《经济周刊》记者 孙冰 孙庭阳驻马店泡沫板橡塑板专用胶
秸秆变成可降解吸管，玉米变成速干T恤面料，二氧化碳变成淀粉……这些看似互不关联的场景，都指向制造的“微观”面——生物制造。
生物制造是“十五五”规划纲要提出的未来产业向之，关乎群众生活和绿发展。“十四五”时期，我国生物制造产业总规模达1.1万亿元。生物制造产业规模的提升，不但能缓解碳排放压力，还将带来庞大的新增市场。近日，记者采访有关和企业，看看与生物制造密切相关的“细胞工厂”里发生着怎样的故事。
——编者
把多制造从化工厂搬到“细胞工厂”
“这些发酵罐中，数万亿肉眼看不见的微生物正不知疲倦地干活——吃下玉米淀粉、葡萄糖等，生成各类产品。”微元成创始人刘波向记者递来小杯透明黏稠的液体，“这就是用微生物生产出的阿洛酮糖，跟蜂蜜口感很像。”
阿洛酮糖热量低。过去，阿洛酮糖的生产长期面临成本、工艺流程复杂的难题。而成生物制造，能让设计好的生命体将淀粉糖在体内转化成阿洛酮糖。目前，微元成旗下工厂已可量产阿洛酮糖等多款产品。
“生物制造与‘双碳’目标非常契驻马店泡沫板橡塑板专用胶，人类需要用新的式解决能源和材料问题。”北京化工大学生命科学与技术学院党委书记、教授曹辉说。
“生物制造主要有两大发展向：是替代化学成，二是替代动植物组织提取。化学成经济好，但环境不友好，动植物组织提取则常常成本昂或不易得。”科学院微生物研究所项目研究员刘树文告诉记者，“这就是我们希望把多制造从化工厂等搬到‘细胞工厂’的重要原因。”
什么是“细胞工厂”？
论是大学和科研机构的实验室，还是生物制造中试平台和生产基地，记者看到多的就是大大小小的发酵罐，里面就是不计其数的“细胞工厂”。“简单来说，生物制造就是通过生物体来实现加工制造的过程。它主要利用细胞——如细菌、酵母、动植物细胞等，通过酶催化其自身的生理代谢，‘吃下’原料，代谢出人们需要的物质，并通过工程化技术进行规模化生产。”曹辉说，这就是发酵罐里的“造物”过程。
如果说生物制造替代化学成，比拼的是谁便宜、谁绿，那在替代动植物组织提取面，生物制造的表现为亮眼。
以曾被称为“软黄金”的透明质酸为例。过去提取透明质酸，需要大量的公鸡鸡冠。如今国内企业通过“细胞工厂”生产透明质酸，生产成本大幅下降。仅华熙生物，在全球透明质酸原料市场份额中占比就过四成，产品销往70余个国和地区。
再比如氨糖，这是膝关节保健品的重要原料。以前用虾蟹壳碎之后的粉加浓盐酸进行降解提取，成本、废酸污染严重。国内企业成功开发微生物发酵法，生产成本降至传统提取工艺的1/4。依托技术优势，我国氨糖原料出口量占全球市场的60—70。
“生物制造能助力很多域降本增驻马店泡沫板橡塑板专用胶，甚至可能改变个产业。”曹辉说。
技术产业化面临多种挑战
和其他技术的产业化路径相同，生物制造也需要经过原始创新、技术转化和产业化，才能从实验室走向大市场，其中每步都不易。
刘树文介绍，生物制造的技术链条可分为3个核心环节：是菌种设计，即通过“设计—构建—测试—学习”的循环造“细胞工厂”；二是发酵工艺，即放大培养与过程控制；三是分离纯化，即产物提取与精制。“后两个环节我们基本与国外水平相当，甚至工程化能力强，产业链率是全球。大的挑战是在菌种设计环节，源头创新不足。”刘树文说。
“菌种（包括酶）是生物制造的基础，也是关键的部分。如何提菌种代谢率、原料适应和工艺匹配，保温护角专用胶已经是生物制造中的核心竞争点。”国纤维创新中心主任、东华大学教授华平告诉记者，“大自然中的菌种和酶非常多，先要识别出哪些是可用的，然后对菌种进行编辑、改和提升。这个过程需要使用基因测序设备和基因编辑工具。原来都是的，现在华大基因等企业也能够提供国产化基因测序设备，但有些设备与水平相比还存在定差距。”
江南大学未来食品科学中心教授康振告诉记者，当前，生物制造已成为各国占科技和工业先地位的新赛道，竞争焦点就是底层核心技术主权。“当前的主要挑战是底层核心利仍被海外垄断；基础数据库、生物设计工业软件自主化不足；菌种设计仍以迭代改良为主，能用但不先、可应用但难引；端特种菌种与底层工具卡脖子风险突出。”康振说。
另大挑战是通过中试检验。中试是从实验室到产业化的关键环节和经关卡，华熙生物中试成果转化中心总经理恩旭告诉记者，实验室里表现优异的菌种和工艺，旦放大到几吨甚至几十吨的发酵罐，整体成功率大约只有20。
AI技术重塑生物制造全流程
利用玉米或秸秆里的糖分，“喂饱”基因编辑过的微生物，并代谢出基础单体化学品，再经聚、复，变成种密度仅为钢的1/4、比铝轻1/3的能生物基材料，这是上海凯赛生物的创新技术。如今，公司生产的新材料已走出实验室，应用在新能源车的电池外壳、人物流车的车厢、航空冷链的温控箱等。
研发端仍在提速。凯赛生物投资了生物大模型企业“分子之心”，用AI（人工智能）设计和预测蛋白质结构，直接改造酶和菌种。仅数月，便可把野生菌的产率提升5倍。
多位受访认为，“十五五”时期，在国战略引、技术突破赋能、市场需求拉动等多重因素驱动下，生物制造将迎来提速的黄金发展期。尤其是AI技术的快速进步正在重塑生物制造从研发到生产的全流程。
以菌种设计环节为例，过去研发是试错模式，现在则是计驱动。“将AI的数据模拟与真实实验结，成功率和完成率大幅提升。过去构建个菌种可能要10年的研发时间，现在已缩短到1—2年。”曹辉说。
AI加快了技术迭代的速度，但生物制造还有个根本的问题要回答：应该让“细胞工厂”吃什么？
介绍，生物制造的原料正在不断演进。代原料是玉米等粮食作物。这是当前的主流选择，便宜且率，但也存在“与人争粮”的担忧。二代原料是秸秆等农林废弃物。转化率低于粮食，收集、储运等成本，技术难题尚待突破。三代原料是甲醇、乙酸等化工产物或碳化物。终目标则是直接使用大气中的二氧化碳。曹辉表示，钢铁厂炼钢时产生的工业尾气，经过乙醇梭菌的代谢转化，可以变成粗蛋白含量过80的鱼饲料蛋白，这样的工艺已在部分钢企规模化应用。
华平认为，我国在生物制造域可以利用整个制造链和产业链的完整优势，实现规模化量产，终形成全球竞争力。另外个优势是能源优势，如果能将清洁能源与生物制造耦，将太阳能、风能融入生物制造过程，以秸秆和二氧化碳为原料，将新能源系统与生物制造体系融，就有可能建立个可持续的、从资源到产品的完整体系。相关词条:铝皮保温 隔热条设备 钢绞线厂家玻璃棉 泡沫板橡塑板专用胶
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