科技名词 | 什么是生物炼制？

八神霜烈

生物炼制

biorefinery

定义：以生物质为主要原料，利用生物和化学转化技术生产燃料、能源和化学品的集成技术体系。

学科：微生物学_应用微生物学

相关名词：基因组学 蛋白质组学 微生物 定向进化

图片来源：视觉中国

生物炼制是以可再生生物资源为原料，以微生物或酶为催化剂进行物质转化，大规模生产人类所需的化学品、医药、能源和材料等，是解决人类目前面临的资源、能源及环境危机的有效手段。生物炼制概念的首次提出是1982年，基因组学、蛋白质组学等生物技术的飞速发展，大大地推动了生物炼制的研究。

微生物菌种或酶是生物炼制的基础。目前至少有58个国家建立了484个菌种保藏中心，保藏菌种80多万株，已经开发的商品酶有200种左右，可是这些现有的资源库远远不能满足生物炼制的需求。美国、日本等国和欧洲对新来源的菌种（包括极端微生物与未培养微生物）研究非常重视，特别是对耐热、耐酸碱、耐盐和耐有机溶剂等极端微生物的工业生物催化应用表现出巨大兴趣。近年来发展起来的定向进化技术，大大加速了人类改造酶原有功能和开发新功能的步伐。蛋白质定向进化技术最大的优势在于可操作性强，可在实验室中操作。它可以使蛋白质（酶）在自然界需要几百万年才能完成的进化过程缩短到几年甚至几个月。分子定向进化技术已被用于上百个酶的进化，如枯草杆菌蛋白酶在有机溶液中的活性提高了170倍；卡那霉素核苷酸转移酶在60℃～65℃的热稳定性提高了200倍等。

生物炼制技术可以利用农业各类废弃物为原料生产各类产品，应用广泛。如经基因技术改造或重组的“运动发酵单胞菌”用于生产乙醇；经基因工程技术重组的“工程毕赤酵母”高效生产酶制剂用于饲料业和乳品业等；利用生物炼制技术可以生产生物柴油代替普通柴油，具有对环境友好的特点等。

生物炼制能够解决我们目前面临的能源短缺和环境污染等问题，对于企业节能减排、经济发展与增长等都起到促进作用。应该说，生物炼制本身作为一个技术体系，在国家经济发展中会越来越重要。