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基于合成生物學的生物制造已經涵蓋了醫藥、食品、個護、農業、化工、材料和能源等多個領域，其核心在于構建能夠高效合成目標產物的細胞工廠。

近年來，生物制造不斷在產業化和市場化方面展現活力:在醫藥領域，通過生物制造可以合成復雜的生物活性分子，加快新藥研發進程;在材料領域，生物制造不僅可以制成布料、生物塑料，還能制作醫用植入材料;在能源領域，生物柴油和生物乙醇可作為化石燃料的替代品……

本章節將從生物制造的產業鏈以及應用方向兩方面展開詳細介

紹。

第一節 !生物制造產業鏈分析

生物制造產業鏈可分為上、中、下游三個環節，上游聚焦使能技術的開發，包括 DNA 和蛋白質的“讀-寫-編-學”技術、生物元件和流程的自動化/高通量化等，主要關注技術的顛覆創新和降本增效中游是對生物系統及生物體進行設計、改造的技術平臺，其核心技術為路徑開發，注重生物制造路線的選擇及技術上的全流程貫通。下游則涉及人類衣食住行各方面的應用開發和產品落地，即“生物制造+”中下游核心技術在于大規模生產的成本、批間差及良品率等指標的把控。中下游企業之間并無明確界限，不少生物技術公司實質上為中下游一體化布局。

目前，在上游原材料方面，中國第一代生物制品主要以淀粉和脂肪為代表，已經達到了完善的商品化階段，并占有了主導地位。相對而言，第二代生物質制造所用的木質纖維素(如玉米秸稈)等原材料則將逐漸走向生產中試和工業化的示范階段。不過，兩代原料都面臨著供應困難、產業集聚不足、商業化程度不足和儲運成本高等問題，導致有效供應不足。

因此，以超臨界二氧化碳為原料的生物轉化技術則形成了第三代生命制造的關鍵路線，其使用也能夠有效減少傳統生物產品制造業的原材料成本。

從原料層升級方向看，目前正從第一代碳源往二三代碳源升級，現階段非糧碳源如秸稈是較有潛力的原料升級方向，遠期有望在風能、

光能、水能等可再生能源驅動下，以 CO?、甲烷、CO 等一碳化合物做為原料，去實現高附加值產品的生物合成。

生物制造產業中游的工業生物核心技術是支撐生物制造發展的關鍵。在這一生物轉化體系中，工業生物酶和菌種研發技術仍是我國的技術短板。在關鍵裝備研發生產方面，核心部件對外依存度較高。這都直接影響中國生物制造工業與研究。

下游關注從產品替代到行業顛覆的“生物制造+”。生物制造行業的下游應用廣泛且多元化，涵蓋了醫藥、食品、農業、能源、材料等多個領域，并促使重要行業的生產朝著環保低碳、安全低毒、可持續發展的方向實現了轉變。生物制造業已經成為全球大部分先進經濟體科技產業布局的關鍵方向之一。據預測，在未來十幾年內，生物加工技術將逐步取代約三分之一的石油化工和煤化工領域，這一變革將對全球經濟格局產生深遠且具有顛覆性的重大影響。下游市場的多樣

化需求為生物制造行業提供了廣闊的發展空間，也促使企業不斷創新以滿足不同應用場景的要求。

第二節 生物制造的重點應用方向

2014年世界經濟合作與發展組織(OECD)發布《合成生物學政策新議題》報告，預測未來將有 35%的化學品和其他工業產品可能涉及生物制造。當下，全球約10%的化學品已經實現生物基轉型，并以每年 20%的速度不斷增長。

根據麥肯錫研究:理論上全球約60%的物質在未來可通過生物制造方式實現生產。生物制造的方式有望對未來醫藥、化工、食品、能源、材料、農業等傳統行業帶來巨大影響。預計未來10年，400 余個應用場景可能對全球經濟每年產生超過2萬億美元的直接經濟影響。從更遠視角來看，生物制造有望在未來十年創造30萬億美元的經濟價值，占全球制造業經濟價值的1/3。在生物制造的產業鏈中，“生物制造+”是形成國民經濟支柱產業的關鍵。