2．现代生物化工与精细化工的结合

生物化工被认为是生物学和化学工程的交叉学科。虽然，我国的生物化工是从数千年前的酿酒、造酱、制醋缓慢发展而来，传统的生物化工也局限于食品工业如酿造、医药工业如维生素（维生素B、维生素C）、抗菌素（青霉素、链霉素），和生物农药如井岗霉素（防治稻瘟枯病）、庆丰霉素（防治稻瘟病），但是从20世纪80年代以来，随着微生物学、生物化学、遗传学、细胞学和分子生物学以及现代实验技术、电子技术、计算机技术的发展和应用，极大地发展了生物技术，在传统的生物技术基础上，形成了基因重组技术、细胞融合技术、细胞大量培养技术和生物反应技术等具有强大生命力的现代生物工程技术，并逐步应用于医药、食品、化工、冶金、能源、医学、农林牧副渔以及环境保护与监测等领域，为人类和社会提供商品与服务。近年来，生物化工在生物技术中的地位正在上升，生物技术正在从传统医药、农业向生物化工方面转移。

与传统的化学工业相比，生物化工有以下几个特点：
a. 主要以可再生资源作主要原料。
b. 反应条件温和，多为常温、常压，能耗低，选择性好，效率高。
c. 环境污染较少。
d. 设备简单，投资较少。
e. 能生产目前不能生产或还不为人知的性能优异的化合物，并能开发生产新品种。
f. 原子利用率高，是理想的绿色化学技术。

传统的生物化工着眼于生物资源的加工，用发酵的手段生产许多有用的产品。如味精、酒精、氨基酸等。现在生物化工技术已经广泛应用于医药、食品、基本有机化工原料、生物农药等方面。随着现代生物技术的发展，以遗传工程为基础、以微生物工程为核心，从分子和细胞水平上，定量地对生物体极其功能进行改造和利用，使维生素、激素、疫苗、生物农药、生物表面活性剂、丙烯酰胺和有机酸等精细化学品达到了新的水平。

(1) 维生素

维生素是生物正常生长和代谢所必需的微量有机物质。人与高等动物自身不能合成出维生素，需要从外界获得。一旦不能摄取，就会引起维生素缺乏症而得病。维生素不但有治疗作用，而且具有保健作用，它们在食品、饲料和化妆品等领域的应用日益增多，因此它有很好的发展前景。主要发展的维生素类有VC、VA、VE、VB1、VB6、烟酸和泛酸钙等。

例如维生素E也叫α生育酚，分子式为C29H50O2，分子量为430.72，结构式为

维生素E有7种异构体，其中α的活性最高，β的活性其次，δ的活性最小。维生素E对糖、脂类及蛋白质的代谢有影响。临床上用它医治流产和肌肉萎缩症，现在研究发现，维生素E 对动脉硬化、贫血、脑软化、肝病和癌症等疾病一定的治疗作用。

天然维生素E随原料植物种类的不同，其异构体主要成分也不同。例如美国小麦油以α异构体为主，大豆油则以δ异构体为主。维生素E的制备，可以小麦胚芽油或大豆油为原料，对其脱臭一步馏出物进行分子蒸馏，收集240℃以下的馏分，溶解在丙酮中，冷却并脱甾醇，在用氢氧化钾和乙醇进行皂化，然后用乙醚抽提得到非皂化物，再作分子蒸馏和浓缩，即得维生素E的浓缩物。

用化学法合成维生素E ，即以2,3,5-三甲基对苯二酚和植物醇，在溶剂中用缩合剂作用，反应而得：

缩合剂 [乙酰化]

α-维生素E β-维生素E

溶剂

(2) 生物农药

农业生产中最常用的是化学农药，它杀虫灭菌，保证了农业丰收，它所带来的好处是不言而喻的。但同时也不可避免地伤害有益的生物，残留于农产品中，并且污染环境，造成生态的破坏。为了克服化学农药的这些弊端，生物农药的研究与开发得到快速的发展。

生物农药也就是微生物农药，具有许多优点：专效性，只作用于目标害虫、病菌或杂草，对人畜和其它生物没有害处；容易被降解，不会产生累积性毒性，对环境安全；被作用物不会产生抗药性。其缺点是药效比不上化学农药，生产成本较高，使用要求严格。这些生物农药发展过程中的不利因素，造成生物农药占农药市场的份额不高。近20年来，生物农药技术取得了新的发展，不但改进了它们的性能，扩大了应用范围，而且增加了新品种。尤其是1983年首次将外来基因导入植物后，通过遗传工程，赋予抗虫、抗病和抗除草剂等特性的遗传工程作物相继研究成功，从而扩大了生物农药的领域，推动了生物农药的新发展。

生物农药可分为传统生物农药、遗传工程生物农药和遗传工程作物三种。

传统生物农药是指利用微生物本身或其代谢物来防治农作物的病、虫和草害的制剂。它包括微生物杀虫剂、除草剂和农用抗生素。微生物杀虫剂有苏云金杆菌和乳状芽孢杆菌等细菌杀虫剂、有白僵菌等的真菌杀虫剂和病毒杀虫剂。农用抗生素包含抗真菌剂、抗细菌剂、杀螨剂和除草剂等。日本从1958年开始使用灭瘟素，现在在农业上使用的生物农药有11种，如防治稻瘟病的春雷霉素、防治水稻瘟枯病的有效霉素、防治果树螨的杀螨霉素等。我国的传统生物农药有井岗霉素、九二O等。

遗传工程生物农药是指采用基因克隆和DNA重组技术等遗传工程方法，改造微生物后得到的生物农药。研究最多的是利用苏云金杆菌的杀虫毒素基因---BT基因研制的遗传工程杀虫剂。例如美国Mycogen公司于1993年上市的两种微胶囊化的遗传工程杀虫剂 MVP 和M-one Plus, 克服了普通苏云金杆菌在环境中易降解、残效短的缺点，药效比普通苏云金杆菌长2～5倍。科学家把杀虫的苏云金杆菌基因引入到荧光假单胞菌中，使之产生杀虫毒素，再用一种稳定细胞壁的工艺杀死该细菌，即在杀虫的毒蛋白外面形成一种生物胶囊，以避免其在环境中降解。这种杀虫剂又是死的细菌，不会繁殖，对环境是安全的。 MVP主要用于防治甘蓝、花椰菜的小菜蛾和其它毛虫。M－one Plus 主要用于马铃薯、西红柿和茄子等。

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