數達到1%以下就必須采用較新的脫水工藝（目前開發的脫水工藝主要有：滲透汽化、吸附蒸餾、特殊蒸餾、加鹽萃取蒸餾、變壓吸附和超臨界萃取分離等），脫水后制成的燃料乙醇再加少量變性劑就成為變性燃料乙醇。
燃料乙醇生物法生產過程包含發酵生物化學反應與乙醇分離兩大主要過程，其工藝流程與人們熟知的化學工程中的許多單元操作存在不少共同點，如傳遞和反應諸多化學工程問題，所不同的是這里反應是發酵生化反應。在理論上來說似乎是簡單的過程，但要想在大規模水平上獲得最大效率，卻需要依靠生物學和化學工程的結合。
化學工程的核心仍是“三傳一反”，即使在納米尺度上，反應和傳遞兩種因素的共同作用是造成形形式式物質結構的根本原因，目前發醇工藝的放大仍停留在經驗階段，并沒有上升到理論水平，這與燃料乙醇發展的需求極不相稱，因此，采用化學工程的成熟理論及先進技術來研究燃料乙醇工藝過程，并進行創新具有重要的理論及實際意義。
一、發酵過程的化學工程分析
1.多尺度問題
由于酒精發酵過程是一個綜合了微生物學、生物化學以及化學工程等的復雜過程，因此，模擬市場計算該過程不能僅僅單一采用傳統的生物學方法或化學工程的方法，而應對生物反應器中多尺度問題作綜合考慮。在化學工程學角度看來，酒精發酵罐可以看做是反應器，理論上計算反應器的模型應可以適用于酒精發酵罐。
2.動力學與放大
乙醇發醇過程前沿課題主要集中在液化、糖化和發酵過程節能降耗，包括：耐高溫、高糖濃度、高乙醇濃度的能力以及酵母高效發酵過程的基礎研究；液化酶、糖化酶的作用機制及實際物系的動力學研究；同步糖化發酵動力學方面的研究。從化學工程角度看，上述問題涵蓋發酵生物反應動力學及傳遞特性兩個方面，動力學方法是發酵過程放大的理論基礎。發酵動力學包括兩個層次：一是本征動力學，它是指沒有傳遞等工程因素影響時，發酵生物反應固有的速率；二是宏觀動力學，它是指在反應器內所觀測到的總反應速率及其形式和結構、操作方式、物料的流動與混合，傳遞與傳熱等。
在大多數情況下，只要體系物性、流場、流態與在實際操作（熱態）時比較接近，往往可以用冷模的實驗方法模擬在熱態下的流體力學狀態，這對大設備的放大規律的研究有幫助。因此，采用大型冷模研究在過程設備中流體的流體力學特性并與小型熱模所進行的動力學研究相結合是研究發酵設備放大規律的一種有效方法。
3.發酵罐內多場分布
多場分布包括溫度分布、濃度分布和速率分布。發酵生物反應器中的物理因素—傳遞特性將影響到反應器內基質和產物的濃度分布及溫度分布，進而影響到反應器內某一組分的反應速率。因此，傳遞特性的研究是不可忽視的問題，研究發酵罐內傳熱、傳質及傳動將是化學工程領域的一項重要任務，同時也為更好地控制發酵過程提供了理論依據。
CFD模型在模擬反應器內的溫度、濃度和速度分布上是一種十分重要的方法，應引起重視。
二、乙醇純化過程中的化學工程問題
采用發酵的方法生產乙醇，同時不可避免地會生成水，要獲得乙醇勢必要對乙醇和水進行分離，從原理講分離乙醇和水的方法有精餾、吸附、滲透汽化膜分離等方法，然后發酵液中乙醇質量分數一般為5%～12%，而燃料乙醇產品的純度卻要在99%以上。因而從發酵液中分離出乙醇所消耗費的能量占總能量的絕大部分。所以從發酵液中分離乙醇—水混合液一般分兩步：先用普通精餾得到質量分數為92.4%的乙醇，再用共沸精餾、萃取精餾、液液萃取、吸附或其它方法得到無水乙醇。
精餾作為具有技術成熟度和應用成熟度較高的分離方法，是分離乙醇—水混合液最早，也是最普遍的方法，但需很高的能耗。現有3種方法替代精餾方法生產乙醇：萃取法、超臨界流體法和滲透蒸發膜分離法，這部分工藝幾乎等同于化學工程的分離工藝技術，可以應用。
三、生物發酵反應與分離過程耦合
現有燃料乙醇工藝的基礎研究包括生產過程放大和流程創新、研究生物反應與分離過程耦合探索新的短流程工藝。
將生物發酵直接看作反應并與分離技術耦合來提高整個發酵及分離的效率，將推動燃料乙醇工藝的技術進步。
多場耦合對開發新型發酵與分離設備具指導意義，未來發展趨勢必將是將反應與分離以及多種分離結合一起的設備。如精餾與吸附、發酵與精餾等通過一個設備操作實現兩者完美結合，而目前的多塔生產工藝將會被逐漸淘汰而發展對應短流程工藝這方面研究及發展將極大地消減成本，同時也降低能耗，對改善反應與分離過程，提高效率具很大潛力。
貫穿于燃料乙醇生產過程的流體流動、熱量傳遞、質量傳遞問題與發酵生化反應交織在一起，對燃料乙醇過程產生決定性的影響。發酵過程尤其是同步糖化發酵技術背后的物理、生物、化學機制及工程策略，發酵罐中流場、溫度場及濃度場的多場耦合，對生物反應器中多尺度問題作綜合考慮，采用人工智能研究流程優化組合分析工程策略，發展新型分離發酵設備等，都是目前急需研究的內容，是燃料乙醇領域的難點和熱點問題。
采用化學工程學理論及方法研究燃料乙醇生物反應工程規律、工程放大及流程創新將是一種主要趨勢。
參考文獻
[1] 李靜海.淺談21世紀的化學工程[J]. 化工學報，2008，59（8）： 1879-1883.
