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次世代的化學工業-合成生物學

化學工業給一般人的印象往往是環境汙染與危害公安方面的負面評價,但我們生活上的食、衣、住、行、育、樂,卻高度仰賴化學工業的產品,所以如何降低有毒物質排放是大家共同的願景。
 
 
化學工業所產生的大量廢棄毒化物,是源於在將化學原料轉變為產品過程中產生,這種人為設計的化學反應,往往需要利用高溫、高壓、強酸、強鹼、觸媒等極端條件,以造成化學鏈結的斷裂與重組,且產率不佳伴隨產生許多無用的廢棄物質,這些廢棄物質大多都是毒化物,早期的工廠將其直接排放或就地掩埋,造成許多災難;現代的工廠則需投入巨資處理這些廢棄物,大大提高生產成本,即使如此,這些處理過的毒化廢棄物常常是無法循環利用,貯存在哪裡都像個不定時炸彈,因此設計出高產率低廢料的化學反應是現今化工科學家努力的目標。人工的化學反應是化工的基石,而在自然界中,化學反應幾乎無所不在,尤其在生物體中,更是充斥著化學反應以維持生命,而這些生物化學反應,不需前述化工極端條件來造成化學鏈結的斷裂與重組,便可將反應物轉化為產物,其所仰賴的是特定的酵素來催化特定的生物化學反應,且產率高,其所產生的副產物與廢料多可循環利用且較無毒性;若能利用酵素為媒介生產化學物質,就可根本解決傳統化工廢棄毒化物的處理問題,而酵素的本質為蛋白質,是由酵素基因透過生物體表達出來的大分子,以釀酒工業為例,酵母菌中有一系列的酵素,可將葡萄糖轉化為乙醇,這其實就是合成生物學的雛型,我們可將特定化學反應所需的酵素基因殖入酵母菌中,使其表現出大量所需酵素,在發酵槽中加入所需反應物後,便能利用酵母菌反應出所需產物,所以酵母菌便是一個”生物工廠”,自然界中仍有許多這樣的”生物工廠”有待開發,這種新興科學目前在許多先進國家都投入大量資源,希望能建構出下一個世代,永續且環保的化工產業。
 
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酵素(23)化學(22)化工(1)
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