生物技术在精细化工中的应用进展 □童海宝
□童海宝 现代生物技术在开发新资源、新材料与新能源方面有广阔的应用
现代生物技术在开发新资源、新材料与新能源方面有广阔的应用前景，其中生物法生产的专用化学品产值预计年递增９％。 近年来，世界各国在生物技术方面投入了大量资金和人力，其中
近年来，世界各国在生物技术方面投入了大量资金和人力，其中约有１／３用于化学工业领域。 由于强有力的投资，美国已在生物技术领域取得明显的技术和产
由于强有力的投资，美国已在生物技术领域取得明显的技术和产业优势。在美、日、欧３０００多家生物技术公司中，美国就占１２００多家。１９９１年美国生物技术产品的销售额达４０亿美元，预计２０００年达５００～６００亿美元。１９９３年日本政府对生物技术研究开发的投资为１０００亿日元，日本企业对生物技术投资２３５０亿日元，是日本政府当年投资的２．３５倍。 一、生物农药
一、生物农药 生物农药包括了农用抗生素、细菌农药、真菌农药和病毒农药，
生物农药包括了农用抗生素、细菌农药、真菌农药和病毒农药，具有选择性高、安全性好、易于降解、不易积累、用量少、污染小等优点。目前商品化已有约４０个品种，近３年来市场增长８０％，销售额可达４５００～６０００万美元。到２０００年，生物农药销售额在农药中所占比例将由９％上升到２０％。 美国生物杀虫剂销售额在１９９０年为１５００万美元左右，预
美国生物杀虫剂销售额在１９９０年为１５００万美元左右，预计２０００年为６亿美元。世界生物杀虫剂市场正在快速增长，将从现在的１亿～２亿美元增长到２０００年的８０亿美元。 农用抗生素是生物农药中最主要的一类，其销售额占生物农药销
农用抗生素是生物农药中最主要的一类，其销售额占生物农药销售额９０％，国外正努力用现代生物技术方法来改进，例如，日本用基因工程选育菌种，使春日霉素的发酵单位提高９倍。 二、可降解塑料
二、可降解塑料 可降解塑料是国内外为消除白色污染而大力发展的产品，国内全
可降解塑料是国内外为消除白色污染而大力发展的产品，国内全生物降解塑料、光降解塑料、光-生物降解塑料、淀粉填充崩裂性塑料等品种都在开发。全生物降解塑料应是发展方向，而降低成本是关键。 英国ＺｅｎｅｃａＢｉｏＰｒｏｄｕｃｔｓ公司是唯一生产聚β
英国ＺｅｎｅｃａＢｉｏＰｒｏｄｕｃｔｓ公司是唯一生产聚β- 羟基丁酸酯（ＰＨＢ）和羟基丁酸与羟基戊酸共聚物（ＰＨＢＶ）全生物降解塑料的公司，年产１０００ｔ，但大规模工业生产仍未实现，主要原因是生产成本较以石油化工为原料的塑料成本高得多。目前该公司ＰＨＢ价格为１６美元／ｋｇ，而以石油为原料的合成塑料价格约为１美元／ｋｇ。 ＰＨＢ是微生物生长的以颗粒状贮存于细胞内的一种高分子聚合
ＰＨＢ是微生物生长的以颗粒状贮存于细胞内的一种高分子聚合物，具有生物相容性、生物可降解性、光学活性、压电性等特性，其在医药、农业、电子等方面具有广阔的应用前景。 聚乳酸亦是正在发展中的生物降解塑料，日本岛津制作所、三井
聚乳酸亦是正在发展中的生物降解塑料，日本岛津制作所、三井东压化学等生产厂已提供了使用聚乳酸的产品。 三、酶制剂
三、酶制剂 国外洗衣粉主要为加酶洗衣粉，如日本的加酶洗衣粉已占洗衣粉
国外洗衣粉主要为加酶洗衣粉，如日本的加酶洗衣粉已占洗衣粉总量的９５％，西欧占９０％。我国是洗涤剂的消费大国，年产量约３０００万ｔ，而其中加酶洗衣粉仅占洗衣粉总产量的６％～７％。加酶洗衣粉是国内外发展趋势，１９９３年估计全世界洗涤用酶已达４００万ｔ。 酶是由生物体产生的，具有特殊功能的蛋白质，是高活性的生物
酶是由生物体产生的，具有特殊功能的蛋白质，是高活性的生物催化剂，其催化特性专一、高效，催化效率比化学催化剂高１０～１３倍，且反应条件温和，可在常温、常压下进行。由于酶反应的专一性、立体专一性以及对底物专一性等高度专一性，使酶能够有效催化一般化学反应无法实现的手性化合物的转化，在应用方面有泛酰内酯的光学拆分、制备手性药物、外源凝集素和光学纯除草剂。利用酶的转酯以制备类可可脂等。 目前，已分离纯化的酶有３０００多种，其中有８００多种开发
目前，已分离纯化的酶有３０００多种，其中有８００多种开发成商品。产业用酶的世界市场约１３４０亿日元，而产业用酶的世界最大制造厂丹麦ＮＯＶＯＮｏｒｄｉｓｋ公司在１９９５年的销售额为６２０亿日元，该公司集中开发洗涤剂和织物、淀粉、面包、饲料、蛋白以及保健用酶。 酶制剂直接费用在应用产品的成本中仅占很少比例，一般占５％
酶制剂直接费用在应用产品的成本中仅占很少比例，一般占５％以下，世界酶制剂市场销售额约１４亿美元，可产生数百亿美元的二次开发产品，间接经济效益十分显著。 目前国内为产业化配套而开发的酶制剂主要有：①日用化工用酶
目前国内为产业化配套而开发的酶制剂主要有：①日用化工用酶制剂品种配套和应用开发；②造纸工业和皮革及轻工用酶制剂品种配套和应用开发；③食品、饲料工业用酶制剂品种配套和应用开发；④非水相酶促反应在医药、精细化工和食品等工业中的应用。 利用酶作为生物催化剂制备手性化合物的方法有对映体拆分、立
利用酶作为生物催化剂制备手性化合物的方法有对映体拆分、立体转化、手性集中、去外消旋化以及不对称合成等。已工业生产手性药物（如S-奈普林）和手性中间体，酶促不对称合成的氨基酸已有爧-天冬氨酸等。 四、生物表面活性剂
四、生物表面活性剂 生物表面活性剂由于具有无毒、生物降解性好等优点，今后可能
生物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，目前还处于探索和发展阶段。现在研制的生物表面活性剂大多为非离子型或阴离子型。目前已有糖脂、中性脂／脂肪酸、磷脂、含氨基酸类脂、多糖聚合物以及全细胞表面本身等６种类型的生物表面活性剂。有鼠李糖脂、脂肽、磷脂酰乙醇胺、脂杂多糖等等。 五、食品添加剂
五、食品添加剂 在食品添加剂方面亦是生物技术应用的重要领域，如用生物技术
在食品添加剂方面亦是生物技术应用的重要领域，如用生物技术代替化学合成生产保鲜剂、香精香料、防腐剂、乳化剂、增稠剂、天然色素等产品，开发具有免疫调节、延缓衰老、抗疲劳、耐缺氧、抗辐射、调节血脂、调整肠胃功能等功能性食品添加剂。 功能性食品添加剂品种很多，其中由微生物发酵法生产天然β-
功能性食品添加剂品种很多，其中由微生物发酵法生产天然β-胡萝卜素已成为国外新的维生素生物工程。β- 胡萝卜素能有效清除人体内氧自由基，可防止人体细胞膜结构受损、老化，调节人体免疫功能，逆转多种癌症的癌前病变，又可防治老年痴呆症。近１０年来，天然β-胡萝卜素在国际上价格上升，是有发展前景的产品。β-胡萝卜素年需求量在美国以１５％左右递增。 由于天然β-胡萝卜素与化学合成品在结构上略有差异， 使用微
由于天然β-胡萝卜素与化学合成品在结构上略有差异， 使用微生物发酵法生产的天然β-胡萝卜素已引起人们的日益重视， 将是天然、低成本β-胡萝卜素的重要来源。在美国市场上化学合成的β-胡萝卜素的价格仅为同规格的天然β-胡萝卜素的１／３左右。天然β-胡萝卜已被美国食品药物管理局ＦＤＡ所认可，已列入药典。 越来越多的研究表明，海洋生物活性物质的特异结构和药理作用，
越来越多的研究表明，海洋生物活性物质的特异结构和药理作用，是陆源生物难以比拟的，海洋生物活性物质在治疗心血管疾病、癌症和艾滋病等方面已出现良好的应用前景。近１０年来已有近５０００种新的海洋天然产物发现，现已分离了３０００种左右具有生物活性的海洋天然产物，可用于艾滋病、心脑血管病及恶性肿瘤。 有人预测，近几年将有１０％化工产品要用生物技术生产，预计
有人预测，近几年将有１０％化工产品要用生物技术生产，预计在本世纪末或下世纪初，现代生物化学工业将在化学工业中占较重要的地位。到２０００年生物技术产业的销售额将达１０００亿美元，在化学工业中所占的份额将在１５％～３０％之间。