SynBio团队 | 宁玉强 赛迪顾问

生物制造被认为具有引领“第四次工业革命”的潜力，已成为国家竞争前沿阵地。目前，全球已有超过60个国家和地区制定生物制造发展路线图和行动计划，抢占生物制造产业发展先机。中国也积极布局生物制造产业发展新赛道，中央及地方均出台一系列支持政策，为产业发展营造良好环境。随着“生物+”跨界融合方向推动技术创新与产业升级，中国生物制造产业将迎来更多发展机遇，未来三年的产业规模增速将保持在两位数以上。

近日，《企业家》杂志发表了赛迪顾问股份有限公司医药健康产业研究中心总经理 宁玉强关于《生物制造产业核心领域现状和趋势研判》一文。【SynBioCon】转载，与行业共享。

宁玉强

赛迪顾问股份有限公司医药健康产业研究中心总经理

生物制造是以工业生物技术为核心的先进生产方式，即以基因工程、合成生物学等前沿生物技术为基础，利用生物质资源或菌种、细胞、酶等生命体生理代谢机能或催化功能，通过工业发酵工艺规模化生产目标产物的制造过程。生物制造产业是以工业生物技术为基础，对生物质资源或菌种、细胞、酶等生命体进行合成加工，并广泛应用于医药、化工、能源、材料、农业、食品等领域的战略性新兴产业（见图1）。

数据来源：赛迪顾问医药健康产业研究中心

图1  生物制造产业链全景图

产业链上游以生物质原料供给和专业设备支撑为核心，正经历从“传统资源依赖”向“技术驱动”的转型。在生物质原料方面，通过构建“植物基+动物基+微生物基+合成生物基”的四元原料体系，中国已实现生物质资源利用率提升40%。以玉米秸秆为例，通过预处理技术可提取纤维素、半纤维素和木质素，分别用于生产生物乙醇、聚乳酸和活性炭，形成“吃干榨净”的资源利用模式。在生物制造设备方面，生物反应器的智能化升级成为关键突破点，新型气升式发酵罐将产能提升30%，能耗降低25%，推动生物制造向规模化、集约化发展。

产业链中游是生物制造产业的核心，覆盖多个高价值领域，呈现明显的技术分层特征。在生物制药领域，抗体药物研发进入3.0时代，双特异性抗体、ADC药物等创新产品管线数量年均增长65%，单抗药物从研发到上市的周期已缩短至8年。在生物基材料领域，形成“基础材料—功能材料—复合材料”的产品矩阵，聚乳酸（PLA）在包装领域的渗透率突破15%，PHA生物可降解塑料在农用地膜市场占有率达28%。值得关注的是，合成生物学技术催生新赛道，通过基因编辑技术构建的工程菌株，使PHA生产成本降至传统工艺的60%。

产业链下游注重市场触达与场景延伸，产品应用正在重构传统产业格局。在医疗领域，企业通过生物3D打印技术实现个性化植入物定制，产品毛利率提升至75%。农业领域，微生物肥料在东北黑土地改良中表现突出，使玉米产量提升12%，化肥使用量减少30%。值得关注的是，生物制造与数字技术的融合创新，工业互联网平台使生物发酵过程控制精度提升至0.1%，产品批次一致性达99.8%，推动产业向智能化、绿色化转型。

2024年全球生物制造产业规模达到约12190亿美元，同比增长7.4%。预计到2030年全球生物制造产业规模将突破2万亿美元，复合增长率8.4%。2024年中国生物制造产业规模达到1.01万亿元，同比增长15.4%。预计到2030年中国生物制造产业规模将突破2.5万亿元，复合增长率16.8%。

2024年，中国生物制造产业规模排名前三的细分领域分别是生物制药、生物食品、生物化工产品。其中，生物制药仍是中国生物制造产业规模最大的细分领域；生物食品、生物化工产品、农业生物产品的产业规模处于第二梯队，规模占比相对稳定；生物基材料、生物能源的产业规模相对较小，整体处于第三梯队，未来发展空间广阔（见图2）。

生物制药：基因编辑与合成生物学的融合应用，重构了生物制药价值链。在治疗地中海贫血症中，基于CRISPR-Cas9的基因编辑技术，通过改造患者造血干细胞实现血红蛋白正常表达，使年治疗成本从120万元降至35万元。合成生物学构建的“细胞工厂”技术，采用工程化酵母菌株生产胰岛素，通过高密度发酵将单位产量提升300%。双特异性抗体生产采用灌流培养工艺，结合在线质量监控系统，将生产周期从传统批次工艺的180天缩短至120天。AI药物设计平台应用深度学习算法，在PD-1抑制剂开发中实现抗体亲和力提升4倍，显著降低脱靶效应。

生物食品：工业生物技术正在改写食品生产逻辑。高通量筛选结合代谢工程，在益生菌菌株选育中实现产酸能力提升5倍，发酵乳制品通过微胶囊包埋技术将货架期延长至90天。细胞培养肉技术采用3D生物打印，通过胶原蛋白支架定向诱导肌肉细胞分化，脂肪细胞占比达85%。个性化营养配方系统通过肠道菌群检测，利用机器学习算法定制功能食品，复购率达65%。

生物化工产品：生物催化技术在化工领域的应用正在突破传统边界。定向进化技术改造的脂肪酶，使生物柴油转化率提升至98%，反应条件优化为常温常压。合成生物学设计的人工固碳路径，利用蓝藻细胞将二氧化碳转化为甲醇，效率提升40%。生物法制备长链二元酸采用酶催化技术，纯度达99.5%，带动国内产业链价值提升35%。

农业生物产品：生物制造重构农业生产要素。全基因组选择技术结合高通量测序，使水稻抗倒伏品种选育周期缩短至2年，产量潜力提升15%。微生物组测序指导的精准施肥技术，在东北黑土地示范田实现氮磷利用率提高25%，化肥用量减少40%。孢子包埋技术应用于生物农药，将田间存活率提升至85%，带动30万亩农田减少化学农药使用量，每亩增收200元。

生物基材料：生物制造推动材料产业范式革命。通过基因工程改造的大肠杆菌菌株生产PHA，使成本降至2.8万元/吨，在海洋养殖网箱领域替代率突破30%。生物基碳纤维前驱体技术采用发酵法生产聚乳酸，抗拉强度达T800级，满足新能源汽车轻量化需求。

生物能源：生物制造技术重塑能源生产体系。纤维素酶解技术升级采用复合酶制剂，使秸秆乙醇转化率提升至75%，万吨级示范项目实现全组分利用。藻类光生物反应器技术突破，通过微藻培养实现单位面积产油量40吨/公顷。“分布式收储+区域化加工”模式应用于生物质发电，将原料收集半径缩短至30公里，年减排二氧化碳12万吨，农户年均增收5000元。

值得关注的是，生物制造各领域呈现显著的技术交叉特征、跨领域协同创新的产业逻辑。生物制药的灌流培养技术迁移至生物能源领域，使沼气产率提升20%。生物基材料副产物通过固态发酵转化为生物肥料，形成“材料—肥料”循环。

一是产业生态重构。跨领域协同与集群化发展，生物制造产业呈现“横向跨界融合、纵向链条延伸”趋势。在医药领域，抗体药物与基因治疗形成“预防—诊断—治疗”闭环；在材料领域，生物基材料与新能源汽车、电子信息产业深度耦合。产业集群效应凸显，粤港澳大湾区通过量子计算与合成生物学结合，构建“AI+生物制造”创新平台，带动区域产业集群产值突破300亿元。同时，产业链安全成为战略重点，关键原料多元化供应体系加速构建，通过基因工程技术改造地衣芽孢杆菌，使杆菌肽发酵单罐产量提升40%。

二是区域格局重塑。资源禀赋与技术优势的错位竞争，生物制造区域布局呈现“东密西疏、南新北重”趋势。东部沿海地区依托人才、资本优势，聚焦生物医药、高端医疗器械等领域；中西部地区凭借资源禀赋，发展生物基材料、生物能源等产业。内蒙古通过建设生物质精炼产业园，形成“秸秆—糖平台—精细化学品”产业链；成都依托电子信息产业基础，打造“生物制造+数字经济”融合发展示范区。区域协同机制逐步完善，长三角城市群通过共建共享中试平台，实现技术转移效率提升60%。

三是技术革命深化。合成生物学作为底层技术，在数字技术的加持下，正推动生物制造从“经验试错”转向“理性设计”。CRISPR-Cas12a基因编辑技术使底盘细胞改造效率提升200%，定向进化技术开发的新型酶制剂使生物柴油转化率突破98%。AI与生物制造的深度融合催生新范式：蛋白质结构预测模型将抗体药物设计周期缩短50%，数字孪生技术实现连续流发酵过程0.05%精度控制，产品批次一致性达99.9%。值得关注的是，光遗传学技术在生物制造中的应用取得突破，通过光控代谢开关实现目标产物产量提升40%。

四是产品创新迭代。高附加值与场景化应用突破，生物制造产品呈现高端化、定制化趋势。在医药领域，基于噬菌体展示技术的双特异性抗体药物进入临床Ⅲ期，CAR-T细胞疗法使复发难治性淋巴瘤患者5年生存率提升至58%；在材料领域，菌丝体材料实现建筑保温板商业化应用，其保温性能较传统材料提升30%。场景化创新催生新市场：基于肠道菌群检测的个性化营养干预方案覆盖超500万个用户；工业废气生物脱硫技术在钢铁行业应用，年减排二氧化硫超20万吨。

五是资本要素重组。多层次资本市场的精准赋能，资本加速流向生物制造领域，投资逻辑从早期技术驱动转向“技术+场景”双轮驱动。企业通过合成生物学技术开发的新型甜味剂获国际认证，估值突破10亿美元；生物基材料领域，企业通过亿元级融资推动菌丝体材料量产，碳足迹较传统工艺降60%。资本市场创新工具不断涌现，绿色信贷、碳金融等金融产品支持生物制造企业降低融资成本。生物制药领域，企业通过智慧能源管理平台实现车间耗电量节省，为碳资产证券化提供实践范例。

当前，生物制造产业正经历从“技术突破阶段”向“产业化加速阶段”的战略转折。随着底层技术体系的持续突破、跨界融合机制的不断完善以及政策创新红利的集中释放，产业发展将实现从“单点技术应用”到“全产业链重构”的跨越式升级。未来全球竞争格局将呈现三大核心维度：一是原始创新能力在基因编辑、合成生物学等底层技术领域的持续突破；二是跨学科协同创新机制在生物医药、绿色材料等重点领域的深度构建；三是全球化布局能力在供应链安全、技术标准制定等方面的全面提升。

面对产业变革窗口期，建议市场主体构建“技术研发—场景创新—生态构建”的三维竞争力体系。企业应强化源头创新能力，建立产学研协同攻关机制，同时加快应用场景开发与商业模式创新；建议地方政府构建“平台支撑—要素保障—市场引导”的产业服务矩阵，重点打造公共技术平台、完善要素配置体系、创新市场应用场景。通过多方协同发力，推动生物制造产业成为引领全球工业体系绿色转型的主导力量，为实现“双碳”目标和高质量发展提供核心技术支撑。