农副产品化学与生物加工——一个新兴学科的实践与发展
毛建卫1,2，杨志祥1,2，刘士旺1,2，王永江1,2，黄俊1,2
（1.浙江科技学院生物与化学工程学院，杭州，310023
2.浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室，杭州，310023）
摘要：本文阐述了农副产品化学与生物加工学科的形成背景、体系与构成、创新与发展，体系的组成包括农副产品化学加工技术、农副产品生物加工技术、农副产品加工过程工程技术等农副产品化学与生物加工共性关键技术，同时介绍了农副产品化学与生物加工产业技术创新战略联盟建设和任务。
关键词：农副产品 化学加工 生物加工
1 学科形成背景
农业、农村、农民问题一直是我国经济社会发展的重中之重，是关系国民经济全局紧迫而重大的战略任务，党中央、国务院2004以来就“三农”问题连续发出6个一号文件，“十七大”提出了“以工促农”、“依靠科技进步、发展循环经济、建设资源节约型社会和环境友好型社会、开发新型能源”等明确要求，为现代农业建设指出了发展方向。国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)将“农产品精深加工、农林生物质综合开发利用建设”列为了重点领域及优先主题；加强农产品精深加工是服务“三农”的主抓手。2008年召开的十七届三中全会进一步指出，加快建立健全以工促农长效机制，坚持工业反哺农业，积极培育以非粮油作物为原料的生物质产业，推进农林副产品和废弃物能源化、资源化利用，发展农产品深加工。
农产品加工业是世界和中国第一大制造业，08年总产值8万多亿元，带动3000万农民就业，农产品加工业还是发展速度最快、工业反哺农业并带动“三农”最大的行业之一，2010年将突破10万亿元，农产品加工业承担着繁荣市场、扩大就业、服务“三农”的重要任务，是国民经济的重要产业，在经济和社会发展中起着举足轻重的作用。
国际上农产品加工业已从初级加工向精深加工，从学科交叉较少向化学化工和生物工程等多学科交叉协同发展，向分子和基因水平层次提升，向化学和生物加工纵深推进，农产品深加工已成为国际上生物经济发展的热点，发展迅猛。
浙江科技学院等和行业龙头企业集聚生物工程、过程工程、制药工程、食品工程、过程装备与控制、安全性与功能评价等工程学科和科研平台，集成交叉，以工促农，服务“三农”和农产品深加工，在国内率先提出和培育了“农副产品化学与生物加工”这一新兴交叉学科，形成了“产学研”合作科技创新团队和产业技术创新联盟，推动发展农副产品化学与生物加工这一新兴高科技产业，该产业已涌现了一批世界和国内冠军级龙头企业，走在了全国前列，科学意义、经济和社会效益显著。
2 农副产品化学与生物加工体系与构成
“农副产品化学与生物加工”学科体系由农副产品原料资源、技术手段与研究方向和高附加值目标产品等方面构成，以化学、生物等基本原理为基础，研究农产品加工过程的物质转化、物质形态和组成，其核心是：通过化学反应或者生物反应，实现农副产品原料物质转化，通过化工过程工业实现产品提纯和产品形态的加工。
农副产品原料资源：农产品初级原料、农产品加工副产物、农林废弃物等，包括淀粉、纤维素、蛋白质、多酚、多糖、油脂类等特色资源。
技术手段与研究方向：农副产品化学加工技术、农副产品生物加工技术、农副产品加工过程工程技术、农副产品加工安全性与功能评价技术等农副产品化学与生物加工四大共性关键技术。农副产品化学加工方向主要研究农副产品化学转化，包括分子改性、结构特性等研究；农副产品生物加工方向主要研究农副产品生物转化，包括酶工程、发酵工程等研究；农副产品加工过程工程方向主要研究农产品物质提纯、形态加工，包括分离工程、反应工程等研究；农副产品加工安全性与功能评价方向主要研究农副产品化学与生物加工产品的安全性评价、生物活性成分测定及功能学评价等。
高附加值目标产品：生物源食品添加剂与配料、生物源功能保健食品、生物源绿色化学品与医药中间原料等。
图1 农副产品化学与生物加工学科体系
农副产品化学与生物加工是属于我国农产品加工行业核心竞争力发展的迫切趋势，符合推进农业经济转型、产业升级、结构战略性调整、转变农业增长方式的需要，也是先进制造业（绿色化学与生物制造）和现代高值农业（农产品深加工）两大主导产业发展的需要。
3 农副产品化学与生物加工创新与发展
浙江科技学院、浙江省医科院和一批行业龙头企业等依托浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验室、浙江科技学院中德农产品加工工业研究院、浙江省应用化学重点学科（农副产品加工化学）、浙江省表面活性剂重点实验室、浙江省实验动物与安全性评价重点实验室等学科平台，组建农副产品化学与生物加工产业技术创新战略联盟，在农副产品化学与生物加工生物防腐剂、农副产品化学与生物加工功能糖醇、特色功能蛋白质和氨基酸生化制造、农副产品化学与生物加工天然等同香料等领域实现了跨越式发展，部分达到了国际先进和国内领先水平。
3.1 农副产品化学与生物加工生物防腐剂
在农副产品化学与生物加工天然防腐剂领域，浙江银象生物工程有限公司世界首创以植物蛋白等为原料，生物制造高附加值的生物防腐剂乳酸链球菌素，打破了英国长达50年之久独家生产、销售的垄断局面，结束了我国食品防腐剂行业单纯靠化学合成防腐剂的历史，现已成为该产品世界上最大的制造商，年产值2亿元，获得05年国家科技进步二等奖和05年中国食品工业协会科学技术奖“特等奖”，还承担了国家“863计划”和国家“十五”科技攻关计划项目“生物防腐剂ε-聚赖氨酸高产菌的定向选育及其工业化研究”等，中试开发国际先进水平的新一代生物防腐剂那他霉素、ε-聚赖氨酸等。
3.2 天然油脂类生化制造
在特色功能油脂类生化制造领域，浙江赞宇科技有限公司、浙江华立生命科技股份有限公司等以山苍子油、火麻仁ω-不饱和油、蛇床子蒎烯挥发油、洋葱含硫活性物精油、洋甘菊精油等草本、木本植物油脂等为原料，通过过程工程技术和生物转化技术，开发了一批国家重点新产品等。浙江华立生命科技股份有限公司为全国目前唯一一家通过过程工程和生物转化，制造高附加值功能火麻仁油及其酶解蛋白系列产品，建立了国际先进水平工业流水线。
浙江轻工研究所等在特色植物油脂类生化制造拥有省内唯一的省级试验基地和省级重点实验室，开发了植物油脂绿色化学转化与综合利用技术、天然油脂基新型绿色精细化学品技术及产品、特种油脂研究开发与功能性新型合成油脂技术及产品、油脂加工副产二次加工转化及产品等系列产品，多项技术达到国际或国内领先水平，填补了国内空白。
3.3 农副产品化学与生物加工功能糖醇
在农副产品化学与生物加工功能糖醇领域，浙江华康药业股份有限公司以玉米芯为原料，通过生物发酵和化学改性，开发了木糖醇、麦芽糖醇等新产品，为世界第二大、亚洲最大的木糖醇制造商。
3.4 农副产品化学与生物加工酯类天然乳化剂
杭州瑞霖化工有限公司等在农副产品化学与生物加工酯类天然乳化剂领域，以淀粉、蔗糖等农产品为原料，通过酯化转化制造高附加值淀粉糖酯（纯胶），为国内首创和领先，“蔗糖脂肪酸酯”为国家级重点新产品。
3.5 农副产品化学与生物加工生物增稠剂
在农副产品化学与生物加工生物增稠剂领域，浙江中肯生物科技有限公司等通过生物转化研发和制造高附加值食品添加剂低酰基结冷胶，建立了年产200吨规模结冷胶生产线，进一步开发了高纯度低酰基结冷胶和高酰基结冷胶，使我国成为世界上2个结冷胶生产国之一，打破了国际垄断。
3.6 特色功能蛋白质和氨基酸生化制造
在特色功能蛋白质和氨基酸生化制造领域，长兴艾格生物制品有限公司等以鸡蛋为原料，通过生物转化和过程工程关键技术，开发了多抗体蛋黄免疫球蛋白、抗龋齿免疫球蛋白等功能产品，填补了国内外空白。浙江益万生物技术有限公司、宁波天禾堂生物工程有限公司等以米糠、胚芽、糙米等为原料，通过内源酶生物转化，制造天然γ-氨基丁酸功能产品。
3.7 农副产品化学与生物加工天然抗氧化剂
在农副产品化学与生物加工天然抗氧化剂领域，浙江天草生物制品有限公司等通过农产品加工过程工程技术，开发了红景天苷、葡萄籽多酚、白桦酯醇、苹果多酚、松树皮原花青素、杨梅素等数十种天然抗氧化剂产品，建立了规模化生产葡萄籽原花青素、苹果多酚、杨梅素、松树皮原花青素、竹叶黄酮等天然抗氧化剂工业流水线。
浙江圣氏生物制品有限公司以竹叶为原料，通过过程工程手段，在世界上最早开发和制造高附加值功能食品添加剂与配料竹叶黄酮系列产品，成为全球最大制造商。
3.8 农副产品化学与生物加工天然等同香料
在农副产品化学与生物加工天然等同香料领域，杭州格林香料化学有限公司通过农副产品化学转化制造松、柏、杉分子改性香料系列、格林酮香料系列和氢化香料系列等天然等同香料产品，成为世界最大松节油深加工香料制造商。
3.9 生物源活性常微量元素生化制造
在生物源活性常微量元素生化制造方面，海宁凤鸣叶绿素有限公司等以蚕桑加工副产物为原料，通过化学转化制造卟啉铜钠、卟啉铁等功能产品，为国内最大卟啉铁制造商之一。
3.10 农副产品化学与生物加工活性多糖
在农副产品化学与生物加工活性多糖领域，浙江泰康生物科技有限公司等拥有省内最大芦荟种植和芦荟深加工基地，开发了芦荟粉、芦荟多糖保健食品、芦荟多糖化妆品及芦荟多糖日用品等100多个品种。
3.11 农副产品化学与生物加工安全性与功能评价
浙江省医学科学院等在营养学基础和应用研究、人体健康效应研究、食品新资源安全性研究、保健食品研发与数据库建设等及保健食品研究开发特色鲜明。
4 农副产品化学与生物加工产业技术创新战略联盟构建和培育
4.1产业技术创新战略联盟的构建
产业技术创新战略联盟的构建是要充分利用高校、科研机构、企业技术中心、重点实验室等现有科研条件和产业优势，探索建立以企业为主体、市场为导向、产学研结合的产业技术创新机制；集成和共享技术创新资源，加强合作研发，突破农副产品化学与生物加工产业发展战略及共性、关键技术瓶颈，搭建联合攻关研发平台；开展技术辐射，培育农副产品化学与生物加工产业重大技术及产品创新的产业集群主体，使联盟成为国家技术创新体系的重要组成部分。
4.2 联盟中长期目标和任务
4.3 联盟资源共享，分工合作，优势互补
共同培育和做强农副产品化学与生物加工新兴学科和产业科技创新战略联盟，高校和科研院所主要承担小试研究开发和部分中试工作，协助科技指导产业化，合作企业负责进行中试研究开发和产业化放大生产；攻克一批农副产品化学加工、农副产品生物加工、农产品加工过程工程方面的共性关键技术，探索农副产品化学与生物加工机理，部分领域研究水平达到国际与国内领先。
联盟加强农副产品化学与生物加工领域学术活动与国际交流，承办国际国内学术论坛，组织参加学术活动。
联盟负责帮助企业培养农副产品化学与生物加工领域科技领军人物、技术和管理骨干，共建创新载体，优势互补，提高企业研发中心创新能力。
联盟共同申报知识产权、建立先进产品质量标准。
联盟以企业为主体，产学研结合，中试和产业化转化一批农副产品化学与生物加工重大项目，开发一批农副产品化学与生物加工新产品，建立一批农副产品化学与生物加工高科技生产示范线，培育一批国家级高新技术企业，提高经济效益。
联盟通过产学研技术创新，服务“三农”，推动传统行业向农副产品化学与生物加工转型升级，提高产业国际竞争力。
5 结语
农副产品化学与生物加工行业符合我国生物经济产业发展之路，为解决“三农”问题提供方案，是服务“三农”的主抓手，是走绿色生态、质量安全和循环经济的新型工业农业发展之路，是一个新兴高科技产业，发展迅速。通过产业科技创新联盟载体形式，推动该新兴产业快速发展。
参考文献（略）
