精細化工在現(xiàn)代建設(shè)中的作用

【專家解說】：最近幾年國內(nèi)精細化工行業(yè)都在關(guān)注一個問題：21世紀精細化工的發(fā)展趨勢。自從20世紀90年代后期以來，我國決定加大在能源、信息、生物、材料等高新技術(shù)領(lǐng)域的投資力度，化工作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)沒有被列入國家優(yōu)先發(fā)展的行列，而被有的人歸于夕陽工業(yè)。但事實并非如此，特別是我們精細化工，由于它在國民經(jīng)濟中的特殊地位，由于它和能源、信息、生物化工以及材料學(xué)科之間的緊密聯(lián)系，它在我國現(xiàn)代化建設(shè)中的作用將愈來愈重要，而成為不可替代、不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。 在這里我充滿信心地告訴大家，精細化工在中國、乃至在世界，依然是朝陽工業(yè)，前景一片光明。 一．精細化工在國民經(jīng)濟中的地位 我們都知道精細化工是生產(chǎn)精細化學(xué)品的化工行業(yè)，主要包括醫(yī)藥、染料、農(nóng)藥、涂料、表面活性劑、催化劑，助劑和化學(xué)試劑等傳統(tǒng)的化工部門，也包括食品添加劑、飼料添加劑、油田化學(xué)品、電子工業(yè)用化學(xué)品、皮革化學(xué)品、功能高分子材料和生命科學(xué)用材料等近20年來逐漸發(fā)展起來的新領(lǐng)域。中國是個人口大國，十多億人的生存與生存質(zhì)量與精細化工息息相關(guān)。增加糧食產(chǎn)量，需要多種高效低毒的農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑、除草劑、復(fù)合肥料；抵疾病需要多種醫(yī)藥、抗生素；石化工業(yè)生產(chǎn)需要催化劑、表面活性劑、油品添加劑和橡膠助劑等。服裝、絲綢工業(yè)需要高質(zhì)量的染料、紡織助劑、顏料；美化環(huán)境、改善居住條件需要不同的涂料、黏合劑；據(jù)報道一臺電視機與2000多種化學(xué)品有關(guān)，其中絕大部分是精細化學(xué)品。 正由于精細化工對國民經(jīng)濟和人民生活的重大貢獻，被我國先后列為“六五”、“七五”、“八五”和“九五”國民經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點，并作為七大重點工程之一來抓。經(jīng)過20多年的努力，我國精細化工得到了長足的發(fā)展。目前我國精細化工企業(yè)總數(shù)已達11000余家，傳統(tǒng)領(lǐng)域精細化工企業(yè)7000多家，其中染料、顏料企業(yè)1525家，農(nóng)藥及其制劑加工企業(yè)1243家，涂料生產(chǎn)企業(yè)4544家；新領(lǐng)域精細化工企業(yè)3900家. 精細化工行業(yè)總產(chǎn)值達1200億元，其中新領(lǐng)域精細化工產(chǎn)值為600～700億元。許多精細化工產(chǎn)品產(chǎn)量如染料、農(nóng)藥等居世界前列。有部分精細化工產(chǎn)品已能滿足國內(nèi)需求。 精細化工的發(fā)展，促進了其它行業(yè)如農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、紡織印染、皮革、造紙等衣、食、行和用水平的提高，同時為這些行業(yè)帶來了經(jīng)濟效益的提高。 精細化工的發(fā)展，為生物技術(shù)、信息技術(shù)、新材料、新能源技術(shù)、環(huán)保等高新技術(shù)的發(fā)展提供了保證。 精細化工的發(fā)展，直接為石油和石油化工三大合成材料（塑料、橡膠和纖維）的生產(chǎn)及加工、農(nóng)業(yè)化學(xué)品的生產(chǎn)，提供催化劑、助劑、特種氣體、特種材料（防腐、防高溫、耐溶劑）、阻燃劑、膜材料，各種添加劑，工業(yè)表面活性劑、環(huán)境保護治理化學(xué)品等，保證和促進了石油和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。 精細化工的發(fā)展，提高了化學(xué)工業(yè)的加工深度，提高了大的石油公司、大的化工公司的經(jīng)濟效益。 精細化工的發(fā)展，提高了國家的化學(xué)工業(yè)的整體經(jīng)濟效益，增強了國家的經(jīng)濟實力。 當(dāng)今，精細化工已成為世界化學(xué)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一，也是化學(xué)工業(yè)激烈競爭的焦點之一。因此國家經(jīng)貿(mào)委在“十五”工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃綱要中指出：化學(xué)工業(yè)的發(fā)展是以“化肥、農(nóng)藥和精細化工為重點”。化肥和農(nóng)藥直接與糧食生產(chǎn)有關(guān)，所以精細化工和糧食生產(chǎn)一樣重要，只能立足于國內(nèi)，不能依賴于國外，關(guān)系國計民生的、不可或缺的重要經(jīng)濟部門。 二．國內(nèi)外精細化工的發(fā)展現(xiàn)狀 據(jù)統(tǒng)計全球500強中有17家化工企業(yè)，其中前幾位是美國杜邦公司、德國巴斯夫公司、赫斯特公司和拜爾公司，美國的道公司以及瑞士的汽巴—嘉基公司等。它們都有百余年的歷史，在20世紀70年代以前都大力發(fā)展石油化工，后來逐漸轉(zhuǎn)向精細化工。德國是發(fā)展精細化工最早的國家。它們從煤化工起家，在20世紀50年代以前，以煤化工為原料的占80%左右，但由于煤化工的工藝路線和效益不佳，1970年起以石油為原料的化工產(chǎn)品比例猛增到80 % 以上。 杜邦公司是世界上最大的化學(xué)公司，成立于1802年。它從1980年前后才從石油化工大幅度地轉(zhuǎn)向精細化工，比德國和日本起步晚，但發(fā)展速度卻很快。該公司對以往通用產(chǎn)品以提高質(zhì)量、降低成本和提高市場競爭力為目標，80年代以來，擴大了專用化學(xué)品的生產(chǎn)，主要為農(nóng)藥、醫(yī)藥、特種聚合物、復(fù)合材料等精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。該公司的長遠目標為發(fā)展生命科學(xué)制品，為保健品、抗癌、抗衰老等藥物和仿生醫(yī)療品，1995年該公司利潤為33億美元。 道化學(xué)公司成立于1897年。70年代末，通過產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)調(diào)整，加強了對醫(yī)藥和多種工程用聚合物的生產(chǎn)，特別是汽車涂料和黏合劑方面有所特長。該公司在1973年精細化學(xué)品產(chǎn)值只有5.4億美元，精細化工率為18%，1996年猛增到50%。90年代初總產(chǎn)值為200億美元，而精細化工產(chǎn)值占110億美元。 巴斯夫公司、赫斯特公司和拜爾公司是德國化工企業(yè)的三大支柱。它們多以兼并、轉(zhuǎn)讓、出售為手段，加大投入力度，以技術(shù)力量的強弱，實施核心業(yè)務(wù)，盡量提高核心業(yè)務(wù)的比重和主導(dǎo)產(chǎn)品的市場占有率。重點開發(fā)保健醫(yī)藥用品、農(nóng)用化學(xué)品、電子化學(xué)品、醫(yī)療診斷用品、信息影像用品、宇航用化學(xué)品和新材料等高新領(lǐng)域，大大提高了精細化工產(chǎn)品的科技含量和經(jīng)濟效益。如巴斯夫公司的涂料和感光樹脂等幾個有特色產(chǎn)品，其銷售額占總銷售額的比例由1980年的11%升至1995年的30%。該公司1994年的營業(yè)額462億馬克，赫斯特1996年營業(yè)額為521億馬克，拜爾公司1994年營業(yè)額為267億美元。它們都非常重視開發(fā)高新技術(shù)，拜爾公司至1995年底已獲得15.5萬件專利，產(chǎn)品2.4萬個，它在醫(yī)藥中的主導(dǎo)產(chǎn)品阿司匹林已有百年的歷史。 瑞士的汽巴—嘉基公司是世界上著名的農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、添加劑、化妝品、洗滌劑、宇航用膠粘劑等的生產(chǎn)企業(yè)，是世界上唯一全部外購原材料發(fā)展精細化工的大企業(yè)。1994年，其營業(yè)額為161億美元，其精細化工率占世界首位，高達80%以上。 發(fā)達國家不斷地根據(jù)經(jīng)濟效益和發(fā)展的需要，以及市場、環(huán)境和資源的導(dǎo)向，進行化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，其轉(zhuǎn)軌的焦點都集中在精細化工方面，發(fā)展精細化工已成為世界性趨勢。1991年全世界精細化學(xué)品的銷售額為400多億美元，以西歐、美國和日本為主。90年代初期，發(fā)達國家精細化工率約為55%，而末期上升到60 %。精細化工的發(fā)展速度一直高于其它行業(yè)。以美國為例在80年代后期，工業(yè)增長率為2.9%，而精細化工則高達5%。他們的發(fā)展主要目標是擴大專用品的生產(chǎn)，如醫(yī)藥保健品、電子化學(xué)品、特種聚合物及復(fù)合材料等，并大力發(fā)展有關(guān)生命科學(xué)制品，如抗癌藥物、仿生醫(yī)療品、無污染高效除草劑、殺菌劑等等。 我們國家自80年代確定精細化工為重點發(fā)展目標以來，在政策上予以傾斜，發(fā)展較為迅速。“八五”期間已建成精細化工技術(shù)開發(fā)中心10個，年生產(chǎn)能力超過800萬噸，產(chǎn)品品種約萬種，年產(chǎn)值達900億元，已打下了一定的基礎(chǔ)。20世紀末精細化工率達到35%。這與國外發(fā)達國家相比差距較大。他們僅就電子工業(yè)一項就需精細化學(xué)品1.6萬種，彩電需7000多種，國內(nèi)產(chǎn)品配套率都不到20%，其余靠進口。其它在織物整理劑、皮革涂飾劑等方面更為短缺。另外從我國精細化工產(chǎn)品的質(zhì)量、品種、技術(shù)水平、設(shè)備和經(jīng)驗來看，都不能滿足許多行業(yè)的需求。 三．精細化工面臨的機遇 精細化工與人們的日常生活緊密聯(lián)系在一起，它與糧食生產(chǎn)地位一樣重要，關(guān)系到國家的安全。因此精細化工是中國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。在新世紀之初，精細化工就被國家經(jīng)貿(mào)委列入發(fā)展重點之一。這是精細化工面臨的良好機遇之一。 精細化工生產(chǎn)的多為技術(shù)新、品種替換快、技術(shù)專一性強、壟斷性強、工藝精細、分離提純精密、技術(shù)密集度高、相對生產(chǎn)數(shù)量小、附加值高并具有功能性、專用性的化學(xué)品。許多國內(nèi)外的專家學(xué)者把21世紀的精細化工定位為高新技術(shù)。在國外的高新技術(shù)園區(qū)，譬如法國巴黎西南郊的Les Ulis高新技術(shù)園區(qū)，就有很多精細化工企業(yè)。在國內(nèi)也一樣。在上海、蘇州、杭州等地的高新技術(shù)開發(fā)區(qū)都有大量的精細化工企業(yè)。而只要是高新技術(shù)企業(yè)，都可享受到政策、融資、外貿(mào)、征地、用人等方方面面的優(yōu)惠條件。這是精細化工面臨的良好機遇之二。 目前在世界范圍內(nèi)都在進行產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。隨著環(huán)境保護要求的不斷提高，歐共體國家、美國和日本工業(yè)發(fā)達國家，陸續(xù)把許多化工企業(yè)向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。雖然他們有轉(zhuǎn)移污染的企圖，但也確實把一定數(shù)量的具有較高技術(shù)含量的精細化學(xué)品生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到國外，而且這種趨勢在不斷地擴大。從世界經(jīng)濟版圖來看，可以接受這種轉(zhuǎn)移的主要是亞洲、南美洲和非洲。由于非洲在經(jīng)濟和技術(shù)方面的落后，無力承受這種轉(zhuǎn)移。以巴西為首的南美經(jīng)濟合作區(qū)，雖然有一定的經(jīng)濟、技術(shù)和資源等方面的基礎(chǔ)，但政局不穩(wěn)定、經(jīng)濟上險象環(huán)生，使外商投資者望而生畏。亞洲經(jīng)濟發(fā)展迅猛，特別是東亞和南亞一帶，自然資源和人力資源得天獨厚，經(jīng)濟和技術(shù)水平達到了相當(dāng)?shù)某潭?。其中東盟十國人力便宜，中國和印度最有競爭力。由于中國政局穩(wěn)定，政策優(yōu)惠，市場容量大，一心一意搞經(jīng)濟建設(shè)，改革開放20年，已經(jīng)打下了堅實的基礎(chǔ)，因此中國比印度更勝一籌。據(jù)1995年統(tǒng)計，外商在中國近20000家化工企業(yè)，其中精細化工達2206家。特別是最近幾年，國際跨國公司大舉進入中國，例如德國Bayer公司在上海興建的水合肼生產(chǎn)企業(yè)、日本味の素公司在四川化工廠的賴氨酸、美國Lililly公司在江蘇南通的合成吡啶、瑞士Lonza 公司在廣州的煙酸及煙酰胺，美國Du Pont 公司與上海合資的“農(nóng)得時”等等。這對我國的精細化工生產(chǎn)水平的提高、精細化工行業(yè)的發(fā)展具有推動作用。這是精細化工面臨的良好機遇之三。 隨著世界和我國高新技術(shù)的發(fā)展，不少高新技術(shù)如納米技術(shù)、信息技術(shù)、現(xiàn)代生物技術(shù)、現(xiàn)代分離技術(shù)、綠色化學(xué)等，將和精細化工相融合，精細化工為高新技術(shù)服務(wù)，高新技術(shù)又進一步改造精細化工，使精細化工產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域進一步拓寬，產(chǎn)品進一步高檔化、精細化、復(fù)合化、功能化，往高新精細化工方向發(fā)展。所以各種高新技術(shù)的良性互動，是精細化工面臨的良好機遇之四。 面對這樣四個良好機遇，難怪我國的專家學(xué)者和有識之士，一致認為精細化工在中國絕對是朝陽產(chǎn)業(yè)，前途無量。 行業(yè)的進步，企業(yè)的發(fā)展，需要優(yōu)秀的專業(yè)人才作支撐。這就給我們的學(xué)生提供了施展才華的場所。事實上我們精細化工專業(yè)的畢業(yè)生每年的一次就業(yè)率高達95%以上。許多省內(nèi)外精細化工企業(yè)到我們學(xué)校要求介紹或招聘精細化工畢業(yè)生。由于社會上精細化工企業(yè)極多，精細化工企業(yè)的經(jīng)濟效益普遍較好，精細化工產(chǎn)品出口和國內(nèi)市場潛力巨大，精細化工產(chǎn)品開發(fā)前景廣闊，所以精細化工專業(yè)畢業(yè)生的社會容量很大。在可預(yù)見的未來，基本上沒有就業(yè)問題。 四．精細化工發(fā)展方向 按照經(jīng)濟發(fā)展和合作組織（OECD）的規(guī)定，根據(jù)技術(shù)密集度的情況，汽車、機械、有色冶金、化工屬于中技術(shù)產(chǎn)業(yè)。高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)是按其研究開發(fā)含量高而確定的特定領(lǐng)域，航天航空，信息產(chǎn)業(yè)、制藥等。作為化學(xué)工業(yè)分支的精細化工大體也屬于中技術(shù)范疇，但作為精細化學(xué)品的高性能化工新材料、制藥、生物化工等已確定屬于高新技術(shù)范疇。21世紀是知識經(jīng)濟時代，一場以生物工程、信息科學(xué)和新材料科學(xué)為主的三大前沿科學(xué)的新技術(shù)革命必將對化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生重大的影響。像精細化工這樣的傳統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展趨勢必定是越來越加重技術(shù)知識的密集程度，并與高新技術(shù)相輔相成。 1． 納米技術(shù)與精細化工的結(jié)合 所謂納米技術(shù)，是指研究由尺寸在0.1～100 nm之間的物質(zhì)組成的體系的運動規(guī)律和相互作用，以及可能的實際應(yīng)用中技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。納米技術(shù)是21世紀科技產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容之一，它是與物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)和電子學(xué)等學(xué)科高度交叉的綜合性學(xué)科，包括以觀測、分析和研究為主線的基礎(chǔ)科學(xué)，和以納米工程與加工學(xué)為主線的技術(shù)科學(xué)。不容否認納米科學(xué)與技術(shù)是一個融科學(xué)前沿和高科技于一體的完整體系。納米技術(shù)主要包括納米電子、納米機械和納米材料等技術(shù)領(lǐng)域。正如20世紀的微電子技術(shù)和計算機技術(shù)那樣，納米技術(shù)將是21世紀的嶄新技術(shù)之一。對它的研究與應(yīng)用必將再次帶來一場技術(shù)革命。 由于納米材料具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等特性，使納米微粒的熱磁、光、敏感特性、表面穩(wěn)定性，擴散和燒結(jié)性能，以及力學(xué)性能明顯優(yōu)于普通微粒，所以在精細化工上納米材料有著極其廣泛的應(yīng)用。具體表現(xiàn)在以下幾個方面： （1）納米聚合物 用于制造高強度重量比的泡沫材料、透明絕緣材料，激光摻雜的透明泡沫材料、高強纖維、高表面吸附劑、離子交換樹脂、過濾器、凝膠和多孔電極等。 （2）納米日用化工 納米日用化工和化妝品、納米色素、納米感光膠片、納米精細化工材料等將把我們帶到五彩繽紛的世界。最近美國柯達公司研究部成功地研究了一種即具有顏料又具有分子染料功能的新型納米粉體，預(yù)計將給彩色影像帶來革命性的變革。 （3）粘合劑和密封膠 國外已將納米材料納米SiO2作為添加劑加入到粘合劑和密封膠中，使粘合劑的粘結(jié)效果和密封膠的密封性都大大提高。其作用機理是在納米SiO2的表面包覆一層有機材料，使之具有親水性，將它添加到密封膠中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即納米SiO2形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制膠體流動，固體化速度加快，提高粘接效果，由于顆粒尺寸小，更增加了膠的密封性。小木蟲學(xué)術(shù)博客M oe {%|*LW （4）涂料 在各類涂料中添加納米SiO2可使其抗老化性能、光潔度及強度成倍地提高，涂料的質(zhì)量和檔次自然升級。因納米SiO2是一種抗紫外線輻射材料（即抗老化），加之其極微小顆粒的比表面積大，能在涂料干燥時很快形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時增加涂料的強度和光潔度。小木蟲學(xué)術(shù)博客1N&Y/Pi
[V.A （5）高效助燃劑 將納米鎳粉添加到火箭的固體燃料推進劑中可大幅度提高燃料的燃燒熱、燃燒效率,改善燃燒的穩(wěn)定性。納米炸藥將使炸藥威力提高千百倍； （6）貯氫材料 FeTi和Mg2Ni是貯氫材料的重要候選合金，吸氫很慢，必須活化處理， 即多次進行吸氫—脫氫過程。Zaluski等用球磨Mg和Ni粉末直接形成Mg2Ni，晶粒平均尺寸為 20～30 nm，吸氫性能比普通多晶材料好得多。普通多晶 Mg2Ni 的吸氫只能在高溫下進行（當(dāng)PH2≤20Pa，則T≥250°C），低溫吸氫則需要長時間和高的氫壓力；納米晶 Mg2Ni在 200°C以下即可吸氫，毋須活化處理。 300°C第一次氫化循環(huán)后，含氫可達～3.4 ％。在后續(xù)的循環(huán)過程中，吸氫比普通多晶材料快4倍。納米晶FeTi的吸氫活化性能明顯優(yōu)于普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化過程是：在真空中加熱到400～450℃，隨后在約7Pa的H2中退火、冷卻至室溫再暴露于壓力較高（35～65Pa）的氫中，激活過程需重復(fù)幾次。而球磨形成的納米晶FeTi只需在400℃真空中退火0.5 h，便足以完成全部的氫吸收循環(huán)。納米晶FeTi合金由納米晶粒和高度無序的晶界區(qū)域（約占材料的20％～30％）構(gòu)成。 （7）催化劑 在催化劑材料中，反應(yīng)的活性位置可以是表面上的團簇原子，或是表面上吸附的另一種物質(zhì)。這些位置與表面結(jié)構(gòu)、晶格缺陷和晶體的邊角密切相關(guān)。由于納米晶材料可以提供大量催化活性位置，因此很適宜作催化材料。事實上，早在術(shù)語"納米材料"出現(xiàn)前幾十年，已經(jīng)出現(xiàn)許多納米結(jié)構(gòu)的催化材料，典型的如 Rh／Al2O3、 Pt／C之類金屬納米顆粒負載在惰性物質(zhì)上的催化劑，已在石油化工、精細化工、汽車尾氣許多場合應(yīng)用。在化學(xué)工業(yè)中，將納米微粒用做催化劑，是納米材料大顯身手的又一方面。如超細硼粉、高鉻酸銨粉可以作為炸藥的有效催化劑；超細的鉑粉、碳化鎢粉是高效的氫化催化劑；超細銀粉可以為乙烯氧化的催化劑；銅及其合金納米粉體用作催化劑，效率高、選擇性強，可用于二氧化碳和氫合成甲醇等反應(yīng)過程中的催化劑；納米鎳粉具有極強的催化效果，可用于有機物氫化反應(yīng)、汽車尾氣處理等。 平進等人用膠體法制備了聚乙烯砒咯烷酮負載的Pd膠體超微粒子（平均粒徑為1.8 nm），用于催化以下反應(yīng)： 發(fā)現(xiàn)其活性比一般的Pd催化劑高2～3倍，選擇性幾乎為100 %。 兩種以上的鋨金屬超微粒子或合金作催化劑也可獲得較高的催化活性和選擇性。例如用于催化環(huán)戊二烯常壓液相加氫過程的化學(xué)還原法制備的非晶態(tài)Ni-B納米催化劑，和催化乙烯加氫的Co-Mn/SiO2納米合金催化劑都具有良好的催化性能。用Ni、Co、Fe等金屬納米粒子與TiO2-γ-Al2O3混合、成型、焙燒，用于汽車尾氣的凈化，起活性與三元Pt族催化劑相似，600 ℃工作100 小時活性不下降。 2．現(xiàn)代生物化工與精細化工的結(jié)合 生物化工被認為是生物學(xué)和化學(xué)工程的交叉學(xué)科。雖然，我國的生物化工是從數(shù)千年前的釀酒、造醬、制醋緩慢發(fā)展而來，傳統(tǒng)的生物化工也局限于食品工業(yè)如釀造、醫(yī)藥工業(yè)如維生素（維生素B、維生素C）、抗菌素（青霉素、鏈霉素），和生物農(nóng)藥如井崗霉素（防治稻瘟枯?。?、慶豐霉素（防治稻瘟?。?，但是從20世紀80年代以來，隨著微生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細胞學(xué)和分子生物學(xué)以及現(xiàn)代實驗技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，極大地發(fā)展了生物技術(shù)，在傳統(tǒng)的生物技術(shù)基礎(chǔ)上，形成了基因重組技術(shù)、細胞融合技術(shù)、細胞大量培養(yǎng)技術(shù)和生物反應(yīng)技術(shù)等具有強大生命力的現(xiàn)代生物工程技術(shù)，并逐步應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工、冶金、能源、醫(yī)學(xué)、農(nóng)林牧副漁以及環(huán)境保護與監(jiān)測等領(lǐng)域，為人類和社會提供商品與服務(wù)。近年來，生物化工在生物技術(shù)中的地位正在上升，生物技術(shù)正在從傳統(tǒng)醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)向生物化工方面轉(zhuǎn)移。 與傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)相比，生物化工有以下幾個特點： a. 主要以可再生資源作主要原料。 b. 反應(yīng)條件溫和，多為常溫、常壓，能耗低，選擇性好，效率高。 c. 環(huán)境污染較少。 d. 設(shè)備簡單，投資較少。 e. 能生產(chǎn)目前不能生產(chǎn)或還不為人知的性能優(yōu)異的化合物，并能開發(fā)生產(chǎn)新品種。 f. 原子利用率高，是理想的綠色化學(xué)技術(shù)。 傳統(tǒng)的生物化工著眼于生物資源的加工，用發(fā)酵的手段生產(chǎn)許多有用的產(chǎn)品。如味精、酒精、氨基酸等?，F(xiàn)在生物化工技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、基本有機化工原料、生物農(nóng)藥等方面。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展，以遺傳工程為基礎(chǔ)、以微生物工程為核心，從分子和細胞水平上，定量地對生物體極其功能進行改造和利用，使維生素、激素、疫苗、生物農(nóng)藥、生物表面活性劑、丙烯酰胺和有機酸等精細化學(xué)品達到了新的水平。 (1) 維生素 維生素是生物正常生長和代謝所必需的微量有機物質(zhì)。人與高等動物自身不能合成出維生素，需要從外界獲得。一旦不能攝取，就會引起維生素缺乏癥而得病。維生素不但有治療作用，而且具有保健作用，它們在食品、飼料和化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，因此它有很好的發(fā)展前景。主要發(fā)展的維生素類有VC、VA、VE、VB1、VB6、煙酸和泛酸鈣等。 例如維生素E也叫α生育酚，分子式為C29H50O2，分子量為430.72，結(jié)構(gòu)式為 維生素E有7種異構(gòu)體，其中α的活性最高，β的活性其次，δ的活性最小。維生素E對糖、脂類及蛋白質(zhì)的代謝有影響。臨床上用它醫(yī)治流產(chǎn)和肌肉萎縮癥，現(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)，維生素E 對動脈硬化、貧血、腦軟化、肝病和癌癥等疾病一定的治療作用。 天然維生素E隨原料植物種類的不同，其異構(gòu)體主要成分也不同。例如美國小麥油以α異構(gòu)體為主，大豆油則以δ異構(gòu)體為主。維生素E的制備，可以小麥胚芽油或大豆油為原料，對其脫臭一步餾出物進行分子蒸餾，收集240℃以下的餾分，溶解在丙酮中，冷卻并脫甾醇，在用氫氧化鉀和乙醇進行皂化，然后用乙醚抽提得到非皂化物，再作分子蒸餾和濃縮，即得維生素E的濃縮物。 用化學(xué)法合成維生素E ，即以2,3,5-三甲基對苯二酚和植物醇，在溶劑中用縮合劑作用，反應(yīng)而得： 縮合劑 [乙?；痌 α-維生素E β-維生素E 溶劑 (2) 生物農(nóng)藥 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常用的是化學(xué)農(nóng)藥，它殺蟲滅菌，保證了農(nóng)業(yè)豐收，它所帶來的好處是不言而喻的。但同時也不可避免地傷害有益的生物，殘留于農(nóng)產(chǎn)品中，并且污染環(huán)境，造成生態(tài)的破壞。為了克服化學(xué)農(nóng)藥的這些弊端，生物農(nóng)藥的研究與開發(fā)得到快速的發(fā)展。 生物農(nóng)藥也就是微生物農(nóng)藥，具有許多優(yōu)點：專效性，只作用于目標害蟲、病菌或雜草，對人畜和其它生物沒有害處；容易被降解，不會產(chǎn)生累積性毒性，對環(huán)境安全；被作用物不會產(chǎn)生抗藥性。其缺點是藥效比不上化學(xué)農(nóng)藥，生產(chǎn)成本較高，使用要求嚴格。這些生物農(nóng)藥發(fā)展過程中的不利因素，造成生物農(nóng)藥占農(nóng)藥市場的份額不高。近20年來，生物農(nóng)藥技術(shù)取得了新的發(fā)展，不但改進了它們的性能，擴大了應(yīng)用范圍，而且增加了新品種。尤其是1983年首次將外來基因?qū)胫参锖螅ㄟ^遺傳工程，賦予抗蟲、抗病和抗除草劑等特性的遺傳工程作物相繼研究成功，從而擴大了生物農(nóng)藥的領(lǐng)域，推動了生物農(nóng)藥的新發(fā)展。 生物農(nóng)藥可分為傳統(tǒng)生物農(nóng)藥、遺傳工程生物農(nóng)藥和遺傳工程作物三種。 傳統(tǒng)生物農(nóng)藥是指利用微生物本身或其代謝物來防治農(nóng)作物的病、蟲和草害的制劑。它包括微生物殺蟲劑、除草劑和農(nóng)用抗生素。微生物殺蟲劑有蘇云金桿菌和乳狀芽孢桿菌等細菌殺蟲劑、有白僵菌等的真菌殺蟲劑和病毒殺蟲劑。農(nóng)用抗生素包含抗真菌劑、抗細菌劑、殺螨劑和除草劑等。日本從1958年開始使用滅瘟素，現(xiàn)在在農(nóng)業(yè)上使用的生物農(nóng)藥有11種，如防治稻瘟病的春雷霉素、防治水稻瘟枯病的有效霉素、防治果樹螨的殺螨霉素等。我國的傳統(tǒng)生物農(nóng)藥有井崗霉素、九二O等。 遺傳工程生物農(nóng)藥是指采用基因克隆和DNA重組技術(shù)等遺傳工程方法，改造微生物后得到的生物農(nóng)藥。研究最多的是利用蘇云金桿菌的殺蟲毒素基因---BT基因研制的遺傳工程殺蟲劑。例如美國Mycogen公司于1993年上市的兩種微膠囊化的遺傳工程殺蟲劑 MVP 和M-one Plus, 克服了普通蘇云金桿菌在環(huán)境中易降解、殘效短的缺點，藥效比普通蘇云金桿菌長2～5倍?？茖W(xué)家把殺蟲的蘇云金桿菌基因引入到熒光假單胞菌中，使之產(chǎn)生殺蟲毒素，再用一種穩(wěn)定細胞壁的工藝殺死該細菌，即在殺蟲的毒蛋白外面形成一種生物膠囊，以避免其在環(huán)境中降解。這種殺蟲劑又是死的細菌，不會繁殖，對環(huán)境是安全的。 MVP主要用于防治甘藍、花椰菜的小菜蛾和其它毛蟲。M－one Plus 主要用于馬鈴薯、西紅柿和茄子等。 遺傳工程作物是通過植物生物技術(shù)，將各種特性基因，如抗蟲、抗除草劑基因和改良營養(yǎng)物質(zhì)的基因引入植物細胞或組織中，進而培育出具有各種優(yōu)異特性的作物。遺傳工程作物的開發(fā)和商品化，將大大減少化學(xué)農(nóng)藥的使用。如抗蟲作物就是賦予作物自身以殺蟲特性。耐除草劑作物，對該除草劑有抗御能力，在使用這種非選擇性除草劑時，就可不被傷害，而其它植物如雜草則被殺死。 我國的生物農(nóng)藥發(fā)展也較快。生產(chǎn)和應(yīng)用的細菌殺蟲劑主要有蘇云金桿菌類的幾個變種：蘇云金桿菌、青蟲菌、殺螟桿菌和松毛蟲桿菌等，是廣譜殺蟲細菌。70年代研制成功的病毒殺蟲劑則效果更好，殺蟲選擇性強。桑毛蟲核多角體病毒、棉鈴蟲核多角體病毒已先后應(yīng)用于生產(chǎn)。我國農(nóng)用抗生素主要有春雷霉素、滅菌素、慶豐霉素（防治稻瘟病），井崗霉素（防治稻瘟枯?。溍顾兀ǚ乐喂麡?、蔬菜細菌?。?，土霉素（防治小麥銹?。┑?。 我國抗病抗蟲轉(zhuǎn)基因植物研究也取得很大的進展。人工合成的蘇云金芽孢桿菌晶體蛋白（BT）基因，已成功轉(zhuǎn)入棉花中，獲得轉(zhuǎn)基因棉花品系13種，其抗蟲能力達到80％以上。利用細胞工程和轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出抗白粉病、赤霉素和黃矮病小麥，并將基因引入普通小麥中。中國水稻研究所王大年研究員，用基因槍把抗除草劑基因Bar導(dǎo)入直播水稻品種中，選育出抗除草劑Basta 直播水稻優(yōu)良品系，在稻田中結(jié)合噴灑除草劑Basta,稻田中主要雜草和雜稻被殺死，而轉(zhuǎn)基因水稻無恙，達到省時省工的效果。 （3）生物表面活性劑 生物表面活性劑是細胞與生物膜正常生理活動所不可缺少的成分，廣泛分布于動植物生物體內(nèi)。生物表面活性劑與化學(xué)合成表面活性劑相比，毒性低，能自然生物降解，表面活性高，對環(huán)境安全。 它也具有親水基和親油基的結(jié)構(gòu)特點。其親水基是糖、多元醇、多糖及肽，而親油基則為脂肪酸和烴類。根據(jù)其親水基結(jié)構(gòu)，可把生物表面活性劑分為六大類：（1）糖脂系，（2）?；s氨酸系，（3）磷脂系，（4）脂肪酸系，（5）結(jié)合多糖、蛋白質(zhì)及脂的高分子生物表面活性劑，（6）細胞表面本身。 生物表面活性劑可通過兩個途徑來制備： a. 從生物體內(nèi)提取 中國古代利用皂角、古埃及人則采用皂草來提取皂液，用以漿洗衣服，這就是運用天然生物表面活性劑的實例?，F(xiàn)在人類已能從蛋黃和大豆的油和渣中提取磷脂、卵磷脂類生物表面活性劑，并且把它們廣泛地應(yīng)用于食品、化妝品和醫(yī)藥工業(yè)中。對于那些分離相對容易、含量豐富且產(chǎn)量大的生物表面活性劑，可直接由生物體內(nèi)提取。 b. 由微生物制備 采用再生性底物發(fā)酵可以制備生物表面活性劑。許多微生物如細菌、酵母和真菌等都能形成生物表面活性劑。培養(yǎng)液中所產(chǎn)生的表面活性劑類型不僅與微生物類型有關(guān)，而且與采用的發(fā)酵底物也有關(guān)。在培養(yǎng)基中添加烴類化合物可以影響生物表面活性劑的產(chǎn)率。各種金屬奎/pre> 贊同 18 | 評論