1.1生物技术的属性生物技术是一个属于应用生物科学和技术的一个领域，它包含生物或亚细胞组分在制造行业、服务也和环境管理等方面的应用。生物技术利用细菌、酵母菌、真菌、藻类、植物细胞或培养的哺乳动物细胞作为工业过程的组成成分。只有将包括微生物学、生物化学、遗传学、分子生物学、化工原理在内的多种学科和技术综合起来才能获得成功的应用。生物技术过程通常会涉及到细胞的培养和生物量，并得到所需的产品，后者可进一步分为：生成所需产品（如酶、抗生素、有机酸和类固醇）；原料的分解（如污水处理、工业废料处理和石油泄漏处理）。生物技术的反应过程是分解过程，即把复杂化合物分解为简单化合物（如葡萄糖分解为乙醇），也是合成或同化过程，即把简单的分子合称为复杂的化合物（如抗生素的合成）。分解过程通常释放热量，而合成过程通常吸收能量。生物技术包括发酵过程（如啤酒、果酒、面包、奶酪、抗生素和疫苗的生产）、供水与废物处理、食品技术以及越来越多的新应用，包括从生物医学到从地品位矿石中回收金属各个领域。由于生物技术的普遍性，它将在许多工业生产过程中产生重大的影响。理论上，几乎所有的有机物都能用生物技术来生产。到2000年，生物技术在未来全球市场的潜力预计接近650亿美元（表1.1）。然而，我们必须意识到，许多重要的生物产品仍将利用现有的分子模型通过化学方法合成。因此，应该从广义上来理解生物化学和化学以及他们与生物技术的关系。生物技术所采用的众多技术通常比传统工业更经济、更低能耗、更安全，而且生产过程中的残留物都能够通过生物降解而且无毒。从长远来看，生物技术提供了一种可以解决众多世界性难题的方法，尤其是医药、食品生产、污染控制和新能源发展领域的问题。表1.1全球生物技术市场在2000年之前的增长潜力市场$（万美元）能源16350食品12655化学品10550医疗保健（药品）9080农业8450金属回收4570污染控制100其他（即意想不到的事态发展）3000总计64851摘自Sheets公司（1983n年）生物技术通报11月版。1.2生物技术的历史发展与人们的普遍看法相反的是，生物技术并不是新兴起的，事实上，它已经有很长的历史了。实践证明，现在的生物技术体系是经历了四个主要的发展阶段后形成的。利用生物技术生产食品和饮料人类从事烘焙、酿造以及果酒酿造的活动可以追溯到数千年前，古老的苏美尔人和巴比伦人喝啤酒的历史可追溯到6000年前，埃及人在4000年前就会烘焙面包，《创世纪》诞生时，葡萄糖就就开始在中东地区流行。这些过程都在受生物体、酵母菌的影响，但直到17世纪安东尼·列文虎克做了系统阐述之后，人们才认识到这一点。1857年到1876年间，巴斯德的开创性研究证明了这些微生物具有发酵能力，他理所当然地被称为生物技术之父。其他的微生物过程，如奶酪和酸奶等发酵乳制品的生产，以及酱油和豆豉等各种东方食品的生产，都同样有悠久的历史。最近引进的蘑菇种植可以追溯到数百年前日本的shii-ta-ke种植，如今在温带地区广泛种植的巴西蘑菇也有三百年左右的历史了。我们无法确定这些微生物生产过程的出现是源于偶然还是主观实验，但其进一步不断发展的早期实例证明了人类能够利用微生物的生命活动来满足自己的需要。近年来，这些生产过程更依赖于先进的技术，其与世界经济的贡献也与日俱增，远远大于初期阶段的作用。最初在有菌条件下发展的生物技术直到19世纪末，许多重要的工业化合物，如乙醇、乙酸、有机酸、丁醇、丙酮，都是在开放的环境里利用微生物发酵进行生产的，而对微生物污染的成功控制是通过认真的控制生态环境而不是通过复杂的工程来实现的。然而，进入石油时代，这些化合物都能够从石油的副产品中得到，使得它们更廉价，而这些新兴产业也黯然失色。近些年来，石油价格的不断上升使我们重新考虑启用早期的发酵工序，已恢复商业化生产。与前面提到的食品发酵相比，这些物质的发酵方法相对简单，能够进行大规模生产。其他成功的有菌微生物发酵例子有废水处理和城市固体废物堆肥，人们一直利用微生物来处理和净化生活污水，以及简单的处理工业有毒废料，如化工厂（排放的）废水。在目前世界上实施的发酵过程中，...
