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基于合成生物学的生物制造已经涵盖了医药、食品、个护、农业、化工、材料和能源等多个领域，其核心在于构建能够高效合成目标产物的细胞工厂。

近年来，生物制造不断在产业化和市场化方面展现活力:在医药领域，通过生物制造可以合成复杂的生物活性分子，加快新药研发进程;在材料领域，生物制造不仅可以制成布料、生物塑料，还能制作医用植入材料;在能源领域，生物柴油和生物乙醇可作为化石燃料的替代品……

本章节将从生物制造的产业链以及应用方向两方面展开详细介

绍。

第一节 !生物制造产业链分析

生物制造产业链可分为上、中、下游三个环节，上游聚焦使能技术的开发，包括 DNA 和蛋白质的“读-写-编-学”技术、生物元件和流程的自动化/高通量化等，主要关注技术的颠覆创新和降本增效中游是对生物系统及生物体进行设计、改造的技术平台，其核心技术为路径开发，注重生物制造路线的选择及技术上的全流程贯通。下游则涉及人类衣食住行各方面的应用开发和产品落地，即“生物制造+”中下游核心技术在于大规模生产的成本、批间差及良品率等指标的把控。中下游企业之间并无明确界限，不少生物技术公司实质上为中下游一体化布局。

目前，在上游原材料方面，中国第一代生物制品主要以淀粉和脂肪为代表，已经达到了完善的商品化阶段，并占有了主导地位。相对而言，第二代生物质制造所用的木质纤维素(如玉米秸秆)等原材料则将逐渐走向生产中试和工业化的示范阶段。不过，两代原料都面临着供应困难、产业集聚不足、商业化程度不足和储运成本高等问题，导致有效供应不足。

因此，以超临界二氧化碳为原料的生物转化技术则形成了第三代生命制造的关键路线，其使用也能够有效减少传统生物产品制造业的原材料成本。

从原料层升级方向看，目前正从第一代碳源往二三代碳源升级，现阶段非粮碳源如秸秆是较有潜力的原料升级方向，远期有望在风能、

光能、水能等可再生能源驱动下，以 CO₂、甲烷、CO 等一碳化合物做为原料，去实现高附加值产品的生物合成。

生物制造产业中游的工业生物核心技术是支撑生物制造发展的关键。在这一生物转化体系中，工业生物酶和菌种研发技术仍是我国的技术短板。在关键装备研发生产方面，核心部件对外依存度较高。这都直接影响中国生物制造工业与研究。

下游关注从产品替代到行业颠覆的“生物制造+”。生物制造行业的下游应用广泛且多元化，涵盖了医药、食品、农业、能源、材料等多个领域，并促使重要行业的生产朝着环保低碳、安全低毒、可持续发展的方向实现了转变。生物制造业已经成为全球大部分先进经济体科技产业布局的关键方向之一。据预测，在未来十几年内，生物加工技术将逐步取代约三分之一的石油化工和煤化工领域，这一变革将对全球经济格局产生深远且具有颠覆性的重大影响。下游市场的多样

化需求为生物制造行业提供了广阔的发展空间，也促使企业不断创新以满足不同应用场景的要求。

第二节 生物制造的重点应用方向

2014年世界经济合作与发展组织(OECD)发布《合成生物学政策新议题》报告，预测未来将有 35%的化学品和其他工业产品可能涉及生物制造。当下，全球约10%的化学品已经实现生物基转型，并以每年 20%的速度不断增长。

根据麦肯锡研究:理论上全球约60%的物质在未来可通过生物制造方式实现生产。生物制造的方式有望对未来医药、化工、食品、能源、材料、农业等传统行业带来巨大影响。预计未来10年，400 余个应用场景可能对全球经济每年产生超过2万亿美元的直接经济影响。从更远视角来看，生物制造有望在未来十年创造30万亿美元的经济价值，占全球制造业经济价值的1/3。在生物制造的产业链中，“生物制造+”是形成国民经济支柱产业的关键。