生物工程是应用生物体（包括微生物、动物细胞、植物细胞）或其组成部分（细胞器和酶），在最适条件下，生产有价值产物的生物技术。它包括生物体或其亚细胞组分在制造业、服务业和环境管理等方面的实际应用技术。生物工程是以细菌、酵母、真菌、藻类、植物细胞和培养的哺乳动物细胞作为工业生产过程的原料，因此，只有微生物学、生物学、遗传学、分子生物学、化学和化工诸学科，多技术的结合才能使生物工程的应用获得成功。
生物工程通常包括生物细胞或生物材料的生产以及所需化学转化物的获得。后者又可分为：所需终产物的合成（如酶、抗生素、有机酸、类固醇）及特定起始物的分解（如污水处理、工业废物及废油的分解）。
生物工程通常有下列几个分支：发酵工程（微生物工程）；细胞工程；酶工程；基因工程；生化工程。其中发酵工程占主要位置。不论是微生物，还是运植物细胞；也不论是一般选育的菌株，还是工程菌（重组微生物），其生产过程大致如图9-1所示。不采取这种模式的生物工程有单克隆抗体与植物基因工程。
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生理———→生化工程———→下游处理———→质理检定
营养 发酵罐设计 菌体分离 包装
诱导出阻遏 空气过滤 菌体破碎
通气 培养消毒
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离子层析
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温度 通气搅拌 产物回收
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亲合层析
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两相液体萃取等
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前体 仪表、传感器
pH 补料 废水废渣处理
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动力学等
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参数测定
动力学
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最优化条件
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工程菌防护
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工程菌防护-排气
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图9-1 生物工程生产过程
从理论上讲，几乎所有有机物都可以用生物工程的方法产生。据估计，到2000年，世界范围内生物工程产品的市场潜力将可达到65万亿美元，详见表9-1：
表9-1 生物工程产品发展潜力
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市场类别
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发展潜力预测（百万美元）
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能量
食品店
化学品
医药
农业
金属回收
其它
总计
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16350
12655
10550
9080
8546
4570
3100
64861
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