生物制造，中國(guó)的下一個(gè)增長(zhǎng)引擎

原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》2026 年第5 期 《 中國(guó)生物制造發(fā)展現(xiàn)狀、問題與對(duì)策 》

生物制造正成為全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎，備受世界主要經(jīng)濟(jì)體重視。《科技導(dǎo)報(bào)》邀請(qǐng)南京師范大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)工程院院士黃和團(tuán)隊(duì)撰寫文章，梳理了生物制造的概念內(nèi)涵，分析研判了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，總結(jié)了中國(guó)在科技成果、創(chuàng)新平臺(tái)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面的進(jìn)展。針對(duì)中國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)提出了相關(guān)建議。

生物制造蘊(yùn)含巨大潛力，有望成為全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎。中國(guó)將生物制造作為新質(zhì)生產(chǎn)力的核心代表和六大未來產(chǎn)業(yè)之一，全力打造為驅(qū)動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的強(qiáng)勁新引擎。“十五五”時(shí)期將是生物科技加速演進(jìn)、生物制造產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的重要機(jī)遇期，也是實(shí)現(xiàn)中國(guó)高水平科技自立自強(qiáng)的重要關(guān)口。

1 生物制造概念的內(nèi)涵

國(guó)際上，歐盟與美國(guó)基于不同的產(chǎn)業(yè)政策與科技治理邏輯，形成了2種代表性的界定模式。其中，

• 歐盟將生物制造視為生物技術(shù)創(chuàng)新的工業(yè)化實(shí)現(xiàn)途徑，其核心是通過生物資源轉(zhuǎn)化生產(chǎn)化學(xué)品、材料及能源等，覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈范疇，涵蓋農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、食品加工、紙漿造紙等基礎(chǔ)領(lǐng)域，并延伸至化工、生物技術(shù)和能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

• 美國(guó)則將生物制造定義為“通過生物系統(tǒng)（含植物、微生物及其分子組分）在工業(yè)規(guī)模實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造的過程”，核心聚焦于“以生命科學(xué)與生物技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)的先進(jìn)生物制造”，行業(yè)范圍較歐盟更窄，不包括煙草制造、皮革制品、木材加工、紙制品、家具及服裝等傳統(tǒng)行業(yè)。

國(guó)內(nèi)對(duì)生物制造的界定主要呈現(xiàn)雙維視角：

• 在技術(shù)范式維度，將其定義為以合成生物學(xué)、人工智能等前沿技術(shù)驅(qū)動(dòng)的先進(jìn)制造方式，核心從傳統(tǒng)發(fā)酵迭代至合成生物學(xué)、生物計(jì)算等新一代技術(shù)體系；

• 在產(chǎn)業(yè)范疇維度，則強(qiáng)調(diào)其作為綠色制造核心載體的定位，在工業(yè)減排、生物基材料替代等場(chǎng)景持續(xù)深化應(yīng)用。

2 國(guó)際發(fā)展形勢(shì)

2.1 生物制造領(lǐng)域科技發(fā)展趨勢(shì)

近年來，生物制造底層技術(shù)持續(xù)突破，推動(dòng)行業(yè)邁向精準(zhǔn)、高效和規(guī)模化。底盤細(xì)胞改造能力顯著提升，基因編輯工具不斷迭代，脫氧核糖核酸（DNA）合成技術(shù)邁向高通量化，大幅增強(qiáng)了生物功能設(shè)計(jì)的精度與效率；合成生物學(xué)與人工智能技術(shù)的深度耦合，則加速了基因功能解析、代謝路徑優(yōu)化等研究。

工藝綠色低碳化日益受到重視，推動(dòng)生物煉制向更加清潔、可持續(xù)模式轉(zhuǎn)型。副產(chǎn)物綜合利用理念正從“末端治理”轉(zhuǎn)向“價(jià)值再造”，下游分離提取技術(shù)也向高效精細(xì)化發(fā)展。

合成生物制造正深刻變革物質(zhì)生產(chǎn)方式，逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)成熟與市場(chǎng)應(yīng)用。其利用生物資源在常溫、常壓、水相等溫和條件下高效生產(chǎn)產(chǎn)品，有利推動(dòng)化工原料與生產(chǎn)過程的綠色替代，加速產(chǎn)業(yè)從石化基向生物基轉(zhuǎn)型，應(yīng)用前景廣泛覆蓋醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品、化工、材料及能源等多個(gè)領(lǐng)域。

2.2 主要國(guó)家生物制造戰(zhàn)略舉措

1）美國(guó)：強(qiáng)調(diào)充分利用先進(jìn)生物技術(shù)和生物制造的潛力，以鞏固其全球生物制造領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位和競(jìng)爭(zhēng)力。自2022年起，美國(guó)密集發(fā)布了一系列生物制造戰(zhàn)略政策，包括美第14081號(hào)行政命令——《關(guān)于推進(jìn)生物技術(shù)和生物制造創(chuàng)新以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)、安全和可靠的美國(guó)生物經(jīng)濟(jì)的行政命令》《生物技術(shù)與生物制造宏大目標(biāo)》《生物制造戰(zhàn)略》等。

2）歐盟：將生物制造視為工業(yè)轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動(dòng)力，通過系統(tǒng)性政策框架，如《可持續(xù)、可循環(huán)的生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展新戰(zhàn)略》、《與自然構(gòu)筑未來：促進(jìn)歐盟的生物技術(shù)和生物制造》等，并舉辦生物制造政策峰會(huì)，持續(xù)推動(dòng)該領(lǐng)域發(fā)展，力求在提升經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

3）其他國(guó)家：英國(guó)發(fā)布《工程生物學(xué)國(guó)家愿景》，提出在未來10年投入20億英鎊的戰(zhàn)略，以工程生物學(xué)引領(lǐng)生物制造業(yè)發(fā)展；日本則啟動(dòng)《生物制造革命推進(jìn)專項(xiàng)研究開發(fā)計(jì)劃》，并發(fā)布新版《生物經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略》，將生物制造和生物基產(chǎn)品列為核心支柱之一，著力打造融合生物技術(shù)、人工智能與數(shù)字技術(shù)的微生物與細(xì)胞設(shè)計(jì)平臺(tái)。

3 中國(guó)生物制造發(fā)展現(xiàn)狀與問題

3.1 中國(guó)生物制造發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)生物制造領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展。

• 在科技進(jìn)展方面，國(guó)家先后實(shí)施“合成生物學(xué)”“綠色生物制造”等國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)，原創(chuàng)性成果不斷涌現(xiàn)，科研質(zhì)量、技術(shù)水平和國(guó)際影響力實(shí)現(xiàn)同步躍升；

• 在創(chuàng)新平臺(tái)方面，京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域建成多個(gè)研究中心，研究網(wǎng)絡(luò)持續(xù)拓展，創(chuàng)新能力不斷提升；

• 在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，已形成顯著的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，生物發(fā)酵產(chǎn)品總量全球領(lǐng)先，大宗生物發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)量約占全球70%，生物基塑料、生物基化學(xué)纖維、生物基橡膠等細(xì)分賽道的產(chǎn)業(yè)化水平位居全球前列，部分重大化工產(chǎn)品的生物制造率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

3.2 中國(guó)生物制造發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與問題

1）基礎(chǔ)共性技術(shù)創(chuàng)新能力面臨三方面突出問題。

• 一是合成生物學(xué)關(guān)鍵使能技術(shù)在設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測(cè)試、學(xué)習(xí)等多個(gè)環(huán)節(jié)與發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距，且高價(jià)值專利數(shù)量?jī)H為美國(guó)的約1/7（表1）。

• 二是工業(yè)菌種面臨“兩低一高”的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，即菌種改良效率低、性能水平低、知識(shí)產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)高。

• 三是部分高端酶制劑高度依賴進(jìn)口，該領(lǐng)域技術(shù)門檻高、研發(fā)投入大且周期長(zhǎng)，美國(guó)、歐盟等企業(yè)占據(jù)技術(shù)壟斷地位，目前我國(guó)發(fā)酵工業(yè)核心酶制劑超過75%依賴國(guó)外供應(yīng)。

表1 合成生物學(xué)領(lǐng)域主要國(guó)家專利申請(qǐng)情況（2015—2024年）

2）可持續(xù)低成本原料開發(fā)不足。

當(dāng)前，我國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)原料構(gòu)成相對(duì)單一，約90%的初始原料來自玉米等糧食作物，長(zhǎng)期過度依賴主糧不僅面臨“與民爭(zhēng)糧、與畜爭(zhēng)飼”的矛盾，也不利于原料自主可控與產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。轉(zhuǎn)向非糧生物質(zhì)資源成為理想途徑，但潛力尚未充分釋放：農(nóng)林廢棄物資源豐富，卻以就地還田為主，離田高值化利用仍處于起步階段；工業(yè)副產(chǎn)碳源量大價(jià)廉，卻普遍被低值處置；一碳資源來源廣泛、成本低廉，是下一代綠色制造的潛在原料，但其生物轉(zhuǎn)化技術(shù)尚處實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段。與此同時(shí)，非糧生物質(zhì)資源大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化仍面臨多重瓶頸，主要包括原料轉(zhuǎn)化效率低、過程抑制物多以及一碳生物技術(shù)的商業(yè)化條件尚未成熟。

3）生物制造裝備在自主性和系統(tǒng)性方面存在明顯短板。

從基礎(chǔ)研究到生產(chǎn)應(yīng)用，多個(gè)環(huán)節(jié)受制于人：在基礎(chǔ)研究端，部分高端科研儀器高度依賴進(jìn)口，制約自主創(chuàng)新并帶來科技安全風(fēng)險(xiǎn)；在生產(chǎn)端，原材料、加工、配件、檢測(cè)等細(xì)分領(lǐng)域，尤其生物反應(yīng)器、生物分離介質(zhì)、儀器儀表等關(guān)鍵設(shè)備和材料，與國(guó)際先進(jìn)水平仍有差距，同時(shí)在分離提取水平、檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)、智能控制流程等方面也存在不足，部分核心儀器依賴進(jìn)口。此外，行業(yè)整體尚未形成完備的裝備與技術(shù)體系，在“十四五”期間雖以產(chǎn)品為核心啟動(dòng)了一批中試與示范工程，但在工程裝備成套系統(tǒng)等方面仍缺乏完善的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

4）生物制造產(chǎn)業(yè)面臨突出的人才短缺問題。

一方面，高端復(fù)合型人才儲(chǔ)備薄弱，現(xiàn)有的人才結(jié)構(gòu)及人才培養(yǎng)體系難以滿足行業(yè)需求，結(jié)構(gòu)性短缺問題顯著；另一方面，產(chǎn)教融合不夠緊密，導(dǎo)致人才培養(yǎng)與需求脫節(jié)。高校學(xué)科設(shè)置與產(chǎn)業(yè)需求存在結(jié)構(gòu)性失衡，研究生培養(yǎng)偏重上游菌種設(shè)計(jì)與理論研發(fā)，而中下游發(fā)酵工藝、工程放大等實(shí)踐型環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱，造成發(fā)酵及工程過程等領(lǐng)域人才緊缺。此外，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同機(jī)制不完善，也進(jìn)一步制約了復(fù)合型人才的培養(yǎng)與科研成果的轉(zhuǎn)化。

4 建議

4.1 統(tǒng)籌布局生物制造關(guān)鍵核心技術(shù)協(xié)同攻關(guān)

加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)與部門協(xié)同，統(tǒng)籌資源配置，借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合國(guó)情制定國(guó)家生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展藍(lán)圖，明確可考核的發(fā)展目標(biāo)與實(shí)施路徑，為全鏈條發(fā)展提供系統(tǒng)性指導(dǎo)。聚焦生物制造領(lǐng)域重大基礎(chǔ)問題、共性基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵核心技術(shù)，系統(tǒng)部署重大研究專項(xiàng)，具體包括強(qiáng)化基礎(chǔ)研究引領(lǐng)突破、實(shí)施基礎(chǔ)能力建設(shè)專項(xiàng)、部署關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)專項(xiàng)、推進(jìn)重大產(chǎn)品工程化與應(yīng)用示范。

4.2 打造“非糧生物質(zhì)資源高效、高值化利用+合成生物制造”新模式

強(qiáng)化可持續(xù)低成本原料開發(fā)，探索糖蜜、玉米漿等低成本生物質(zhì)原料利用，加強(qiáng)木質(zhì)纖維素等非糧生物質(zhì)的規(guī)模化應(yīng)用；推廣綠氨等綠色可再生資源，重塑產(chǎn)業(yè)鏈布局，賦能邊遠(yuǎn)地區(qū)成為生物制造中心；優(yōu)化淀粉碳源產(chǎn)業(yè)鏈，為第二代、第三代生物制造技術(shù)的成熟應(yīng)用奠定產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。短期內(nèi)，重點(diǎn)突破木質(zhì)纖維素為原料的第二代生物制造技術(shù)。未來，布局以一碳化合物（CO2、CH4、CO等）為原料的第三代生物制造技術(shù)。

4.3 加強(qiáng)生物制造裝備系統(tǒng)集成與國(guó)產(chǎn)化應(yīng)用

加速推進(jìn)生物制造領(lǐng)域關(guān)鍵儀器設(shè)備研發(fā)。突破高靈敏度檢測(cè)器、自動(dòng)化樣品處理模塊等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全流程的自動(dòng)化與智能化，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和效率；構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制；通過政策激勵(lì)和資金支持，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)裝備在終端用戶的規(guī)模化應(yīng)用，并加速性能迭代，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)自主可控能力。

4.4 強(qiáng)化協(xié)同以加速科技成果產(chǎn)業(yè)化

構(gòu)建貫通上下游的生物制造產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，整合資源、打破創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈壁壘，通過集群化發(fā)展促進(jìn)上下游協(xié)作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈整體升級(jí)。在基礎(chǔ)研究到應(yīng)用研究環(huán)節(jié)，打造概念驗(yàn)證平臺(tái)，推動(dòng)科研成果實(shí)現(xiàn)從概念到驗(yàn)證的“0到1”突破。在中試到產(chǎn)業(yè)化環(huán)節(jié)，建設(shè)一批智能化、定制化的一站式生物制造中試基地，推動(dòng)科研成果實(shí)現(xiàn)從“1到100”的中試轉(zhuǎn)化。

4.5 建設(shè)多元化的生物制造科技人才梯隊(duì)

加強(qiáng)生物制造領(lǐng)域跨學(xué)科人才培養(yǎng)與引進(jìn)，包括建立高層次人才庫(kù)、實(shí)施國(guó)際人才引進(jìn)計(jì)劃等。探索生物制造產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人新模式，著力培養(yǎng)應(yīng)用型、工程化緊缺人才，支持高校、科研院所依托“產(chǎn)教聯(lián)合體”“產(chǎn)業(yè)學(xué)院”“卓越工程師學(xué)院”等平臺(tái)，深化校企聯(lián)合培養(yǎng)機(jī)制。

本文作者：楊艷萍、李釗、李昌柔、張宏翔、陳國(guó)強(qiáng)、黃和

作者簡(jiǎn)介：楊艷萍，中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院信息資源管理系，研究員，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)與生物科技戰(zhàn)略情報(bào)；黃和（通信作者），南京師范大學(xué)食品與制藥工程學(xué)院、江蘇省合成生物基礎(chǔ)研究中心，教授，中國(guó)工程院院士，研究方向?yàn)榘l(fā)酵與輕工生物技術(shù)。

文章來 源 ： 楊艷萍, 李釗, 李昌柔, 等. 中國(guó)生物制造發(fā)展現(xiàn)狀、問題與對(duì)策[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2026, 44(5): 24?31 .

本文有刪改，

內(nèi)容為【科技導(dǎo)報(bào)】公眾號(hào)原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)載
白名單回復(fù)后臺(tái)「轉(zhuǎn)載」

《科技導(dǎo)報(bào)》創(chuàng)刊于1980年，中國(guó)科協(xié)學(xué)術(shù)會(huì)刊，主要刊登科學(xué)前沿和技術(shù)熱點(diǎn)領(lǐng)域突破性的研究成果、權(quán)威性的科學(xué)評(píng)論、引領(lǐng)性的高端綜述，發(fā)表促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、完善科技管理、優(yōu)化科研環(huán)境、培育科學(xué)文化、促進(jìn)科技創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)化的決策咨詢建議。常設(shè)欄目有院士卷首語、科技新聞、科技評(píng)論、本刊專稿、特色專題、研究論文、政策建議、科技人文等。