中科院过程工程研究所生化工程国家重点实验室介绍

　　生化工程是生物技术和化学工程的交叉学科。一方面它将生物技术引入以化工为代表的传统产业，解决日益紧张的资源和环境问题，另一方面它将化工理论和经验应用于生物工程，解决生物产品从实验室走向产业化的过程工程科学瓶颈问题。由于其研究对象是生化过程，因此近年来又被称之为生物过程工程（Bioprocess Engineering）

　　1988年，在我国生物学家和化学工程学家的联合建议与支持下，国家计委批准中国科学院过程工程所（原化冶所）利用世界银行贷款筹建生化工程国家重点实验室。1995年实验室建成并通过国家计委组织的验收，2001年、2006年和2011年三次通过了国家科技部、国家自然科学基金委员会组织的评估。现任实验室主任为马光辉研究员，学术委员会主任为杨胜利院士。

　　总体定位
　　实验室是在我国生物技术专家和化工专家联合建议和支持下成立的，因此它的定位有其独特之处：（1）定位于生物和化工的交叉研究，既不同于现有的生物技术实验室，也区别于现有的化学工程实验室；（2）定位于国家能源、资源、医药等重大需求，从实际应用中提取生化工程科学问题，以应用基础研究为主，并侧重于突破产业化过程的技术瓶颈；（3）定位于连接生物技术实验室（上游）和生物化工企业（下游）的桥梁和纽带，具有小试、中试、和产业化技术的研究能力和水平。

　　主要研究方向、研究内容
　　生化工程是面向国民经济主战场、解决生物化学产品制造过程关键科学问题的一门工程科学。它研究以各种可利用资源特别是生物质类可再生资源为原料，经过生化反应、分离和剂型三个过程，最终成为燃料、化学品、材料、药品、食品和其它日用品。它是基础和应用相结合的科学，在研究方向上既有基础研究的重点，也有应用研究的对象，是一门研究生化过程（Bioprocess）中基本原理、规律和技术创新的学科。

　　(1) 基础研究方向 – 生化过程工程基础
　　上图是实验室基础研究的框架，从原料到产品，中间的过程(Process)就是实验室基础研究的内容，包括反应、分离、剂型三个过程的工程科学。
　　生化反应工程：研究内容主要包括大规模生产环境下各种细胞培养、代谢的规律及人工控制的实现、原料在生物催化剂作用下转化为产物过程中的热力学与动力学，探索和创造出能高度保持细胞生长活性和高催化活性的工业反应条件和反应器等。
　　生化分离工程：研究内容主要涉及生化产物在分离纯化环境中的稳定性，杂质与产物之间物化及生物性质的区别及分离策略，分离纯化过程的设计等。
　　生化剂型工程：研究内容为剂型的设计与大规模制造以及应用的评价,只有经过剂型的优化研究，才能制备出符合实际应用的生化产品。

　　(2) 应用研究方向
　　上述基础研究还必须与国民经济建设的重大需求相结合，有效地为国民经济的可持续发展做贡献。因此，本实验室将生化反应、分离、剂型的过程工程基础研究与重大应用紧密结合在一起，开展以下研究：

　　生物质工程: 研究重点是以秸秆为代表的大宗生物质转化为各种产品的过程工程，从制约产品经济性的技术瓶颈入手，探索预处理技术、固态发酵技术、一种物料多种产品的生化炼制技术，实现秸秆等生物质资源的充分利用。

　　石油生化工程:本方向充分利用生化过程工程的优势，将生化技术引入石油加工过程，探索生物驱油、酶促采油和油品生化脱硫的宏观和微观机理，研究大规模石油生化加工中的技术装备和过程，发展清洁、高效的石油加工过程和高质量的产品。

　　冶金生化工程: 本方向重点研究冶金生化过程中大型反应器的模拟、模型、放大及优化，生化冶金过程的整体设计，与企业一起发展高效、低成本、无污染的冶金新工艺。

　　生化制药工程:本方向针对细胞培养、产物分离、纯化、剂型制备过程的工程科学问题，开展生物药制造的过程工程研究，旨在发展大规模哺乳动物细胞培养技术、生物大分子的膜分离、层析纯化技术、蛋白质折叠复性技术、分子修饰和微包埋技术，建成我国生物药制造的技术平台和产业化快速通道。

　　生化工程介质和装备: 生化反应/分离/剂型过程工程的基础研究必须通过技术、装备（介质）和过程与国民经济的重大需求联系，因此实验室重点研究了冶金生化反应器、光合生化反应器、固态生化反应器、膜生化反应器等特殊或专用的反应器装置，研究了各种层析介质、渗透汽化膜和层析工作站，为我国生物技术研究和产业化提供了应尽的支持。