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日本的发酵工程技术及产业一直占世界主导地位，抗生素、氨基酸和酶的研究、开发及生产能力居世界首位。1979年全世界开发的新抗生素仅11种，日本就占了7种。自1980年以来，日本生产的新抗生素占世界总产量的1/5。日本Ajinomoto公司是世界上最大的氨基酸生产企业，包括日本在内分别在16个国家和地区建有102个工厂，在23个国家和地区投资经营。20 世纪40年代中期，日本谷氨酸盐 (味精) 发酵成功，大大推动了发酵工程的进展。Ajinomoto公司也是世界最大的味精生产商，年产味精50多万吨，占世界总量超过30％。日本早在1969年就开始应用固定化酶生产高果糖浆，以后又用固定化酶和固定化细胞生产天门冬氨酸和色氨酸等。上世纪70年代末，在全世界生产的26种酶中，日本生产的就占81% 。
日本人均寿命居世界前列，是一个非常重视健康和保健的国家。因此，其瞄准健康的各种功能食品的开发非常广泛。2005年财年，日本健康类的功能食品市场规模达6299亿日元，比2003财年增加11.1%。日本功能食品主要包括改善肠胃、促进牙齿健康、降低中性脂肪和身体脂肪的各类产品。丹麦的Danisco公司是全球最大的食品原料生产商，其日本分公司向日本的多数食品、饮料和药物生产商提供各类产品，其中最为日本顾客认可的一种产品是木糖醇（Xylitol），这是一种对牙齿有益处的无糖甜食。尽管最近日本功能食品的市场增长率有所下降，但是，随着公众健康意识的不断增强，功能性食品研发技术将会不断创新，产业将会越来越大。
日本大力推进环境保护技术，早在1986年通产省就开始实施“大规模水复兴90计划”，以应对欧美和日本对生物整治和废水处理技术的迫切需求。这项计划帮助许多企业建立了废水处理系统。现在，许多日本公司向欧洲出口废水处理设备和技术。新时期，面临能源紧缺和全球变暖的世界性挑战，日本开始重视节能减排相关的生物技术研发。日本政府承诺到2020年二氧化碳的排放量比1990年减少25%，为了实现这一目标，日本政府调整了研究开发的投入重点，大幅增加与节能减排相关的生物技术研发投入，重点增加生物能源、生物材料和食品发酵技术的政府资助。自2008年开始，日本经产省设立了“用生物技术固定二氧化碳”、“纤维素生物技术资源作为原料制造化学产品及燃料”等专项。日本农林水产省、环境省也加大对生物燃料、可再生资源利用技术的研究投入。
日本在生物医药领域的发展起步晚于欧美国家，但日本政府采取一系列战略措施大力支持生物医药产业的发展，成果显著。2003年，日本的生物药市场规模为3795亿日元；2004年，为4182亿日元；2005年，达到4594亿日元；呈逐步增长趋势。目前，生物药在所有批准的药物中占大约5%~10%。由于日本在单克隆抗体药物制备方面具有优势，生物药中抗体药约占10%，并且呈现进一步增长趋势。未来的生物药发展过程中，日本不仅注重与药物同时使用的活性蛋白的开发，而且注重给药系统和成药技术的研发。
日本生物能源的研究已经进行了20多年。该项工作主要集中在能源生物的生产和生物能源的转化上, 具体表现在以下四个方面: （1）生物体产生甲醇的新颖汽化系统的研究；（2）通过自然产生的细菌的共培养和专用型分解酶,使纤维素和半纤维素生物材料转化为乙醇的研究；（3）分离和浓缩生物发酵中产生的乙醇的生物膜技术研究；（4）牲畜粪便半固体甲烷发酵系统的研究。目前，日本已在一定范围内培育和改善了能源作物，建立了新的能源植物栽培体系，并且在生物技术转化方面取得了重要成就，主要表现在以下几个方面：一是将稻壳进行热转化，产生氢气和一氧化碳；二是将生物体通过蒸汽汽化作用产生甲醇；三是以猪粪便、厨房废料和城市可燃烧废料为材料，采用半固体甲烷发酵法生产甲烷；四是完成了原料淀粉酶的筛选；五是纤维素、半纤维素材料直接转化为乙醇；六是乙醇分离和浓缩的膜技术和用于乙醇生产的膜生物反应器的研制 。
