原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》2025 年第23 期 《 中國(guó)生物制造關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展與未來(lái)趨勢(shì) 》

生物制造作為實(shí)現(xiàn)綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)路徑，正沿著“原料—技術(shù)—過(guò)程—產(chǎn)品”全產(chǎn)業(yè)鏈加速演進(jìn)?！犊萍紝?dǎo)報(bào)》邀請(qǐng)中國(guó)工程院院士譚天偉團(tuán)隊(duì)撰文，文章分別從原料端、技術(shù)端、過(guò)程端、產(chǎn)品端重點(diǎn)介紹了生物制造原料向非糧生物質(zhì)拓展的最新進(jìn)展、設(shè)計(jì)應(yīng)用、技術(shù)融合創(chuàng)新及應(yīng)用前景。最后，提出關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方向，為未來(lái)生物制造的技術(shù)路線與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

生物制造是指利用生物系統(tǒng)或其組成成分，通過(guò)原料替代、生產(chǎn)工藝創(chuàng)新或新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方式，實(shí)現(xiàn)能源、化工、材料、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的低成本、規(guī)模化和可持續(xù)生產(chǎn)的一種新型工業(yè)生產(chǎn)模式。未來(lái)的生物制造正加速?gòu)膫鹘y(tǒng)發(fā)酵驅(qū)動(dòng)向智能化、生物設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)的顛覆性制造范式躍遷。

在全球新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的浪潮下，生物制造作為生物技術(shù)與先進(jìn)制造深度融合的核心方向，承載著推動(dòng)制造業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的歷史使命。近年來(lái)，國(guó)家層面將生物制造明確納入未來(lái)戰(zhàn)略體系。2024年，政府工作報(bào)告提出要“積極打造生物制造、商業(yè)航天、低空經(jīng)濟(jì)等新增長(zhǎng)引擎”，并在2025年再次強(qiáng)調(diào)要“培育生物制造、量子科技、具身智能、6G等未來(lái)產(chǎn)業(yè)”，標(biāo)志著中國(guó)生物制造發(fā)展進(jìn)入國(guó)家戰(zhàn)略的新階段。

1 生物制造的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

生物制造是利用生物技術(shù)和生物過(guò)程，通過(guò)微生物、酶、植物或動(dòng)物細(xì)胞等生物體作為生產(chǎn)平臺(tái)，制造各種化學(xué)品、材料和能源等產(chǎn)品的可持續(xù)生產(chǎn)模式。生物制造的核心產(chǎn)業(yè)鏈包括原料供應(yīng)、生產(chǎn)平臺(tái)（菌株與酶）、裝備、過(guò)程與工藝、產(chǎn)品管理與廢棄物處置等環(huán)節(jié)（圖1）。應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了能源、化學(xué)品、材料、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化妝品等多個(gè)行業(yè)，并在不斷拓展和深化中。

生物制造作為一種新興的工業(yè)生產(chǎn)模式，經(jīng)歷了從基礎(chǔ)研究到技術(shù)應(yīng)用的多次革新。早期的生物制造主要依賴傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)，用于生產(chǎn)基礎(chǔ)化學(xué)品和生物制品。近年來(lái)，生物制造底層技術(shù)與關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)不斷取得突破。

圖1 生物制造產(chǎn)業(yè)鏈框架

1.1 生物制造原料向非糧生物質(zhì)拓展

隨著木質(zhì)纖維素和一碳化合物高效利用技術(shù)的不斷突破，生物制造的原料體系正逐步從“糧食依賴”向更多元化的非糧生物質(zhì)拓展。這些新型原料不僅有效緩解了生物制造對(duì)可食糖類原料的高度依賴，也有助于減少與糧食生產(chǎn)在土地和資源上的競(jìng)爭(zhēng)。尤其值得關(guān)注的是一碳化合物，如二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、甲酸（CH2O2）、甲醇（CH4O）等，正成為下一代生物制造的重要候選原料。

在具體技術(shù)實(shí)踐上，美國(guó)Ginkgo Bioworks公司開(kāi)發(fā)的工程菌株已能夠高效將木質(zhì)纖維素水解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為稀有糖。諾維信公司設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)的新型纖維素酶和酵母菌株，則能夠?qū)⒗w維素向乙醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)到92%。更前沿的平臺(tái)如LanzaTech公司的氣體發(fā)酵技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了“負(fù)碳生產(chǎn)”的新模式，為低碳綠色制造提供了新的解決方案。

1.2 高性能菌種及酶的開(kāi)發(fā)向精準(zhǔn)化、智能化演進(jìn)

在生物制造體系中，微生物菌種是負(fù)責(zé)原料轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品合成的“生物工廠”，而酶則作為其中的“生物催化劑”，加速和調(diào)控代謝反應(yīng)。因此，高性能菌種與高效酶體系的開(kāi)發(fā)是提升生物制造生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本和優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量的核心因素。

傳統(tǒng)生物技術(shù)主要依賴實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)分析和模型輔助，通過(guò)物理、化學(xué)和生物學(xué)方法對(duì)生物過(guò)程進(jìn)行改造。隨著基因編輯技術(shù)的持續(xù)突破，特別是成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)序列（CRISPR）技術(shù)的廣泛應(yīng)用，微生物代謝途徑的精準(zhǔn)調(diào)控與系統(tǒng)重構(gòu)進(jìn)入了快速發(fā)展階段。生物制造從傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式改造，邁向機(jī)制驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)代謝工程新時(shí)代，使細(xì)胞“按需設(shè)計(jì)”的愿景逐步成為現(xiàn)實(shí)。與此同時(shí)，非模式微生物和極端微生物底盤(pán)的開(kāi)發(fā)取得重要進(jìn)展。此外，國(guó)際大型生物科技公司也在不斷加強(qiáng)工業(yè)菌種研發(fā)平臺(tái)的建設(shè)，通過(guò)打造核心菌種來(lái)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

在精準(zhǔn)化技術(shù)快速演進(jìn)的同時(shí)，AI正成為推動(dòng)菌種與酶設(shè)計(jì)智能化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。AI已能輔助建立更準(zhǔn)確的細(xì)胞代謝圖譜，實(shí)現(xiàn)代謝瓶頸識(shí)別、通路優(yōu)化和策略自動(dòng)生成。菌種開(kāi)發(fā)正從傳統(tǒng)的“試錯(cuò)優(yōu)化模式”轉(zhuǎn)向機(jī)制驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、智能決策、定制合成的新時(shí)代，為精準(zhǔn)化與智能化的生物制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界正在構(gòu)建基于AI的全流程自動(dòng)化平臺(tái)：美國(guó)伊利諾伊大學(xué)開(kāi)發(fā)的集AI設(shè)計(jì)—構(gòu)建—測(cè)試—學(xué)習(xí)于一體的智能工程化平臺(tái)，已應(yīng)用于番茄紅素生物制造；Ginkgo Bioworks公司通過(guò)引入AI和自動(dòng)化機(jī)器人技術(shù)，推動(dòng)了基因工程的產(chǎn)業(yè)化。

在戰(zhàn)略層面，美國(guó)政府已將AI與生物技術(shù)融合列為國(guó)家戰(zhàn)略重點(diǎn)。2022年，美國(guó)總統(tǒng)簽署“國(guó)家生物技術(shù)和生物制造計(jì)劃”，未來(lái)5年將對(duì)100萬(wàn)種微生物的基因組進(jìn)行測(cè)序，并系統(tǒng)解析至少80%的新發(fā)現(xiàn)基因功能。這一戰(zhàn)略不僅推動(dòng)生物制造智能化升級(jí)，也為生物技術(shù)創(chuàng)新提供了政策和技術(shù)范例。

1.3 過(guò)程工程技術(shù)及核心裝備向模塊化、智能化迭代

傳統(tǒng)生物制造在工業(yè)化過(guò)程中面臨諸多瓶頸，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品轉(zhuǎn)化效率。生物制造過(guò)程工程正在朝著模塊化和智能化系統(tǒng)集成的方向發(fā)展，推動(dòng)裝備設(shè)計(jì)理念和生產(chǎn)范式的升級(jí)，實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)生產(chǎn)的無(wú)縫銜接。

模塊化設(shè)計(jì)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化生物反應(yīng)器、分離純化單元等功能模塊的解耦，實(shí)現(xiàn)了“即插即用”式柔性組裝，大幅提高了工藝的靈活性和拓展性。進(jìn)一步地，虛擬反應(yīng)器模型的構(gòu)建使工藝預(yù)調(diào)試、故障預(yù)測(cè)與動(dòng)態(tài)優(yōu)化成為可能，從而提高了生產(chǎn)過(guò)程的精確性與可靠性。在制造工藝中，增材制造等個(gè)性化、精準(zhǔn)化技術(shù)的引入使得復(fù)雜組織和器官的仿生制造成為現(xiàn)實(shí)。此外，響應(yīng)環(huán)境刺激的材料開(kāi)發(fā)、分離效率和選擇性的提升，將成為未來(lái)研究的重點(diǎn)方向。

2 中國(guó)生物制造的核心技術(shù)問(wèn)題與挑戰(zhàn)

中國(guó)生物制造整體實(shí)力已接近國(guó)際先進(jìn)水平，部分領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先。然而，中國(guó)在生物制造領(lǐng)域仍面臨一系列技術(shù)與產(chǎn)業(yè)挑戰(zhàn)，以下從產(chǎn)業(yè)鏈不同階段簡(jiǎn)要闡述幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題（圖2）。

圖2 生物制造產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題與挑戰(zhàn)

2.1 資源利用與原料替代的技術(shù)瓶頸

目前，中國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)主要依賴以淀粉類物質(zhì)為代表的糧食資源，約90%的初級(jí)原料來(lái)自玉米等糧食作物。這種“以糧造料”的模式不僅加劇了“與民爭(zhēng)糧、與畜爭(zhēng)飼”的資源矛盾，還削弱了產(chǎn)業(yè)原料供應(yīng)的安全性和自主可控能力，成為制約生物制造可持續(xù)發(fā)展的重要障礙。

相比之下，中國(guó)非糧生物質(zhì)資源極為豐富，涵蓋農(nóng)作物秸稈、林業(yè)廢棄物及有機(jī)生活垃圾等多種類型，具有巨大的資源潛力。然而，在非糧生物質(zhì)的利用上仍面臨較大挑戰(zhàn)，尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化和高附加值的有效利用。因此，構(gòu)建多元化、非糧化原料體系，已成為推動(dòng)生物制造高質(zhì)量發(fā)展、突破資源約束的關(guān)鍵突破口。

2.2 核心菌種的自主可控性問(wèn)題

中國(guó)在微生物菌種資源的自主掌控能力上仍存在明顯短板，關(guān)鍵工業(yè)菌種和酶制劑的高度依賴已成為制約生物制造產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要瓶頸。特別是2025年4月4日起美國(guó)對(duì)中國(guó)科研人員訪問(wèn)敏感生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的限制，提高微生物資源的自主掌控能力，已成為保障國(guó)家生物安全、推動(dòng)生物制造產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的首要任務(wù)。

2.3 生物催化劑設(shè)計(jì)與底層技術(shù)短板

中國(guó)在生物催化劑智能設(shè)計(jì)領(lǐng)域起步較晚，與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在顯著差距。中國(guó)在酶設(shè)計(jì)、分子對(duì)接等核心技術(shù)環(huán)節(jié)，仍大量依賴國(guó)外開(kāi)發(fā)的如AlphaFold、RoseTTAFold、AutoDock等算法與平臺(tái)，關(guān)鍵技術(shù)的自主性亟待突破。

在菌種構(gòu)建方面，中國(guó)普遍通過(guò)敲除或過(guò)表達(dá)合成途徑中個(gè)別基因來(lái)優(yōu)化菌種，但這種方法周期長(zhǎng)、效率低，難以滿足高性能工業(yè)菌種快速構(gòu)建的需求。中國(guó)在菌種設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)算法與軟件開(kāi)發(fā)、高性能底盤(pán)細(xì)胞優(yōu)化、基因元件性能評(píng)估及表達(dá)調(diào)控的精細(xì)化等方面仍處于追趕階段，亟需加快自主構(gòu)建工程化菌種系統(tǒng)平臺(tái)，推動(dòng)技術(shù)集成和自主創(chuàng)新。

2.4 高端裝備與智能制造能力的不足

中國(guó)生物制造在裝備與自動(dòng)化體系方面存在明顯短板，尤其是在高端科研儀器和關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備的對(duì)外依賴度較高，這已成為制約自主創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)安全的關(guān)鍵因素。因此，構(gòu)建具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高端裝備體系，發(fā)展智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和可控的制造平臺(tái)，是推動(dòng)中國(guó)生物制造跨越式發(fā)展的關(guān)鍵支撐。

3 中國(guó)生物制造未來(lái)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向與關(guān)鍵任務(wù)

為實(shí)現(xiàn)生物制造的規(guī)?；?、智能化和綠色化發(fā)展，亟需圍繞全產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)開(kāi)展系統(tǒng)性的技術(shù)攻關(guān)。未來(lái)生物制造的技術(shù)突破將集中在原料供應(yīng)、細(xì)胞工程、裝備體系與過(guò)程控制以及終端產(chǎn)品拓展4大方向。以下將從原料端、細(xì)胞工程、裝備過(guò)程和產(chǎn)品應(yīng)用等方面系統(tǒng)闡述未來(lái)生物制造的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向與核心任務(wù)（圖3）。

圖3 生物制造關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向與關(guān)鍵任務(wù)

3.1 原料端：發(fā)展一碳原料轉(zhuǎn)化與非糧資源的利用技術(shù)

針對(duì)二氧化碳、一氧化碳、甲烷等低成本可再生碳資源，以及農(nóng)作物秸稈、林業(yè)廢棄物和木質(zhì)纖維素等豐富的非糧生物質(zhì)資源，未來(lái)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展高效的原料轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)。

1）一碳原料高效轉(zhuǎn)化。開(kāi)發(fā)可高效利用一碳原料的新型發(fā)酵技術(shù)和化學(xué)/多酶級(jí)聯(lián)催化體系，突破一碳原料到目標(biāo)產(chǎn)品生物合成技術(shù)。

2）非糧生物質(zhì)資源利用。充分利用中國(guó)豐富的非糧生物質(zhì)資源，實(shí)現(xiàn)原料的高轉(zhuǎn)化率與高附加值利用。構(gòu)建木制纖維素原料的智能化生物利用路線，實(shí)現(xiàn)從原料到目標(biāo)化學(xué)品的高效轉(zhuǎn)化。

3）智能化與工程化應(yīng)用。打通一碳原料及非糧資源的高效人工生物利用路徑，構(gòu)建智能生物發(fā)酵和催化技術(shù)平臺(tái)。完成一碳原料與非糧資源向化學(xué)品生產(chǎn)的工業(yè)放大驗(yàn)證與全生命周期評(píng)估，推進(jìn)規(guī)模化生產(chǎn)示范與推廣應(yīng)用。

3.2 細(xì)胞工程的智能設(shè)計(jì)與創(chuàng)制

在生物制造體系中，酶和菌種是生物制造的核心驅(qū)動(dòng)要素，因此，未來(lái)生物制造的重點(diǎn)之一是發(fā)展工業(yè)酶和菌種的精準(zhǔn)挖掘和智能設(shè)計(jì)技術(shù)。

1）工業(yè)酶的智能開(kāi)發(fā)。深入解析重要酶種的催化機(jī)制與構(gòu)效調(diào)控原理，結(jié)合AI模型和大數(shù)據(jù)分析，精準(zhǔn)發(fā)掘具有全新功能、新穎序列和高生物活性的酶基因資源。與此同時(shí)，開(kāi)發(fā)新型生物基元反應(yīng)，利用酶催化反應(yīng)替代傳統(tǒng)化學(xué)難以合成的反應(yīng)。此外，還需開(kāi)發(fā)適配性強(qiáng)的固定化材料與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高性能固定化酶制劑的低成本規(guī)模化制備。最終，要構(gòu)建基于AI驅(qū)動(dòng)的工業(yè)酶智能開(kāi)發(fā)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)酶信息的精準(zhǔn)挖掘和性能提升方法的快速創(chuàng)新。

2）智能細(xì)胞工廠與精準(zhǔn)生物發(fā)酵。應(yīng)開(kāi)發(fā)基于規(guī)則、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和AI方法的基礎(chǔ)開(kāi)源工具和算法，致力于細(xì)胞的AI建模，為細(xì)胞工廠的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)。其次，建設(shè)極端微生物資源庫(kù)，并開(kāi)發(fā)高效基因編輯技術(shù)，以大幅提升非模式微生物細(xì)胞工廠的制造能力。同時(shí)，利用AI分析大規(guī)模生物數(shù)據(jù)，建立集細(xì)胞代謝與過(guò)程控制為一體的智能細(xì)胞工廠技術(shù)。

3.3 裝備與過(guò)程：智能細(xì)胞工廠、精準(zhǔn)生物發(fā)酵、智能裝備

發(fā)展多元化的生物過(guò)程智能感知設(shè)備與在線檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)溶氧、pH值、溫度、底物濃度及代謝產(chǎn)物等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)高精度監(jiān)測(cè)。融合大數(shù)據(jù)和AI等前沿技術(shù)，建立精準(zhǔn)放大模型。通過(guò)開(kāi)發(fā)智能生物反應(yīng)器和過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)，構(gòu)建“智能感知—智能決策—智能調(diào)控”的生物反應(yīng)過(guò)程智能控制系統(tǒng)。此外，建立關(guān)鍵支撐材料數(shù)字設(shè)計(jì)平臺(tái)，推動(dòng)新一代智能生物制造系統(tǒng)的構(gòu)建。

1）高性能分離與材料技術(shù)。建立關(guān)鍵支撐材料的數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)高精度分離介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)分離效率和選擇性的雙重提升。推動(dòng)連續(xù)化分離工藝及裝備的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程集成化、模塊化與可擴(kuò)展性。探索響應(yīng)性材料和智能分離技術(shù)，提高工藝的靈活性和穩(wěn)定性。

2）智能裝備與過(guò)程集成。構(gòu)建智能化、模塊化的生物制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室—中試—工業(yè)生產(chǎn)的無(wú)縫銜接。結(jié)合AI與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率、降低能耗和資源消耗。推動(dòng)智能裝備與細(xì)胞工廠、精準(zhǔn)生物發(fā)酵的深度耦合，為生物制造的綠色低碳、柔性化和高通量化提供支撐。

3.4 產(chǎn)品端：生物制造驅(qū)動(dòng)的多領(lǐng)域產(chǎn)品體系拓展

生物制造不僅催生了高能量密度生物燃料、可持續(xù)材料、環(huán)境友好型產(chǎn)品和創(chuàng)新食品等新興產(chǎn)品，更推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)重構(gòu)與新業(yè)態(tài)涌現(xiàn)，帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。

1）能源領(lǐng)域推動(dòng)綠色低碳替代。應(yīng)重點(diǎn)布局生物航空燃料、生物氫能等可再生替代能源。

2）化學(xué)品領(lǐng)域突破生物基平臺(tái)化合物。應(yīng)重點(diǎn)突破生物基有機(jī)酸、多元醇、胺類等平臺(tái)化合物的合成瓶頸，為化工行業(yè)脫石化、降碳化提供重要支撐。

3）材料領(lǐng)域構(gòu)建可再生材料體系。材料端應(yīng)大力發(fā)展高性能可降解塑料、生物基纖維、復(fù)合材料等關(guān)鍵產(chǎn)品，推動(dòng)材料體系從石化依賴向可再生資源依托轉(zhuǎn)型。

4）醫(yī)藥領(lǐng)域合成生物學(xué)驅(qū)動(dòng)藥物創(chuàng)新。應(yīng)加快合成生物學(xué)驅(qū)動(dòng)的藥物中間體、中藥活性成分、天然產(chǎn)物和疫苗的開(kāi)發(fā)，以增強(qiáng)中國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

5）食品與農(nóng)業(yè)構(gòu)建非耕地依賴型營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)體系。在食品和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)大力發(fā)展替代蛋白、代糖、功能性食品和生物農(nóng)資產(chǎn)品，推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型與糧食安全保障。

6）環(huán)境治理與高端精細(xì)化應(yīng)用，拓展戰(zhàn)略新興賽道。在環(huán)境治理方面，應(yīng)發(fā)展生物降解材料與綠色修復(fù)制劑；在高端精細(xì)應(yīng)用方面，應(yīng)面向消費(fèi)升級(jí)與產(chǎn)業(yè)前沿，提升中國(guó)在新興產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)中的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。

未來(lái)，需要通過(guò)政策引導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)、示范推廣和國(guó)際合作，加快推動(dòng)生物制造產(chǎn)品的規(guī)模化應(yīng)用與國(guó)際化發(fā)展，使其成為支撐綠色低碳轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)支柱。

4 結(jié)論

隨著科技的不斷發(fā)展，生物制造已逐漸從傳統(tǒng)的以糧食為原料、依賴手工實(shí)驗(yàn)的模式，轉(zhuǎn)向更加智能化、綠色低碳、非糧資源化的生產(chǎn)路徑。

未來(lái)，生物制造將著重突破智能細(xì)胞工廠、精準(zhǔn)生物發(fā)酵與核心裝備國(guó)產(chǎn)化等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建更高效、穩(wěn)定、安全的制造體系。智能化技術(shù)的深度融入將推動(dòng)生物制造由經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)向“計(jì)算驅(qū)動(dòng)??智能決策”轉(zhuǎn)型，加速細(xì)胞工廠設(shè)計(jì)、路徑重構(gòu)與過(guò)程優(yōu)化。同時(shí)，非糧資源和一碳原料的廣泛應(yīng)用，將為生物制造開(kāi)辟全新的原料供應(yīng)渠道，減緩傳統(tǒng)糧食資源與生物制造之間的競(jìng)爭(zhēng)與矛盾，提升產(chǎn)業(yè)韌性。

盡管中國(guó)在生物制造領(lǐng)域已取得顯著進(jìn)展，但仍面臨許多挑戰(zhàn)，必須加大基礎(chǔ)研究投入，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)突破，進(jìn)一步提升產(chǎn)業(yè)自主可控能力。通過(guò)持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)體系提升與政策制度保障，中國(guó)有望進(jìn)一步夯實(shí)在生物制造領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為推動(dòng)全球綠色經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮更加重要的引領(lǐng)作用。

本文作者：云慧敏、陳必強(qiáng)、譚天偉

作者簡(jiǎn)介：云慧敏，北京化工大學(xué)綠色生物制造全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京化工大學(xué)國(guó)家能源生物煉制研發(fā)中心，北京化工大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，講師，研究方向?yàn)樯镏圃煜到y(tǒng)建模與優(yōu)化、全生命周期分析等；陳必強(qiáng)（通信作者），北京化工大學(xué)綠色生物制造全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京化工大學(xué)國(guó)家能源生物煉制研發(fā)中心，北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，教授，研究方向?yàn)樯锎呋瘎┕こ蹋蛔T天偉（共同通信作者），北京化工大學(xué)綠色生物制造全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京化工大學(xué)國(guó)家能源生物煉制研發(fā)中心，北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，教授，中國(guó)工程院院士，研究方向?yàn)樯锬茉?、生物材料、生物基化學(xué)品。

文章來(lái) 源 ： 云慧敏, 陳必強(qiáng), 譚天偉. 中國(guó)生物制造關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展與未來(lái)趨勢(shì)[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2025, 43(23): 24?32 .

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