化工与医药工程范文

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关键词:中草药生物转化工程;微生物工程;酶工程;生物中药

中图分类号:R932文献标识码:A文章编号:1673-2197(2009)06-0001-04

随着中医药现代化战略的逐步推行,中医药发展正迎来新的挑战与机遇。中国科学院院士王夔在为《中药成分代谢分析》作序时指出:“近年来中药现代化研究基本上是以产品为目标,以新中药制剂开发为目的。开发有余,而研究不足。实际上,中药现代化的根本是中药学现代化。中药产品的现代化可以栽培现代化、质检和质量标准现代化、工艺现代化等等方面下功夫,执行GAP、GLP、GEP、GMP、GCP等标准。但是,即使如此开发的中成药仍然在世界药学中不能占有举足轻重的地位;接受这些产品的绝大多数是华人。我们必须强调中药的现代化要以中药学现代化为基础;也就是中药学要用世界自然科学和医学科学能够接受的概念和理论来阐述。”[1]要中医药现代化,首先是中医药理论的现代化,再是中医药产业的现代化。笔者认为,在探索中国古典哲学、中医药理论、现代科学技术与现代科学方法论、现代人体生命科学理论等相互结合的基础上,推动中医理论的科学化、现代化,并在现代中医理论的指导下进行中药现代化研究及其创新的研发[2]。

在总结古今传统中药和方剂中涉及生物转化原理的基础上,从中药成分代谢分析中探析,结合化学成分组学、基因组学、蛋白组学、代谢组学、糖生物学、系统生物学、药物设计学、高通量筛选技术等现代生命科学技术,运用生物转化技术,尤其是运用体外生物转化技术改善中药制剂的疗效与个体差异,提出了新的中医药产业工程――中草药生物转化工程,以及相应的创新中药――生物中药。中草药生物转化工程是将酶工程、微生物工程、代谢工程、基因工程、糖生物工程、药物设计工程、生物信息学等现代生物工程技术合理运用到中医药现代化研究中,合理继承传统中医药理论,对中医药进行创新与传承,并开发出相应的生物中药。中草药生物转化工程的两个主要研究内容:微生物转化与创新中药、酶法转化与创新中药。

1 微生物转化与创新中药

1.1 微生物发酵与传统中药

在研究中华医药史中著名中草药及方剂的过程中发现,利用微生物技术制备传统中药有着悠久的历史。“酒为百药之长”,具有通血脉、行药势等功效,原始的酿酒技术产生于4000多年前的夏禹时代,酒是酵母发酵的产物,是细胞内酶作用的结果[3]。约3000年前,利用麦曲含有的淀粉酶将淀粉降解为麦芽糖,制得具有缓中、补虚、生津、润燥功效的饴糖。在长沙马王堆汉墓出土的帛书《五十二病方》中记载了用于治病的粪便类中药,实际上是宿主与其消化道内的厌氧微生物共同代谢与发酵产生的混合物。公元10世纪左右,我国有了豆酱制品,及由此工艺衍化制备出的用于解肌发表和宣郁除烦的淡豆豉,豆酱和淡豆豉均是微生物的发酵产物。三国时期的著名医学家华佗创造了制备金汁的秘法,即利用刮青竹筒(天然膜管)从粪窖内人源性微生物与自然界微生物混合深层发酵产物中提取而得[4]。首载于元代《饮膳正要》中的红曲,为微生物红曲霉发酵梗米加工品而产生的发酵物,具有健脾消食、活血化瘀等功效[5]。我国是最早利用真菌防病治病的国家,早在《神农本草经》中,就有灵芝、茯苓、猪苓、雷丸等药用真菌的记载[6],现仍广泛应用。真菌具有分解纤维素、淀粉、蛋白质、脂类等营养物质的强大酶系,对天然培养基有较强的分解利用能力,具有种类多、次生代谢产物多、培养条件简单等特点,成为微生物发酵炮制或制备传统中药的主要功能菌。利用古老中药中寄生真菌自身发酵的研究已成为现在研究的热点,如灵芝、冬虫夏草、云芝、灰树花、茯苓、麦角菌等都有大量的研究报道[6]。

微生物发酵是传统中药中的一种重要炮制方法。我国人民将微生物发酵应用于中药炮制,即将药材与辅料拌和,在一定温度和湿度下,通过微生物的生物转化作用达到提高药效、改变药性、降低毒副作用等目的[6]。《中华人民共和国国家药品标准》中收录的19种曲药,如,配方和工艺均绝密的片仔癀、六神曲、建曲、采云曲、霞天曲、黔曲、半夏曲、老范志万应曲、泉州百草曲、沉香曲等,均是微生物固态发酵而成的中药。不同培养基经同样微生物处理后会产生不同的药性,可利用该特性生产具有不同适应证的中药。例如,发酵淡豆豉时,以桑叶、青蒿发酵者,药性偏于寒凉,多用于风热感冒或热病胸中烦闷之症;以麻黄、紫苏发酵者,药性偏于辛温,多用于风寒感冒头痛之症[7]。

微生物发酵代谢产物是传统中药方剂配伍中的一类重要中药。除目前仍在方剂配伍中广泛使用的曲药外,粪便类中药作为微生物发酵代谢产物也被古今许多医家用于传统方剂配伍中,如《五十二病方》、《黄帝内经》、《中华人民共和国药品标准•中药成方制剂》等均有记载[8],最为著名的方剂有失笑散、温病方剂神犀丹及三石汤等。在利用粪便类中药配伍方剂治病方面,尤其值得一提的是清朝的著名温病学家叶天士,他善于运用金汁配伍于方剂中治病救人,在黄英志主编的《明清名医全书大成•叶天士医学全书》中含“金汁”的临床处方和方剂近100处之多,其中包括著名的温病灵丹神犀丹。

1.2 微生物转化中药成分

微生物转化中药成分的研究始于20世纪90年代初,日本的小桥恭一发现中草药成分如番泻苷,可借助肠道细菌转化为致泻有效成分,随后他的课题组对系列糖苷类化合物如黄芩苷、汉黄芩苷、人参皂苷等进行了研究,指出糖苷类化合物为天然前药[9]。基本原理是利用微生物细胞产生的一种或多种酶把中药中的一些化学成分转化成结构相关的更有经济价值的产物,来完成常规化学方法难以实现的生化反应,其本质是利用微生物本身所产生的酶对外源底物进行的催化反应,改变药物原有性能,产生新的功能作用,或增强原有的功能活性。如口服人参皂苷类成分的肠内微生物转化[10]。

将微生物工程技术应用于中药创新,将是中药创新研发中的新热点,其主要特点可概括如下[2]:①药物的有效组分、活性成分最大限度地得以提取、利用;②药物进入人体后不能直接被利用的有效活性组分,可在体外生物转化而被直接利用,将高极性中药成分转化为低极性成分,改善了药物的脂溶性,使其功效迅速发挥;③可以提高中药制剂的普适性,肠道微生态菌群因个体存在很大的差异性,结果引起药物的生物利用和功能作用差异明显,而通过体外生物转化可避免之,从而提高其普适性;④微生物转化后与原有药物相比产生了新的活性物质,从而可能产生新的保健、治疗或预防等功能作用;⑤其具有生产工艺可控、所得产物明确、制剂方便、便于与国际接轨等优点,因而是实现中医药现代化战略的有效途径。

2 酶工程与创新中药

酶作为生物催化剂,在许多化学反应中具有不可低估的作用,作为生物进化的高级形式,与一般的化学催化剂相比,它可以在非常温和的条件下高效、专一性地催化底物转变为产物,具有广阔的应用前景。酶是由细胞产生的具有催化能力的物质,其化学本质主要为蛋白质,少数酶同时含有少量的糖和脂肪,也有少数是核酸等其它物质。酶大部分位于细胞内,部分分泌到体外。新陈代谢是生命活动的最重要特征,一切生命活动都是由代谢的正常运转来维持的,而生物体代谢中的各种化学反应都是在酶的作用下进行的。酶是促进一切代谢反应的物质,没有酶,代谢就会停止,生命也即停止。酶工程技术是现代生物技术的重要组成部分,其特点是利用生物酶、含酶细胞器或细胞(微生物、植物、动物)作为生物催化剂来完成某些重要的化学反应,应用范围包括医药、食品、化学工业,诊断分析、检测分析和生物传感器等。在中药创新研发过程中,酶工程技术将具有举足轻重的作用。

2.1 酶的分类与中草药生物转化反应类型

按照1961年国际生物联合会酶学委员会(Enzyme Commission of International Union Biotechnology)规定的分类方法,不管酶的结构和性质如何,仅根据酶所催化反应的类型,将酶分为六大类,即氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶或连接酶,对应为六大中草药生物转化反应类型。图1概述了各类酶的特性与中草药生物转化反应类型[1,2,11]。

2.2 酶法转化与中药

近年来,药代动力学研究证明,中药成分中的糖苷类化合物在肠道内难以吸收、生物利用度低、肠内滞留时间较长,在人体内难以直接发挥药效作用,绝大多数需经肠道微生物酶分解为次级苷或苷元,方能发挥药效。从糖苷类化合物的结构角度看,含糖基越多,分子极性越高,水溶性就越大,相反水溶性越低,水溶性大的物质不易被小肠绒毛吸收,不易穿过肠壁,也就不易进入血液而发挥药效,只有被肠道内微生物酶水解后才能被吸收而发挥药效。因此,肠道内微生物酶浓度与酶催化活性直接影响着糖苷类化合物的药效。研究表明,个体差异性影响肠道内微生物酶浓度与催化活性[12,13],患者体温的升高会影响酶催化活性的发挥;随着现代医学事业的发展,滥用抗生素已经严重损害人肠道内的正常菌群,使肠道菌群失去平衡,不能分泌各种正常酶[14]。这些因素严重影响着中药药效的发挥。

如何将中药材中的糖苷类化合物转化成次级苷或苷元,将成为中医药现代化研究中的新热点,可通过化学转化、酶转化、微生物转化等方法实现之。化学转化过程中,因强烈的酸碱水解作用而引起苷类物质结构和构型的改变,导致药效消失和产物不稳定。因此,酶转化与微生物转化将更具潜力,微生物转化的本质仍是酶转化,酶转化是中草药生物转化工程中的重要内容。在酶的催化作用下对中药中的苷类成分进行系列结构修饰,引起中药成分的共价结构发生改变,如化学基团的引入或去除、化学键的引入或断裂等。修饰后,可引起药理活性的改变,或中药制剂(尤其是中药口服液)风味的改善等。

有关酶法转化中药的研究开展时间不长,尚处于实验研究阶段。但是,不少学者已逐步认识到生物转化技术将是中药创新研究的重要方法之一。近年来,运用现代生物酶工程技术开展现代中药研究,在酶法转化中药研究领域取得了一些成果。如利用自制复合酶对生晒参95%乙醇提取物、人参茎叶总皂苷、三七总皂苷、三七茎叶总皂苷等系列中药有效部位进行了酶法转化研究[2,15],通过HPLC和LC-MS分析发现可以明显改变一些皂苷成分的结构,并降低相应化合物的极性,增加了有效部位中脂溶性含量;同时,利用这些复合酶直接酶法转化处理人参、三七、三七茎叶等药材,结果表明复合物酶亦能高效地转化药材中部分皂苷成分为低极性皂苷。这些低极性皂苷具有抗癌、免疫调节、改善微循环、调节消化机能、安神、抗衰老、抗紧张、预防消化道溃疡、提高生命质量、增强记忆和学习能力等多种生物活性和药效作用,还具有快速吸收、高生物利用度等特点。用酶法辅助提取清热中药黄芩活性成分时,HPLC分析发现提取物中的黄芩素和汉黄芩素等苷元含量远远高于药典的提取方法,表明酶法辅助提取有助于黄芩苷、汉黄芩苷等转化成相应的苷元[16,17]。

3 生物中药的发展方向

上文从微生物工程与中药、酶工程与中药等两方面综述了中草药生物转化工程的核心内容;同时,在中药储存、炮制、方剂配伍煎制、体内代谢等过程中也涉及到生物转化,囿于篇幅,不再详述。

中草药生物转化工程融合了传统中药制药工程、传统发酵中药技术、现代微生物技术、酶工程技术、中药成分的代谢工程等多种工程技术,其在中药新药研究开发方面具有的独特优势,可为改善中药功效、加快中药制剂的起效速度、提高生物利用度、改善制剂功效的个体差异性、创制新剂型、创制新药等方面提供崭新的技术手段,有望给中药新药研究开发注入新的活力,并将为中药创新带来革命性的变革,具有广阔的发展前景,预计不久将成为中药创新研究中的“红热点”。中草药生物转化工程的发展方向将影响生物中药的未来发展前景,今后应在以下几个方面进行深入研究:①中草药储存过程的生物转化及霉变生物转化机制研究;②中草药炮制过程中的生物转化机制研究;③方剂配伍中的生物转化原理及方剂煎制过程的生物转化研究;④加强微生物和酶工程技术在中药研究中的应用;⑤加强曲剂制备过程中的生物转化机制研究;⑥加强粪便类中药的生物转化机制研究;⑦加强生物中药制药装备的研究;⑧利用现代分析技术,建立快速而灵敏的分析检测技术手段;⑨建立有效而快速的功效筛选模型;⑩加强中药成分体内代谢转化及功效个体差异性的研究;(11)在生物转化研究过程中如何合理地贯彻中医药理论及现代科学方法论的指导思想,并吸收利用现代科学的有益成果。

参考文献:

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Biotransformation Engineering of TCM and the Innovation of TCM

Yu Chunhao, Zhang Haijiang, Zhang Ping

(Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003, China)

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关键词：PLC技术；机械工程与自动化；应用；分析

1 引言

PLC技术是一种将数字运算与机械操作综合起来使用的控制装置，起源于传统的继电器技术，后来发展成综合计算机技术、网络通信技术以及自动控制技术的自动化控制系统工程。目前，在机械工程及自动化领域中，PLC技术已经得到了广泛的应用，国内各行各业的自动化水平都得到了一定的提高，为国家的发展和人们生活水平的提高提供了技术支撑。本文对PLC技术在机械工程与自动化领域的重要性进行了分析，以供参考。

2 PLC技术及特点

PLC是目前工业领域单台设备自动化控制的典型设备，具有体积小、安装方便、编程容易、可靠性高以及不易受干扰的特点。近年来，PLC技术发展越来越快，软件、硬件以及技术开发也有了较大的进步，功能越来越强大，系统的兼容性和开发性越来越好，使PLC的性价比也越来越高。现在，PLC已经开始广泛应用在机械、化工、电力以及冶金等领域，成为自动化控制的重要支柱之一，大大推动了机械工程与自动化的发展进程。

PLC技术主要包括过程控制、位置控制、生产监控、顺序控制以及生产管理等，而完成这些复杂控制必须解决控制设备与PLC处理器核心之间的通信问题，而通信技术最重要的是保证通信的正确性和稳定性。PLC技术的通信功能是最稳定的，下面对PLC技术进行数据传递或共享的特点进行具体的分析：

2.1 采用国际标准通信协议。PLC的生产厂家为了便于PLC的推广和用户使用的方便，规定使用统一的国际标准通信协议，这样不仅使不同的生产厂家的PLC系列产品的生产互换性大大提高，还极大的方便了用户进行维修，提高了PLC产品的通信开放程度。

2.2 现场总线的接口契合度。大多数PLC生产厂家都生产现场总线，并且在通信领域广泛使用，如目前在PLC中广泛使用并且已经进入国家标准的DeviceNet、Profibus、AS-I总线。这些现场总线与PLC接口的契合度极高，大大保证了通信的稳定性。

2.3 简单化的程序编辑。大多数PLC生产厂家为PLC用户设计了专门的计算机与PLC进行通信的软件，进行程序翻译，减轻了用户的编程工作量，使PLC编程不在受限于专业人员，大大降低了PLC编程的准入门槛。

3 PLC的应用及重要性分析

3.1 PLC技术在生产系统自动化控制中的应用

在自动化生产中，PLC一般通过模拟参数控制模块、位置控制模块、计数模块、主机模块、通信模块和I/O接口模块六个模块进行工业自动化生产控制。在实际工业生产时，PLC技术通过对生产过程的具体了解，根据生产过程中所需要控制的动作以及监控的对象，对PLC系统的控制模块进行合理调整和优化组合，最终以最少的模块和最合理的方式组建出一个功能全面而完善的自动化控制系统，可以保证生产过程的正确运行和对生产中的灵活控制调整。在PLC控制系统运行过程中，模拟参数模块主要功能是对整个生产过程进行监控，并向监控仪表传输控制语句，从而达到改善控制精度的目的，如控制锅炉温度的升降或保温工作，维护热处理的正常进行。

3.2 PLC技术在控制逻辑运算中的应用

对于自动化控制系统来说，PLC的另一个巨大作用是进行逻辑运算和数据处理，如开关量的控制、数据位处理、数据转换与传输、数据筛查与运算等功能。通过PLC的运算功能，来完成生产数据的处理，如数据采集、数据分析和工作总结，目前大多数食品、冶金以及造纸工业都利用PLC进行数据信息控制；通过PLC进行开关量的控制，可以有效的增加软接触点，提高工业自动化系统的质量，为企业节省大量的人力和物力成本，与传统的继电器相比，具有操作简单，可靠性好，控制迅速和维修方便的特点，目前已经基本代替了大部分继电器的工作。

3.3 PLC在系统控制和远程通信控制中的应用

在现代自动化控制系统中，PLC技术不仅用于控制其他的继续结构，还用于对自动化系统自身进行控制，也就是说，PLC技术能够对自身系统进行故障排查和逻辑错误纠正，这样的自动化控制系统才能够稳定运行。在实际工业自动化生产中，设备的每一个动作都会有自动化系统控制，同时应用系统的检测装置对执行过程中产生的累积误差进行调整，如果设备的运行状态异常，整个PLC系统的逻辑关系就会穿行混乱，PLC控制系统的就会通过这些混乱的逻辑关系进行故障诊断并报警。在PLC进行不同系统间远程通信控制时，只要保持联网通信模块和信息传输接口的正确性，PLC技术就能进行稳定的远程通信。

3.4 PLC技术在各个生产领域的重要性

目前，PLC已经成为世界上大多数国家实现机械工程自动化的标准设备，它的应用范围已经覆盖了冶金、化工、交通、娱乐和食品等所有的轻重工业领域，是自动化领域用途最广，也最为重要的控制设备。在2009年，全国的PLC生产件数高达一千五百万件，而2010年的产量达一千八百万件，2011年的最终产品达到了二千三百万件。经统计，这些PLC产品的最终使用的领域如表1所示。

表1 PLC的使用领域分布表

4 结束语

在工业化、信息化发展迅速的今天，机械工程及自动化的水平已经成为一个国家工业水平的代表，而PLC技术的发展是提高工业生产自动化水平的重要方面。本文通过对PLC在各个领域自动化设备中的应用，论述了PLC在机械工程与自动化方面的重要作用，为PLC在自动化控制领域的推广提供了支持。

参考文献

[1]李世发.PLC在工业自动化控制领域中的应用[J].信息通信，2011（4）.

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当前医药事业的发展面临着国际医药行业加速技术革命的挑战和高科技高投入下强化专利保护的严峻现实，医药工业需要进行从仿制到创新的战略转移，需要强化工业化生产过程，增加在国际市场上的竞争力。高等药学教育必须适应这一形势，深化改革，拓宽药学人才培养的途径，充分发挥综合性大学和理工科大学办学的力量和积极性。

一、培养医药化工人才的必要性

传统的医药工业在过去的计划经济体制下以救死扶伤、保证人民健康为唯一宗旨，以生产出产品为首要目的。实现工业化生产时较少从化学工程角度去考虑设备与过程的设计、放大和控制，缺少化学工程研究。因此，我国制药工业中的化工过程比较落后于其它化学工业。在当今社会主义市场经济体制下，传统的医药工业除面临新药开发中的知识产权保护的挑战外，还面临着竞争机制的挑战，特别是复关后面对的是国际大市场的竞争，如不迅速提高技术水平，建立现代医药工业，就会在市场经济中缺乏竞争能力。根据医药生产过程基本是化工过程的特点，要建立现代医药工业体系，提高生产操作水平，降低成本，减少能耗、物耗，就必须加强在医药工业化生产中的化学工程研究。

根据我系毕业生分配情况，医药行业尤其是制药行业与公司迫切需求医药化工方面的毕业生，虽然每年都有相当数量的毕业生分配至医药行业的科研、生产单位，但远远不能满足需求，这包括数量与质量两个方面的不满足。分配到医药行业的毕业生也反映他们的知识结构上的不适应，需要花1-2年甚至更长的时间对药学方面的知识和特点进行熟悉和再学习。

二、发挥清华大学的工科优势培养医药化工人才

医药工业是技术密集型的特殊行业，理、工、医药学科的相互渗透、优势互补，共同培养药学人才是加强我国高等药学教育、使之更好地为我国医药工业服务的重要途径之一。清华大学是一所以工科为主，兼有理学院、经济管理学院和即将成立的人文社科学院的综合性委属重点大学，具有雄厚的公共基础和机、电等公共工程基础。化工系的化学工程学科是学校的重点学科之一，近几年来又着重在加强工程实践基础上做了不少努力。具有较雄厚的化学工程的反应、分离、过程优化设计等科研基础和教学基础，也是优势所在。同时我校还有相关的生物科学技术系、化学系。化工系也设有生物化工与制药研究所，并即将与国家医药局科教司联合成立国家医药局清华大学医药工程中心，因此也具备一定的开设化学制药和生物制药的基础课(如生物化学、有机合成)的能力。但目前尚欠缺开设有关药学和药理等专业课及实验的条件，需要兄弟医、药院校的协助。因此总的设想是在国家教委和国家医药管理局的统筹安排下尽快在我校化工系试办以坚实的化学工程与工艺基础为特征的、同时覆盖化学制药和生物制药、专业面较宽的5年制医药化工(或制药化工)专业，尽快培养一批适应我国医药事业发展的、既有坚实的化学工程与工艺基础，又懂化学及生物制药的特殊原理及要求的工程型医药学人才。

三、办学方式

方式1:以清华大学化工系为主，借助兄弟医药院校的师资、办学经验和条件，五年中前三年突出清华大学的特点，充分发挥本校的办学优势，打好公共基础和化学工程与工艺基础。第四学年开始，请兄弟医药院校、系的教师开设有关药学方面的专业课，并尽可能就近借助兄弟医药院校、系的实验条件进行相应的必要的实验技能训练。同时积极培养和引进本系这方面的师资和实验条件的建设。见习和生产实习均到制药厂进行，第五学年的最后一学期进行制药化工过程中的工程、工艺学习，以及少部分偏重基础研究的毕业设计(论文)。获得工学士学位。

方式2:在试办“医药化工专业”的同时还可试办第二学士学位，多途径培养多种类型的制药工程人才。在获得化学工程第一学位的同时，取得药学第二学位。在我系化学工程与工艺专业的学生中，于第三学年开始选取一批优秀的志愿者，在修第一学位(化学工程与工艺)课的同时，陆续选修药学专业的基本必修课。五年内同时修满两个学位的必需学分，并同时完成化学工程学与药学两方面的毕业设计(论文)者授予两个学位。此类学生第一学位为主，第二学位为辅，有条件者，两篇论文最好相结合。第一学位由清华大学化工系负责，第二学位由医药院校负责，合作对象待定。

篇4

（浙江中医药大学）

生物工程是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科，其广泛应用于化工、医药、食品、农业、能源、资源和环境等领域，近年来发展迅猛，尤其为人类健康问题的解决提供了美好的前景。因此，国内不少高校纷纷新设生物工程专业，生物工程人才的需求也逐年增加。

浙江中医药大学于2003年9月首次招收四年制本科生物工程专业学生，这是在全国20多所中医药院校中首次开设生物工程专业，没有现成的经验可以借鉴。我们根据本校的办学优势和国家对生物工程专业人才培养的要求，对中医药背景下生物工程专业特色建设以及人才培养进行了探索。

一 中医药院校生物工程专业的定位与特色

目前全国已有百余所院校开设了生物工程专业，浙江省共有9所院校开设了生物工程专业，而全国中医药院校中仅三所开设了生物工程专业。由于在师资力量、教学条件、科研方向以及专业设置先后等方面的差异，办学方向及专业特色也不尽相同。如有些院校以溶剂和有机酸的微生物发酵，或以核苷酸及其类似物的微生物发酵，或以酶制剂工业，或以微生物发酵生产抗生素，或以基因工程，或以食品发酵、加工酿造，或以微生物与环境保护等为主要办学方向[1】。

在专业定位这个战略问题上，必须扬长避短，走特色发展之路。浙江中医药大学具有在中医药领域深厚的办学积淀和背景，因此我校生物工程专业的特色定位是：充分依托和发挥中医药大学的办学优势，注重现代生物工程在传统中医药中的交叉融合与应用，培养面向科研、生产、管理第一线的一流中医药生物工程复合型人才。专业坚持以工为主、理工结合的方向，充分发挥多学科交叉渗透的办学特色，加强实践环节教学，培养适应行业需求、社会经济发展的应用型生物工程技术人才。

注重现代生物工程在传统中医药中的交叉融合与应用，是中医药院校生物工程专业建设的一大特色。现代生物工程技术已用于中医药产品的开发、生产、培育及研究等方面，包括中药生物发酵、中药内生菌的分离、中药生物转化、酶工程应用于中药提取、中药细胞工程、中药生化分离工程等。医药产业已逐步成为支柱产业之一，而生物技术成果约有60%是用于医药业。因此，现代生物工程技术不仅可以应用于中医药领域，而且前景广阔，办好生物工程专业也将更好地促进中医药院校的教学、科研发展。

二 具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养目标

根据国家教指委的专业规范以及社会需求与各类人才的专业特点，在大量调研和充分论证的基础上，结合办学特色，研究确定了生物工程专业的人才培养目标是：培养出具备生物工程基本知识、掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论和技能，能在生物技术与工程及中医药领域从事设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。 ‘在培养方向上，既要培养学生掌握生物工程的基本技能、基本理论和基本知识，又要注重现代生物工程在传统中医药中的应用与交叉融合，注重工程技术素养的培育，注重培养具有中药发酵工程技术、中药活性成分分离工程技术、能将细胞工程、基因工程应用于中医药研究的人才，充分发挥中医药背景的优势和特色，培养出社会真正需求，并能在中医药领域发挥一技之长的复合型人才。

三 具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养模式

建立科学的人才培养模式是人才培养的基础性工作[2]。围绕着培养具有中医药背景的生物工程复合型人才这一目标，我校生物工程专业加强课程及教材建设，突出实践能力的培养，坚持继承与创新相结合，注重特色项目的培育，重视中药发酵工程、中药酶工程、中医药基因工程等中医药生物工程技能的培养，这也成为了专业建设的一大特色。

1 实施课程改革，优化课程体系，注重中医药生物工程技术的培养

课程是教育的核心，课程水平决定了人才培养的水平[3]。生物工程专业在课程设置上以优化学生知识结构、提高学生综合素质为主线，注重其多学科交叉的特点。在广泛学习调研国内生物工程专业人才培养方案的基础上，根据国家教指委制定的专业规范要求，对现有的课程体系进行了整体优化和调整。为加强学生实践能力的培养，增设了工程类基础课程，并增设了实训环节，以更好地促进学生综合素质的提高。

我校生物工程专业在培养学生具备生物工程基本技能的基础上，注重中医药生物工程技术的培养，具有鲜明的中医药特色。除了开设细胞工程、酶工程、基因工程等通用课程以及工程制图、化工原理等工程技术基础课程以外，还充分利用学校在长期办学过程中形成的中医药学这一优势学科，开设了中医学概论、中药药剂学、中药复方药动学等课程。同时，在专业实验课中也融人了中医药相关的内容，而学生开放实验项目、本科毕业论文中与中医药相关的比例均高达50%左右。

2 选用优秀教材，编写特色教材，融合鲜明的中医药特色

教材建设是制定人才培养方案和课程设置必备的基础环节，教学内容和课程体系的改革必然反映到教材上[4]。制订教材建设规划，完善教材选用机制，以此保证教材选用的先进性及中医药特色。针对我校生物工程专业的特色，编写并出版了符合专业方向需要的中医药生物工程教材《生物与制药工程实验》，该教材既注重基础知识，又着眼于实用性及学科发展性，并结合了中医药特色的实验内容。这些实验内容在生物工程基本理论的基础上，注重中医药特色，对培养学生的动手能力和实验设计能力具有很强的指导性。

3 构建实践教学体系，强化工程能力、实践能力的培养

实践能力的培养是高等教育教学的重点和特点，实践教学不但是生物工程专业本科教学的重要组成部分，而且是培养具有创新精神和实践活动的高素质工程技术人才的重要环节。生物工程作为一门实践性及应用性较强的专业，不仅要求学生具备深厚的理论基础，还应具备较强的实践动手能力。因此在人才培养过程中，如何强化工程能力及实践能力的培养是—个非常重要的问题。

(1)积极推进实验教学改革

我校生物工程专业非常重视实验教学工作，在实验教学体系、实验教学内容、课程整合与优化、完善管理机制等方面进行了改革，以满足生物工程专业发展的需要。①在实验教学体系方面，实行多层次改革，对课程实验教学、学生参与教师科研、毕业设计实验、开放实验项目、企业实训教学、实验没计竞赛等多个环节进行优化，建立更完善的实验教学体系。②在实验教学内容方面，增加能更好地提高学生实践动手能力的设汁性、综合性实验项目，减少验证性、认知性实验项目，促进科研成果向本科实验教学内容转化，并根据学科发展更新实验教学内容，引入特色实验项目。③在课程整合与优化方面，对实验教学内容相关相承的课程，打破课程壁垒，进行课程整合，开设专业模块大实验，如将“基因工程”、“生化制药学”的实验课整合为“基因工程实验”，将“工业微生物学”、“生物工艺学”、“发酵设备”的实验课整合为“发酵工程实验”。“基因工程实验”将基因工程常用的实验技术串联起来，涉及基因克隆、菌种构建、工程菌的发酵、蛋白分离纯化、产品电泳与检测等环节，让学生在整个产品生产流程中了解各项技术，既有“点”、又有“面”，改变了过去实验课时少、实验内容孤立、交叉重复等现象。④在完善管理机制方面，建立开放式实验教学平台，通过该平台实现信息、师生交流、资源共享、实验管理等功能。

(2)建设特色实验室，加大实验室开放力度

我校生物工程专业建有生化分离工程、发酵工程、细胞工程、基因工程、化学合成和化工原理等特色实验室，面向全校开放。每年承担150余项开放实验项目供全校学生选择，内容涉及生物工程各个方面，通过这些实验项目可以提高学生的综合素质及科研能力。同时，根据学生的科研兴趣及就业方向，分不同专业方向，通过实行科研导师制、撰写论文以培养学生的实践动手能力和创新意识，如采用发酵工程技术培育药用菌（中药）、中药成分分离分析工程、中药制剂工艺、细胞工程、生物制剂等不同方向。

(3)注重实习实训基地建设，培养合格的应用型人才

通过学生实习实训基地的建设，改善实习教学条件，培养学生的工程实践能力。通过打通校企联系渠道，使企业全方位参与人才培养工作。除建立校内实训基地外，与多家校外具有中医药特色企业签订了合作协议，建立了校外实习实训基地。校企合作建立人才培养基地，为学生跨专业、跨学科、跨行业的社会实践提供平台，使企业中具有丰富生产实践经验的工程师作为专业师资的补充，为培养具有较强实践动手能力的生物工程应用型人才提供了有力保障。

总之，浙江中医药大学在全国20多所中医药院校中首次开设生物工程专业，没有先进的经验可以借鉴。根据专业建设和人才培养的实践，探索出了现代生物工程与传统中医药交叉融合这一专业特色，并确定了具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养目标。围绕这一人才培养目标，对生物工程专业人才培养模式进行改革，通过优化改革课程体系、编写选用特色教材、构建强化学生工程能力与实践能力的实践教学体系，最终形成了具有中医药背景的生物工程复合型人才的培养模式。这将为中医药院校生物工程专业建设和人才培养提供—个良好的理论支撑，也将为中医药院校其他非传统专业（传统专业指中医、中药等）的开设提供参考。

参考文献

[1]万海同．中医药院校中生物工程专业的人才培养模式与实践研究[J].中医教育，2010，29(4):4-8．

[2]官翠玲．医药院校市场营销专业人才培养模式之研究[J].，中医教育，2008，27(5):4-6．

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今年来，由于生物技术的快速发展，使得我国生物学工程的发展也在不断向前，并已有一定的基础。调查显示，当前生物化工的产品已经涉及到保健、医药、农药以及食品等各个领域与方面。①在医药方面，抗生素得到迅猛发展，并且在临床中的使用最普遍，相关数据表明，目前我国抗生素的产量达到世界首位，此数据还在不断增长；②在农药方面，生物化工的农药品种也层出不穷，主要包括井霉素、赤霉素以及苏云金杆菌等，该技术不断进步，并且逐步满足了我国农业生产的需要；③在食品与饲料方面，氨基酸、柠檬酸等的产量不断加大，并呈现数倍增产的趋势，该产品已经不只为了满足于本国市场，还出口到世界各国。

2、我国生物化学工程发展中所存在的问题

经过深入调查分析可知，由于各种因素的限制，使得我国生物化学工程在发展过程中也存在着许多问题与不足，也将面临着新的挑战，本文主要从以下几方面的问题着手分析：

（1）我国生物化学工程的产品结构布置不够科学，许多企业往往存在品种单一、低档次等问题，不能满足当今市场的需求。对于档次较高的医药生化产品例如激素类、干扰素、药用多肽等，在我国的生产技术还不完善，不能满足本土市场需求，每年还需花费大量资金从国外进口。

（2）当前我国的生物化工产业主要局限于轻工、医药、食品业等。所以，许多企业对生物化工产品尤其是精细化工产品这一领域的了解不足，不利于扩大生产，更不用说通过这些技术引领企业走向世界。此外因生物化学发展速度较快，我国相关部门对该行业的研究及规范还不成体系，导致生产过程中的能源消耗大，环境污染严重，技术在低水平徘徊。

（3）在生产技术上存在许多不足，生产设备与工艺配套不完善，上下游技术不配套，产物的收得率低，生产成本高企业效益低。相关数据表明，虽然目前我国的产品如柠檬酸、乳酸等的发酵水平较高，但其他绝大多数产品的技术明显低于国外。从而，某些企业为了引进新技术提高生产效率，只能每年都要投入大量资金从外国进口细胞破碎机、生物反应器、计算机监控设备以及生物传感器等，不利于企业的长期生产目标。

（4）我国生物化学工程的发展历史较短，基础研究的投入较薄弱，还没有形成一个完整的科研体系，技术创新能力不强，同时，相关企业的技术开发、技术吸收能力差。调查显示，当前该行业的生产发展多数依靠传统的粗放型扩大投资的增长模式，从而生产效益低下、市场竞争力不强，不利于企业的发展。

3、我国生物化学工程发展问题的解决建议

本文经过深入探究分析我国生物化学工程发展过程中所存在的问题，并借鉴国外先进技术，主要从以下几方面来解决当前的问题：

（1）合理调整产业化结构，扩大并发展高档次的产品。例如加大对医药生化产品、功能性食品及添加剂等高档产品的研发与生产。此外，使生物化学工程的发展呈现多元化，着重生产如生物色素、微生物多糖、工业酶制剂以及表面活性剂等多种精细化工产品以及采用传统技术无法生产的产品，从而提高企业的经济效益与市场竞争力。

（2）不断扩大生物化工的生产规模，提高竞争力。因此，我国相关部门应该出台更多有效措施来鼓励建设大型的生物化工企业，使之能够将研发、生产、销售融于一体，从而节省生产成本。尤其要加大力度去培育一批科技创新型企业，此外，还要鼓励那些具有发展生物化工产业的企业加入该技术发展行列，向着创新型生化公司的方向发展，并淘汰那些生产技术落后，市场竞争力低下的企业，从而提高我国整体生物化工行业的竞争力，并有利于扩大我国生物化工的产业规模。

篇6

生物化学工程（又叫生化工程或生物化工）是化学工程与生物技术相结合的产物。生物化工是生物技术的重要分支。与传统化学工业相比，生物化工有某些突出特点：①主要以可再生资源作原料；②反应条件温和，多为常温、常压、能耗低、选择性好、效率高的生产过程；③环境污染较少；④投资较小；⑤能生产目前不能生产的或用化学法生产较困难的性能优异的产品。由于这些特点，生物化工已成为化工领域重点发展的行业。

1.世界生物化工行业的现状

生物化工发展至今已经历了半个多世纪，最早主要是生产抗生素；随后，是为氨基酸发酵、舀体激素的生物转化、维生素的生物法生产、单细胞蛋白生产及淀粉糖生产等工业化服务。自20世纪80年代起，随着现代生物技术的兴起，生物化工又利用重组微生物、动植物细胞大规模培养等手段生产药用多肽、蛋白、疫苗、干扰素等。而且，生物化工的应用已涉及到人民生活的方方面面，包括农业生产、化轻原料生产、医药卫生、食品、环境保护、资源和能源的开发等各领域。随着生物化工上游技术——生物工程技术的进步以及化学工程、信息技术（IT）和生物信息学（bioinformatics）等学科技术的发展，生物化工将迎来又一个崭新的发展时期。

生物化工行业经过50多年的发展，已形成了一个完整的工业体系，整个行业也出现了一些新的发展态势。下面简要描述生物化工行业的现状。

1．1工业结构

由于生物化工涉及面广，涉及的行业多，所以从事生物化工的企业较多。据报道，90年代中期，美国生物化工企业有：000多家，西欧有580多家，日本有300多家。近年来，虽然由于行业竞争日趋激烈，生物化工企业有较大幅度减少，但与生命科学（主要指医药和农业生化技术）诸侯割据的局面相比，生物化工行业依然是百花齐放，百家争鸣。既有象诺华、捷利康等从事生命科学的世界性大公司，也有象DSM、诺和诺德等大型的精细化工公司，当然也有在某一方面有专长的小公司如Altus等。而且，由于世界大公司正把注意力向生命科学部分转移，生物化工行业百花齐放的局面在很长一段时间内不会有什么改变。

1．2产品结构

传统的生物化工行业主要是指抗生素（如青霉素等）、食品（如酒精、味精等）等行业，而在目前，它已几乎渗透到人民生活的各方面如医药、保健、农业、环境、能源、材料等。同时，生物化工产品也得到了极大的拓展：医药方面有各种新型抗生素、干扰素、胰岛素、生长激素、各种生长因子、疫苗等；氨基酸和多肽方面有赖氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、苏氨酸、脯氨酸等以及各种多肽；酶制剂有160多种，主要有糖化酶、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、青霉素酶、过氧化氢酶等；生物农药有Bt、春日霉素、多氧霉素、井岗霉素等；有机酸有柠檬酸、乳酸、苹果酸、衣康酸、延胡索酸、已二酸、脂肪酸、卜酮戊二酸、l亚麻酸、透明质酸等。还有微生物法1，3．丙二醇、丙烯酞胺等。

目前，全球生物化工年销售额在400亿美元左右，每年约以7％～8％的速率增长。从产品结构来看，生物化工领域生产规模范围极广，市场年需求量仅为千克级的干扰素、促红细胞生长素等昂贵产品（价格可达数万美元／g）与年需求量逾万吨的抗生素、酶、食品与饲料添加剂、日用与农业生化制品等低价位产品（部分价格不到：美元／g）几乎平分秋色。高价位的产品市场份额在50％～60％，低价位的产品市场份额在40％～50％。而且，根据近年来生物化工的发展趋势及人们对医药卫生的重视来看，高价位产品的发展速率高于低价位产品。

1．3技术水平

生物化工经过80年代以后的蓬勃发展，不仅整个行业技术水平有大幅度提高，而且许多新技术也得到广泛应用。

1．3．1发酵工程技术已见成效

据估计，全球发酵产品的市场有120～130亿美元，其中抗生素占46％，氨基酸占16.3％，有机酸占13．2％，酶占10％，其它占14．5％。发酵产品市场的增大与发酵技术的进步分不开。现代生物技术的进展推动了发酵工业的发展，发酵工业的收率和纯度都比过去有了极大的提高。目前世界最大的串联发酵装置已达75m＼许多公司对发酵工艺进行了调整，从而降低了生产成本。如ADM（ArcherDanie1sMid1and）和Cargill公司在20世纪90年代初对其发酵装置进行改造，将以碳水化合物为原料的生产工艺改为以玉米粉为原料，从而降低了生产成本，ADM公司生产的赖氨酸成本比原先降低了一半。

1．3．2酶工程技术有了长足的进步

酶工程技术包括酶源开发、酶制剂生产、酶分离提纯和固定化技术、酶反应器与酶的应用。目前世界酶制剂从酶源开发到酶的应用都已进入了良性发展阶段，各阶段生产企业和用户关系密切，合作广泛。据报道，1998年全球工业酶制剂的销售额为13亿美元，预计到2010年将增长到30亿美元，每年以6．5％的速率增长。其中食用酶占40％，洗涤用酶占33％，其它（主要是纺织、造纸和饲料等用酶）占27％。

1．3．3分离与纯化技术也有很大进步

影响生化产品价格的因素，首当其冲的是分离与纯化过程，其费用通常占生产成本的50％～70％，有的甚至高达90％。分离步骤多、耗时长，往往成为制约生产的“瓶颈”。寻求经济适用的分离纯化技术，已成为生物化工领域的热点。已大规模应用的分离纯化技术有：双水相革取、新型电泳分离、大规模制备色谱、膜分离等。

1．3．4上游技术广泛应用于下游生产

利用基因工程技术，不但成倍地提高了酶的活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因菌产生酶。利用基因工程，使多种淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、氨基酸合成途径的关键酶得到改造、克隆，使酶的催化活性、稳定性得到提高，氨基酸合成的代谢流得以拓宽，产量提高。随着基因重组技术的发展，被称为第二代基因工程的蛋白质工程发展迅速，显示出巨大潜力和光辉前景。利用蛋白质工程，将可以生产具有特定氨基酸顺序、高级结构、理化性质和生理功能的新型蛋白质，可以定向改造酶的性能，从而生产出新型生化产品。

1．3．5新技术在生物化工中也得到了极大的应用

比如，在超临界液体状态下进行酶反应，从而大大降低酶反应过程的传质阻力，提高酶反应速率。超临界C02无毒、不可燃、化学情性、易与反应底物分离。利用超临界CO2取代有机溶剂进行酶反应，具有极大的发展潜力。又比如，微胶羹技术已被广泛用于动物细胞的大规模培养、细胞和酶的固定化以及蛋白质等物质的分离方面。

2．世界生物化工行业的发展趋势

2．1工业结构

行业与行业间的划分将日趋模糊，企业间的合作将加大。目前，许多从事医药、农业、环境、能源等方面生产的企业，正在从事生物化工生产。特别是某些从事传统化工行业的生产厂家，也纷纷涉足生物化工领域。如杜邦公司，长期以来主要从事有机化工和聚合材料的生产，现在正加大生物化工的开发力度，已开发成功了生物法生产1,3-丙二醇工艺，并正在开发用改性大肠杆菌生产己二酸工艺。DSM公司以前主要从事抗菌素方面的生产，现也加大了生物化工的投资力度。

由于生物化工涉及面广，许多生化公司都有自己的专长，它们之间为了商业利益的合作也非常活跃。此外，随着从事传统行业的生产厂家的加入，由于技术与生产方面的原因，它们与从事生物化工开发与生产的企业合作也很频繁。所有这一切，都使生物化工行业的合作越来越广泛。如杜邦公司与杰宁科乐公司合作开发用生物法生产1，）丙二醇，进一步生产PTT树脂。荷兰的Purac公司与美国Cagill公司合资建设年产3．4万tL。乳酸装置，并计划进一步发展到6．8万V入DSM公司与美国Maxygen公司签定了三年的研究合同，以利用Maxygen的DNA重排和分子培养技术，开发在7一ADCA和其它青霉素生产中使用的酶和菌种。

2．2产品结构

生物化工产品正向专业化、高科技含量、高附加值方向发展。传统的低价位产品受到冷落，而高价位产品如生化药物、保健品、生化催化剂等则备受青睐。许多公司为了追求较高利润，都将低附加值的产品剥离。如日本武田药品工业公司不再生产味精，转而生产其它高附加值的调味品如肌甘酸二钠（IMP）和鸟甘酸二钠（GwtP）。另外，生物化工将涉足它以前很少涉足的领域如高分子材料和表面活性剂等。

生化药物由于附加值高而成为今后生物化工领域发展的重点。1997年生化药物市场销售额达130亿美元，其中细胞分裂素80亿美元，激素30亿美元，其它20亿美元；就具体药物而论，促红细胞生长素35亿美元，人胰岛素18亿美元，粒性白细胞克隆刺激因子16亿美元，人生长激素15亿美元，小干扰素11亿美元。预计今后其市场销售额还将以8％的速率增长。

在氨基酸方面，虽然用于药物合成氨基酸的量相对较小，但其发展潜力很大。据报道，500种主要药物中，有18％含有氨基酸或其衍生物的合成。在药物合成中，使用最广泛的是L。脯氨酸、r苯甘氨酸和r对羟基苯甘氨酸。L。脯氨酸用于血管紧张素转化酶（ACE）的合成，匹苯甘氨酸和r对羟基苯甘氨酸用于抗生素的合成。另外，多肽也是今后的发展重点之一。多肽是指有2以上氨基酸用肽键组成的化合物，在临床上使用非常广泛，主要用于治疗癌症、HIV病毒和兔疫系统功能减退、对传统抗生素产生抗体的感染以及疫苗等。全球合成多肽原药的产量在100kg左右，但销售额达2．5亿～3亿美元，而做成制剂的销售额则达25亿～30亿美元。多肽原药需求量的年增长率在10％以上。

碳水化合物方面，用于临床的碳水化合物受到人们越来越多的关注。但是，用于临床的碳水化合物结构复杂，如一对单糖，其不同的化学键就多达22种。因此，用化学法合成复杂的碳水化合物比较困难，难以实现工业化，而用酶法合成则是一条切实可行的途径。

作为生化催化剂的酶，也将是今后发展的重点。1997年，生化用催化剂销售额约1．3亿美元，在过去的3～5年间，每年增长速率在8％～9％，预计在未来的3～5年间，将以同样速度增长。生化催化剂主要用于手性药物的合成。当前，手性药物已成为国际新药研究与开发的新方向之一。

1997年手性药物制剂世界市场的销售额为879亿美元，占药品市场的28．3％，到2000年将达到900亿美元。在未来的25年内，约有一半的手性药物要通过生化催化合成，因此，生化催化剂无论从需求量和需求种类来看，都具有很大的发展潜力。

生化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，但目前还处于探索阶段。

生物化工在高分子材料、特殊化学品、生物晶片、环保等方面也将有极大的发展潜力。

2．3技术水平

不断提高菌株活力、发酵水平、生化反应过程、分离纯化水平，依然是生物化工面临的课题。

在菌种开发方面，由于从20世纪70年代以来从自然界中筛选菌种以获得新的代谢产物的机会明显减少，人们便考虑利用已知菌种经适当改变其代谢特性后生产新的产品。如日本协和发酵公司已成功地把生产谷氨酸的菌种改为生产色氨酸。

在生化反应器方面，反应器放大一直是一个老大难的问题。因此，利用计算机技术对整个生化反应过程进行数字化处理，从而优化反应过程，是今后的发展方向之一。

在分离纯化方面，亲和层析受到广泛重视，并有人研制了一种综合专家系统软件包，可在几分钟内告知对方被分离物系的分离方法和顺序，以便根据产品所需进行取舍。

另外，在生化过程的在线检测和控制方面，利用生物传感器和计算机监控，依然是今后的发展方向。

在酶催化反应中将发展有机溶剂中的催化反应。

生物上游技术的发展，将对生物化工产生深远影响。人们对从病毒、细菌、植物、动物到人类基因组顺序测定工作十分重视，并在此基础上形成了基因许多产品一哄而上，盲目上马，遍地开花，最终形成恶性竞争，许多企业破产倒闭。在竞争中生存下来的企业，也是元气大伤，难以进一步组织技术改造。如仅江苏省停产的发酵生产线就多达上百条。另外，行业内企业间的生产水平相差悬殊，企业技术装备水平达到20世纪80年代以后国际先进水平的仅占20％～30％，多数处于20世纪60～70年代水平。

二是产品结构不合理，品种单一，低档次产品重复生产，不能适应需求。在我国高档的医药生化产品如激素、生长因子、干扰素、药用多肽等，有的产量很小，有的没有生产，因此每年都需进口。

三是在生产技术上，工艺、设备不配套，上下游技术不配套，产物的收得率低。我国虽然某些产品如柠檬酸、乳酸等发酵水平较高，但大多数产品的收率都低于国外，酶制剂的活力也明显低于国外，生化反应器和分离纯化技术更是落后国外15～20年。每年都要花费大量资金从国外进口生物反应器、细胞破碎机、分离纯化设备及分离介质、生物传感器和计算机监控设备。

四是有些产品投入产出比达15／＝以上，造成严重的资源浪费和环境污染。

五是基础研究薄弱，技术创新能力不强，企业的技术开发、技术吸收能力差，生产发展多数依靠传统的夕蜒型、粗放型扩大投资的增长模式，效益低、市场竞争力低。

3．2建议针对我国生物化工行业存在的问题，笔者有以下建议：

3．2．1扩大经济规模，提高竞争力要鼓励建设大型的生物化工企业集团公司，使之集科研、开发、生产、销售干一体。尤其要培育一批科技创新型企业。同时，也要鼓励在某些方面有一定特色的小型技术创新型生化公司的发展，并淘汰一批生产规模小、生产技术落后、没有市场竞争力的企业，从整体上优化我国生物化工的产业结构。

3．2．2调整产品结构要发展高档产品，如高档医药生化产品、功能性食品及添加剂（主要有低热值、低胆固醇、低脂肪、提高免疫功能、抗炎、抗癌等产品）、生化催化剂等。另外，也应发展众多精细化工产品及用化学法无法生产或很难生产的产品，如微生物多糖、生物色素、工业酶制剂、甜味剂、表面活性剂、高分子材料等。

3．2．3节约有限资源，强化环境保护在生化生产组学（genomics）。近年来又在信息学（informatics）的基础上建立了生物信息学（bioinformatics）。信息学的内容包括信息科学十生物技术十生物工程十生物动力学等的综合信息系统。可以预见，基因组学和生物信息学在生物化工中应用的商业前景极为可观。

另外，其它行业的新技术如分子蒸馏技术、组合化学（combinatoricalchemistry）等，也将在生物化工中得到应用。

3.我国生物化工的发层现状及建议

3．1发展现状

我国生物化工行业经过长期发展，已有一定基础。特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。目前生物化工产品也涉及医药、保健、农药、食品与饲料、有机酸等各个方面。

在医药方面，抗生素得到迅猛发展61998年我国抗生素的产量达到33486h青霉素的产量居世界首位。其它生化药物中，初步形成产业化规模的有干扰素、白细胞介素。2、乙型肝炎工程疫苗。

在农药方面，生物农药品种达12种，主要有苏云金杆菌、井岗霉素、赤霉素等。其中，井岗霉素的产量居世界第一位。

在食品与饲料方面，作为三大发酵制品的味精、柠檬酸、酶制剂的产量也有很大的增加／1998年味精产量从1990年的22．3万、增加到56．4万一柠檬酸产量从1990年的6．13万、增加到56．4万一酶制剂从1990年的8．5万t增加到24万t。酵母及淀粉糖的产量也有明显增加。我国的味精生产和消费居世界第一，柠檬酸的生产和出口也居世界第一。另外，1998年乳酸的产量在1．5万t左右，赖氨酸的产量在2万t左右，卜苹果酸的产量在6000t。

在有机酸方面，衣康酸的产量达5000乙我国开发的生物法长链二元酸工艺居世界领先地位，目前生产能力达500Va以上，并有数家企业有建设长链二元酸生产装置的意向。

在保健品方面，我国已能用生物法生产多种氨基酸、维生素和核酸等。另外，我国生物法丙烯酞胺的生产能力达到2万V山与日本同处于世界领先地位。

但是与发达国家相比，我国生物化工行业存在着许多问题：

一是我国的生物化工产业主要以医药、轻工、食品业为主。部分企业对生物化工产品大都是精细化工产品这一点了解不够，加之行业规范也不够，导致过程中，应选择合适的原料，以降低成本与消耗，并加强废物处理，减少环境污染。

3．2．4提高生产技术水平，特别是下游技术水平因为我国生物技术上游技术水平与国外相差仅3～5年，而下游技术水平则比国外相差15年以上，改造传统发酵产品生产技术，不断提高发酵法产品的生产技术水平，开发生物反应器，提高我国生物化工产品分离和提纯技术，大规模开发生物化工装备等应首先提上议事日程。另外，还应积极采用微生物法代替化学法，开发基础化工新产品的工业化生产技术。

3．2．5加强产学研结合，注重上下游结合国内生物化工技术力量分散，为了做到优势互补，应加强产学研结合。另外在生物化工生产过程中遇到的很多问题，都是由于上、下游结合不够紧密而影响技术经济指标。因此，在人力和财力的投入上，应考虑上下游结合，以加快生物化工产业的发展。

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2006年以来，亿利资源集团总资产已经从2006年的22.6亿元人民币上升到2011年的163亿元，而利润总额也在5年之内上升了6倍。在2012年第一季度财报中，集团营业收入70.264605亿元，较去年同期增加70.91%，营业利润较去年同期增加35.86%。

亿利资源集团最初从沙漠治理起步，逐渐开拓出医药、化工、煤炭、电力4大主业，它们围绕煤炭和沙漠两大核心展开。

亿利资源旗下医药和沙漠太阳能、风能为主线的沙漠产业都以沙漠为载体，而医药产业是其中的核心产业。首先集团在沙漠中种植甘草等沙旱生中药材作物，其实在沙漠种甘草并非亿利资源集团首创，但亿利却更善于开拓产业结构，通过并购和成立医药生产、研发和销售企业，构建了从药材种植到零售的完整产业链。

随着国家医药卫生体制改革全面深入推进和医疗保障体系逐步建立与完善，处于上升阶段的医药行业产业集中度不断提高。仅2012年上半年，亿利资源集团医药产业已经创造了22.509992亿元营收，占其主营业务收入比例的32.04%。

我国“富煤贫油”的能源特点使得煤炭在我国的能源消费结构中占比约70%，而长期来看煤炭仍将是中国的主体能源，作为上游基础产业，煤炭行业也一直受益于国家宏观经济快速发展的大环境，这些都为国内煤炭企业拓宽了增长空间。

在这种格局之下，2002年，亿利资源集团就以煤炭为载体，构筑了煤炭、电力、PVC　化工、水泥一体化的循环经济产业链战略，并以节能减排、资源综合利用和循环发展为运作要求。

近年来，亿利资源集团一直努力做大煤炭业务，通过参股49%的黄玉川煤矿，收购东博煤炭100%股权，以及实施煤炭集配物流项目，实现了煤炭产业业绩的快速增长。2011年集团煤炭产业营收16.478392亿元，而在主营业务收入中占比也从2010年的2.95%上升到2011年的　17.28%。

化工产业一直是集团的主营业务之一，亿利资源集团在规划了1000万吨/年煤炭开采等PVC能源化工循环经济园区的第一批项目之外，也在2004年确立了以PVC为主线的能源化工产业，依靠其倡导的一体化循环经济模式吸引了上海华谊、神华集团和唐山冀东水泥等核心企业的加入。在2012年上半年，　亿利资源化工产业实现营收36.314073亿元，占主营业务收入的比例为51.68%。

中国对于PVC需求主要来自于建筑业、农业和医药行业，随着中国城镇化进程的加快，农业基础设施和医疗卫生保障体系的进一步完善，国内对PVC产品的需求几年来也一直保持增长。

确立PVC的产业主线之后，亿利资源集团在2009年进行资产重组，向公司注入煤电、氯碱及水泥三大新主业。2010年以来，集团也由此将主营业务由原以医药、无机化工为主逐步转向以能源化工为主，即“煤―煤矸石―发电―氯碱―水泥”的能源化工循环经济一体化产业。

虽然目前集团氯碱和PVC产能中电石并未能实现完全自供，电力产能比例也较小，但下游配套水泥产能消化了大部分电石渣废料，已经具备了上下游产业链的雏形。

其实要实现亿利资源集团煤炭、电力、化工、医药生产正常运转，必须通过治沙保证水源供应，治沙就成为集团的基础工程。亿利资源先后投资了7亿多元，修筑了5条共计350公里横穿库布其沙漠的“穿沙公路”，种植了长达242公里的保护黄河的护河林带，整合绿化了3500多平方公里荒漠化土地，扩大甘草种植为基础的产业化工程。

而在沙漠治理的基础上，亿利资源集团也将产业结构拓宽至能源领域，顺应工业化推进对于原料日益增大的需求量，设立以沙柳为生物来源的亿利沙漠生物质能源项目，并在去年与泛海集团等企业联手，发展沙漠太阳能全产业链项目、沙漠生物质能产业等新能源项目，现在的库布其沙漠已经是中国最大的沙漠新能源科技成果转化基地。

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关键词：化工废水 处理技术 发展趋势

随着高速发展的经济，环境被化工产品生产污染加剧，人类健康也日益受到危害，保护环境越来越重要，把控这些问题要从源头上抓起，废水处理环节尤其重要。目前多达几千种的常用药物被我国制药企业生产，对于常用药物的不同类别，在药品原料上，无论是数量还是种类都收有差异的，故而生产过程中产生的废水有着很大的水质和特点上的不同，这就在处理医药化工废水上有很大的困难，需要多种处理方法结合才能有效提升废水处理。

一、医药化工废水的类型和特点

目前处理化工废水难度特别大，尤其是生产精细化工产品过程中排放的结构复杂、生物难以降解和有毒有害的有机物质。在生产常用药的过程中，一般有四大类型的废水：一是排放在主要生产过程中的废水；二是排放在辅助生产过程中的废水；三是平日工作中的冲洗水；四是生活中员工产生的污水。

化工废水有其基本特点，主要有四点：一是副产物多，水质成分复杂，反应原料中多为环状结构化合物或溶剂类物质；二是污染物在废水中含量高；三是有毒有害物质多，特别是精细化工废水中的有机污染物对微生物的危害很大；四是有很多生物难降解物质。

目前我国化工废水的达标排放仍然不理想，研究低成本、高效的新工艺和新技术来处理化工废水，已经成为各国科学家的研究重点。

二、国内外常用的医药化工废水处理方法

1.物理处理法

过滤法、气浮法和重力沉淀法等是常用的物理法。过滤法主要是减少水中的悬浮物，用有孔状的粒料层将水中的杂质截留，在过滤处理化工废水中，微孔状虑机和板框过滤机是常用的工具；气浮法是先生成吸附微小气泡，然后通过微小气泡的附裹携带将悬浮颗粒带出水面的方法；重力沉淀法是利用重力场的作用，将水中具有可沉淀性能的悬浮颗粒达到自然沉降，这一过程固液就达到了自然分离。这三种物理处理方法管理方便，工艺简单，但是在去除可溶性废水方面有很大局限，还需寻求另外的办法。

2.化学处理法

化学处理法去除水中的无机物杂质、有机物主要是利用化学反应的作用，主要有化学氧化法、电化学氧化法和化学混凝法等。

化学氧化法通常是在化工废水中投放氧化剂对有机污染物氧化去除的方法。经过化学氧化还原的废水，废水中的有毒物质将转化成无毒或毒性小的物质，达到了废水净化的目的。常用的有空气氧化和氯氧化。空气氧化的氧化能力弱，主要用于含有处理还原性强的物质的废水，氯气是普遍使用的氧化剂，主要用在处理含氰、含酚等有机废水。

电化学氧化法是通过在电解槽中，在电极上废水中的有机污染物发生氧化还原反应被去除，在电解槽的阳极废水中的污染物失去电子被氧化，在阳极水中的氯离子和氢氧根离子也可放电生成氯气和氧气而间接地氧化污染物，在实际操作中，为了使阳极的氧化作用加强，使电解槽的内阻减少，一些氯化钠被加入到废水电解槽中，进行电氯化。近年来在电氧化和电还原的新型电极材料方面取得了较大的成效，但是成本高、能耗大等问题仍然存在。

化学混凝法是通过在医药化工废水中投放能够产生凝聚和絮凝作用的化学药剂，使胶体形成沉淀，然后被去除；主要的作用对象是水中的胶体物质和微小悬浮物。水温、水质、水量、PH值等变化对该方法影响较大，对一些可溶性好的无机、有机物质去除率低。

3.生物处理法

生物处理法是通过微生物的新陈代谢作用将有机物降解转化的过程。伴随着快速发展的医药化学工业，污染物的成分也变得日益复杂，如果仅仅采用物理的或化学的方法很难达到治理的标准。如果微生物的新陈代谢作用能够被合理的利用，那么废水中的有机污染物就可以进行转化与稳定，达到无害化。生物处理方法主要分为厌氧处理和好氧处理两大类型：厌氧处理是指在废水中没有分子氧的条件下，厌氧微生物将废水中的有机化合物分解转化为二氧化碳和甲烷的过程。研究表明，水解产酸细菌、产甲烷细菌和产氢产乙酸细菌是完成厌氧过程的三大主要类群细菌。好氧处理分为生物膜法和活性污泥法。生物膜法是将生物膜和废水接触，废水中的有机物被生物膜吸附和氧化的过程。活性污泥法是处理废水利用悬浮生长的微生物絮体的方法，活性污泥就是微生物絮体，活性污泥是由好氧微生物及其代谢吸附的有机物、无机物组成的，能够降解废水中的有机污染物。

三、最新的非常规废水处理技术

最新的非常规废水处理技术主要有磁分离法、紫外光催化氧化处理技术和固定化细胞技术。磁分离法是将磁种和混凝剂投放到医药化工废水中，在磁种的剩磁和混凝剂的同时作用下，医药化工废水中的颗粒相互吸引并凝结长大，悬浮物的分离加速，然后有机污染物将在磁分离器的帮助下去除。紫外光催化氧化处理技术是在300～400nm的紫外光照射下并利用二氧化钛半导体催化剂，形成羟基自由基和产生光电子空穴等强氧化剂的能力，氧化分解废水中的有机物。固定化细胞技术，是将适宜降解特定废水的高效菌株通过物理或者化学手段筛选分离出来，保持其活性并且能够反复利用。

四、总结

有效处理医药化工废水是一项艰巨且长期的任务，对造福人类和环境保护有着重要的意义。在处理医药化工废水的过程中，可以多想办法、多走路子和多组合利用处理，更大的提高处理废水的效率。目前，虽然出现了不少新式的处理技术，但是成本高、能耗大。另外，一些新技术的实际应用问题还要考虑到，废水处理过程中出现的难题要尽量、尽快想办法解决，使新的突破能够在医药化工废水的处理方法上实现。

参考文献

[1] 张天胜 厉明蓉.日用化工废水处理技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2002.

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为贯彻落实《省人民政府关于科技创新“六个一”工程的实施意见》和《市人民政府关于实施科技创新“六个一”工程的意见》的精神和部署，全面提升科技创新能力，切实增强赶超发展后劲，区政府决定，于2010513333”工程，即主攻5个优势高新技术产业、培育10个创新型企业、实施3项重大高新技术成果产业化项目、建设3个省级以上研发平台、办好3个省级以上高新技术产业特色基地、组建3个优势科技创新团队。具体实施意见如下：年至2012年实施科技创新“

一、总体思路

根据省、市科技创新“六个一”工程部署，结合我区实际，主攻锂电新能源、机电产业、生物医药、精细化工及新型建材、现代农业及绿色食品5个高新技术产业，坚持既要体现先进性和竞争力，又要符合实际，切实可行的原则，以项目为核心，以企业为主体，以产品为载体，不断优化产业结构,提高自主创新能力,加速实现“三年进入全市第一梯队，五年进入全省第一梯队”奋斗目标。

二、工作目标

1、主攻5个优势高新技术产业

（1）锂电新能源产业，重点为：资源采掘加工、电池材料及电芯制造封装、数码产品及电动工具、储能装置、动力电池及电动汽车。

（2）生物医药产业，重点为：中药种植与加工炮制、中成药、西药中间体及西药生产等。

（3）机电产业，重点为：机械制造、电子产品、机电一体化、特种汽车及汽车配件等。

（4）精细化工及新型建材产业，重点为：精细化工、硅酸盐防火板等新型建筑材料。

（5）现代农业及绿色食品产业，重点为：油茶、蔬菜、有机农业、特种养殖、绿色食品等。

2、大力培育10个创新型企业

抓好江特电机、济民可信、百神药业、金特建材、远大生物、飓风化工、四海电子等10个创新型试点企业，使之成为培育发展优势高新技术产业的重点企业和骨干企业。开展创新型企业创先争优活动，按照《高新技术企业认定管理办法》要求，对拥有关键技术、自主知识产权、自主品牌和具有较强研究开发能力的2—3家企业进行重点培育，帮助企业搞好高新技术企业认定工作。

3、实施3项重大高新技术成果产业化项目

即江特电机的低压大功率变频调速电机、远大生物的1500吨/年高附加值VE及植物甾醇创新工程、金特建材的硅酸盐防火板生产线。按照“整合资金、重点扶持”的原则，在资金、政策上给予支持，尽快实现产业化，并力争在3年内列为省级重大项目，为优势高新技术产业的形成和发展提供有力支撑。建立健全重大科技产业项目工作协调机制，整合部门资源，集中力量，齐抓共管，通过重点项目的突破，全面推动科技成果产业化。

4、建设3个省级以上研发平台

加快对特种机电、动力锂电池、生物医药3个研发平台的建设，努力建成具有特色、在国内有竞争优势并处于领先地位、在国家创新体系中有重要影响的省级工程技术研究中心。

5、办好3个省级以上高新技术产业特色基地

在办好特种机电和生物医药2个高新技术产业基地的基础上，整合市锂电新能源产业基地与区锂电新能源产业基地，申报为国家锂电新能源高新技术产业基地，促使机电产业、生物医药、锂电新能源3个高新技术产业基地发展齐头并进。

6、组建3个优势科技创新团队

即特种电机股份有限公司的特种电机创新团队、锂电新能源创新团队和飓风化工有限公司的有机合成创新团队。通过聘请科技顾问和产业发展顾问、引进人才和培养人才相结合，以学科建设为龙头、以平台建设为依托、以科技项目为支撑、以优秀科技人才为主体，使之成为具有本地优势特色、结构合理、素质优良、在省内外有较大影响的优势科技创新团队。

三、主要措施

1、加强领导，高位推动。区政府成立科技创新“六个一”工程领导小组，负责统筹、部署、指导、协调科技创新“六个一”工程实施的各项工作。领导小组由区政府主要领导任组长，有关分管领导任副组长，区直有关部门为成员单位。领导小组办公室设区科技局，负责协调日常工作。

2、明确分工，落实责任。科技创新“六个一”工程具体项目实施主要由责任部门牵头，相关部门配合。锂电新能源产业由区锂电办牵头，区工业园、区科技局、区财政局、区发改委、区工信委、区质监局配合；机电产业由区工信委牵头，区科技局、区财政局、区发改委、区工业园、区质监局配合；生物医药产业由区科技局牵头，区发改委、区财政局、区工信委、区工业园、区药监局、区质监局配合；精细化工及新型建材产业由区发改委牵头，区财政局、区科技局、区工信委、区工业园、区质监局配合；现代农业及绿色食品产业由区农业局牵头，区林业局、区科技局、区财政局、区质监局配合。培育10个创新型企业由区工信委和区科技局牵头负责，区发改委、区财政局、区工业园配合；实施3项重大高新技术成果产业化项目由区发改委、区工信委、区科技局负责；建设3个省级以上研发平台、3个省级以上高新技术产业特色基地、培育3个优势科技创新团队由区科技局牵头负责，区财政局、区发改委、区工信委、区工业园配合。科技创新“六个一”工程年度工作目标由“区科技创新‘六个一’工程领导小组”研究商定。牵头部门和单位要根据科技创新“六个一”工程的总体部署和各自的目标任务，结合实际深入开展调查研究，选准发展方向和重点，制定实施办法，将具体目标任务落实到有关企业和有关单位。

3、加大财政科技经费投入力度。从2010年起，区本级财政按预算支出的1%安排科技经费，其中科技三项经费50万元。同时，在财政科技经费中设立科技创新专项基金300万元，扶持重点高新技术产业化。

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生物医药工程学习以生物学，特别是其中的微生物学、遗传学、生物化学和细胞学的理论和技术为基础，结合化工，机械，电子计算机等现代工程技术。

1、生物医药工程是一门边缘交叉学科，综合了生物、医学、工程学，其代表性定义有：三合一学说，工程应用学说，综合学说。一般定义为：强调人类疾病的诊断，治疗与预测；

2、生物医药工程研究内容和基本任务：基本任务是致力于人的防病，治病，康复和健康，致力于为探索生命现象提供高水平的科学方法和工程技术手段；

3、研究内容：对象为人体，应用基础性为主，包含若干层次。微观：分子，细胞；器官和组织：人体的器官，组织等；整体：人体，周围环境。

（来源：文章屋网 ）