生物产品创新开发
------《生物产业发展概况及其新产品开发一般流程》专题
引言1：课前小调查
1、请问您知道您所学专业涵盖哪些内容吗？过当四年结束后，应该大致达到什么样的水平。
2、请问您研究过您所学专业的人才培养方案吗？其课程体系有什么特点？不同课程应实现怎样的目的。
3、请问您思考过该如何学习您所学专业的相关课程吗？
4、对于当前整个社会正在提倡的“大众创业、万众创新”，你有什么理解？
5、结合所学专业，思考过什么是创新？如何实现创新？怎样培养的创新能力？
第一部 课程介绍
一、本课程的设置背景
1、对所学专业的认识不够明确
2、对所学专业的内容不够清楚
3、对大学的学习方法不够明晰
4、对创新创业的理解不够透彻
5、对创新能力培养路径不够清晰
6、容易迷失大学学习和生活方向
二、本课程的目标定位
1、认识专业、明确目标
2、了解内容、理清关系
3、构建脉络、介入技术
4、掌握方法、促进学习
5、树立信心、 稳定思想
6、自主学习、实现创新
三、本课程的组织
1、课程组织形式
专题式授课，十一个专题、十一位专家，包括动物、植物、微生物、食品、药品、化学品、农业、环保、能源等内容，风格不同、思路迥异，值得期待、课前预习、尽情享受。
2、课程内容安排
课程教学内容及安排见表1-1。
表1-1课程教学内容及安排
序号 | 专题名称 | 课时 | 教师 | 职称/学历 |
1 | 绪论 | 3 | 朱文优 | 副教授/博士 |
2 | 天然香料及其产品开发策略 | 3 | 魏 琴 | 教授/博士 |
3 | 特色农产品加工技术及其产业化 | 3 | 徐 洲 | 讲师/博士 |
4 | 生物燃料的发展与革新 | 3 | 袁华伟 | 高级工程师/博士 |
5 | 酒类生产技术沿革及新产品研发 | 3 | 游 玲 | 副教授/博士 |
6 | 肉类产品加工技术与产品开发 | 3 | 温 涛 | 副教授 |
7 | 食品保藏技术革新与新型食品 | 3 | 张长贵 | 副教授/硕士 |
8 | 现代微生物制品开发 | 3 | 张 健 | 教授/博士 |
9 | 生物肥料发展历程与新产品开发 | 3 | 陈文浩 | 讲师/博士后 |
10 | 生物农药发展沿革与开发 | 3 | 张 超 | 教授/博士 |
11 | 基于创意农业思想的生物产品开发 | 3 | 冯瑞章 | 副教授/博士 |
第二部分 生物产业的过去、现在与未来
一、生物技术的发展史
生物技术主要经历经验生物技术时期（即天然发酵阶段）、近代生物技术时期（即通风纯种发酵技术）、现代生物技术时期（即代谢控制发酵技术）。
现代生物技术包括工业生物技术、农业生物技术、医药生物技术等三大方向。
工业生物技术(Industrial biotechnology)是以微生物或酶为催化剂进行物质转化，大规模生产人类所需的化学品、医药、能源、材料等，是解决人类目前面临的资源、能源及环境危机的有效手段。工业生物技术，也成为白色生物技术(White biotechnology)，在微生物基因组学、合成生物学等基础科学的支撑下，在资源、能源、环境需求的拉动下，工业生物技术及产品的需求旺盛。
农业生物技术(Agricultural biotechnology)是指运用基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程以及分子育种等生物技术，改良动植物及微生物品种生产性状、培育动植物及微生物新品种、生产生物农药、兽药与疫苗的新技术。农业生物技术，也成为绿色生物技术(Green biotechnology)，主要在动植物基因组学及其相关科学的支撑下，在食品和饲料等重大需求的拉动下，农业生物技术及产品的发展不断深入。
医药生物技术(medical biotechnology) 包括两个发展方向：“采用基因工程的加工技术来生产蛋白质”和“将基因和分子生物学领域先进技术作为研究工具”。前一类药品仍将是未来5-10年生物技术药品市场的主流，后一类药品代表着生物技术行业的研发方向，主要指靶向性药物，包括治疗型单抗和治疗型疫苗领域。医药生物技术，也成为红色生物技术(Red biotechnology)，主要在人类基因组学及其相关科学的支撑下，在人口健康重大需求的拉动下，医药生物技术及产品的需求持续增加。
二、近现代经济发展模式
基于石化资源带来了巨大成就。依赖石化资源的工业文明利用不可再生的化石资源，集中的生产方式，高的生产效率，创造了大量的物质财富，丰富人类的物质社会，创造了当今繁华盛世。工业文明在科学技术上取得巨大的进步，是未来人类物质文明的科技基础。
基于石化资源的工业文明的恶果。（1）环境污染。石化经济，产生的白色污染、水污染、空气污染等巨大的环境污染。（2）灾害性气候。由于人类超量使用石化资源排放大量温室气体，目前空气中CO2含量较100年前已提升了35.7%，并导致了约1 ºC的温升。气温上升1.5 ºC，20%物种将面临灭绝。气温若升高2 ºC，海平面则可能上升0.4-1.4米，我国东南沿海部分城市将不复存在，如上海。大气中CO2浓度升高，使得环境气温上升，带来严重的温室效应，导致北极冰融化、荒漠推进、干旱频发、飓风肆虐、冰灾突袭、冰灾突袭等灾害性气候频发，已造成农业减产、绝收，引发粮食危机和社会危机。
我国面临严峻的CO2排放问题已相当严峻。（1）我国CO2排放量大。我国的发电、钢铁、水泥、汽车造成的工业排放总量已超过美国，居世界第1位，人均已超过世界平均水平，实际远不止这些。我国的单位GDP能耗是世界平均水平的3.1倍。比美国高5倍，比日本高8.2倍，甚至比菲律宾还高3.52倍。中国单位GDP的二氧化碳排放量是美国的5.5倍，日本的13.8倍，高收入国家平均水平的7.9倍，世界平均水平的4.6倍。（2）CO2排放可能引发政治危机。 面对国际金融危机的严峻形势，欧美国家已提出碳税。面临这一形势，我国将如何应对？
三、石化资源依赖型经济环境影响原因分析
混沌世界时期，地球表面CO2占空气总量的80%，氧气很少，环境温度达到460 ℃，不适合人类居住。亿万年以来，动植物、藻类通过其生命活动，使地球表面中的CO2占空气总量的比列下降，氧气增加，环境温度下降，使地球成为适合人类的乐园，见图1-1。因此，现存的煤、石油、天然气等化石燃料是远古时动植物、藻类在其生物固定CO2完成后的沉积产物，其本质是生物固定CO2的结果。当石油与煤炭被挖掘出并被燃烧，就意味着将远古时期埋藏的CO2释放出来，从而引发上述诸多环境问题。
图1-1地球气候优化过程
由于石化资源是一种不可再生资源，经济进一步发展存在严重的资源能源短缺问题。传统依赖石化资源的经济发展模式，存在严峻的环境问题，且CO2排放可能引发政治危机。因此，迫切需要革新现代经济发展模式。
四、生物经济是社会经济可持续发展的必然选择
1、生物经济以生物质为原料，这种原料利用植物光合作用生产，其生产方式符合自然规律，不会产生严重的环境后果，而且可持续发展。据估计，全球每年能产生相当于650亿吨碳的生物质，仅需利用小于 10% 生物质资源，即可替代化石资源。
2、生物产品的加工路线短、污染少。生物制造是利用“生物的机能”生产燃料、材料和化学品的加工方式，具有高效、清洁、可再生等特点。生物制造过程的本质是利用生物酶的催化作用，进行相关产品的生产。由于生物酶具有生产效率高、选择性好的特点，生物产品生产可实现一步（或更少）发酵生产，同时产生的副产品更少，后续产品的提取过程更短，特别是在手性化合物的生产上具有优势，因而产生的污染少。
丙烯酸是建筑、纺织、包装中常用的原料，目前国内需求55万吨， 产值88亿的生产，其生物制造可实现One-Pot反应，缩短石油化学品生产的工艺流程，减少原油资源消耗，降低投资成本，减少污染与CO2排放，如图1-2。
图1-2生物与石化方式生产丙烯酸的模式比较
总之，采用生物生产方式，可明显缩短产品生产加工的线路（如图1-3），实现资源、能源、环境的节约，是一种可持续发展的经济模式。因此，生物经济是社会经济可持续发展的必然选择。
图1-3生物制造生产模式与石化生产模式的比较
五、生物科学技术的持续快速发展提供了条件
系统生物学、定量生物学等相关生物技术科学飞速发展，生物体的设计改造技术日渐成熟，生物制造的工业模式正在形成。目前，最小基因组细胞工厂、微生物基因组的合成、多基因组工程培育新物种、合成生物学与人工生命合成等重大科技创新，使利用微生物高效合成原来不存在、或者原来制造效率很低的工业产品成为可能，工业生物技术正在催生着重大的科技革命。
六、生物制造已经成为全球的战略性新兴产业
生物制造已显示出巨大潜力。生物制造可生产的产品品类多，的可替代性高。生物制造可用于生产乙醇、丁醇等生物能源，生物高分子材料、生物基单体聚合物、生物质加工材料等生物基材料，化工醇、酸、溶剂、涂料、表面活性剂等大宗化学品，甾体激素、手性胺、手性醇、医农化产品等精细化学品，抗生素、维生素、有机酸、氨基酸、酶制剂等发酵制品，白酒、食醋、异-Vc等食品或食品添加剂，葡聚糖等功能食品，还可用于生物冶金、生物造纸、生物制革、生物纺织等菌剂的制造。据OECD分析，生物制造技术的应用可降低工业能耗15-80%，原料消耗35-75%，空气污染50-90%，水污染33-80%，生产成本9-90%。超过GDP约40%的工业是生物制造发展的空间。
生物制造是符合资源、环境形势的新经济模式。世界基金委员会预测，到2030年，工业生物技术每年将可降低10亿到25亿吨的二氧化碳排放。我国现代工业化经济进程与能源、资源、环境形势的现实形成了剧烈冲突。到2020年要实现单位GDP CO2减排40-45%的目标，面临巨大压力和特殊困难。加快调整经济结构、转变增长方式，节约发展、清洁发展、安全发展，是我国现阶段的历史使命。建立绿色、低碳与可持续的产业经济体系的核心科技具有重大战略意义。OECD提出：工业生物技术是工业可持续发展最有希望的技术。
生物制造已是世界各经济强国的国家战略重点。美国农业部以及能源部的2005年报中均提出了发展生物基能源和生物基产品，逐步实现有机化学品和石油燃料的生物基替代；到2020年，实现化学工业的原料、水资源及能量的消耗降低30%，污染物排放和污染扩散减少30%；到2030年替代25%有机化学品和20%石油燃料。美国《2020年制造业挑战的展望》明确将工业生物制造技术作为战略技术领域，并列为2020年制造技术挑战的11个主要方向之一。欧盟已经开展了“生物炼制细胞工厂”关键行动，《欧洲工业生物技术2025远景规划》期望取得基于生物技术型社会转变的实质性进展， 生物能源替代化石能源20%，化学品替代10-20%，其中化工原料替代6-12%，精细化学品替代30-60%。另外，日本也在实行“阳光计划”，印度正在执行“绿色能源工程计划”。我国于1989年成立了国内首家工业生物技术研究所，1995年成立国家生化工程技术研究中心，2003年开始进行了工业生物技术及产品研发的国家“973”项目立项，开展了利用生物质生产大宗化学品的研究与工业化，工业生物技术列入国家中长期科学和技术发展规划 (2006-2020年)。各经济强国已经制定出了各自的生物技术发展线路图，见图1-4。
图1-4美国生物技术发展线路图
七、生物生产方式正在推动经济增长方式的改变
工业生物催化技术逐渐成熟，高能耗、高污染的有机合成逐步被绿色可持续的生物合成替代。生物炼制技术体系的生化途径不断进步，高分子材料、大宗化工原材料正在从石油原料向生物质原料转变。工业微生物分子育种技术不断进步，发酵产业技术水平与竞争力不断提高。植物化学药物与保健品的植物提取正在转向生物合成制造，天然药物对珍稀自然资源的依赖和破坏的局面将被扭转。绿色生物工艺新技术不断出现，正推动着采矿、轻纺等传统产业节能降耗的革新。
八、我国经济发展迫切需要发展生物制造业
发展生物制造业是参与国际竞争的需要。大型跨国公司斥巨资用于生物制造技术的研发，杜邦公司剥离石油资产，未来3年将向应用生物技术部门投资5亿美元，并将2010年销售额的25%定位于生物质产品；欧洲BASF、DSM、Lonza、Degussa和Roche等大型跨国公司已纷纷转向工业生物技术领域，并已有产品投放市场；Dowpharma，Cambrex和Archimica等精细化工公司，通过收购其他相关公司来大幅度增强其生物制造技术研发能力；IBM、Microsoft等IT巨头也纷纷涉足生物技术的研究与开发；Amano Enzyme, Codexis，BioCatalytics, Novozymes，Bioverdent纷纷在我国设立以生物制造为核心技术的分支研发机构或工厂，必将对我国新兴生物制造产业形成新一轮的冲击。酶制剂市场1/2为外国企业垄断，诺维信、杰能科、天野公司在国内设厂。
九、我国生物产业现状及存在的问题
我国生物产业取得了辉煌成就，为今后发展奠定了坚实的基础。我国从事生物制造的企业涉及到发酵工业、石油化工、医药化工、精细化工、采矿工业、纺织工业、食品工业、造纸制革等工业，总产值约3.6万亿元，增速大于20%。氨基酸、维生素、有机酸等大宗发酵产品规模稳居全球第一，产值超过1000亿元，产业规模不断扩大，产值稳步增长。乙二醇、丁醇、乙烯等实现生物法制造，生物塑料、生化纤维等新材料生物法生产初具规模，大宗工业原料正在从石油化工路线转移。泛酸、丙烯酰胺、乳链菌肽等占据世界市场50-70%，原料消耗、废物排放量等减少50%以上，化学工业过程不断被生物制造过程取代。生物制浆工艺已累计生产纸浆100余万吨，减少氯用量1.2万吨。生物工艺正在成熟，生物冶金、生物驱油、生物纺织、生物造纸等正在发展。
生物制造技术水平不断提高，正在从传统发酵工业向现代生物制造产业转变。基因工程菌、数字化、智能化、自动化过程控制等研发能力不断加强，新产品不断出现，新技术快速实现产业化。多拉菌素是新型阿维菌素族中最好的驱虫药，该技术长期为国外企业垄断，长期以来，我国企业无法获得生产菌株。目前，利用基因组规模DNA大片段敲除技术，基因组改组技术，构建了我国抗生素工业第一株自主产权基因工程菌——多拉菌素工程菌，30吨大罐发酵单位约1200 mg/L，达到了工业生产的水平。海正药业集团近期开始生产多拉菌素，预计年销售收入6亿元，利税总额1.8亿元。目前已投资9亿元，为此新发行股票5000万股。另外，红霉素、头孢菌素生产水平大幅提高，红霉素发酵单位达到8000 U/mL，头孢菌素发酵单位达到40000 U/mL，同时形成了抗生素优化技术体系。长链二元酸是尼龙工程塑料、热熔胶、涂料和香料等十几大类高档产品化学合成的原材料，已实现了生物制造产业化。通过筛选、改造，获得了w-氧化酶/氧化酶活性比高的微生物，能将C9～C18的正构烷烃发酵得到相应碳数的长链二元酸，替代化学合成路线。山东莱阳瀚林生物项目一期工程已投资7亿元，计划总投资30亿元，将建成世界上产量最大的长链二元酸生产和研发基地，年产能将达到6万吨，预计产值近40亿元，利税约10亿元。生物催化新技术实现产业化，建立了生物转化2, 2-二甲基环丙甲腈生产(S)-(+)-2, 2-二甲基环丙甲酰胺的生物催化技术路线，由8步化学合成变为双酶一步法，有机溶剂使用氯化亚砜、氯仿、二氯甲烷、乙醚、甲醇等，废物5吨/吨产品基本消除，废水2000吨/吨产品下降到300吨以下/吨产品，减少了85%。另外，生物可降解塑料PHB、聚乳酸等生物基材料实现了产业化，生产规模全球第一，产品出口量大。
生物产业领域与规模不断扩大，已经形成国民经济新增长点。产业水平不断提高，正在从传统发酵工业向现代生物制造产业转变。现代创新能力正在形成，基因技术成为新的技术制高点。国际资本、技术与市场的渗透与融合，国际企业本土化。
生物产业领域存在的主要问题。创新能力不足，主要表现为基因技术能力、智能化控制与放大技术、生物炼制技术、生物催化技术、技术集成能力、粗原料利用能力等的不足。企业规模小，以中小企业为主，龙头企业少；信用结构不合理，融资机制不健全；企业科技创新能力弱，缺乏高端人才；市场竞争能力弱，国际市场开拓能力弱，利润率低。产业链不完整，大多重视生物加工过程开发，对生产原料品质改良、产品后续应用技术重视不够；在生物材料领域，偏重原料的生产，对材料改性及应用技术重视不足，如PHA、PLA等大部分出口供深加工，制约了整个行业的发展；在酶制剂领域，同样偏重单酶品种的生产，缺乏对复合酶和酶制剂工艺的完整技术解决方案的开发。社会认知度不够，虽然2004年将“新一代工业生物技术”列入了国家中长期科技规划发展纲要，相对生物农业（温饱）、生物医药（健康）而言，缺乏鲜明主题（可持续？清洁？绿色？），生物制造涉及领域广泛，缺乏统一的统计数据，社会和政府部门的认知度低。虽然目前生物制造的产值在所有生物技术产业中占到80％左右，却远不如生物农业和生物医药那样得到重视。
十、我国生物产业发展思路与对策
加强高技术创新，扩大新兴产业规模，加快产业进步，完善产业链。通过加强创新能力建设、发展生物基材料产业、培育生物质化工产业、做强大宗发酵产业、深化生物精细化工产业、强化生物轻工食品产业、推动生物采矿产业等，实现我国生物产业的五大个转变，即高能耗高污染向绿色生产转变、石化资源向生物资源转变、粮食原料向非粮原料转变、发酵大国向发酵强国转变、从模仿向自主创新转变。
第三部分 生物产品开发思路与过程
一、新产品开发的定义
新产品开发是指从研究选择适应市场需要的产品开始到产品设计、工艺制造设计，直到投入正常生产的一系列决策过程。从广义而言，新产品开发既包括新产品的研制也包括原有的老产品改进与换代。新产品开发是企业研究与开发的重点内容，也是企业生存和发展的战略核心之一。企业新产品开发的实质是推出不同内涵与外延的新产品。对大多数公司来说，是改进现有产品而非创造全新产品。市场营销学中使用的新产品概念不是从纯技术角度理解的，产品只要在功能或形态上得到改进与原产品产生差异，并为顾客带来新的利益，即视为新产品。
二、新产品开发的重要性
新产品开发对于企业或行业的发展具有重要影响，具体体现为①新产品开发可以成为竞争优势的源泉；②新产品开发可以加强战略优势；③新产品开发能够增强企业形象；④新产品开发有利于保持企业研究开发能力；⑤新产品开发可以充分利用生产和经营资源；⑥新产品开发可以提高品牌权益；⑦新产品开发可以影响人力资源。
三、新产品的类型
新产品可按新产品创新程序、新产品所在地的特征、新产品的开发方式等进行分类。
按新产品创新程序分类，新产品的类型主要可分为全新产品、改进型新产品、换代型产品等三类。全新产品是指应用新原理、新技术、新材料，具有新结构、新功能的产品。改进新产品是指在原有产品的技术和原理的基础上，采用相应的改进技术，使外观、性能有一定进步的新产品。换代型新产品是指在原有老产品的基础上进行改进，使产品在结构、功能、品质、花色、款式及包装上具有新的特点和新的突破，改进后的新产品，其结构更加合理，功能更加齐全，品质更加优质，能更多地满足消费者不断变化的需要。
按新产品创新程序分类，新产品的类型主要可分为地区或企业新产品、国内新产品、国际新产品等。地区或企业新产品指在国内其他地区或企业已经生产但该地区或该企业初次生产和销售的产品。国内新产品指在国外已经试制成功但国内尚属首次生产和销售的产品。国际新产品指在世界范围内首次研制成功并投入生产和销售的产品。
按新产品创新程序分类，新产品的类型主要可分为技术引进新产品、独立开发新产品、混合开发的产品等。技术引进新产品是直接引进市场上已有的成熟技术制造的产品，这样可以避开自身开发能力较弱的难点。独立开发新产品是指从用户所需要的产品功能出发，探索能够满足功能需求的原理和结构，结合新技术、新材料的研究独立开发制造的产品。混合开发的产品是指在新产品的开发过程中，既有直接引进的部分，又有独立开发的部分，将两者有机结合在一起而制造出的新产品。
四、新产品开发的策略
新产品的开发是企业产品策略的重要组成部分。新产品开发可采用领先策略、超越自我策略、紧跟策略、补缺策略等。所谓领先策略，是指在激烈的产品竞争中采用新原理、新技术、新结构优先开发出全新产品，从而先入为主，领略市场上的无限风光。这类产品的开发多从属于发明创造范围，采用这种策略，投资数额大，科学研究工作量大，新产品实验时间长。超越自我策略是着眼点不在于眼前利益而在于长远利益。这种暂时放弃一部分眼前利益、最终以更新更优的产品去获取更大利润的经营策略，要求企业有长远的“利润观”理念，要注意培育潜在市场，培养超越自我的气魄和勇气，不仅如此，更需要有强大的技术作后盾。紧跟策略往往针对市场上已有的产品进行仿造或进行局部的改进和创新，但基本原理和结构是与已有产品相似的。这种企业跟随既定技术的先驱者，以求用较少的投资得到成熟的定型技术，然后利用其特有的市场或价格方面的优势，在竞争中对早期开发者的商业地位进行侵蚀。补缺策略是基于每一个企业都不可能完全满足市场的任何需求，所以在市场上总存在着未被满足的需求，这就为企业留下了一定的发展空间。这就要求企业详细地分析市场上现有产品及消费者的需求，从中发现尚未被占领的市场。
企业开发新产品，把有限的人、财、物，有效地分配在急需的开发项目上，使新产品开发取得最佳效果，关键在于准确地确定新产品开发方向。由于市场竞争日益激烈，消费需求日益多样化和个性化，新产品开发呈现出多能化、系列化、复合化、微型化、智能化、艺术化等发展趋势。
企业在选择新产品开发方向时应考虑以下几点：⑴考虑产品性质和用途。在进行新产品开发前，应充分考察同类产品和相应的替代产品的技术含量和性能用途，确保所开发产品的先进性或独创性，避免“新”产品自诞生之日起就被市场淘汰。⑵考虑价格和销售量。系列化产品成本低，可以降价出售增加销售量，但是系列化产品单调，也可能影响销售量。因此，对系列化、多样化产品以及价格、销售之间的关系，要经过调查研究再加以确定。⑶充分考虑消费者需求变化速度和变化方向。随着人们物质生活水平的提高，消费者的需求呈多样化趋势，并且变化速度很快。而开发一样新产品需要一定的时间，这个时间一定要比消费者需求变动的时间短，才能有市场，才能获得经济效益。⑷企业产品创新满足市场需求的能力。曾经代表中国民族通信旗帜的巨龙、大唐、中兴、华为四家企业，面对的市场机会差不多，起步差不多，但经过三四年时间，华为、中兴已远走在了前面，巨龙则几乎退出了通信市场。而决定四家企业差距的最关键因素就是各自推向市场的产品所包含的产品和技术创新的能力。⑸企业技术力量储备和产品开发团队建设。
五、新产品开发的程序
新产品开发是一项极其复杂的工作，从根据用户需要提出设想到正式生产产品投放市场为止，其中经历许多阶段，涉及面广、科学性强、持续时间长，因此必须按照一定的程序开展工作，这些程序之间互相促进、互相制约，才能使产品开发工作协调、顺利地进行。产品开发的程序是指从提出产品构思到正式投入生产的整个过程。由于行业的差别和产品生产技术的不同特点，特别是选择产品开发方式的不同，新产品开发所经历的阶段和具体内容并不完全一样，新产品开发一般要经历6个阶段，其基本流程见图1-5。
图1-5 新产品开发的基本流程
1、调查研究阶段。开发新产品的目的，是为了满足社会和用户需要。用户的要求是新产品开发选择决策的主要依据。为此必须认真作好调查计划工作。这个阶段主要是提出新产品构思以及新产品的原理、结构、功能、材料和工艺方面的开发设想和总体方案。
2、新产品开发的构思创意阶段。新产品开发是一种创新活动，产品创意是开发新产品的关键。在这一阶段，要根据社会调查掌握的市场需求情况以及企业本身条件，充分考虑用户的使用要求和竞争对手的动向，有针对性地提出开发新产品的设想和构思。产品创意对新产品能否开发成功有至关重要的意义和作用。企业新产品开发构思创意主要来自三个方面：⑴来自用户。企业着手开发新产品，首先要通过各种渠道掌握用户的需求，了解用户在使用老产品过程中有哪些改进意见和新的需求，并在此基础上形成新产品开发创意。⑵来自该企业职工。特别是销售人员和技术服务人员，经常接触用户，用户对老产品的改进意见与需求变化他们都比较清楚。⑶来自专业科研人员。科研人员具有比较丰富的专业理论和技术知识，要鼓励他们发扬这方面的专长，为企业提供新产品开发的创意。
此外，企业还通过情报部门、工商管理部门、外贸等渠道，征集新产品开发创意。新产品创意包括三个方面的内容：产品构思、构思筛选和产品概念的形成。⑴产品构思。产品构思是在市场调查和技术分析的基础上，提出新产品的构想或有关产品改良的建议。⑵构思筛选。并非所有的产品构思都能发展成为新产品。有的产品构思可能很好，但与企业的发展目标不符合，也缺乏相应的资源条件；有的产品构思可能本身就不切实际，缺乏开发的可能性。因此，必须对产品构思进行筛选。⑶产品概念的形成。经过筛选后的构思仅仅是设计人员或管理者头脑中的概念，离产品还有相当的距离。还需要形成能够为消费者接受的、具体的产品概念。产品概念的形成过程实际上就是构思创意与消费者需求相结合的过程。
3、新产品设计阶段。产品设计是指从确定产品设计任务书起到确定产品结构为止的一系列技术工作的准备和管理，是产品开发的重要环节，是产品生产过程的开始，必须严格遵循“三段设计”程序。
⑴初步设计阶段。这一般是为下一步技术设计作准备。这一阶段的主要工作就是编制设计任务书，让上级对设计任务书提出体现产品合理设计方案的改进性和推荐性意见，经上级批准后，作为新产品技术设计的依据。它的主要任务在于正确地确定产品最佳总体设计方案、设计依据、产品用途及使用范围、基本参数及主要技术性能指标、产品工作原理及系统标准化综合要求、关键技术解决办法及关键元器件，特殊材料资源分析、对新产品设计方案进行分析比较，运用价值工程，研究确定产品的合理性能（包括消除剩余功能）及通过不同结构原理和系统的比较分析，从中选出最佳方案等。
⑵技术设计阶段。技术设计阶段是新产品的定型阶段。它是在初步设计的基础上完成设计过程中必须的试验研究（新原理结构、材料元件工艺的功能或模具试验），并写出试验研究大纲和研究试验报告；作出产品设计计算书；画出产品总体尺寸图、产品主要零部件图，并校准；运用价值工程，对产品中造价高的、结构复杂的、体积笨重的、数量多的主要零部件的结构、材质精度等选择方案进行成本与功能关系的分析，并编制技术经济分析报告；绘出各种系统原理图；提出特殊元件、外购件、材料清单；对技术任务书的某些内容进行审查和修正；对产品进行可靠性、可维修性分析。
⑶工作图设计阶段。工作图设计的目的，是在技术设计的基础上完成供试制（生产）及随机出厂用的全部工作图样和设计文件。设计者必须严格遵守有关标准规程和指导性文件的规定，设计绘制各项产品工作图。
4、新产品试制与评价鉴定阶段。新产品试制阶段又分为样品试制和小批试制阶段。（1）样品试制阶段。它的目的是考核产品设计质量，考验产品结构、性能及主要工艺，验证和修正设计图纸，使产品设计基本定型，同时也要验证产品结构工艺性，审查主要工艺上存在的问题。（2）小批试制阶段。这一阶段的工作重点在于工艺准备，主要目的是考验产品的工艺，验证它在正常生产条件下（即在生产车间条件下）能否保证所规定的技术条件、质量和良好的经济效果。试制后，必须进行鉴定，对新产品从技术上、经济上作出全面评价。然后才能得出全面定型结论，投入正式生产。
5、生产技术准备阶段。在这个阶段，应完成全部工作图的设计，确定各种零部件的技术要求。
6、正式生产和销售阶段。在这个阶段，不仅需要作好生产计划、劳动组织、物资供应、设备管理等一系列工作，还要考虑如何把新产品引入市场，如研究产品的促销宣传方式、价格策略、销售渠道和提供服务等方面的问题。新产品的市场开发既是新产品开发过程的终点，又是下一代新产品再开发的起点。通过市场开发，可确切地了解开发的产品是否适应需要以及适应的程度；分析与产品开发有关的市场情报.可为开发产品决策、为改进下一批（代）产品、为提高开发研制水平提供依据，同时还可取得有关潜在市场大小的数据资料。
六、新产品开发实施要点
新产品开发的风险是很大的，高层经理可能会对市场调研已做出了否定的报告不管不顾，强力推行他钟爱的产品构思；构思可能是好的，但是对市场规模估计过高；实际产品可能并没有达到设计要求；产品在市场上定位可能错误，没有开展有效的广告活动，或对产品定价过高，也可能产品的开发成本高于预计成本，或者竞争对手的激烈反击强于事先估计。
1、深入细致的市场调研。任何企业要开发出适销对路的新产品，都离不开深入细致的市场调研。市场调研包括直接和间接调研两种形式。直接调研主要是根据市场（消费者）的需求，了解市场上竞争对手产品的品质、包装、性能、价位，充分收集有求新求异观念的消费者的资料，分析这些消费者对新产品的市场反应，包括已有产品在市场销售上存在的优劣势和消费者潜在的市场需求。间接调研主要是将市场业务员和经销商反馈的新产品信息，进行汇总、整理后得出的结果，包括产品销量、市场占有率和消费者的反应。产品开发人员根据调研的结果，在广泛征求市场销售人员、经销商和消费者意见的基础上，进行产品设计、局部投放，在投放过程中要了解市场对新产品的反应。新产品设计要走开发-调整-试销-改进-批量生产的路子，因为一步到位的最大缺陷就是不能到位。急于求成或闭门造车开发新产品，不考虑企业品牌发展的整体规划，不仅会增加新产品研发的风险，也会影响新产品的市场投放。
2、组建灵活的开发组织。产品开发是一项复杂而细致的工作，产品创新的特点决定了新产品开发组织与一般管理组织相比具有其突出的特点，新产品开发组织应具有高度的灵活性、简单的人际关系、高效的信息传递系统、较高的决策权力等，需要供应、生产、技术、财务、销售等各个部门的紧密配合，形成一个相互协作的团队。总的原则是使新产品开发能快速、高效地进行。新产品开发组织的特征使新产品开发组织的形式多种多样。一般常见的新产品开发组织有：新产品委员会、新产品部、产品经理、新产品经理、项目团队、项目小组等。
3、做好新产品市场投放方案。新产品设计完之后，企业不能进行盲目的产品市场投放，而是和营销策划人员、市场业务人员一起，重点研究新产品投放市场之前的策划方案，内容包括：如何将新产品投放到目标市场，如何进行新产品的铺货，如何消除消费者的顾虑使其尝试新产品，最终使新产品上市做到一举成功。
成功开发的新产品应具有以下特征：（1）微型化、轻便化、在保障质量的前提下使产品的体积变小、重量变轻，便于移动。（2）多功能化，使新产品具有多种用途，既方便购买者的使用，又能提高购买者的购买兴趣。（3）时代感强，新产品能体现时代精神，培植和引发新的需求，形成新的市场。（4）简易化，尽量在结构和使用方法上使使用者方便和容易维修。（5）利于保护环境，新产品属节能型，或对原材料的消耗很低，或者有利于保护环境。对“三废”、“三害”的消除有效。（6）适应性强，新产品必须适应人们的消费习惯和人们对产品的观念。（7）相对优点突出，新产品相对于市场原有的产品来说具有独特的长处，如性能好、质量高、使用方便、携带容易或价格低廉等。（8）人体工程化，对生活消费品要更多考虑到这一点。
七、生物新产品的开发及案例
1、新药的开发
药物是保障人类健康的一类重要的产品，其品类较多，开发程序也有较复杂，一般要经历临床前研究、临床研究、批准上市、上市后监测等几个阶段，新药研究与开发的历程见图1-6。
图1-6新药研究与开发的历程
临床前研究包括药物靶点的确认、化合物的合成、活性化合物的筛选、药物评估、制剂的开发等6个阶段。
a、药物靶点的确认。这个是所有工作的开始。只有确定了靶点，后续所有的工作才有展开的依据。
b、化合物的合成。这个阶段的工作主要负责新化合物的合成，现有化合物的结构改造和优化。
c、活性化合物的筛选。不是所有合成出来的化合物都能有理想的活性，在这个阶段需要通过生物实验手段筛选出初步有活性的化合物用作备选。这些化合物叫先导化合物（lead）。得到的活性数据可以结合化合物结构得到初步的构效关系分析。构效关系可以有效的指导后续的化合物结构优化。这一步工作主要在细胞实验层面展开。
同时也存在一个化合物对目标A靶点没有作用，却有可能对其他的B靶点C靶点有非常好的活性的情况，暂且不表。
d、返回到b进行下一步的化合物结构修饰得到活性更好的化合物。b到d这是一个循环，直到我们得到了活性足够理想的化合物。
e、药物评估。评估药物的药理作用，安全性与毒性，药物的吸收、分布、代谢和排泄情况（ADME）。这部分的实验需要在动物层面展开。细胞实验的结果和活体动物实验的结果有时候会有很大的差异。这一步的目的是确定药物的有效性与安全性。
f、制剂的开发。制剂开发是药物应用的一个重要环节。比如有的药胃肠吸收很差，就需要开发为注射剂。有的药对在胃酸里面会失去活性，就需要开发为肠溶制剂。有的化合物溶解性不好，这也可以通过制剂来部分解决这个问题。
临床研究包括临床I期、临床II期和临床III期等三个阶段。
I期临床试验是在新药开发过程中，将新药第一次用于人体以研究新药的性质的试验，即在严格控制的条件下，给少量试验药物于少数经过谨慎选择和筛选出的健康志愿者(对肿瘤药物而言通常为肿瘤病人)，然后仔细监测药物的血液浓度\排泄性质和任何有益反应或不良作用，以评价药物在人体内的性质。I期临床试验通常要求健康志愿者住院以进行24小时的密切监护。随着对新药的安全性了解的增加，给药的剂量可逐渐提高，并可以多剂量给药.通过Ⅰ期临床试验，还可以得到一些药物最高和最低剂量的信息，以便确定将来在病人身上使用的合适剂量。可见，I期临床试验是初步的临床药理学及人体安全性评价试验,目的在于观测人体对新药的耐受程度和药代动力学，为制定给药方案提供依据。
Ⅱ期临床试验是在I期临床研究的基础上，在健康人身上得到了为达到合理的血药浓度所需要的药品的剂理的信息，即药代动力学数据。但是，通常在健康的人体上是不可能证实药品的治疗作用的。在临床研究的第二阶段即Ⅱ期临床试验，将给药于少数病人志愿者，然后重新评价药物的药代动力学和排泄情况。这是因为药物在患病状态的人体内的作用方式常常是不同的，对那些影响肠、胃、肝、和肾的药物尤其如此。以一个新的治疗关节炎的止通药的开发为例。Ⅱ期临床研究将确定该药缓解关节炎病人的疼通效果如何，还要确定在不同剂量时不良反应的发生率的高低，以确定疼痛得到充分缓解但不良反应最小的剂量。可以说，Ⅱ期临床试验是对治疗作用的初步评价阶段。Ⅱ期临床试验一般通过随机盲法对照试验（根据具体目的也可以采取其他设计形式），对新药的有效性和安全性作出初步评价，并为设计Ⅲ期临床试验和确定给药剂量方案提供依据。
Ⅲ期临床试验是在Ⅰ，Ⅱ期临床研究的基础上，将试验药物用于更大范围的病人志愿者身上，进行扩大的多中心临床试验，进一步评价药物的有效性和耐受性（或安全性）研究。Ⅲ期临床试验可以说是治疗作用的确证阶段，也是为药品注册申请获得批准提供依据的关键阶段，该期试验一般为具有足够样本量的随机化盲法对照试验。临床试验将对试验药物和安慰剂（不含活性物质）或已上市药品的有关参数进行比较。试验结果应当具有可重复性。可以说，该阶段是临床研究项目的最繁忙和任务最集中的部分。除了对成年病人研究外，还要特别研究药物对老年病人，有时还要包括儿童的安全性。一般来讲，老年病人和危重病人所要求的剂量要低一些，因为他们的身体不能有产地清除药物，使得他们对不良反应的耐受性更差，所以应当进行特别的研究来确定剂量。而儿童人群具有突变敏感性、迟发毒性和不同的药物代谢动力学性质等特点，因此在决定药物应用于儿童人群时，权衡疗效和药物不良反应应当是一个需要特别关注的问题。在国外，儿童参加的临床试验一般放在成人试验的Ⅲ期临床后才开始。如果一种疾病主要发生在儿童，并且很严重又没有其他治疗方法，美国食品与药品管理局允许Ⅰ期临床试验真接从儿童开始，即在不存在成人数据参照的情况下，允许从儿童开始药理评价。我国对此尚无明确规定。
上述任何一步反馈得到的结果不好，都有可能让一个候选药物胎死腹中。最悲惨的结果可能是这个项目就直接被取消了。
能够通过全部3期临床评价而上市的新药越来越少，部分原因是开发出比市场上现有药物综合评价更好的新药越来越难。比如去年FDA就批准了35种新药。而一个药物从源头研发到3期临床是一个耗资巨大的过程，平均下来一个新药要花费好几亿美金。正是因为药物研发的耗资巨大，大公司花不起那么多钱同时展开多个项目研究，小公司又没有那么多的财力那完成药物研发的全部流程。现在的药物研发的一个趋势是，小公司反而能够更好的找准市场上的空缺，开发出在临床前研究阶段具有良好表现的候选药物。这时大公司通过并购小公司或者购买专利（或使用权），将这个项目买过来继续开发。如果是购买专利的情况，则会根据这个项目最后能够进展到哪个阶段，完成后相应得再支付给小公司一笔“奖金”，叫做milestone。药物研发是一个高投入高风险同时伴随高回报的行业。一旦药物成功上市，那么回报也是惊人的。业界有个词叫“重磅炸弹”，指的是年销售10亿美元以上的药物。一个极端的例子是辉瑞已经过了专利保护的降血脂药物立普妥（Lipitor），2010年的全球销售额是101.33亿美元。
药物批准上市。如果能够走到这一步，那么暂时可以说是大功告成了。从最开始的备选化合物走到这一步的药物寥寥无几。但是批准上市了并不代表这个药物就高枕无忧了。因为还有后面一步。
药物上市后监测。主要关注药物在大范围人群应用后的疗效和不良反应监测。药物使用知道（其实就是说明书的增补）需要根据这一阶段的结果来相应修订。这一阶段还会涉及到的一些内容有，药物配伍使用的研究，药物使用禁忌，比如有些药物上市就发现服药期间服用西柚会影响药物的代谢。如果批准上市的药物在这一阶段被发现之前研究中没有发现的严重不良反应，比如显著增加服药人群心血管疾病发生率之类的，药物还会被监管部门强制要求下架。有的药物甚至才上市一年，由于4期临床评价不好而被迫下架。
2、新可乐的失败
自从1886年亚特兰大药剂师约翰·潘伯顿发明神奇的可口可乐配方以来，可口可乐在全球开拓市场可谓无往不胜。1985年4月23日，为了迎战百事可乐，可口可乐在纽约宣布更改其行销99年的饮料配方，此事被《纽约时报》称为美国商界一百年来最重大的失误之一。
在80年代，可口可乐在饮料市场的领导者地位受到了挑战，其可口可乐在市场上的增长速度从每年递增13%下降到只有2%。在踌躇不前之际，百事可乐却创造着令人注目的奇迹。它首先提出“百事可乐新一代”的口号。这一广告活动抓住了那些富于幻想的青年人的心理。这一充满朝气与活力的广告，极大地提高了百事可乐的形象，并牢固地建立了它与软饮料市场上最大部分的消费者之间的关系。在第一轮广告攻势大获成功之后，百事可乐公司仍紧紧盯着年轻人不放，继续强调百事可乐的“青春形象”，又展开了号称“百事挑战”的第二轮广告攻势，在这轮攻势中，百事可乐公司大胆地对顾客口感试验进行了现场直播，即在不告知参与者在拍广告的情况下，请他们品尝各种没有品牌标志的饮料，然后说出那一种口感最好，试验过程全部直播。百事可乐公司的这次冒险成功了，几乎每一次试验后，品尝者都认为百事可乐更好喝，“百事挑战”系列广告使百事可乐在美国的饮料市场份额从6%猛升至14%。
可口可乐公司不相信这一事实，也立即组织了口感测试，结果与“百事挑战”中的一样，人们更喜爱百事可乐的口味。市场调查部的研究也表明，可口可乐独霸饮料市场的格局正在转变为可口可乐与百事可乐分庭抗礼。70年代18%饮料消费者只认可可口可乐这一品牌，认同百事可乐的只有4%，到了80年代只有12%的消费者忠于可口可乐，而只喝百事可乐的消费者则上升到11%与可口可乐持平的水平。而在此期间，无论是广告费用的支出还是销售网站，可口可乐公司都比百事可乐公司高得多。它拥有两倍于百事的自动售货机、优质的矿泉水，更多的货架空间以及更具竞争力的价格，但是为什么它仍然失去了原属自己的市场份额呢？
面对百事可乐的挑战，1980年5月，可口可乐董事会接受了奥斯丁和伍德拉夫的推荐，任命戈伊祖艾塔为总经理。在戈伊祖艾塔于1981年3月成为公司的董事长之后，唐纳德·基奥接任总经理。不久，戈伊祖艾塔召开了一次全体经理人员大会，他宣布，对公司来说，没有什么是神圣不可侵犯的，改革已迫在眉睫，人们必须接受它。于是，公司开始将注意力转移到调查研究产品本身的问题上来，证据日益明显地表明，味道是导致可口可乐衰落的惟一重要的因素，已经使用了99年的配方，似乎已经合不上今天消费者的口感要求了。在这种情况下，公司开始实施堪萨斯计划——改变可口可乐的口味。可口可乐公司在研制新可乐之前，秘密进行了代号“堪萨斯工程”的市场调查行动，它出动了2000名市场调查员在10个主要城市调查顾客是否接受一种全新的可口可乐，问题包括：可口可乐配方中将增加一种新成份使它更柔和，你愿意吗？假如可口可乐将与百事可乐口味相仿你会感到不安吗？你想试试一种新饮料吗？调查结果表明只有10%-12%的顾客对新口味的可口可乐表示不安，而且其中一半表示会适应新的可口可乐，这表明顾客们愿意尝试新口味的可口可乐。但是另外一些测试却提供了一些相反情况，大小不同的消费者团体分别表明了强烈的赞成和不赞成的情绪。
1984年9月，可口可乐公司技术部门决定开发出一种全新口感、更惬意的可口可乐，并且最终拿出了样品，这种“新可乐”比可口可乐更甜、汽泡更少，因为它采用了比蔗糖含糖量更多的谷物糖浆，是一种带有柔和的刺激味的新饮料。公司立即对它进行了无标记味道测试，测试的结果令可口可乐公司兴奋不已，顾客对新可乐的满意度超过了百事可乐，市场调查人员认为这种新配方的可乐至少可以将可口可乐的市场占有率推高1%-2%，这就意味着多增加2-4亿的销售额。为了确保万无一失，在采用新口味之前，可口可乐公司投入400万美元，进行前所未有的大规模口味测试。在13个城市中约19.1万人被邀请参加了无标记的不同配方的可口可乐的比较。55%的参加者更喜欢新可乐，这表明可口可乐击败了百事可乐。调查研究的结果似乎证明，支持新配方是不容置疑的了。
新可乐投产之前，一系列辅助性的决定必须相应地实施。例如，必须考虑是在产品大类中加入新口味的可乐还是用它来替代老可乐。在反复考虑以后，公司的高级经理们一致同意改变可口可乐的味道，并把旧可乐撤出市场。1985年4月23日，可口可乐公司董事长戈伊祖艾塔宣布经过99年的发展，可口可乐公司决定放弃它一成不变的传统配方，原因是的消费者更偏好口味更甜的软饮料，为了迎合这一需要，可口可乐公司决定更改配方调整口味，推出新一代可口可乐。为了介绍新可乐，戈伊祖艾塔和基奥在纽约城的林肯中心举行了一次记者招待会。请柬被送往全国各地的新闻媒介机构，大约有200家的报纸、杂志和电视台的记者出席了记者招待会，但他们大多数人并未信服新可口可乐的优点，他们的报道一般都持否定态度。新闻媒介的这种怀疑态度，在以后的日子里，更加剧了公众拒绝接受新可口可乐的心理。消息迅速地传播开来。81%的美国人在24小时内知道了这种转变，这一数字超过了1969年7月知道尼尔·阿姆斯特朗在月球上行走的人数。1.5亿人试用了新可口可乐，这也超过了以往任何一种新产品的试用记录，大多数的评论持赞同态度，瓶装商的需求量达到5年来的最高点。决策的正确性看来是无可怀疑了，但这一切都是昙花一现。
在新可乐上市4小时之内，接到抗议更改可乐口味的电话达650个；到5月中旬，批评电话每天多达5000个；6月份这个数字上升为8000多个。由于宣传媒介的煽动，怒气迅速扩展到全国。对一种具有99年历史的饮料配方的改变，本来是无足轻重的，可如今却变成了对人们爱国心的侮辱。堪萨斯大学社会学家罗伯特·安东尼奥论述道：“有些人感到一种神圣的象征被粗暴地践踏了。”甚至戈伊祖艾塔的父亲也从一开始就反对这种改变。他告诫他的儿子说这种改变是失败的前奏，并开玩笑地威胁说要与儿子脱离关系。公司的领导们开始担心消费者联合起来，抵制其产品。他们看到的是灾难性的上市效果：“我感到十分悲伤，因为我知道不仅我自己不能再享用可口可乐，我的子孙们也都喝不到了……我想他们只能从我这里听说这一名词了。”人们纷纷指责可口可乐作为美国的一个象征和一个老朋友，突然之间就背叛了他们。有些人威胁说以后不喝可口可乐而代之以茶或白开水。下面是这些反应中的几个例子：“它简直糟透了！你应该耻于把可口可乐的标签贴在上面……这个新东西的味道比百事可乐还要糟糕。”“很高兴地结识了你，你是我33年来的老朋友了，昨天我第一次喝了新可乐，说实话，如果我想喝可乐，我要订的将是百事可乐而不是可口可乐。”在那个春季和夏季里，可口可乐公司收到的这样的信件超过了4万封。在西雅图，一些激进的忠诚者（他们称自己为美国喝可口可乐的人）成立“美国老可口可乐饮用者”组织来威胁可口可乐公司：如果不按老配方生产，就要提出控告。在美国各地，人们开始囤积已停产的老可口可乐，导致这一“紧俏饮料”的价格一涨再涨。当7月份的销售额没有像公司预料的那样得到增长以后，瓶装商们要求供应老可乐。
公司的调查也证实了一股正在增长的消极情绪的存在。新可乐面市后的三个月，其销量仍不见起色，而公众的抗议却愈演愈烈。最终可口可乐公司决定恢复传统配方的生产。这一消息立刻使美国上下一片沸腾，当天即有18000个感激电话打入公司免费热线。当月，可口可乐的销量同比增长了8%，股价攀升到12年来的最高点每股2.37美元。但是可口可乐公司已经在这次的行动中遭受了巨额的损失。
3、四川麸醋生产工艺革新
（1）四川麸醋生产工艺现状
（2）四川麸醋生产工艺革新要点
a. 提高麸醋出品率
利用现代生物酶制剂等提高出品率
b.提升麸醋生产稳定性
生物产品创新开发
------《植物源香料开发策略》专题
引言1：为什么开设《植物源香料开发策略》专题？
1. 特色进课堂：近十年的香料研究，形成了香料团队、平台、联盟，希望形成生工学院人才培养的特色和亮点；
2. 宜宾香料热潮：资源丰富有特色（油樟、岩桂等；油樟文化；42%森林---野生香料资源丰富），产业蓬勃发展（宜宾县省级现代林业综合示范县、宜宾国家农业科技园区打造香料一、二、三产融合发展）；
3. 学校转型发展：“创新型、应用性、国际化”办学格局。
引言2：学习资料
1. 香料类网站
浴花谷花卉网*
香料网 *
台湾香料网 *
中国香料网 *
国际香料网 *
香料香精信息网*
中国香料香精化妆品工业协会*
中国香精网
上海香料研究所
精细化学品
现代精油
工标网---香气香料评定法
《香料香精产品生产许可证实施细则》
2. 参考资料
《香料产品开发与应用》自编讲义（大纲），2017年08月。
《香料化学与工艺学》（第二版），孙宝国，化学工业出版社，2004年。
《调香术》（第三版），林翔云，化学工业出版社，2013年。
《芳香疗法大百科》（第一版），派翠西亚•戴维斯，中信出版社，1988年。
《香料香精应用基础》，李明等，高等教育教材，中国纺织出版社，2009年。
《香料香精实验》，刘环宇主编，全国高等院校系列教材，科学出版社，2017年。
《香料分析》，李琼，高等学校专业教材，中国轻工业出版社，2007年 。
《香料产品开发与应用》，陈煜强，刘幼君，上海科学技术出版社，1993年。
引言3：应用前景
1. 我国是香料植物资源大国。据不完全统计，我国就有分属62个科的500余种香料植物，日前已有生产的约有近200多种天然香料，其中，薄荷油、桂油和茴油的产量已稳居世界第一。亟待开发的有近100种。因此，无论在香料植物资源上，还是目前已经形成商品的天然香料的品种和数量上，我国在国际上均已占有一定的地位，我国已成为天然香料的生产大国之一。
2. 开发利用不足，还有很大的开发利用空间：开发利用不足十分之一，香料植物资源经济贡献率还很低。现今我国香精香料正处于一个非常年轻并快速增长的阶段，存在的不足，主要有：
（1）产品种类少。我国天然香料能生产100多种，我国90%的香料产品作为粗原材料低价出口到国外，而消费的芳香油终端产品中却有90%从国外高价进口。
（2）技术水平落后，科研不足，香料生产工艺与设备落后，原材料浪费严重。
我国香料工业在产品开发上和产品的研制上仍是以仿制为主,具有自主知识产权的产品不多,因而极其缺乏核心竞争能力。但随着人们生活水平的提高，人们越来越追求天然香料产品。开展香料植物资源的开发与利用研究符合国家的产业政策需求，生物资源利用与生物质香辛料的生产将是有前途的战略性产业。开展香料植物资源的开发与利用研究有良好的应用前景。
一、 “香”及香料基本概念
香是嗅到的还是尝到的？
花香： ----香气----（嗅觉嗅到）
食品、药品香：----香味（嗅觉嗅到、味觉尝到）
（一） “香”-----香气和香味。
气味：是用嗅觉器官所感觉到的或辨别出的一种感觉，它可能令人感到舒适愉快，也可能令人厌恶难受。
香气：挥发性物质颗粒悬浮于空气中，经鼻孔刺激嗅觉神经传至大脑引起的令人感到愉快舒适的气息。
香味：是物质在口腔中通过嗅觉和味觉同时感受到的令人感到愉快舒适的气息和味感的总称。在调香中用于描述食用香料或香精香与味的特征。
（二）香料
香料是一种能被嗅感嗅出香气或味感尝出香味的物质（单一体或者混合体）（能够发出香气或带有香味的物质）。
狭义香料概念：香料只包括香原料。
广义香料概念：香料包括香原料和由人工调配出来的含有两种以上乃至几十种香原料（一般含有适宜的溶剂或载体）的混合物（调和香料、香精）。
（三） 香料的分类
（四）天然香料
1. 定义：指取自自然界的、保持原有动植物香气特征的香料。具体说，利用自然界存在的芳香植物的含香器官和泌香动物的腺体分泌物为原料，采用粉碎、发酵、蒸馏、压榨、冷磨、萃取以及吸附等物理和生物化学方法进行加工提制而成。
古人所用的香料均为天然香料。
2. 天然香料的特点:
优点：植物源香料属于天然香料，在香气、香味及给人的心理感受方面优于合成香料。
天然香料常能使人产生“愉悦”、“感动”等很微妙的心理体验。而合成香料却几乎完全没有这种效果。
合成香料不能产生与天然香料同等的功效，原因：
（1）天然香料是一种复杂的混合物，往往包含多种化合物，香气的成份极其复杂，一些微量和痕量化合物对香气平衡等起积极作用。
（2）天然香料自身的结构（順式和反式；左旋右旋）
（3）与人嗅觉的机制、心理系统与生理系统等一系列心理学与神经科学领域的问题有关。
（结果）近年来，人们已经越来越多的发现了化学制品的弊端， “回归大自然”的运动，对于“绿色”、“生态”、“自然”的呼声越来越高，近年来更是深得人心。这也应当成为当代制香、用香的发展方向。天然香料产量正以每每年10~15的速度递增。
缺点：（1）天然香料，由于受产地、天气、品种变异、自然灾害等因素的影响，在组成上和香气上、产量上都不容易稳定。由于天然产物中有一些组成很难确定，对人体的影响也就不容易搞清楚，所以天然香料任有潜在危险性。一般认为，法国的薰衣草比英国的好，比方说，法国薰衣草所含的乙酸芳樟酯比较多，此成份能产生较具水果味的甜香，比起芳樟醇含量较高的英国樟脑味薰衣草，更怡人讨喜。（2）价格贵特别、容易掺假。很多时候“天然”是一个卖钱的”概念“。商业上利用”天然“来满足人们对回归自然地愿望，达到商业利润的目的。
3. 天然香料分类
3.1动物性香料：动物性香料指从某些动物的生殖腺分泌物和病态分泌物（体外）中提取出来的含香物质 。动物性天然香料形成商品的主要有四种：麝香、灵猫香、海狸香和龙涎香，品种少但较名贵，在香料中却占有重要地位。
3.2植物性香料：从芳香植物的花、叶、枝、干、根、茎、皮、果实细胞内或分泌到体外的树脂中提取出来的有机混合物。大多数呈油状或膏状，少数呈树脂或半固态。
芳香物质形成的场所：含香器官中的特殊结构——油腺和腺毛细胞内或分泌到体外。
3.3 微生物性香料：微生物细胞代谢产生的、存在于细胞内或分泌到细胞外的芳香类化合物。
产香微生物：植物内生菌、白酒微生物、酱腌菜、调味品微生物等。
香，代表的是一种品味，一种优雅的生活情态，一种诗意的享受，一种精神上的高雅追求。
二、植物源香料开发应用途径与领域（重点）
（一）基于生物活性物质的开发及应用领域
1. 生物活性：能引起细胞正常机理发生改变的能力。
生物活性物质：来自生物体内的对生命现象（细胞正常机理）有影响的微量或少量物质。
很多香料植物兼为药用植物。
生物活性物质主要有：
如：有些食物含有多种具有生物活性的化合物，当与机体作用后能引起各种生物效应，有糖类、脂类、蛋白质多肽类、甾醇类、生物碱、甙类、挥发油等等。
植物香料（芳香油）化学组成：由烃类、醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、内酯类、醚类、酚类香料等多类化合物组成。是具生物活性的化合物。
植物香料主要生物活性（生物活性：能引起细胞正常机理发生改变的能力。）：
（1）驱虫、防霉、抗炎镇痛、抗癌、抗氧化、抗病毒、杀菌等作用。
每一种精油的各生物活性有强弱不同。
（2） 平衡身体心灵（对神经系统）
精油对人体最大的益处就是能够平衡情绪。太紧张、太兴奋、太低迷、太镇静等，都是不平衡，精油能影响讯息传道，让大脑的指令正确传达到各处，身心也会因此得到平衡，不会有错乱情形，达到身体心灵健康的状态。
（3）增强免疫功能
许多精油能激励免疫系统。由于精油分子能够平衡讯息传导，因此使身体各处都能正常运作。
常见精油：佛手柑、黑胡椒、桂皮、茉莉花、玫瑰花、尤加利、天竺葵、生姜、薰衣草、柠檬、广藿香、薄荷、迷迭香、野菊等。
案例1：油樟
中国特有种；宜宾---70%资源，宜宾50万亩；
长江经济带上游重要的天然香料资源；
四川省唯一的现代林业综合示范区的绝对优势的树种。
油樟文化：
“一曼故里，油樟王国”；
油樟文化广场；
油樟---宜宾市市树。
油樟资源生物活性介绍：
抗癌活性：肝癌BEL-7402细胞、乳腺癌细胞、肺癌细胞
抗炎镇痛活性：对急性炎症具有一定的抑制活性。
抗微生物活性：
抗细菌活性：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌 （动物肠道病原细菌）
抗真菌活性：须毛癣菌、犬小孢子菌、石膏小孢子菌 （动物皮肤病原真菌）
2. 应用领域：
2.1 日化领域：香料开发成制成驱虫剂、熏香除臭剂（创意产品---冰箱、鞋柜、汽车、厨房、卫生间、摆件、碗垫、梳子、书签等）、各种有抑菌作用的香波、香皂、空气清新剂等高档日用品。
2.2 农业领域：可以制备天然绿色驱虫剂（欧薄荷、松油烯-4-醇）、抗菌剂、消毒剂（油樟油水乳剂）、饲料添加剂（包合物、柠檬酵素）等，可以促进家禽、家畜的食欲，受到人们的高度重视。
2.3 医疗卫生领域：
2.3.1 可以开发成各种香疗保健用品。芳香疗法可以增加人体免疫力，治疗呼吸系统疾病，消除疲劳与忧虑，减轻精神压力，促进睡眠，如迷迭香和熏衣草能治疗气喘病。已有的香疗保健用品包括各种香疗袋、香塑料、香涂料、空气清洁剂和洗涤剂等，这些产品具有兴奋、催眠、调节食欲、忌烟等多种疗效。
2.3.2开发成药品：从植物提取物中分离而得到的单质，可以用于生产具有抗癌、抗氧化、抗消炎和抗病毒等功效的药品。（难、周期长、投入多）
（二）基于香味功能的开发及应用领域
1. 食品领域，还可加工成各种食品或调味料。主要用于软饮料、糖果、罐头、焙烤食品、酒类和烟草类等，还用作食品和水果的天然保鲜剂。
开发成香辛料：绝大多数香辛料具有一定的生理药理功能，在我国传统医药学，中辛、温性药材，有祛寒、温中、行气之功效。香辛料是最为广泛的食品添加剂之一。
天然香辛料虽然不像氨基酸、糖和脂肪那样有营养作用，但它能赋予食品美好的嗅觉和味觉，可改善和提高食品的质量，起到画龙点睛的作用。
调味作用：辅香、补香、稳香、赋香、矫味、替香作用。
2. 在日化领域，主要用于牙膏、洗涤剂、橡胶、塑料、卫生用品、文具、纸张等行业中。
3. 在园艺与旅游领域：
香味是“植物之灵魂”，在园林植物的观赏性状中最具特色。以芳香植物来提升园林景观的文化底蕴，把独特的韵味和意境带给园林。是园林“绿化”、“净化”“美化”、“香化”的重要材料。
（三）基于营养成分的开发及应用领域
香料植物含有大量的营养元素、微量元素和维生素、色素成分。
1. 在农业领域，可以用作蔬菜食用。薄荷、芹菜、洋葱、辣椒等等。
多星韭介绍：
2. 食品领域：适用于食品着色。
科属：姜科，姜黄属
使用部位：块茎
香气特征：辛香，类似新鲜甜橙和姜黄的香气，轻微的辣苦香味。
色味两用的香料，既是香料，又是天然色素。一般以调色为主，与它药合用，用于牛羊类菜肴，有时也用于鸡鸭鱼虾类菜肴。它还是咖喱粉、沙嗲酱中的主要用料。
（四）其它功能
香料是电镀工业良好的增光剂和工业助剂。它可以作为矿物浮选剂、光学仪器的清洗剂、溶剂和油漆的稀释剂、木材黏合剂和重金属消除剂等。此外，它在油墨、纺织品、建筑材料和革制品等行业的用量也越来越大。
（五）基于副产物的开发及应用领域
生物质颗粒燃料、栽培的食用菌、有机肥、饲料、中密度板、提取其它天然产物等。
案例：油樟叶渣为主料栽培的食用菌试验
油樟叶渣生产生物质颗粒燃料
介绍自己开发香料产品：（图）
生物产品创新开发
------《白酒产业介绍》专题
一、创新的前提和条件
1. 了解现有工艺，发现存在问题
2. 熟悉产业现状，把握发展趋势
3. 了解政策制度
4. 了解自身能力、时间、精力及所在团队构成
二、概述
1、酒是什么
借一首诗阐释酒的文化内涵
她是可爱的
具有火的性格
水的外形
她是欢乐的精灵
哪儿有喜庆
就有她光临
她真是会逗
能让你说真话
掏出你的心
她会使你
忘掉痛苦
喜气盈盈
酒的发展历史
2、酒的历史
自然发酵果酒
春秋时代，曲檗酿酒
醪糟——米酒
近代：啤酒
中国：作坊生产
西方：修道院文化
共同点：官方à民间
3、酒的分类
4、饮酒带来的社会影响
a) 兴奋剂——扎堆寻刺激？
b) 情感粘合剂？
c) 酒肉朋友？
d) 市井：管他三七二十一，咱们喝酒去!
e) 文化：李白斗酒诗百篇？
f) 社交：觥筹交错，衣香鬓影
g) 商务：酒宴、酒会……
5、饮酒对健康的影响
酒也有益处……
营养与能量
活性物质：茅台
黄酒：“酒为诸药之长”——升高体温、溶剂、防腐
医疗作用：葡萄酒治疗感冒，抗氧化等；对伤寒、痢疾杆菌具有致死作用；
黄酒
炮制中药：可改变药物的药性，提高功效及减轻副作用、矫臭矫味。
引药上行：临床常用的一些苦寒药，其性沉降，常用于清中、下焦湿热。如黄芩、黄柏、黄连、大黄等，酒制后，缓和苦寒之性。
增强疗效：用于制药能起协同作用。如当归、川芎、白芍、白花蛇等活血化瘀药物，一般多用酒制，酒炙后增强活血通络作用。
矫臭去腥：
腥味的药物如乌梢蛇、蕲蛇、地龙等，三甲胺随乙醇挥发，降低腥臭昧。
增强有效成分的溶解度，改变药性：如酒炒白芍，主要成分白芍甙，在煎剂中大量增加，提高了药物的疗效。
制剂中药
以酒糊丸：以酒为粘合剂，制成丸剂。乙醇能溶解药材中的树脂等成分而增加药物细粉的粘性，是一种润湿剂；当以水为润湿剂致粘性太强而泛丸困难时常用酒代之；酒也有助生物碱、苷类等溶出，也可使药物在泛制过程中不霉变。
制造药酒
配合服用中药
黄酒能行药势。能增强药物作用。同时，黄酒也常代水煎药。如王清任《医林改错》中的通窍活血汤，用黄酒250g代水煎药，并注“方中黄酒宁可多二两，不可少”。
黄酒的使用方法
主要是代水煎药浸药酒和药服。浸药酒，适用于药味少、剂量小的补养药。黄酒浸药后，密封，每日摇动数次，7d后可服用。以冬季浸为妥，夏日易于变质。和药服，在汤剂中加适量黄酒，或冲服粉剂，或黄酒用开水冲淡送服丸剂适用于跌打损伤、风湿痹痛、瘀血疼用及引药势。
二、白酒的发展历史
“东汉（公元25-220年）起源说”
上海博物馆马承德先生在1983年发表论文中认为“上海博物馆收藏的东汉前期（公元25-100年）出土的蒸馏器实物，用它来做蒸馏酒的实验，可蒸馏出酒精含量14. 7%~26. 6%（体积分数）的澄清蒸馏酒”。四川彭县和新都先后两次出土的东汉晚期画像砖中，均可看到用蒸馏法蒸馏酒的画像。
现在我国许多古代技术史的学者均认同，我国蒸馏酒起源于“东汉说”
新中国成立后，用白酒这一名称代替了以前所使用的“烧酒”或“高梁酒”等名称。
由于酿酒原料多种多样，酿造方法也各有特色，酒的香气特征各有千秋，故白酒分类方法有很多。
按最新的国家标准，将蒸馏酒分为中国白酒和其它蒸馏酒。
白酒的定义是:以曲类、酒母为糖化发酵剂，以淀粉质为原料，经发酵、勾兑而成的各类白酒。
三、白酒香型
1．酱香型
2．浓香型
3．清香型
4．米香型：三花酒、全州湘山酒，广东长乐烧，浏阳河小曲酒。
5．风香型：西凤酒。
6．豉香型：广东石湾的玉冰烧、九江的双蒸酒。
7．兼香型：湖北的白云边酒、黑龙江的玉泉大曲。
8．芝麻香型：景芝白干酒。
9．特香型： 江西的四特酒。
10.药香型：贵州的董酒。
11.老白干香型：衡水老白干酒。
12.其他香型
四、我国白酒行业发展趋势
1.低档酒、中高档酒分化
2.消费主体扩大、消费需求呈现多样性
3.企业合并、产业整合加快、市场集中度提高
4.白酒文化将被賦予更多的内涵
5.地域市场品牌林立
六、白酒的工艺创新历程
早在两千多年前的周代,人们就已经系统地总结出酿酒的6条原则:“秫稻必齐,曲檗必时,湛炽必洁,水泉必香,陶器必良,火齐必得,兼用六物,大酋监之,无有差忒”。即原料要充足,酒曲供应、制作要适时,浸泡、蒸煮要清洁,水质要清冽、无杂质,酿造器具要精良,蒸煮时的火力要适当。
1、原料的选择及处理
淀粉类原料：先糖化后发酵，边糖化边发酵
用糯米酿造的黄酒味醇厚、品质最好,
用高粱酿造的白酒味很香,且酒精度和出酒率都比较高;用玉米酿的甜,大米酿的净,大麦酿的冲。
硬粮
多种多样的糖化剂及糖化方式
大曲、小曲、麸曲……
2、过程控制
糖质原料的自然发酵：不控制
人工控制：水分、温度、配料——微生物生长代谢
纯菌发酵
混菌发酵、模糊控制
规模从小到大
自动化、机械化、标准化生产
3、酒精的提取方式
过滤——酿造酒：葡萄酒、啤酒、米酒
蒸馏酒——白酒、威士忌等
4、风味调整
a) 香型多样、融合
b) 陈酿
c) 勾兑
d) 微生物技术
5、酒的现有工艺特征
a) 原料不同，工艺不同
b) 自然气候不同，微生物不同，即水土，决定地域特征
c) 不同地域具有与之相适宜的发酵工艺
d) 酒种、香型
6、白酒的工艺发展趋势及创新方向
a) 新原料
b) 微生物技术：纯菌强化、混菌调控
c) 低度化
d) 健康酒
e) 机械化
f) 蒸馏技术
g) 陈酿与勾兑
七、白酒营销方法的革新
1. 市场需求的变化
i. 祭祀
ii. 贵族宴会
iii. 平民饮品
iv. 礼品
2. 适应现代社会的更多场合-市场细分
3. 年轻人的喜好代表产业未来的发展方向
4. 重拾传统文化自信心
a) 白酒主题文化酒吧
b) 中餐配白酒……
c) 越来越多的研究发表在国外期刊，越来越多的人关注传统白酒创新
5. 既要市场导向，也要引导消费
a) 以啤酒为例：进入中国100年，流行不过20年。德国的《纯净啤酒法》——中国的淡爽啤酒
b) 鸡尾酒
八、关联产品开发
1.以啤酒为例
a) 无醇啤酒
b) 格瓦斯
c) 啤酒鸭
2.以葡萄酒为例
a) 简单易行的酒浴
b) 白葡萄酒爽肤水
c) 西瓜葡萄酒
d) 红酒果冻
e) 红酒香皂
九、健康饮酒
1.适度
……少喝一点为健康
2.适时
一般认为，酒不可夜饮
《本草纲目》有载：人知戒早饮，而不知夜饮更甚。
此外，在关于饮酒的节令问题上，也存在两种不同看法。一些人从季节温度高低而论，认为冬季严寒，宜于饮酒，以温阳散寒。少饮有益，多饮有害。
3.适温
一些人主张冷饮，而也有一些人主张温饮。主张冷饮的人认为，酒性本热，如果热饮，其热更甚，易于损胃。如果冷饮，则以冷制热，无过热之害。
清人徐文弼则提倡温饮，他说酒“最宜温服”，“热饮伤肺”、“冷饮伤脾”。
比较折中的观点是酒虽可温饮，但不要热饮。至于冷饮温饮何者适宜，这可随个体情况的不同而有所区别对待。
4.因人而异
根据中医理论，饮酒养生较适宜于年老者、气血运行迟缓者、阳气不振者，以及体内有寒气、有痹阻、有瘀滞者。
药酒随所用药物的不同而具有不同的性能，用补者有补血、滋阴、温阳、益气的不同，用攻者有化痰、燥湿、理气、行血、消积等的区别，因而不可一概用之。体虚者用补酒，血脉不通者则用行气活血通络的药酒；有寒者用酒宜温，而有热者用酒宜清。有意行药酒养生者最好在医生的指导下作选择。
唐代大医学家孙思貌说：“凡服药酒，欲得使酒气相接，无得断绝，绝则不得药力。多少皆以和为度，不可令醉及吐，则大损人也。”当然，孙思貌不一定指坚持终生地饮用，他可能是指在一段时间里要持之以恒。
5.烟酒同用不利于健康
总结
1. 酒的本质是一种文化产品——产品设计与销售模式
2. 灵活吸收各生产工艺的优势，机械化是趋势
3. 洋为中用——借鉴国外酒的生产、销售经验
生物产品创新开发
------《生物肥料发展历程与新产品开发》专题
一、微生物的基础知识
1、微生物的定义
微生物（microorganism, microbe）:存在于自然界中的一群体型细小、结构简单、肉眼看不见，必须借助于特殊仪器放大后才能观察到的微小生物。
2、微生物的分类
按其结构、化学组成及生活习性可分为:
原核类:仅有原始核质，无核仁或核膜，细胞器很不完善。如细菌、放线菌、支原体、立克次氏体、衣原体等。
真核类:细胞核的分化程度较高，有核膜、核仁和染色体，细胞器完整。如真菌（酵母菌和霉菌）、 原生动物、显微藻类。
非细胞类:体积微小，能通过除菌过滤器。如病毒和亚病毒等。
按其致病性可分为:
病原性微生物；
非病原性微生物。
3、微生物的特点
个体小，面积大；
吸收多，转化快；
生长旺，繁殖快；
适应性强，易变异；
分布广，种类多。
4、微生物的分布
土壤；
水；
空气。
5、微生物的作用及危害
微生物的作用；
微生物的危害；
微生物基础知识小结。
二、微生物肥料发展史
1、微生物肥料迄今己有100多年的史历
1890年维诺格拉得斯基分离硝化细菌的纯培养；
1896年诺布尔销售专利商品根瘤菌菌剂；
直到19世纪下半叶，以巴斯德(巴氏灭菌方法的发明人)为代表一批学者在微生物学研究方面取得重要成果，促进了农业微生物研究、应用和发展，固氮、解钾、解磷等微生物肥料随之应运而生。
2、解钾细菌
1911年，由丹麦学者巴撒立克从蚯蚓肠道中分离获得的，是一种带芽孢的杆菌。
1930年前苏联学者亚历山大罗夫在土壤中也同样分离到了这种细菌，定名为硅酸盐细菌。1939将该菌应用于生产实际。
经研究发现硅酸盐细菌能分解钾长石、玻璃粉、磷灰石等矿物质，释放出钾素和磷素，进一步发现硅酸盐细菌生命活动，改善了土壤中有效钾素和磷素。
自1950年以来，我国学者在土壤中和作物根际都分离得到多株硅酸盐细菌，并做了大量工作。
目前解钾微生物应用较多是胶质芽孢杆菌，如生物钾肥。
3、解磷细菌
1935年，由前苏联学者蒙基娜从黑钙土壤中发现的，该菌株分解有机磷化合物，其形态与巨大芽孢杆菌相似，定名为巨大芽孢杆菌变种。
1954年我国东北农科院从东北黑鈣土和灰化土中也分离到了分解有机磷很强的解磷巨大芽孢杆菌。
1955年中国农科院土肥所分离一种产酸能力较强的无芽孢细菌，对磷酸三鈣有明显的分解作用，试验表明该菌株对无机磷分解能力较强。
1956年，我国科技工作者又在水稻田中分离到分解磷的蜡状芽孢杆菌。其后对巨大芽孢杆菌、无芽孢解磷细菌和蜡状芽孢杆菌分解无机磷的能力进行了比较。结果显示：无芽孢解磷细菌解磷能力>巨大芽孢杆菌>蜡状芽孢杆菌。
生物磷肥生产中多采用产生芽孢的解磷细菌，如巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌等。
4、我国微生物肥料的的研究始于20世纪40年代，最早研究应用的是根瘤菌制剂，代表和奠基人有张宪武先生、陈华癸院士和樊庆笙先生等。
50年代是早期发展的时期，开始研究应用了包括根瘤菌在内的固氮菌、溶磷细菌、硅酸盐细菌等细菌肥料；
60年代则主要推广应用了“5406”放线菌抗生菌肥料；
70-80年代中期开始研究由土壤真菌制成的泡囊——丛枝菌根(AM菌根)；
90年代以来，在总结我国微生物肥料几十年的研究、生产和应用历史经验后，微生物肥料研制单位相继推出联合固氮菌肥、硅酸盐菌剂、光合细菌菌剂、PGPR（根际微生物）制剂和有机物料（秸秆）腐熟剂等适应农业发展需求的新品种。
三、为什么发展微生物肥料？
长期、过量施用化肥的危害：
我国化肥报酬急剧递减 ，
危害之一：削弱庄稼生产能力。造成了土壤板结，土壤有机质含量降低，肥力下降，土壤中有益微生物的生存空间变小，数量减少。农作物的抗病、抗寒、抗旱、抗倒伏能力减弱，病虫害的发生越来越严重，导致农作物品质下降，产量降低。
危害之二：加剧环境污染。过多施用的肥料如果超过土壤的保持能力时，就会流入周围的水中，形成农业面源污染、造成水体富营养化，导致藻类滋生，继而破坏水环境。据统计，中国每年因不合理施肥造成1000多万吨的氮素流失到农田之外，直接经济损失约300亿元。过量的肥料还会渗入20米以内的浅层地下水中，使得地下水硝酸盐含量增加。
危害之三：浪费大量紧缺资源。如果能够把浪费掉的化肥节省下来，就会缓解我国的能源紧缺状况。仅在2014年，我国化肥生产消耗了超过1亿吨标准煤，超过国家能源消耗比重的5％。此外，我国化肥生产每年消耗的高品位磷矿石超过了1亿吨，而磷矿石已经列入国土资源部2016年后紧缺资源之列；化肥生产还消耗了我国80％的硫资源。
另一方面,大量有机肥资源被浪费并导致严重的环境与生态污染。
因此在这种情况下，20世纪70年代，国际上成立了“有机农业联盟”，在世界范围内呼吁不用或者尽量少用化肥，并积极研究化肥的代替品。大家都知道，几十年前我国农业生产主要施用农家肥，最近几十年主要应用化肥，而今后微生物肥料的使用量将越来越大，这是生产绿色食品和发展可持续农业的必然趋势。
我国的微生物肥料产业近几年发展迅速，并已成为我国农业生物产业的重要组成部分。目前登记的微生物肥料产品数量达1200个（截止2010年 10月），应用面积在一亿亩以上。微生物肥料年产量800万吨，在国家生态示范区、绿色和有机农产品基地中已成为肥料主力军，其用量超过450万吨，约占我国微生物肥料年产量的50%，且这一数字还呈不断上升趋势。
国家支持微生物肥料行业发展农业部关于印发《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》的通知，国家土壤有机质提升试点补贴项目（农业部）：秸秆还田中，政府采购腐熟菌剂，提供农民使用；中小企业创新基金七大新型战略产业之一。
四、微生物肥料的作用机理与效果
微生物种类繁多，在长期的生物进化和环境适应中，不同种类的微生物具备了相应的作用机理，表现出多样化的功能与效果;选择和应用这些功能微生物，是微生物肥料(农用微生物产品)新品种研发、生产和应用的基础。
1、微生物肥料定义
中国科学院院士，我国土壤微生物学的奠基人、华中农业大学陈华癸教授就微生物肥料的含义问题指出，所谓微生物肥料，“是指一类含有活微生物的特定制品，应用于农业生产中，能够获得特定的肥料效应，在这种效应的产生中，制品中活微生物起关键作用，符合上述定义的制品均应归入微生物肥料”。
目前“国家标准（GB20287-2006）”的定义：微生物肥料( microbial fertilizer/biofertilizer)---含有特定微生物活体的制品，应用于农业生产，通过其中所含微生物的生命活动，增加植物养分的供应量或促进植物生长，提高产量，改善农产品品质及农业生态环境。
2、微生物肥料的种类
微生物菌剂：一种或一种以上的微生物经工业化生产增殖后直接使用，或经浓缩或经载体吸附而制成的活菌制品。
生物有机肥：是指特定功能微生物与主要以动植物残体（如禽畜粪便、农作物秸秆等）为来源并经无害化处理、腐熟的有机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。
复合微生物肥料：是指特定微生物与营养物质复合而成，能提供、保持或改善植物营养，提高农产品产量或改善农产品品质的活体微生物制品。
3、微生物肥料六大功能机理
《微生物肥料生产菌株质量评价通用技术要求》 中总结的6个方面：
提供或活化养分功能；
产生促进作物生长活性物质能力；
促进有机物料腐熟功能；
改善农产品品质功能；
增强作物抗逆性功能；
改良和修复土壤功能。
提供或活化养分功能：生物固氮
微生物固氮肥料是微生物肥料中施用历史最久、应用范围最广的一类。根瘤菌及其制剂产品：如花生根瘤菌[Bradyrhizobium sp.(Arachis hypogae)]; 大豆根瘤菌(B. japonicum或B. elkanii或Sinorhizobium fredii);
自生固氮菌/联合固氮菌及其制剂： 圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum) 、拜氏固氮菌(Azotobacter beijerimckii); 巴西固氮螺菌(Azospirillium brasilense)、粪产碱菌(Alcalige faecalis)
提供或活化养分功能：溶磷
我国磷矿资源缺乏，尤其是高品位的磷矿；土壤中积累了大量的难溶性磷，研究开发溶磷菌剂十分必要。
微生物解磷或溶磷机理是：通过产生有机酸（如乳酸、柠檬酸）和一些酶类（如植酸酶），使土壤中的难溶性磷素如磷酸铁、磷酸铝以及有机磷酸盐矿化形成作物能够吸收利用的可溶性磷。
将分解利用不同磷素来源如分解卵磷脂类的细菌称为有机磷细菌，分解磷酸三钙的细菌称为无机磷细菌。
目前主要研究和应用的菌种有以下一些种：
细菌：巨大芽胞杆菌(Bacillus megatherium)；氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)；假单胞菌属的一些种(Pseudomonas spp.)；芽胞杆菌属或类芽胞杆菌属的一些种(Bacillus spp.或Paenibacillus spp.)；
许多真菌：(例如青霉菌、黑曲霉，菌根等)具有非常强的溶磷能力。
提供或活化养分功能：解钾
一些微生物能分解长石和云母产生有效钾，这类微生物称为钾细菌或硅酸盐细菌。它能将长石、磷矿石、云母等难溶性矿物中的磷钾有效化，分泌能够刺激作物生长的 激素。施用硅酸盐细菌肥料不仅可改善作物的营养条件，还可提高作物对养分的利用能力，可减轻多种作物病害。
提供或活化养分功能：溶解中量元素能力
难溶性钙、镁或硫元素的活化，提供给作物利用
微生物种类：
产生铁载体：Thiobacillus thiooxidans （氧化硫硫杆菌）
Rhizopus arrhizus (根霉)
微生物肥料提高化肥利用率，减少化肥的使用量。
微生物肥料与化肥配合使用，可提高化肥的利用率，减少化肥的流失，从而降低化肥的施用量（10%--30%）。
巴西、阿根廷种植大豆不施化学氮肥，美国仅施 5Kg/公顷 氮肥。我国则施用150Kg/公顷 氮肥，产量比国外低30％以上。
有经济上的意义，而且有生态学方面的价值，对环境也有益处。
产生促进作物生长活性物质能力
种类多：菌种主要有醋杆菌(Acetobacter diazotrophicus)、 气单胞菌(Aeromonas caviae)、 柠檬节杆菌(Arthrobacter citreus)、 巴西固氮螺菌(Azospirllum brasilense)、 自生固氮菌(Azotobacter spp.)、 巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)、 多粘类芽胞杆菌(Paenibacillus polymyxa)、 枯草芽胞杆菌(B. subtilis)、 阴沟肠杆菌(Enterobacter cloaced)、 荧光假单胞菌(P. fluorescens)，等。
应用范围广：在农业上有良好的应用前景，尤其是这类微生物可以单独使用，更可以与其它微生物种类复合使用，使促生作用、肥效作用更好地结合起来，以提高和加强应用效果。这种复合剂型的研制是一个发展方向。
促进有机物料腐熟功能
细 菌（13）：枯草芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、黄褐假单胞菌、嗜热脂肪地芽孢杆菌、多食鞘氨醇杆菌、戊糖片球菌、解淀粉芽孢杆菌、植物乳杆菌、乳酸乳杆菌、施氏假单胞菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、短小芽孢杆菌；
放线菌（12）：白色链霉菌、天青链霉菌、白浅灰链霉菌、热紫链霉菌、唐德链霉菌、细黄链霉菌、嗜热灰色链霉菌、灰肉红链霉菌、除虫链霉菌、泾阳链霉菌、微白黄链霉菌、灰螺链霉菌;
霉菌（10）：里氏木霉、绿色木霉、黑曲霉、米曲霉、温特曲霉、帚状曲霉、杂色曲霉、嗜热性侧孢霉、米根霉、卷枝毛霉;
酵母菌（5）：粉状毕赤酵母、酿酒酵母、热带假丝酵母、扣囊拟内孢霉、乳酸可鲁维酵母。
改善农产品品质功能
微生物肥料可增加农产品有效营养成分，如面粉中的面筋含量、不同大豆中的油脂含量、蛋白质含量，蔬菜瓜果中的维生素、糖的含量。有关试验表明，微生物肥料不仅能使粮食作物增产10%左右，果菜类增产15%左右，而且还可使产品外观有较大改善。
增强作物抗逆性功能
减轻作物病虫害发生（病情指数）；
提高作物抗倒伏、抗旱、抗寒；
增强植物对重金属污染的抗性；
改良和修复土壤功能。
微生物由于数量大、种类多，变异快，降解有机物的潜力相当大，而且干净彻底、无二次污染，几乎所有能造成环境污染的有机物都能被微生物所分解、利用，这为我们消除农药残留环境污染提供了一条崭新的途径—农药面源污染的微生物修复（微生物降解的全面性）。
生物修复在美国已经形成了一门新兴的生物技术产业，有几十家生物修复公司，专门提供污染环境（土壤和水体的石油、化工污染）生物修复的技术方案和产品，在美国生物修复市场的营业额已经达到了百亿美元（新兴的生物技术产业）。
农药污染是中国等发展中国家所面临的迫切需要解决的问题，国内在农药残留的微生物降解方面进行了很多的研究，逐步在加大应用（现实迫切需要）。
五、微生物肥料生产技术要求
微生物肥料的生产流程
主要生产环节为：
生产菌种→ 菌种活化→ 菌种扩大→ 发酵增殖→ 后处理→ 包装 → 产品质量检验 → 出厂
如何生产合格产品:把好四个关
原料关：稳定、价廉，降低生产成本
菌种关：纯度、好的生产性能、活性高、抗逆性强；（关键）
发酵关：工艺合理，降低运行成本；（基础）
包装及储运关：（保质期）
六、微生物肥料新产品开发
1、北京世纪阿姆斯生物技术有限公司
该公司产品种类齐全共四大类五十多个品种，在重庆、甘肃、北京多个地方具有生产基地，生物肥料中微生物种群的生长受环境条件的影响，因此生产基地多能够使产品具有较强的针对性，该公司于2012年4月10日在深圳证券交易所成功挂牌新三板。
2、金肥王（北京）生物科技有限公司
该公司年产微生物菌剂5万吨，复合微生物肥料8万吨,多肽复合矿质肥料增效剂15万吨，目前公司生物微肥系列产品已在冀、琼、粤、桂、豫、陕、鲁、鄂、滇、黔、 蜀等国内多个省份广泛应用。
3、北京鑫鑫盛达生物工程技术有限公司
该公司利用航天技术、核辐射技术、现代生物基因工程技术，培育出四种具有强大制肥功能的核心菌株，现年生产生物菌剂3万吨、生物复合肥10万吨、各种生物有机肥15万吨。
4、厦门三炬生物科技有限公司
三炬生物公司是福建省生物肥料企业工程技术研究中心，拥有博士级研发团队，掌握了多项国家发明专利、实用新型专利和多个菌株的菌种保藏专利。同时还承接了国家海洋局和福建省自然科学基金的大型科研项目。是一家集科研、生产和销售为一体的国家高新技术企业。
“生 物 产 品 创 新 开 发”课 程
（讲 义）
微 生 物 制 品 开 发
张 健
生物产品创新开发
------《微生物制品开发》专题
边听边做（课堂作业）
请各位同学结合自己， 写一段心中的话，内容涵盖三个方面的问题：
1、你认为什么是专业？对自己专业有多少认同感？
2、你认为专业学习应该是怎样的一个过程？
3、你认为四年大学学习应该达到什么样的一个目标或者程度？
（100字左右，课后就交）
自我介绍
张健，男，1971年8月生于贵州贵阳，博士，四川宜宾学院生命科学与食品工程学院教授。1993年毕业于贵州工学院（现贵州大学）获工学发酵工程学士学位；1993-2002年在贵州贵阳市贵州瀑布啤酒集团工作；2002年－2005年在四川大学攻读并获化学工程硕士学位，毕业后在宜宾学院生工学院任教至今；2013年毕业于四川大学获工学博士学位。
长期承担酿造酒工艺学、食品机械与设备、废水生化处理等生物与食品工程专业主干课教学。先后对乳酸菌饮料、新型啤酒开发、发酵设备、聚合物合成、酵母应激活性物质、光合菌活性饲料、生物质能转化等方向开展研究。主持了5项市厅级项目研究基金项目，主持1项省部级项目，主研了1项国家科技部国际合作项目。发表中文核心期刊论二十余篇，SCI收录6篇，EI收录1篇，申报中国专利4项，国际专利1项。近十年主要从事光合菌活性蛋白饲料研制与工农业生产副产物生物质能的转化研究。
前言
生物制品是应用普通的或以基因工程、细胞工程、蛋白质工程、发酵工程等生物技术获得的微生物、细胞及各种植物、动物和人源的组织和液体等生物材料制备的，用于人类促进健康与疾病预防、治疗和诊断的制品。
以微生物作为出发源（或部分）的一切相关制品（包括制剂、产品），发酵制品为其典型代表。
微生物制品——利用微生物生长与各类代谢功能改进、创造的相关制品。
传统酒类（葡萄酒、黄酒、啤酒、白酒等）
乳制品（酸奶、乳酸菌饮料、奶酪、奶酒等）
调味品（酱油、醋、味精、其他腌制品等）
肉制品（火腿、香肠等）
药品（氯霉素、磷霉素、青霉素等）
饲料（酵母单细胞、混菌发酵型等）
肥料（根瘤菌、光合菌等）
生物质燃料（乙醇、氢气等）
氨基酸与有机酸（赖氨酸、柠檬酸等）
蛋白质（酶、肽等）
目标与特性
微生物制品开发
产品升级 改进工艺 新品种
（功能强化、特点突出） （节能降耗、简化工序、降低成本）（新种类、功能等）
能力的最终体现
实践的最终目标
知识的最终价值
智慧的最终结晶
一、初级阶段
1、涉及方面
乳酸菌饮料、新型啤酒开发、发酵设备改建、聚合物合成
（1）乳酸菌饮料(本科论文研究，1992-1993）
拟开发出一种新型的乳酸菌饮料，主要在于新原料的开发。（薏仁米、黑糯米）
方案与研究路线：采用保加利亚杆菌与嗜热链球菌混菌发酵，对加工过程进行摸索与探究，确定加工方法。
内容：菌种混合比；发酵时间；发酵过程的糖浓度变化；风味与感官评价等。
结果：能制出饮料，但需要进一步克服外观上以及风味方面的不足；工艺也需进一步明确。未能进一步开发成产品，发表了两篇省级文章。
小结：有实际意义；市场调研不足；研究方法过于简单；试验过程控制欠缺；只能是一个初次的尝试。
（2）新型啤酒开发（1993-1995）
干啤（一种低能量的啤酒）：传统啤酒工艺的一种改造与实践。
目标：使用特殊酵母使糖继续发酵，把糖降到低浓度之下，适宜发胖的人饮用．
方法与内容：筛选了三十种啤酒酵母。
特点：团队合作；研究直接明确。
结果： 选出了两株酵母应用于生产中，有一定市场。
小结：企业方法直观明确；依葫芦画瓢，理论研究基础薄弱；欠缺前沿与引领性；其他方面研究未涉及。
（3）发酵罐改造（1995-1998）
存在问题：小罐（20吨/罐），发酵周期长(25d)，市场不能满足。
改进：放大罐（120吨/罐），发酵时间（15-20d)。
难点：冷却方式；快速发酵。
评价：直接实践；发酵设备改良效果好 ；集中国内外成果；欠缺创新性；理论研究不足，前瞻性不够。
该阶段总结：个人项目：能力不够，理论与实践各方面欠缺。 团体项目：目标明确，来源于实际生产，可行性强；理论研究较为轻视，发展趋势估计不足。
二、过渡阶段
（1）聚磷酸铵合成（硕士阶段，2002-2005）
项目背景：高聚合度的聚磷酸铵是一种高效的无机阻燃剂。自1969年C.Y.Shen等用尿素做为氨化与缩合剂来制取长链的聚磷酸铵，其合成技术有了长足的进步，并使聚磷酸铵应用范围得以从肥料至阻燃剂的扩展。但由于我国在这方面起步较晚，聚磷酸铵的制作技术与国外的某些国家相比存在不小的差距。至今，我国还没有工业化生产出Ⅱ型聚磷酸铵，而生产出的产品聚合度低、晶型不够理想。其中原因有很多，但基础研究不够、制作基本原理探讨不深就是重要的原因之一。本课题全面、系统地研究了以磷酸脲与尿素为原料制取聚磷酸铵（APP）的合成工艺，内容涵盖装置、气氛、温度、酸度、溶剂等方面研究。在制作工艺原理上得到了进一步的深入，在制作成果上取得了一定的进展。
主要在以下几个方面进行了工作：
①组装了实验装置，对比了三种不同反应方式的优缺点，确定了实验方法与内容。实验装置方面较详细地讨论了聚合反应器；实验内容上突出了气氛、温度、酸度、溶剂等方面研究，弥补了目前文献研究内容上的不足；
②深入探讨了气氛、温度、酸度、溶剂等工艺因素，确定了各工艺参数与操作方法。在实验结果上取得了一定的进展；在工艺因素研究中强调了因素在制作过程中的基本影响机理，并在实验基础上提出了一些个人的观点以供借鉴和进一步研究；
③实现了向以热法磷酸（85%H3PO4）与尿素为原料制取同等质量I－型聚磷酸铵的转化，简化了工艺与制作过程，为进一步降低制作成本打下基础；
④制得了平均聚合度n≥50的I型聚磷酸铵，突破了目前报道关于以磷酸与尿素为原料不能制得n≥30聚磷酸铵的局限；
⑤得到了I型聚磷酸铵向Ⅱ型聚磷酸铵部份转化的工艺条件；
⑥提出了制取Ⅱ型聚磷酸铵的两大障碍，给予借鉴与研究。
自制的设备与试验
小结
1、拓宽了知识与实践，锻炼了自己；
2、个人创新能力得以发展；
3、研究较为系统与全面；
4、应用前景不足；
5、闭门造车，与国际水平有较大差距；
6、深度不够。
（2）酵母应激活性物质（2005-2008）
背景
活性酵母细胞衍生物（Live Yeast Cell Derivative，简称LYCD）是酵母细胞在伤害条件下产生的具有促进细胞呼吸和修复作用的保护性物质，其在药品、保健品、化妆品等领域已广泛应用。目前，专利与研究报道了添加H2O2、O3、VC、VE、NaCl、MgCl2、酸、碱、酒精以及高低温、电离辐射（α、β、γ 射线）、紫外线等伤害培养方法。另外，对酵母在某些金属离子作用下产超氧化物歧化酶（SOD）（只是LYCD 中的一类物质）也有一定研究报道；对啤酒废酵母吸附与解吸多种金属离子作用的研究报道也大量涌现。但是，以啤酒生产中产生的废酵母为应激对象、以废液为基本培养基以及锰、铁、铅、铜离子如何影响酵母细胞产生LYCD 等方面都鲜见报道。
小结
１、只是一种理论工作，未考虑应用；
2、研究不够全面，如LYCD种类？其应用前景未有开创；工艺应用艰难。
3、提取工艺未有探索，纸上谈兵！
4、理论有突破性，检测方法有待提高！
5、发表有多篇中文核心文章。
（3）壳聚糖研发（2007-2009）
背景
发酵法生产柠檬酸时，产生大量的发酵废渣，废渣中有大量的黑曲霉废菌丝体，而黑曲霉废菌丝体 中含有 20-22% 的几丁质(甲壳素) ，可以从中提 取甲壳素来制取壳聚糖，最大程度地利用废渣的价 值。从柠檬酸废渣中提取甲壳素的酸碱反复提取的 方法存在反复加热工艺时间长、工序复杂、能耗高等 问题。其中，利用稀碱加热脱除废渣蛋白的 工艺，往往要求较高的温度 (90°以上)与较长的浸提时间(1 h 以上)，若浸提温度较低，则所用时间更 长。另一方面，利用微波法辅助从甲壳素制取壳聚 糖已有较大的发展与大量的报道，该法缩短了原加热浓碱法从甲壳素制取壳聚糖的时间，并减少了加热能耗。因此，首次提出将微波法运用于拧橡 酸发酵渣脱蛋白，并以制取壳聚糖为目标，对该工艺 进行了较深入的研究。
小结
1、简化了工艺，降低了工艺时间，有实际意义；
2、目标明确，方法简单明了，效果较好；
3、仍距实践应用有一定距离；
4、原料有局限性，应以多种物料进行对比探讨。
本阶段总结
1、属多方面的探讨，开拓了自己的视野，并且积累了知识与研究经验；
2、未形成研究体系，研究理论深度与应用实践双方面都未够力道；
3、一种边缘交叉与多领域的尝试；
4、多领域交叉需要更为完备的综合能力。
三、目前阶段（2010-目前）
（1）燃料乙醇
背景
木质纤维原料再利用制取酒精已受到了世界各国人们的重视。成本低、能耗少与高回收率的制取工艺将是使其得到广泛应用的关键。目前，对木质纤维原料进行预处理，再利用微生物发酵制取酒精，这基本是生物或物理化学降解含纤维素原料，利用其中的纤维素与半纤维素制酒精的基本思路。但是，在多达十几种的预处理方法中，基本存在或制取条件苛刻、或工艺复杂、或成本较高、或低回收率等的不利因素，致使目前的研究成果无法在实际中规模应用。另外，签于对于木质纤维原料中的半纤维素转化利用也存在难点，由此带来了原料利用率普遍较低的现象。为此，进一步简化预处理工艺，对发酵工艺进一步研究，争取有所突破，将是木质纤维原料生物质能合理与科学转化的重要前提。
方法
在对比了了各种预处理方法基础上，将蒸汽爆破(SE)与高压热水处理(LHW)的优点融合成一种新的爆破方法—稀介质-水溶液（以下简称稀溶液）爆破法，自制爆破装置以木质纤维原料（白酒丟糟与秸秆）的稀溶液爆破法制取乙醇工艺为重点研究对象，创先对水与代表性的醇、醚、醛、酮、酯、有机酸与无机酸碱等13种物质的稀溶液爆破木质纤维原料进行了对比与筛选研究，并对筛选出的爆破物烘干脱毒、酶解(EH)、同步糖化共发酵(SSCF)等关键技术进行了探讨。最后，通过对稀溶液爆破工艺与目前研究较为成熟的蒸汽爆破、液氨爆破与浓硫酸水解等工艺的对比与讨论，进行对稀溶液爆破法多个角度的评价。
结果
(1) 与纯水爆破相比较，用0.4mol/L甲醇、0.5mol/L乙醇、1.1 mol/L丙酮、1.1 mol/L的丁酮、0.4mol/L的乙醛、0.4mol/L的丙醛、0.4mol/L甲酸甲酯、0.5 mol/L乙酸乙酯和1.1 mol/L氨水等溶液爆破丟糟，可以提高SSCF的乙醇产率。其中用1.1 mol/L的丁酮溶液爆破丟糟，可使丟糟乙醇产率达到最高水平为25.3 g/(100g绝干丟糟)，爆破后物质(105ºC烘干)酶解糖类收得率为总糖86%、葡萄糖89%、木糖84%。
（2）与纯水爆破相比较，用0.5mol/L甲醇、0.5mol/L乙醇、1.0 mol/L丙酮、0.9 mol/L的丁酮、0.5mol/L的乙醛、0.6mol/L的丙醛、0.3mol/L甲酸甲酯、0.3 mol/L乙酸乙酯和1.0mol/L氨水等溶液爆破稻草秸秆，可以提高SSCF的乙醇产率。其中用0.9 mol/L的丁酮溶液爆破秸秆，可使秸秆乙醇产率达到最高水平为26.2 g/(100g绝干秸秆)，爆破后物质(105ºC烘干)酶解糖类收得率为总糖85%、葡萄糖88%、木糖82%。
（3）采用60ºC下干燥12h的烘干脱毒条件，烘干后0.5mol/L乙醛爆破秸秆与1.0mol/L 丙酮爆破丟糟的糠醛、5-HMF、乙酸含量分别为0.4、0.5、0.7g/(100g绝干秸秆)与0.5、0.4、0.6 g/(100g绝干丟糟)。烘干后，0.5mol/L乙醛爆破秸秆与1.0mol/L 丙酮爆破丟糟的酶解总糖收得率为84%与86%，SSCF乙醇产率为25.2g/(100g绝干秸秆)与24.9 g/(100g绝干丟糟)。
(4) 采用90ºC下干燥8h的烘干脱毒条件，烘干后1.1mol/L丁酮爆破丟糟与0.9mol/L丁酮爆破秸秆的糠醛、5-HMF、乙酸含量分别为0.3、0.3、0.6g/(100g绝干丟糟)与0.6、0.4、0.7g/(100g绝干秸秆)。烘干后，0.9mol/L丁酮爆破秸秆与1.1mol/L丁酮爆破丟糟的酶解总糖收得率为88%与85%，SSCF乙醇产率为26.0g/(100g绝干秸秆) 与25.1g/(100g绝干丟糟)。
(5) 通过优化，1.1mol/L丁酮溶液爆破丟糟物SSCF条件为：浓度12%、纤维素酶量15U/(g绝干丟糟)]、ß-葡糖苷酶量3.5U/(g绝干丟糟)、木聚糖酶量12U/(g绝干丟糟)、酶解时间与温度为27.2h与50°C、酶解摇瓶转速150r/min、酿酒酵母接种量8%、第一次发酵（酿酒酵母发酵）时间与温度为41.4h与37°C、休哈塔假丝酵母接种量8%、混菌发酵时间与温度为5.9d与35°C、混菌发酵摇瓶转速160r/min。
(6) 通过优化，0.9mol/L丁酮溶液爆破秸秆物SSCF条件为：浓度8%、纤维素酶量15U/(g绝干秸秆)、ß-葡糖苷酶量3.5U/(g绝干秸秆)、木聚糖酶量12U/(g绝干秸秆)、酶解时间与温度为25.1h与50°C、酶解摇瓶转速150r/min、酿酒酵母接种量8%、第一次发酵（酿酒酵母发酵）时间与温度为34.1h与37°C、休哈塔假丝酵母接种量7.8%、混菌发酵时间与温度为6.0d与35°C，混菌发酵摇瓶转速160 r/min。
(7) 在用稀溶液爆破与液氨、蒸汽爆破工艺效果对比中，1.1mol/L丁酮溶液爆破丟糟与0.9mol/L丁酮溶液爆破秸秆(采用烘干脱毒工艺)，取得了在同种原料上最大酶解总糖收得率与SSCF乙醇产率。
(8) 1.1mol/L丁酮爆破丟糟与0.9mol/L丁酮爆破秸秆的工艺（采用烘干脱毒），与实验室水平（15g干丟糟或干秸秆）浓硫酸水解工艺相比，总糖收得率与乙醇产率明显较低；与示范水平（60Kg湿丟糟与25Kg干秸秆）的浓硫酸水解工艺相比，总糖收得率与乙醇产率未有明显差别。
研究成果地位
较蒸汽爆破，稀溶液爆破降低了预处理温度，从而使原料中淀粉、半纤维素等易降解成分生成副产物较少，并省略预抽提工艺（从原料中先把淀粉或半纤维素先抽提出来），实现原料回收率增高；与液氨爆破法相比，稀溶液爆破法不需要高强度的液氨装填与回收系统；与浓硫酸降解工艺相比，避开有难度的糖酸分离工艺，减少中和后大量副产物产出。当然，作为一种新的预处理方法，稀溶液爆破法与浓硫酸降解工艺相比，还存在糖收得率与乙醇产率较低等缺陷，也有待于进一步深化研究，但试验方法与结果为木质纤维原料生物质能的转化提供了重要理论与实践参考。
小结
1、建立了酸中试基地进行了试验，对将来的应用做了重要基础；
2、进入了国际先进研究水平行列；（专利2项；SCI两篇；中文顶级核心刊物2篇）
3、项目进一笔拓展方向：降低工艺成本；研发超级菌；加大中试成果。
（2）饲料
项目背景
生物质纤维素原料回收利用（原料、热点、瓶颈、方法、前景）
酒糟、秸秆原料回收利用(特点、范围、难点、前景）
光合菌应用（特点、范围、难点、前景）
原料生物饲料现状（目前状况、技术局限性、发展）
方法与技术路线
(1)啤酒糟光合菌制品
技术路线：鲜啤酒糟→湿法粉碎（粗粉）→氨水处理→酶处理→煮沸→光合菌接种发酵→流化床或真空干燥→细粉→样品评价
(2)白酒糟光合菌制品
鉴于白酒丟糟纤维素较啤酒糟含量高、蛋白质含量低等特点，开展两种技术路线进行对比与评价(不作为主要研究内容)，选择一条技术路线进行主要内容的研究。
技术路线：鲜白酒糟→湿法粉碎→氨水处理→一次发酵(接种绿色木霉培养)→煮沸→二次发酵(光合菌接种转化)→流化床或真空干燥→干法细粉→样品评价
(3)秸秆光合菌发酵制品
鉴于秸秆纤维素含量比酒糟类更高、蛋白质含量更低等特点，将采用同白酒糟爆破预处理方法或浓磷酸水解后中和的方法。采用酸水解方法是木质纤维原料常用制取糖液方式，本项目借鉴此方法，但考虑其他酸对饲料的不利因素，本试验将采用加压热磷酸处理方式。
具体流程如下：秸秆→剪碎→热磷酸高温处理→中和→一次发酵（接种绿色木霉培养）→煮沸→二次发酵（光合菌接种转化）→流化床或真空干燥→干法细粉→样品评价
(4)酱与醋渣光合菌制品
扩大对工业副产物的研究范围，对比两种预处理方法——酶处理法与绿色木霉发酵法来降解纤维素的效果。
酱或醋或混渣→湿法粉碎→氨水（或磷酸）处理→酶水解或一次发酵（接种绿色木霉培养）→煮沸→发酵（光合菌接种转化）→干燥→干法细粉→包装→样品评价
前期研究结果：
（1）光合菌（从啤酒厂以厌氧法分离出的一株菌，鉴定为沼泽红假单胞菌）在一定的条件下，能很好在预处理后的啤酒糟中生长，能使啤酒干糟真蛋含量可从17.0%（w/w）上升至41.6%（w/w）、粗纤维素从15.3%（w/w）下降至7.0%（w/w）、粗脂肪从5.9%（w/w）上升至6.6%（w/w）、粗灰分从3.8%（w/w）上升至4.1%（w/w）、总磷从0.6%（w/w）上升至1.3%（w/w）、发酵干糟含水率为9.8%（w/w），这六项指标达到了我国草鱼配合饲料化学成分的鱼种饲料标准。另外，白酒丟糟经过绿色木霉作用后，纤维素可从原21%（w/w）下降至13%（w/w），再进行第二次光合菌发酵，纤维素可再降4-5%（w/w）达到7-9%（w/w），真蛋白含量从原干糟15%（w/w）上升至33%。基本摸清了沼泽红假单胞菌发酵酒糟的条件参数。
（2）对白酒糟采用液氨、蒸汽爆破以及浓稀酸水解、酶水解等方法预处理对白酒糟纤维与半纤维素利用表明，白酒糟纤维素含量可从21%下降至7-9%；在饲料真空干燥预实验中，光合菌酒糟饲料干燥后光合菌菌种存活率为60-80%。
（3）在主要设备研究方面，本项目申请人已研制出“固态与半固态培养光合菌设备” 。对于木霉发酵、真空与振动干燥装置也已形成方案，这些都将对光合菌酒糟活性饲料的应用性基础研究、规模生产起重大推动作用。
（4）相关文章与专利
张健、冯学愚，刘小彬，等. 光合菌发酵啤酒糟制鱼饲料工艺优化[J]．农业工程学报． 2011，27( 8): 387-93
张健、罗辉，光合菌发酵白酒丢糟条件研究[J]．饲料工业． 2011，32(7): 41-45
Jian Zhang , Wen-Xue Zhang , Jian Yang , et al. Pretreatment of rice straw using a butanone or an acetaldehyde dilute solution explosion for producing ethanol[J]. Applied biochemistry and biotechnology. 2012，166（7）：1856-1870
Jian Zhang , Wen-Xue Zhang , Jian Yang , et al. A comparison of different dilute solution explosions pretreatment for conversion of distillers’ grains into ethanol[J].Preparative Biochemistry & Biotechnology. (SCI)
“光合菌发酵白酒丢糟或白酒丢糟与啤酒糟混糟制备鱼饲料的方法”，国家发明，（NO. 201210191294.1）。
“光合菌发酵白酒丢糟或啤酒糟制备鱼饲料的装置”，实用新型,（NO.201220297406.7）。
进一步方向：
1、拓宽原料适用范围，筛选多种光合菌菌与混菌方式；
2、创建光合菌克隆菌；
3、争取建立一条中试线；
4、加强与行业与企业的合作与开发；
小结
1、基础研究已达到国际一流水平；
2、一个面的多个点结构研究已渐成体系；
3、工业化应用方向不明确，中试需加强；
4、多行业与多企业的合作需加强。
四、反思
注重身边事
具有扎实的专业基础知识
需要一些特殊的视角
具有学科交叉的应用能力
对社会的洞察力与预见力
强有力的实践与沟通能力
培养专业精神
五、寄语
起于本我，超越自我！
不得不思考的一个问题：我如何去做？
