生物制造，是一种以工业生物技术为核心的先进生产方式，利用生物组织或生物体等进行物质加工，从而生产各种人类所需产品的先进物质转化工业模式。具有原料可再生、过程清洁高效等特征，有助于推动经济的绿色低碳发展，作为生物技术与先进制造深度融合的颠覆性范式，已成为全球新一轮科技革命和产业变革的制高点。
十五五规划纲要前瞻布局未来产业篇章中指出：瞄准引领未来发展重点领域，构建未来产业全链条培育体系，推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点。本文为十五五规划未来产业第二篇：生物制造。
生物制造“十四五”发展成就
1、生物制造产业
生物制造，不同于以化石资源为原料的传统工业制造，生物制造所使用的生产材料基本上是可持续再生的原料，生产的产品也可降解可回收，整个生产过程更加绿色低碳。《“十四五”生物经济发展规划》明确提出“依托生物制造技术，实现化工原料和过程的生物技术替代，发展高性能生物环保材料和生物制剂，推动化工、医药、材料、轻工等重要工业产品制造与生物技术深度融合，向绿色低碳、无毒低毒、可持续发展模式转型。”
而合成生物学正是解锁生物制造的核心密码。什么是合成生物？简言之，它如同工程师设计机器，对生物体进行系统化设计与重编程。科学家通过编辑基因回路、构建代谢通路，将细胞改造为高效、精准的“活体工厂”，按指令生产目标物质。
以黑龙江发改委发布的《关于征集2026年省重点研发计划生物制造专项项目储备指南的通知》提出其生物制造发展的4大方向为例，一般将生物制造分为以下四大领域：
生物基化学品和材料。非粮生物质糖化技术、L-乳酸、戊二胺等生产工艺迭代优化，生物基精细化学品、关键平台化合物等研发生产，聚乳酸、聚酯、尼龙等生物基材料开发应用等。
核心菌种和酶制剂。核心菌种、酶制剂产业化攻关，高产量、高转化率、高生产强度菌种开发及产业化应用等。
合成生物。人工合成细胞技术创新，细胞工厂创建，微生物基和植物基等生物合成食品研究，DNA合成与组装，生物计算与设计等。
生物能源。纤维素等非粮燃料乙醇、生物柴油、生物天然气、生物质甲醇、生物制氢等技术研发。
再通俗一点来看：
古早的生物制造：蜜蜂酿蜂蜜、酵素……
现代的生物制造：利用生物技术和生物基材料，摆脱了化石原料依赖和高污染、高排放的加工模式，走出一条绿色低碳的发展路子。如用餐厨废油，也就是大家俗称的“地沟油”来提炼生物燃料（生物航煤）；如秸秆经生物发酵等工序处理，变成一种半透明的粒子——聚乳酸。用这种材料做成包装袋、薄膜或者一次性吸管，能在一定程度上替代石油基塑料制品。
应用领域：
当前，合成生物学正渗透至多个关键领域。在医疗健康领域，从抗体药物和mRNA疫苗到细胞治疗，众多颠覆性疗法的底层支撑正是合成生物学；在农业与食品领域，人造肉、精准饲用蛋白等产品不断涌现；在工业与材料领域，生物基聚酰胺、可降解塑料正逐步替代传统石油基产品；在环保领域，高效降解酶与碳捕获微生物，为污染治理打开了全新思路。
农业是生物制造目前应用的一个常见领域。围绕生物肥料、生物农药等方向，推出一批新一代农业生物产品。近年来，生物农药、生物肥料、生物育种等在我国得到了研发应用，为我国农业的绿色可持续发展提供助力。我国地域辽阔，自然条件复杂，因此，微生物物种群也丰富多样。这些为我国生物农药、生物肥料等的研发提供了天然优势。
医药是生物制造目前应用的一个增长领域。如凭借人工智能技术，研发人员建立起虚拟生物药物库，通过基于生物学逻辑的人工智能算法和相关应用软件，经由人工智能技术的运算、分析和预测，在短期内获取过去需要数月的线下实验才能获得的结果，极大缩短了大分子药物的开发周期。
2、生物制造现状
综合工信部、央视等相关信息，“十四五”期间，我国生物制造产业蓬勃发展，在规模、技术、集群建设等方面多点突破，成为推动经济结构优化升级的重要力量。
政策推动顶层设计，2024年政府工作报告，首次将生物制造写入。2025年，工信部联合国家发改委发布《关于开展生物制造中试能力建设平台培育工作的通知》。同时，在《工业和信息化部办公厅关于开展2024年生物制造标志性产品征集工作的通知》（工信厅消费函〔2024〕382号），经省级工业和信息化主管部门推荐及专家评价等程序，形成了“生物制造标志性产品名单（第一批）”。而2026年工信部将编制发布 《“十五五”生物制造发展规划》。这些动作无不说明，政策力度持续推动。
产业规模稳步扩大，“十四五”期间，我国生物制造产业规模稳步扩大，总规模达1.1万亿元，生物发酵产品产量占全球70%以上。其中食品及添加剂、生物制药等细分领域年产值超4000亿元，推动生物制造成为新的经济增长点。又如生物基材料、生物基化学品等细分领域规模持续增长，生物发酵产值较“十三五”末增长20%左右，一些大宗产品产量位居世界首位；透明质酸、聚乳酸、人工合成淀粉等部分新兴领域实现与发达国家并跑或领跑。
技术创新成效显著，创新实力不断增强。我国生物制造领域专利申请量全球占比超过20%，建成一批国家重点实验室和产业创新平台，国产高通量基因测序仪、大规模发酵罐等新型仪器装备实现产业化应用。不过，我国虽在下游产业链与应用生态具备优势，但上游基因编辑、数据库等核心技术仍受制于人。需警惕美国“设计－制造”闭环模式对我国产业链的挤压，亟须通过自主创新实现全链条突破。
产业集群优势凸显，产业结构不断优化。北京、天津等地成为生物制造创新策源地，山东、黑龙江、河南等地形成大宗生物发酵制品制造基地，重庆、广东等地原创性成果不断涌现。我国生物制造领域已培育形成一批年营业收入超百亿元的骨干企业，新增数十家国家级制造业单项冠军企业、国家级专精特新“小巨人”企业，因地制宜培育首批40余家中试能力建设平台和一批优质孵化器。
国际技术突破在即，近年来，基因编辑、AI驱动的生物设计、高通量DNA合成等底层技术快速迭代，推动生物制造迈向产业化关键阶段。美欧已将生物制造定位为“21世纪经济主权争夺战”的核心战场。2022年以来，美国签署启动“国家生物技术和生物制造计划”行政令，发布《美国生物技术和生物制造远大目标》等一系列战略政策，构建覆盖DNA合成、AI生物设计、生物铸造厂的全链条体系，意在完全掌控生物技术和生物制造全产业链。欧盟通过“地平线2020”和“地平线欧洲”等研究框架计划，系统布局生物制造领域的研究。德国通过了“国家生物经济战略”，积极推动合成生物技术在工业领域的应用，巴斯夫、赢创等化工巨头在生物制造技术的产业化方面取得了显著成果。
生物制造“十五五”发展策略
1、生物制造发展趋势
据相关研究预测，2026年合成生物学与生物制造的经济影响将触及千亿美元量级，其将成为未来产业竞争的战略制高点之一。据麦肯锡预测，原则上市场60%的产品可以采用生物制造的方法进行生产，预计在未来10~20年将直接产生约4万亿美元的经济价值。预计到21世纪末，生物制造有望创造30万亿美元的经济价值，占全球制造业的1/3。
生物制造技术凭借原料可再生、过程绿色化、产物可设计等优势，在可辐射能源、化工、食品、医药等多个国民经济关键领域起到关键作用，成为破解传统制造业资源依赖高、碳排放强度大、技术迭代滞后等结构性矛盾的核心抓手。
来自谭天伟（中国工程院院士、北京化工大学校长）的文章，生物制造凭借“可再生碳源利用－低碳工艺设计－产品碳封存”的全生命周期负碳特性，成为实现碳中和的关键路径。据测算，生物基产品较石化路线平均减排50%~70%，若在化工、材料领域实现30%的替代率，2030年前可累计减排超15亿吨二氧化碳。
2、生物制造存在问题
我国生物制造产业在向规模化迈进的过程中，仍存在一系列亟待突破的发展瓶颈。
首先，原料来源过于集中。现阶段，绝大多数生物制造项目仍以玉米淀粉等粮食基原料为主，其使用比例高达九成；而对木质纤维素、二氧化碳等非粮原料的利用则不足5%。这使得原料开支在总成本中的比重超过60%，构成了产业发展的首要成本约束。
其次，技术成果的工业化应用匹配度不足。通过合成生物学等手段设计出的生物催化剂（如工程菌株），往往难以适应实际的工业原料与大规模生产环境。实验室培育的菌种在放大生产时，常出现环境耐受性差、代谢效率低等问题，导致从实验室到工厂的工程化放大成功率低于10%，形成了所谓的“达尔文悖论”。
再次，下游分离与纯化环节成本高昂。生物制造的后处理过程尚未得到足够重视，例如许多生物基材料单体要求纯度达到99.9%以上，而沿用传统的分离工艺会使该环节成本占到总成本的40%以上，严重拖累了产品的商业化进程。
最后，产品的市场竞争力与经济性有待提升。一方面，生物制造所能生产的产品种类还不够丰富，高附加值产品偏少，同时发酵产能存在结构性过剩。另一方面，基于合成生物学技术的新产品面临市场准入流程缓慢的难题，这削弱了相关企业的国际竞争力。
3、生物制造发展策略
“十五五”时期，我国生物制造产业进入关键发展期。
最重要的是编制发布“十五五”生物制造发展规划，明确标志性产品和人工智能典型应用案例，培育生物制造中试平台，开展高性能生物反应器揭榜挂帅等工作，努力推进生物制造迈向发展新阶段。
第一层：聚焦核心区域，打造战略支点。
首先，应优先在产业基础雄厚、创新资源密集的京津冀、长三角、珠三角（粤港澳大湾区）布局，设立生物制造产业的先行先试集聚区。这些区域不仅是传统的生物制造创新策源地与产业集聚区，更具备构建“科研-技术-产业”上下游紧密衔接的协同基础。以此为战略支点，能够快速形成示范效应，辐射带动全国。
第二层：培育多元主体，激活创新生态。
在确定的区域载体内，着力培育一批高潜力的初创企业，并积极引导大型央企、行业龙头企业与这些初创企业开展深度合作。这种“大手拉小手”的模式，旨在融合大企业的产业资源、市场渠道与初创企业的前沿技术、创新活力，共同构建一个生机勃勃的生物制造创新生态和前沿阵地。
第三层：创新体制机制，破除发展障碍。
为保障上述生态高效运转，必须在关键制度层面大胆探索、先行先试。针对知识产权保护、科技成果转移转化、高端人才引进、金融资本扶持等核心环节，设立“绿色通道”，实施更具针对性和力度的政策倾斜。其目标是营造一个符合国际发展趋势、能够吸引全球创新要素的产业环境。
第四层：畅通转化路径，加速产品落地。
创新成果能否快速转化为市场竞争力是关键。需进一步完善新产品入市的安全性评价标准和市场准入评审制度，简化流程、提高效率，以促进创新成果的快速转化和产品上市。通过此举，旨在催生一批技术领先、具有国际影响力的新产品与新标准，从而提升我国在该领域的全球话语权。
第五层：构建绿色循环，保障长远发展。
为实现产业的健康可持续发展，必须为其注入长期动能。要加快建立生物基产品的低碳综合评价体系与减排量化标准，并推动将生物基产品尽快纳入全国碳交易市场。通过利用税收优惠、碳交易等市场机制，显著提升生物制造产品的绿色竞争力与经济性，最终形成以市场力量驱动技术迭代和产业升级的良性循环，筑牢产业发展根基。
同时，围绕以下三方面重点打造一批重点工程和主要任务：
A、打造生物制造自主技术创新体系：
同时要加强科技研发和创新攻关，推进产学研用金协同发展，筑牢产业基础，拓展应用产品。瞄准生物制造面临的基础科学问题和重大工程化瓶颈，加强原始创新和关键核心技术攻关，促进科技创新和产业创新深度融合；加快建设一批服务能力强、可共享的中试平台。
一是聚焦底层技术自主创新，着力缩小与领先国家在基础数据、核心软件等关键环节的差距，并大力推动生物技术与人工智能的交叉融合。
二是集中力量攻关核心生物催化剂的设计与构建，重点实现具有特殊功能的酶分子理性设计，以及构建能适应复杂工业环境的高稳定性、高性能底盘微生物细胞，从而打造一套能够匹配我国工业原料与生产条件的生物催化体系。
三是筑牢自主可控的软硬件与数据根基，构建拥有自主知识产权的大型生物数据库，并配套建设大规模DNA合成与智能组装、标准化生物元件与工程菌种资源库、自动化生物设计平台等基础设施。
四是搭建智能化的“干实验”研发平台，建设覆盖从“蛋白质结构预测”到“代谢网络建模”再到“细胞工厂虚拟迭代”的完整计算模拟与智能设计平台，以此全面提升我国在生物制造领域的源头创新能力。
五是攻关“卡脖子”的关键专用装备，自主研发并制造诸如高通量DNA合成仪、在线代谢物监测传感器、模块化智能生物反应器等高端专用设备，最终实现生物制造核心装备的自主可控。
六是突破预处理酶解效率低、抑制物耐受性差等技术瓶颈，发展可再生能源驱动的二氧化碳生物炼制过程，形成木质纤维素、二氧化碳等一系列特色资源原料利用技术体系。
B、发挥生物制造龙头企业牵引作用：
还要发挥龙头企业牵引带动作用，从上游品种创制，到下游食品、药品、生物基材料等产品应用方面同步发力，加快构建生物制造产品矩阵和企业矩阵，推动生物制造产业“串珠强链”。
同时，建设一批可辐射中小创新企业的通用型生物制造的中试放大平台和中试基地，提供“菌种设计－工艺验证－产品认证”全链条服务，有效推进从基础研究到制造生产的每个放大阶段的技术创新迭代，将技术转化周期压缩至3~5年，加速推进初创企业及科研院所“从0到1”的突破性技术进入量产阶段。
中试是生物科技创新成果向工业生产转化的关键环节，是生物制造产业体系的重要支撑，十五五期间，需要加快“化点成珠”“串珠成链”，提升生物制造中试能力建设水平。
C、扩宽生物制造赋能百业应用场景：
进一步拓展生物制造产品在医疗健康、新型材料、绿色能源、航空航天等领域的广泛应用。提升多元化、高端化的产品供给能力，进一步降低大众消费产品生产成本，不断满足日益增长的消费需求，积极培育新增长点。
同时要依托化工、医药等行业的龙头企业，围绕未来绿色发展和新经济模式构建的重大需求，开发生物航空燃料、低碳生物基化学品与材料、替代蛋白等重大战略产品，建立新一代生物制造产品体系和产业示范。
生物制造“十五五”地方行动
我国在京津冀、长三角、粤港澳大湾区等关键区域，已围绕生物制造这一未来产业形成了各具特色、协同推进的政策体系与产业生态。这些地区的实践不仅涵盖了生物制造各细分领域的全部重点，更在区域协同、创新策源和全链条布局上展现出更丰富的维度。
1、京津冀：强强联合，构建“研发-转化-生产”协同生态
京津冀地区充分发挥北京科技创新策源地、天津研发转化、河北产业承载的互补优势，通过机制创新推动合成生物制造产业一体化发展。
政策与联盟驱动协同：2025年1月，三地政府共同推动成立了 “京津冀合成生物制造产业创新联盟” ，由北京化工大学牵头，旨在打造资源共享平台，推动菌种知识产权保护、行业标准创制及产业链协同发展。这标志着三地协同从项目合作上升到制度性、生态化共建的新阶段。
差异化布局与园区联动：三地形成了清晰的差异化布局：北京聚焦基础研究与技术创新；天津打造从基础研究、技术创新到工程转化的完整体系；河北则作为重要的原料与生产基地，并成立产业联盟配套支持。为此，三地签署了 “合成生物制造伙伴园区计划” ，以北京未来科学城、天津港保税区、秦皇岛北戴河新区等6个园区为试点，推动成果转化落地。
金融支持与典型案例：协同发展获得了坚实的金融支撑，工商银行京津冀三地分行为相关企业提供了 近百亿元的意向授信。企业层面的协同实践生动具体，例如，微元合成公司在昌平区（中关村合成生物制造产业集聚区）进行研发和中试，而将吨级生产线落地河北秦皇岛北戴河新区，实现了“北京研发、河北生产”的高效协同。这种模式充分利用了北京的科技资源与河北的原料、港口及生产成本优势。
2、长三角：创新策源与全链条培育，竞速未来产业赛道
长三角地区凭借深厚的产业基础、活跃的资本市场和强大的科研实力，正致力于打造从技术策源到产业集聚的未来产业全生命周期培育体系。
省市分层布局与基金助力：三省一市均出台了培育未来产业的行动方案，进行分层布局。例如，上海授牌了首批未来产业先导区；江苏提出优先发展10个成长型未来产业；浙江和安徽也有各自的优先发展领域。在资金层面，常州市成立了 20亿元的合成生物产业专项基金，全力打造创新策源地。
聚焦产业化与集群建设：该地区高度重视创新链与产业链的深度融合。第二届长三角（泰州）合成生物赋能大健康产业发展大会明确以“产业化”为核心，现场签约了8个优质产业化项目。泰州市正牵头建设 “泰连锡”生物医药国家先进制造业集群，并聚焦合成生物新赛道，构建从菌种构建到商业化生产的全链条服务体系。
平台建设与生态营造：通过建设重大创新平台促进转化，例如常州引进了华大工程生物学长荡湖研究所，聚焦共性技术与装备研制。江苏省旨在打造 “技术策源—应用牵引—企业孵化—产业集聚”的未来产业全生命周期培育体系。
3、粤港澳大湾区：目标引领与系统攻坚，建设全球竞争力创新高地
广东省以建设具有全球竞争力的产业创新高地为目标，出台了系统性的行动方案，路径清晰，攻坚方向明确。
顶层设计与发展目标：2025年1月，广东省政府办公厅印发了 《广东省加快建设生物制造产业创新高地行动方案》 。方案设定了量化的阶段性目标：到2027年，产业总产值达到 5000亿元左右，核心菌种自主率达40%左右；到2035年，总产值迈上 万亿元台阶。
七大创新行动：方案部署了覆盖全创新链的七大行动，具体包括：前沿颠覆性科技创新、自主酶制剂与菌种攻关（对应“核心菌种和酶制剂”）、高端仪器和试剂攻坚、原料供给保障、创新平台建设、生物信息资源库升级以及安全支撑护航。
赋能千行百业：方案详细规划了“生物制造+”的融合路径，如 “生物制造+医药”（创新药、先进诊疗、现代中药）、 “生物制造+化工”（生物基化学品和材料）等，明确了产业转化的具体领域。
综上所述，我国主要经济区域的生物制造产业推进已超越单一技术攻关，进入 “区域协同 × 创新生态 × 全链条布局” 的系统竞争阶段。
京津冀的核心特征是 “跨行政区协同” ，通过联盟、伙伴园区等机制设计，破解研发与生产脱节的问题，形成内部分工明确的一体化生态。
长三角的核心特征是 “市场化全链条培育” ，依托雄厚的产业基础与资本，通过专项基金、集群建设、大会平台等方式，高效推动科技成果从实验室走向市场。
粤港澳大湾区的核心特征是 “高水平目标引领与系统攻坚” ，以建设全球创新高地为目标，通过顶格行动方案进行系统部署，兼顾前沿创新、关键工具自主和安全保障。
这些区域的实践，连同黑龙江对产业共性问题的聚焦攻关，共同构成了我国生物制造产业多层次、多路径的立体发展图景，为培育新质生产力、抢占未来经济制高点提供了坚实支撑。
