林泽斌
广东暨晴生物医药科技有限公司
摘要：文着重评述了生物工程的现状(包括基因工程、细胞工程、酶工程、微生物发酵工程和生化工程)和在石油化工中的应用及发展趋势,并提出了我国的努力方向。
关键词：生物工程；现状；革新；趋势
引言
现代生物工程主要内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、微生物发酵工程和生化工程。它涉及到许多学科高技术领域,广泛应用于石油化工、能源、食品、农药、医药、冶金和环保等方面,将为解决世界面临的能源、粮食、环保和开发石油化工新产品等难题开辟了崭新的途径。21世纪将是生物工程技术造福于人类的世纪。近年来,美、日、英、德等发达国家的许多公司科研部门都在积极地进行生物工程的基础研究和开发应用技术。随着DNA重组技术、细胞融合技术、生物酶固定化技术、生化反应工程放大技术、纯化分离技术的开发与进展,采用常温常压的生物合成取代传统的高温高压化学合成已显示出巨大的潜力和优越性。目前,一些发达国家掀起了研究生物工程、应用生物工程的热潮,这对我国刚刚起步的生物工程是一个有力的促进。
1生物工程的发展现状
(一)生物工程目前的具体内容
(1)基因工程。基因工程又被称作是基因拼接工程和DNA充足工程此项工程的核心就是遗传分子学，加上分子生物学以及微生物学的技术手段，构建出新型的DNA分子，将它导入到新的细胞之中，对原有的生物遗传特性进行调整，进而获取新的物种和产品。基因工程是生物工程的重要组成部分，主要是通过对人的主观能动性进行发挥，然后对原有的基因信息进行调整，然后来获得所需的基因内容。我国的基因工程在最近几年的发展中，也有了非常大的进步，在生活中的各个领域有了比较广泛的应用，提高了人们生活的质量，也满足了人们的生活需求。(2)细胞工程。细胞工程是利用现代生物工程技术和理论按照人们的预设方案，使用细胞遗传技术对细胞结构进行调整的一种技术，通过这样的方式改变生物的结构和性能，不断满足人类的实际需求。生物工程技术就是以基因工程和细胞工程为主要代表的，它们都是建立在细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的基础之上的，可在医学等领域进行更大的创新和发展。以临床医学为例就是通过克隆技术的发展，可以对不同的病毒进行细微的监测，对疾病等进行更加准确的判断，不断的促进医疗事业的发展。(3)发酵工程。发酵工程就是利用现代化的技术来结合微生物的性质，进行微生物产品的从生产，满足人们的需要，或者是将微生物用于生产的技术环节。微生物的应用在人类的生活生产中都是非常普遍的，小到日常生活中制作面包的酵母、啤酒等，大到生物工程中的医药产业与环境工程核产业，都与发酵工程有着密切的联系。发酵工程的应用范围在不断地扩大，它功能性和价值也在不断被加强。(4)酶工程。酶工程也被称作是蛋白质工程是在工业生产的领域中将酶作为催化剂，并且通过酶的催化效果将原有的能量转化为人类可使用的的物质的一种生物工程技术。酶工程一般是在食品产业和轻工业、医药生产等方面进行应用的技术，这与酶本身的活性和功能有着直接的联系。第三代酶的产生让酶重点应用于人类的需求当中，人类对于酶的获取一般是来自于食物的，但是生物酶含量是有限的，无法满足人类的生活和生产的需求，使用酶工程技术就可以很好的解决这一点问题。使用现代先进技术可以进行有效合理的转化。
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2生物工程革新趋势
2.1从化学合成到生物合成
1980年美国一家公司开发了利用生物氧化制造氧化乙烯、氧化丙烯的方法,由此取代了部分石油化学工艺流程,这种在常温常压下进行的生物化学反应,耗能少,成本低.日本一些公司也已进行微生物发酵的生化合成.从理论上讲,几乎所有的有机化合物都可以用生物法合成,然而由于微生物或酶的选择、原料成本及生产成本等因素,目前生物合成法还只应用于生产一部分化工产品如乙醇、丁醇、丙酮、乙酸、异丙醇、乳酸及柠檬酸等,不过有些化工产品的生物合成已对传统的化学合成形成挑战,例如微生物杀虫剂受到欢迎和鼓励,而工业用酶使用改良微生物进行生产,已成为日本国家战略技术之一
2.2微生物采矿的新工艺
微生物采矿按两种机理进行:一是使微生物直接与矿石作用、然后提取所需金属;二是利用微生物产生的酸类和亚铁等物质与矿石作用,再提取金属.所以这种采矿有时又称为"微生物浸矿',或`生物冶金"。据统计,全世界已有40个矿山应用这一技术采矿,其中20个铜矿山每年由细菌浸出的铜达二三十万吨;美国使用此法采得的铜占全部铜产量的11.5%至15%;我国四川南汇铜矿1981年用细菌浸铜成功,浸出率高达46%;加拿大用细菌浸铀法浸出铀230吨.用微生物浸滤法还可以从煤中提取硫化铁之类的硫化合物,从工业废物中除去重金属,由此回收浓度百万分之一以下的钻、镍、银、金、铀、杯之类的贵金属,既经济又实用.
2.3微生物采油的新工艺
所谓微生物采油是把含有大量微生物的溶剂或混合物注人贮油层.使其在贮油层产生大量二氧化碳、甲烷和氮气等,二氧化碳可以降低原油的粘度,其他气体则能提高贮油层的压力,以便将吸附在岩石中的深层石油从隙间压出油井,此法可以开采30m至sloom深度的岩层或岩间原油.有人估计,美国的原油储量约为4500亿桶、使用传统方法只能开采1;oo亿桶,其余的3000亿桶原油可能只有靠微生物注人法来开采了.1982年世界7个产油国家曾将微生物注人200多口油井,结果石油采收率普遍提高,有的竞高达30%,这真是采油工业史上的奇迹.
3生物工程在石油化工领域中的应用
3．1烃类微生物氧化制取二致酸
二竣酸是微生物两端氧化正烷烃的中间代谢产物。早在60年代,Fostr用棒状杆菌将正癸烷到正十四烷,经微生物发酵制得癸二酸到十四碳二梭酸。70年代日本A」inomota公司用阴沟假丝酵母AJ一5463由正十六烷发酵制十六碳二癸叛酸获得成功。近来,日本三井石油化学工业株式会社完成了由正烷烃生产已二酸和癸二酸中间试验,正着手工业化。中国科学院微生物研究所和上海溶剂厂合作,于1982年完成了正烷烃生物发酵生产长链二叛酸中试,并通过了技术鉴定,为工业化奠定了基矗最近中国科学院微生物研究所以C:3~C,:正烷烃为原料,用解脂假丝酵母ASZ一1207,经微生物氧化生产C,:一C;。脂肪酸。经研究表明,酵母菌、细菌、丝状真菌都有不同程度氧化正烷烃生成二狡酸的能力,特别是假丝酵母、毕赤氏酵母是正烷烃发酵生产二叛酸的高产微生物。
3.2微生物发酵法
生产环氧化物环氧化合物是重要的石油化工原料,尤其是环氧乙烷和环氧丙烷。人们已发现气态烯烃通过微生物酶催化可生成环氧化物,日本从1981一1990年投资19亿日元组织开发生产环氧乙烷的微生物菌种。美国、西德等正在开发一条用单加氧酶催化丙烯一步合成环氧丙烷的生物技术路线。用微生物发酵法生产环氧丙烷,不需氯气袋氯化物,也不需碱,可大幅度降低原料成本,减少污染。
结语
生物工程正在全球范围受到广泛的关注，因为它的应用是新技术革命与知识经济的重要标志，对人类的生存和发展来说，是一个历史性的阶段。它可以为人类创造更加优质的生存环境，不断改善人类的生活质量。生物工程在前进和发展的过程中总会遇到各种问题和困难，但是它的前景是非常广阔的。
参考文献
［1］黄元宏．浅谈当代生物工程的发展现状与趋势［J］．商情，2018，(3):209．
［2］杨超逸．生物工程的现状及发展［J］．卷宗，2017(29):224．
论文作者:林泽斌
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
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