【摘 要】本文重点介绍了生物催化技术及其在精细有机化工中的应用情况，对生物技术的发展存在的问题进行反思，希望对我国生物化工领域产品研发提供一些借鉴。
【关键词】生物催化；精细；有机化工；应用
生物催化在精细有机化工中的应用已成为21世纪全球重点发展高新技术领域之一。化学工业领域资金投入占生物技术约1/3，并且世界著名化学公司，如德国巴斯夫、荷兰帝曼斯等都致力于化工生物催化的开发和研究工作，并在医药、 农药及中间体等领域实现了规模化生产，生物催化技术在精细有机化工中的应用前景十分广阔。
一、生物催化技术及发展
生物催化也称为生物转化，指以酶或全细胞、细胞器等作为催化剂进行的反应过程。生物催化技术源于人们对活细胞成分的研究，随着蛋白质工程的进一步发展，酶反应底物种类大大增加，常见中间物质得以利用生物技术合成，随之生物催化技术逐渐被应用于精细化工、药物中间体等的生产领域。
生物催化技术主要是酶催化技术，分为两种，一种是酶催化剂，如氧化还原酶、裂解酶、合成酶等类别；一种是催化抗体，酶与底物结合，而抗体则与抗原基态结合。生物催化技术具有如下特点：反应条件温和，可以降低不良副反应发生率；固定酶可以重复利用，从而节约了资源；酶的转化、催化效率极高，且底物专一性强，对底物结构及类型选择较为严格；酶促反应不产生废弃物、相关污染少；催化反应类型很多，适用于多种行业；底物可为非天然物质；合成对象多样，手性化合物、大分子及高分子均可[1]。
二、生物催化与精细有机化工
生物催化技术真正应用于有机化工合成领域是在上世纪八十年代，到九十年代引领有机合成最前沿领域的发展，化学生物技术应用而生。生物催化技术目标，是采用酶等生物催化剂大规模生产新型药物、清洁能源、材料等精细化学品。2010年，全球利用生物催化技术生产的化学品占到销售总额的15％，预测到2030年这一数字将达到39％。
化学生物技术将生物技术与化学生产巧妙结合，与绿色化学关系密切，并且能有效应用可再生能源。化工生产与生物技术结合即可获得新产品、新方法，又能改进生产技术、节约成本，提高能源利用率，减少化工生产队环境造成的负面影响。
（一）高分子化学领域
生物催化反应是绿色化学研究的一个重要分支，可用于高分子合成及改性反应。高分子领域研究主要包括高分子的改性、合成、修饰和降解技术等。生物催化技术中的蛋白酶法，能够解决天然高分子因主链含大量羟基而不易进行化学加工的难题，同时具备反应条件温和、副产物少、成本低等优点。
（二）不对称合成领域
生物催化的不对称合成技术原理，一般指利用纯酶或一些微生物催化无手性、潜手性等化合物，转变为具有手性的化学产物的过程。该技术催化剂有微生物酶、固定化酶，固定有关细胞使得生物催化反应得以连续转化。该技术具备较高的工业应用价值，也称手性合成或微生物转化技术。应用微生物或酶等催化合成的光学活性化合物污染小、立体选择性高，这一技术已引起行业人士的广泛关注[2]。
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（三）合成药物领域
与传统化学制药方法不同的是，生物催化法主要合成不对称手性化合物，应用于制药、药物中间体的生产过程。到目前为止，生物催化的应用已生产出很多高回报、立体控制效果好的药物或活性成分，比如Lipitor（抗高血脂症首选药物、Pregabalin（治疗神经痛及癫痫）、普瑞巴林（美国辉瑞公司利用生物催化技术生产）及6-氰-3和5-二羟基乙酸叔丁酯，该药物是阿伐他汀生产活性中间体，通过生物催化生产得到。
（四）生物表面活性剂
利用传统化学方法合成的表面活性剂对环境污染较严重，而且受产品合成材料及性能的影响较大。利用生物催化技术合成的表面活性剂无污染、几乎无毒害、生物降解效率高，得到广泛的推广应用。目前，生物表面活性剂合成方法主要包括微生物法和酶催化法。利用酶催化法主要合成一些分子结构简单的产品，如单酰化甘油脂类、氨基酸类、磷脂类生等。
（五）石油生物催化脱硫
九十年代，石油生物催化脱硫技术就已在国外引发热潮。该技术利用微生物的多种酶类催化特定碳硫键，从而释放出可溶性硫，仅保留碳氢化合物。与细菌脱硫技术相比，生物催化脱硫允许在低温、低压下操作，成本较低、操作灵活；可处理油的品种丰富，如原油、石脑油、残渣燃料油等；减少CO2排放量，对环境有利；能有效脱除含硫杂环化合物，这是该技术的最大优势所在，酶催化反应脱硫法应用前景非常广阔。
生物催化技术应用面临问题
虽然我国生物技术水平在实验研究方面已同国际接轨，但与发达国家相比，将生物技术转化为生产力的水平还有待进一步提高，具体来说，要注意以下两个方面的内容。
（一）增强战略意识、资源与技术要素集成发展
我国每年在生物技术领域的投资较大，但生产的目标产品种类分散，没有明确的产品定位和战略意识，导致缺乏有世界影响力的品牌。制定产品发展战略与 是得以生存的竞争核心，应根据市场、技术、地域特色等挖掘自己的优势，避免 同质化竞争。因此，要改善我国生物技术的应用实践还需制定技术战略，实现产品、资源与技术等的集成发展[3]。
（二）将科学研究与实践更好的结合
实践是检验真理的唯一标准，没有实践的理论是站不住脚的。应该明确科研目标及导向，将科研成果积极进行转化，与产业紧密结合，做到“产学研”一体化，创新合作模式及机制，提髙我国在生物技术领域的转移、转化及产业化程度。
结语：
在科技飞速发展的今天，工业生产与环境的协调发展受到高度关注。生物催化技术反应过程几乎无污染，能源消耗低，能为企业带来显著的经济效益，为绿色化工提供了新的发展思路。当然生物催化也面临一些问题，规模有待扩大、技术有待进一步提高、酶的反应稳定性及可控性等，相信生物催化能为精细有机化工发展带来机遇。
参考文献：
[1]梁辰宇.浅谈生物催化在精细有机化工中的应用[J].化工管理,2015,20:145.
[2]杨永.化学制药中的生物催化技术研究[J].中国包装工业,2014,12:81.
[3]王立新,徐小英,王斐英.工业生物催化技术在绿色精细化学品合成中的机遇[J].生物产业技术,2013,01:41-45.
论文作者:王海燕
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第16期
论文发表时间:2016/11/11
标签：生物论文; 技术论文; 生物技术论文; 领域论文; 化学论文; 精细论文; 有机化工论文; 《低碳地产》2016年8月第16期论文;