生物制造，中國的下一個增長引擎

原文發表于《科技導報》2026 年第5 期 《 中國生物制造發展現狀、問題與對策 》

生物制造正成為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》邀請南京師范大學校長、中國工程院院士黃和團隊撰寫文章，梳理了生物制造的概念內涵，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。針對中國生物制造產業面臨的挑戰提出了相關建議。

生物制造蘊含巨大潛力，有望成為全球經濟增長的新引擎。中國將生物制造作為新質生產力的核心代表和六大未來產業之一，全力打造為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、生物制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 生物制造概念的內涵

國際上，歐盟與美國基于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，

• 歐盟將生物制造視為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，覆蓋全產業鏈范疇，涵蓋農業、林業、漁業、食品加工、紙漿造紙等基礎領域，并延伸至化工、生物技術和能源產業的關鍵環節。

• 美國則將生物制造定義為“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制造的過程”，核心聚焦于“以生命科學與生物技術創新為驅動的先進生物制造”，行業范圍較歐盟更窄，不包括煙草制造、皮革制品、木材加工、紙制品、家具及服裝等傳統行業。

國內對生物制造的界定主要呈現雙維視角：

• 在技術范式維度，將其定義為以合成生物學、人工智能等前沿技術驅動的先進制造方式，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；

• 在產業范疇維度，則強調其作為綠色制造核心載體的定位，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 生物制造領域科技發展趨勢

近年來，生物制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，推動生物煉制向更加清潔、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。

合成生物制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 主要國家生物制造戰略舉措

1）美國：強調充分利用先進生物技術和生物制造的潛力，以鞏固其全球生物制造領域的領導地位和競爭力。自2022年起，美國密集發布了一系列生物制造戰略政策，包括美第14081號行政命令——《關于推進生物技術和生物制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》《生物技術與生物制造宏大目標》《生物制造戰略》等。

2）歐盟：將生物制造視為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》、《與自然構筑未來：促進歐盟的生物技術和生物制造》等，并舉辦生物制造政策峰會，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《工程生物學國家愿景》，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制造業發展；日本則啟動《生物制造革命推進專項研究開發計劃》，并發布新版《生物經濟戰略》，將生物制造和生物基產品列為核心支柱之一，著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 中國生物制造發展現狀與問題

3.1 中國生物制造發展現狀

中國生物制造領域取得顯著進展。

• 在科技進展方面，國家先后實施“合成生物學”“綠色生物制造”等國家重點研發計劃專項，原創性成果不斷涌現，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占全球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制造率先實現產業化。

3.2 中國生物制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為美國的約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。

• 三是部分高端酶制劑高度依賴進口，該領域技術門檻高、研發投入大且周期長，美國、歐盟等企業占據技術壟斷地位，目前我國發酵工業核心酶制劑超過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，我國生物制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，也不利于原料自主可控與產業可持續發展。轉向非糧生物質資源成為理想途徑，但潛力尚未充分釋放：農林廢棄物資源豐富，卻以就地還田為主，離田高值化利用仍處于起步階段；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，是下一代綠色制造的潛在原料，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）生物制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，多個環節受制于人：在基礎研究端，部分高端科研儀器高度依賴進口，制約自主創新并帶來科技安全風險；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”期間雖以產品為核心啟動了一批中試與示范工程，但在工程裝備成套系統等方面仍缺乏完善的評價標準。

4）生物制造產業面臨突出的人才短缺問題。

一方面，高端復合型人才儲備薄弱，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，也進一步制約了復合型人才的培養與科研成果的轉化。

4 建議

4.1 統籌布局生物制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，借鑒國際經驗并結合國情制定國家生物制造產業發展藍圖，明確可考核的發展目標與實施路徑，為全鏈條發展提供系統性指導。聚焦生物制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范。

4.2 打造“非糧生物質資源高效、高值化利用+合成生物制造”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，重塑產業鏈布局，賦能邊遠地區成為生物制造中心；優化淀粉碳源產業鏈，為第二代、第三代生物制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為原料的第二代生物制造技術。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。

4.3 加強生物制造裝備系統集成與國產化應用

加速推進生物制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，并加速性能迭代，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制造產業生態系統，整合資源、打破創新鏈與產業鏈壁壘，通過集群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、定制化的一站式生物制造中試基地，推動科研成果實現從“1到100”的中試轉化。

4.5 建設多元化的生物制造科技人才梯隊

加強生物制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。探索生物制造產學研協同育人新模式，著力培養應用型、工程化緊缺人才，支持高校、科研院所依托“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：楊艷萍、李釗、李昌柔、張宏翔、陳國強、黃和

作者簡介：楊艷萍，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，研究方向為農業與生物科技戰略情報；黃和（通信作者），南京師范大學食品與制藥工程學院、江蘇省合成生物基礎研究中心，教授，中國工程院院士，研究方向為發酵與輕工生物技術。

文章來 源 ： 楊艷萍, 李釗, 李昌柔, 等. 中國生物制造發展現狀、問題與對策[J]. 科技導報, 2026, 44(5): 24?31 .

本文有刪改，

內容為【科技導報】公眾號原創，歡迎轉載
白名單回復后臺「轉載」

《科技導報》創刊于1980年，中國科協學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的研究成果、權威性的科學評論、引領性的高端綜述，發表促進經濟社會發展、完善科技管理、優化科研環境、培育科學文化、促進科技創新和科技成果轉化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、科技新聞、科技評論、本刊專稿、特色專題、研究論文、政策建議、科技人文等。