原文發表於《科技導報》2026 年第5 期 《 中國生物製造發展現狀、問題與對策 》
生物製造正成爲全球經濟增長的新引擎，備受世界主要經濟體重視。《科技導報》邀請南京師範大學校長、中國工程院院士黃和團隊撰寫文章，梳理了生物製造的概念內涵，分析研判了國際競爭態勢，總結了中國在科技成果、創新平臺及產業發展等方面的進展。針對中國生物製造產業面臨的挑戰提出了相關建議。
生物製造蘊含巨大潛力，有望成爲全球經濟增長的新引擎。中國將生物製造作爲新質生產力的核心代表和六大未來產業之一，全力打造爲驅動國家經濟高質量發展的強勁新引擎。“十五五”時期將是生物科技加速演進、生物製造產業迅猛發展的重要機遇期，也是實現中國高水平科技自立自強的重要關口。
1 生物製造概念的內涵
國際上，歐盟與美國基於不同的產業政策與科技治理邏輯，形成了2種代表性的界定模式。其中，
歐盟將生物製造視爲生物技術創新的工業化實現途徑，其核心是通過生物資源轉化生產化學品、材料及能源等，覆蓋全產業鏈範疇，涵蓋農業、林業、漁業、食品加工、紙漿造紙等基礎領域，並延伸至化工、生物技術和能源產業的關鍵環節。
美國則將生物製造定義爲“通過生物系統（含植物、微生物及其分子組分）在工業規模實現產品製造的過程”，核心聚焦於“以生命科學與生物技術創新爲驅動的先進生物製造”，行業範圍較歐盟更窄，不包括菸草製造、皮革製品、木材加工、紙製品、傢俱及服裝等傳統行業。
國內對生物製造的界定主要呈現雙維視角：
在技術範式維度，將其定義爲以合成生物學、人工智能等前沿技術驅動的先進製造方式，核心從傳統發酵迭代至合成生物學、生物計算等新一代技術體系；
在產業範疇維度，則強調其作爲綠色製造核心載體的定位，在工業減排、生物基材料替代等場景持續深化應用。
2 國際發展形勢
2.1 生物製造領域科技發展趨勢
近年來，生物製造底層技術持續突破，推動行業邁向精準、高效和規模化。底盤細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）合成技術邁向高通量化，大幅增強了生物功能設計的精度與效率；合成生物學與人工智能技術的深度耦合，則加速了基因功能解析、代謝路徑優化等研究。
工藝綠色低碳化日益受到重視，推動生物煉製向更加清潔、可持續模式轉型。副產物綜合利用理念正從“末端治理”轉向“價值再造”，下游分離提取技術也向高效精細化發展。
合成生物製造正深刻變革物質生產方式，逐步實現技術成熟與市場應用。其利用生物資源在常溫、常壓、水相等溫和條件下高效生產產品，有利推動化工原料與生產過程的綠色替代，加速產業從石化基向生物基轉型，應用前景廣泛覆蓋醫藥、農業、食品、化工、材料及能源等多個領域。
2.2 主要國家生物製造戰略舉措
1）美國：強調充分利用先進生物技術和生物製造的潛力，以鞏固其全球生物製造領域的領導地位和競爭力。自2022年起，美國密集發佈了一系列生物製造戰略政策，包括美第14081號行政命令——《關於推進生物技術和生物製造創新以實現可持續、安全和可靠的美國生物經濟的行政命令》《生物技術與生物製造宏大目標》《生物製造戰略》等。
2）歐盟：將生物製造視爲工業轉型的核心驅動力，通過系統性政策框架，如《可持續、可循環的生物經濟發展新戰略》、《與自然構築未來：促進歐盟的生物技術和生物製造》等，並舉辦生物製造政策峯會，持續推動該領域發展，力求在提升經濟競爭力的同時，實現環境的可持續發展。
3）其他國家：英國發布《工程生物學國家願景》，提出在未來10年投入20億英鎊的戰略，以工程生物學引領生物製造業發展；日本則啓動《生物製造革命推進專項研究開發計劃》，併發布新版《生物經濟戰略》，將生物製造和生物基產品列爲核心支柱之一，着力打造融合生物技術、人工智能與數字技術的微生物與細胞設計平臺。
3 中國生物製造發展現狀與問題
3.1 中國生物製造發展現狀
中國生物製造領域取得顯著進展。
在科技進展方面，國家先後實施“合成生物學”“綠色生物製造”等國家重點研發計劃專項，原創性成果不斷湧現，科研質量、技術水平和國際影響力實現同步躍升；
在創新平臺方面，京津冀、長三角、粵港澳大灣區等重點區域建成多個研究中心，研究網絡持續拓展，創新能力不斷提升；
在產業發展方面，已形成顯著的規模優勢，生物發酵產品總量全球領先，大宗生物發酵產品產量約佔全球70%，生物基塑料、生物基化學纖維、生物基橡膠等細分賽道的產業化水平位居全球前列，部分重大化工產品的生物製造率先實現產業化。
3.2 中國生物製造發展面臨的挑戰與問題
1）基礎共性技術創新能力面臨三方面突出問題。
一是合成生物學關鍵使能技術在設計、構建、測試、學習等多個環節與發達國家存在差距，且高價值專利數量僅爲美國的約1/7（表1）。
二是工業菌種面臨“兩低一高”的嚴峻挑戰，即菌種改良效率低、性能水平低、知識產權風險高。
三是部分高端酶製劑高度依賴進口，該領域技術門檻高、研發投入大且週期長，美國、歐盟等企業佔據技術壟斷地位，目前我國發酵工業核心酶製劑超過75%依賴國外供應。
表1 合成生物學領域主要國家專利申請情況（2015—2024年）
2）可持續低成本原料開發不足。
當前，我國生物製造產業原料構成相對單一，約90%的初始原料來自玉米等糧食作物，長期過度依賴主糧不僅面臨“與民爭糧、與畜爭飼”的矛盾，也不利於原料自主可控與產業可持續發展。轉向非糧生物質資源成爲理想途徑，但潛力尚未充分釋放：農林廢棄物資源豐富，卻以就地還田爲主，離田高值化利用仍處於起步階段；工業副產碳源量大價廉，卻普遍被低值處置；一碳資源來源廣泛、成本低廉，是下一代綠色製造的潛在原料，但其生物轉化技術尚處實驗室驗證階段。與此同時，非糧生物質資源大規模產業化仍面臨多重瓶頸，主要包括原料轉化效率低、過程抑制物多以及一碳生物技術的商業化條件尚未成熟。
3）生物製造裝備在自主性和系統性方面存在明顯短板。
從基礎研究到生產應用，多個環節受制於人：在基礎研究端，部分高端科研儀器高度依賴進口，制約自主創新並帶來科技安全風險；在生產端，原材料、加工、配件、檢測等細分領域，尤其生物反應器、生物分離介質、儀器儀表等關鍵設備和材料，與國際先進水平仍有差距，同時在分離提取水平、檢測評價技術、智能控制流程等方面也存在不足，部分核心儀器依賴進口。此外，行業整體尚未形成完備的裝備與技術體系，在“十四五”期間雖以產品爲核心啓動了一批中試與示範工程，但在工程裝備成套系統等方面仍缺乏完善的評價標準。
4）生物製造產業面臨突出的人才短缺問題。
一方面，高端複合型人才儲備薄弱，現有的人才結構及人才培養體系難以滿足行業需求，結構性短缺問題顯著；另一方面，產教融合不夠緊密，導致人才培養與需求脫節。高校學科設置與產業需求存在結構性失衡，研究生培養偏重上游菌種設計與理論研發，而中下游發酵工藝、工程放大等實踐型環節相對薄弱，造成發酵及工程過程等領域人才緊缺。此外，產學研協同機制不完善，也進一步制約了複合型人才的培養與科研成果的轉化。
4 建議
4.1 統籌佈局生物製造關鍵核心技術協同攻關
加強頂層設計與部門協同，統籌資源配置，借鑑國際經驗並結合國情制定國家生物製造產業發展藍圖，明確可考覈的發展目標與實施路徑，爲全鏈條發展提供系統性指導。聚焦生物製造領域重大基礎問題、共性基礎技術和關鍵核心技術，系統部署重大研究專項，具體包括強化基礎研究引領突破、實施基礎能力建設專項、部署關鍵核心技術攻關專項、推進重大產品工程化與應用示範。
4.2 打造“非糧生物質資源高效、高值化利用+合成生物製造”新模式
強化可持續低成本原料開發，探索糖蜜、玉米漿等低成本生物質原料利用，加強木質纖維素等非糧生物質的規模化應用；推廣綠氨等綠色可再生資源，重塑產業鏈佈局，賦能邊遠地區成爲生物製造中心；優化澱粉碳源產業鏈，爲第二代、第三代生物製造技術的成熟應用奠定產業基礎。短期內，重點突破木質纖維素爲原料的第二代生物製造技術。未來，佈局以一碳化合物（CO2、CH4、CO等）爲原料的第三代生物製造技術。
4.3 加強生物製造裝備系統集成與國產化應用
加速推進生物製造領域關鍵儀器設備研發。突破高靈敏度檢測器、自動化樣品處理模塊等關鍵技術，實現生產全流程的自動化與智能化，提升系統穩定性和效率；構建產學研聯合攻關機制；通過政策激勵和資金支持，推動國產裝備在終端用戶的規模化應用，並加速性能迭代，增強產業自主可控能力。
4.4 強化協同以加速科技成果產業化
構建貫通上下游的生物製造產業生態系統，整合資源、打破創新鏈與產業鏈壁壘，通過集羣化發展促進上下游協作，實現產業鏈整體升級。在基礎研究到應用研究環節，打造概念驗證平臺，推動科研成果實現從概念到驗證的“0到1”突破。在中試到產業化環節，建設一批智能化、定製化的一站式生物製造中試基地，推動科研成果實現從“1到100”的中試轉化。
4.5 建設多元化的生物製造科技人才梯隊
加強生物製造領域跨學科人才培養與引進，包括建立高層次人才庫、實施國際人才引進計劃等。探索生物製造產學研協同育人新模式，着力培養應用型、工程化緊缺人才，支持高校、科研院所依託“產教聯合體”“產業學院”“卓越工程師學院”等平臺，深化校企聯合培養機制。
本文作者：楊豔萍、李釗、李昌柔、張宏翔、陳國強、黃和
作者簡介：楊豔萍，中國科學院文獻情報中心、中國科學院大學經濟與管理學院信息資源管理系，研究員，研究方向爲農業與生物科技戰略情報；黃和（通信作者），南京師範大學食品與製藥工程學院、江蘇省合成生物基礎研究中心，教授，中國工程院院士，研究方向爲發酵與輕工生物技術。
文章來 源 ： 楊豔萍, 李釗, 李昌柔, 等. 中國生物製造發展現狀、問題與對策[J]. 科技導報, 2026, 44(5): 24−31 .
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