专题：合成生物制造

《科技导报》2025年第23期出版了“合成生物制造专题”，刊登了《 》《 》《 》等文章。

本专题全面展示了合成生物制造在大分子药物合成、生物药分离纯化、食品生物制造、可再生能源、极端微生物代谢工程等领域的创新应用与实践进展，提出关键技术攻关方向，为未来生物制造的技术路线与产业发展提供参考。

点击文末阅读全文跳转官网免费下载当期全文

卷首语

01

（点击标题，跳转公众号阅读）

谭天伟

作者简介：谭天伟，现任北京化工大学校长、生物化工专家、中国工程院院士、中国可再生能源学会理事长，研究方向为能源与材料化学品的生物制造、工业酶催化、数字化细胞工厂的创新应用等。

谭天伟

凭借原料可再生、过程绿色化、产物可设计等优势，生物制造可辐射能源、化工、食品、医药等多个国民经济关键领域，有望形成“生物制造+”的新产业业态，成为破解中国传统制造业资源依赖高、碳排放强度大等结构性矛盾的核心抓手。

本文旨在阐明生物制造作为培育未来产业、推动绿色发展的战略引擎地位，在分析其全球竞争态势与中国现实优势（①生物发酵产能②氨基酸、有机酸等产量③市场规模④工业体系）的基础上，指出面临的核心技术挑战（①底层技术“卡脖子”②关键装备依赖进口③西方对中国产业链的挤压），并提出通过全方位创新实现产业链自主可控，以抢占生物制造战略制高点、塑造新发展优势。

科技评论

02

（点击标题，跳转公众号阅读）

刘晗、丁国徽

作者简介：刘晗，复旦大学人类表型组研究院，上海国际人类表型组研究院，复旦大学助理研究员，研究方向为生命健康领域技术趋势与发展战略；丁国徽（通信作者），上海国际人类表型组研究院，复旦大学研究员，研究方向为下一代生物数据设施关键技术、队列数据智能和科学驱动的全面健康。

本文阐释了人类表型组研究作为生命科学前沿的战略意义，系统介绍其通过精密测量与数据整合解密表型复杂关联的科学内涵，展示中国在该领域国际协作中的引领性贡献，并分析其驱动医学从“疾病治疗”向“健康维持”转变的潜力，最后指出应对数据标准化、治理与共享挑战是推动该领域发展的关键。

本刊专稿

03

（点击标题，跳转公众号阅读）

云慧敏、陈必强、谭天伟

作者简介：云慧敏，北京化工大学绿色生物制造全国重点实验室，北京化工大学国家能源生物炼制研发中心，北京化工大学经济管理学院，讲师，研究方向为生物制造系统建模与优化、全生命周期分析等；陈必强（通信作者），北京化工大学绿色生物制造全国重点实验室，北京化工大学国家能源生物炼制研发中心，北京化工大学生命科学与技术学院，教授，研究方向为生物催化剂工程；谭天伟（共同通信作者），北京化工大学绿色生物制造全国重点实验室，北京化工大学国家能源生物炼制研发中心，北京化工大学生命科学与技术学院，教授，中国工程院院士，研究方向为生物能源、生物材料、生物基化学品。

文章剖析中国生物制造产业在国家战略引领下的发展图景（传统发酵驱动→智能化、生物设计驱动），在肯定其巨大潜力和部分领域领先地位的同时，重点揭示了在原料、核心菌种、底层技术和高端装备与智能制造等方面面临的“卡脖子”风险与自主可控挑战，并系统规划了未来通过全链条技术创新实现智能化升级与绿色转型的关键路径，以推动中国在该战略性未来产业中构建核心竞争力。

生物制造产业链框架

特色专题

04

（点击标题，跳转公众号阅读）

汤晓玲、高炬灿、郑仁朝、郑裕国

作者简介：汤晓玲，浙江工业大学生物工程学院、绿色化学合成与转化技术全国重点实验室，教授，研究方向为生物催化转化；郑裕国（通信作者），浙江工业大学生物工程学院、绿色化学合成与转化技术全国重点实验室，教授，中国工程院院士，研究方向为医药、农药和营养化学品生物制造工程技术创新。

本文阐述合成生物制造作为关键颠覆性技术，如何通过生物催化、微生物细胞工厂构建等具体路径，推动化学药、现代中药及大分子药物等医药全领域的生产变革，实现更高效、绿色、精准的制造，从而驱动整个医药产业的转型升级与可持续发展。

化学药的合成生物制造

05

（点击标题，跳转公众号阅读）

赵岚、樊荣、魏炜、马光辉

作者简介：赵岚，中国科学院过程工程研究所、生物药制备与递送全国重点实验室、中国科学院大学化学工程学院，副研究员，研究方向为生化分离介质；樊荣（共同第一作者），中国科学院过程工程研究所、生物药制备与递送全国重点实验室、中国科学院大学化学工程学院，研究员，研究方向为生物反应过程与膜分离耦合技术；魏炜（通信作者），中国科学院过程工程研究所、生物药制备与递送全国重点实验室、中国科学院大学化学工程学院、中国科学院大学前沿交叉科学学院，研究员，研究方向为生物剂型工程；马光辉（共同通信作者），中国科学院过程工程研究所、生物药制备与递送全国重点实验室、中国科学院大学化学工程学院、中国科学院大学前沿交叉科学学院，研究员，中国科学院院士，研究方向为均一生物微球和微囊的制备及其在生化工程和医学工程中的应用。

本文阐明了分离纯化技术对于生物药制造产业的关键性，在分析其高成本、高难度挑战及国产化短板的基础上，系统梳理了新一代高效分离介质（粒径均一、超大孔、高载量、混合模式、亲和、多孔膜介质等）与先进集成装备（连续流层析、抗污染膜组件、反应分离耦合系统、分离检测耦合系统）的技术进展，并指出通过介质、装备与工艺的持续协同创新，推动中国生物药分离纯化向国产化、绿色化、智能化发展，是提升产业核心竞争力、构建现代产业集群的必由之路。

生物制造体系中的分离膜技术与分离对象

06

（点击标题，跳转公众号阅读）

刘云翔、孙梦璐、王明海、陈瑞、张立慧、黄和

作者简介：刘云翔，南京师范大学食品与制药工程学院，微生物改造技术全国重点实验室，博士研究生，研究方向为微生物蛋白开发及应用；张立慧（通信作者），南京师范大学食品与制药工程学院，微生物改造技术全国重点实验室，副教授，研究方向为微生物蛋白开发及应用等；黄和（共同通信作者），南京师范大学食品与制药工程学院，微生物改造技术全国重点实验室，教授，中国工程院院士，研究方向为合成生物学。

文章阐述合成生物学驱动下的食品生物制造技术在替代蛋白、功能脂质、淀粉及食品添加剂等领域的应用进展，在明确其重大战略意义与全球发展趋势（技术加速、政策分化、市场扩张）的同时，深入剖析了各领域面临的关键技术瓶颈（菌种选育与设计、高效发酵工艺优化以及食品加工等）与产业化挑战，并指出通过跨学科技术创新、标准化体系建立及全球化合作，推动食品产业向绿色、高效、可持续模式转型的未来路径。

食品生物制造流程

07

（点击标题，跳转公众号阅读）

张艺格、胡元森、王钦宏

作者简介：张艺格，河南工业大学生物工程学院、中国科学院天津工业生物技术研究所，低碳合成工程生物学全国重点实验室，博士研究生，研究方向为低碳生物合成；胡元森 (通信作者)，河南工业大学生物工程学院，教授，研究方向为微生物学；王钦宏 (共同通信作者)，中国科学院天津工业生物技术研究所，低碳合成工程生物学全国重点实验室，研究员，研究方向为工业生物进化与代谢工程。

可再生能源（光能、绿电、生物质能等）可以驱动CO₂生物转化为燃料、化学品及材料，本文综述了其技术路径（光能→直接/间接光合作用，绿电→直接/间接电微生物合成或酶催化，地热/生物质能）、挑战与前景。文章通过光能-生物（人工光合系统、代谢工程改造）、绿电-生物（微生物电合成、酶-电催化）及多能互补等关键系统的原理与案例，深入剖析了在能量传递、CO₂固定还原及碳流定向转化等方面面临的科技瓶颈，并指出通过跨学科创新与系统集成，推动该技术产业化，对实现碳中和目标及构建绿色低碳循环经济具有重要战略意义。

可再生能源驱动CO2生物转化利用

08

（点击标题，跳转公众号阅读）

陈江楠、陈国强

作者简介：陈江楠，清华大学生命科学学院，博士研究生，研究方向为合成生物学；陈国强（通信作者），清华大学生命科学学院，清华大学化学工程系，清华大学合成与系统生物学中心，清华北大生命中心，绿色生物制造全国重点实验室，教授，研究方向为工业生物技术、微生物聚羟基脂肪酸酯的合成与应用。

为实现“双碳”目标，工业生物制造需向绿色可持续转型。合成生物学推动生物制造发展，而极端微生物因其在严苛环境（高盐、高温、极端pH）下的生长优势，具有抗染菌、可连续、低成本生产的潜力，有望开启下一代生物制造。

文章阐述利用极端微生物（以盐单胞菌为范例）构建下一代工业生物技术，以解决传统发酵灭菌能耗高、难以连续生产等核心瓶颈。文章系统介绍了针对盐单胞菌的基因与代谢工程工具开发，展示了其在生产生物材料PHA和高值化学品、利用废弃物资源等方面的成功应用，并通过产业化案例证明了该技术路线的可行性与巨大潜力，最终指出其是推动生物制造向更高效、低碳、可持续方向发展的关键战略路径。

基于盐单胞菌所开发的技术

科技人文

09

（点击标题，跳转公众号阅读）

厚宇德

作者简介：厚宇德，山西大学科学技术史研究所，教授，研究方向为物理学史与物理文化。

彭堃墀院士是中国第一位量子光学国家重点实验室的创建者。他在山西大学为国家打造了一支有战斗力的量子光学研究队伍，是科学家精神的践行者。

本文通过翔实案例，全方位展现了彭堃墀院士如何以其科研人生深刻诠释科学家精神。他胸怀祖国、甘于奉献，奠定了中国量子光学实验研究的基础；他求实创新、躬耕不辍，取得了系列前沿突破；他善于协同、精于育人，打造了一支罕有的稳定而卓越的研究团队。他的事迹表明，科学家精神是引领科研工作者取得卓越成就、服务国家发展的核心力量。

彭堃墀（左一）与吴令安（右一）、谢常德（右二）和Jeff Kimble（左二）

本期科技新闻