本文綜述了國際工業生物技術發展格局，分析了我國近期在工業生物技術領域基礎研究、應用研究、技術轉化與產業發展方面取得的進展和成就，展望了我國工業生物技術發展的趨勢與機遇。

現代生物技術逐漸進入大規模產業化階段，全球生物經濟快速發展，工業生物技術作為生物經濟的支柱，支撐著生物制造、生物能源、生物農業、生物醫藥、生物環保和生物服務業等產業發展。

1 引言

工業生物技術致力于把生命科學發現轉化為實際的產品、過程、系統和服務，以滿足社會的需要，是人類模擬生物體系實現自身發展需求的高級自然過程。以卓越生物催化劑研究為核心的工業生物技術是繼醫藥生物技術、農業生物技術之后全球生物技術發展的“第三次浪潮”，經過十余年的發展，全球工業生物技術部門在創新研發、經濟增長和環境改善等方面取得了里程碑式進展，驗證了工業生物技術在可持續增長方面的潛力。

2 工業生物技術研發規劃

2.1 歐美研發規劃

早在2007年，美國在《2007-2012年農業法案》中就前瞻性地提出將主要發展可再生能源、生物基產品和可持續發展的新型生物質原料，以減少美國的溫室氣體排放，減輕對外國原油的依賴。其后，以美國能源部、農業部和國防部為主，在推進生物燃料、生物基產品與材料方面的投資逐年呈增加趨勢，并在技術研發和應用方面不斷獲得突破。2015年，美國發布《生物工業化路線圖：加速化學品的先進制造》，提出了生物學工業化的發展愿景。美國農業部2016年的研究報告指出，2014年生物基產品行業為美國經濟貢獻了3930億美元和422萬個就業崗位。

歐盟地區格外重視工業生物技術發展對緩解氣候變化的積極作用，普遍認同工業生物技術有利于打破資源消耗周期、節約能源和原材料、促使經濟可持續增長，并在歐洲戰略能源技術計劃中將生物燃料煉制列為重要發展方向之一。2009年10月，歐洲生物技術工業協會發布了題為《生物技術：減輕氣候變化的革命性技術》的報告，指出發展生物技術是氣候變化解決方案的支撐點，工業生物技術將為歐洲工業帶來革命性變化，促使工業向可持續方向發展，并實現到2030年減排10～25億噸的目標。2015年9月，歐盟發布《生物經濟之道：歐洲工業生物技術繁榮發展路線圖》，看好工業生物技術產品市場前景。歐洲生物產業協會（EuropaBio）2016年9月發布的研究表明，工業生物技術為歐盟提供了48.6萬個全職工作崗位，創造了316億歐元的產值。

歐洲地區三分之一的生物技術公司位于英國，英國政府始終對工業生物技術研發活動給予積極支持，將工業生物技術和生物精煉的研究作為優先發展的領域，并重點優先發展合成生物學創新研究，以英國生物技術與生物科學研究理事會（BBSRC）和工程與自然科學研究理事會（EPSRC）牽頭投入大量資金發展生物經濟。據BBSRC報告，2014年英國生物經濟總附加值（GVA）約為2,200億英磅，共提供了520萬個就業崗位，占英國GVA總量的13.6%，與建筑和金融服務業的數量相當。

2.2 我國研發規劃

我國《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》將生物技術作為未來著力發展的戰略高技術，先后制定發布了生物產業“十一五”、“十二五”、“十三五”發展規劃，加快促進生物技術與生物產業發展，并針對生物制造、生物基產品、生物質能、輕工業等重要部門制訂專項規劃，圍繞生物制造重大技術需求布局國家重點研發項目，在重大化工產品的先進生物制造、微生物基因組育種、工業酶分子改造等核心技術，以及工業生物催化技術、生物煉制技術、現代發酵工程技術、綠色生物加工技術等關鍵技術上取得重要突破。2011年至2015年，我國生物產業年均復合增長率達到15%以上，2016年廣義生物產業規模已達到約4萬億元。

2016年12月，國務院印發《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》，提出加快生物產業創新發展步伐、培育生物經濟新動力的重要任務，明確了發展目標：到2020年，生物產業規模達到8~10萬億元、形成一批具有較強國際競爭力的新型生物技術企業和生物經濟集群。

緊跟其后，國家發展改革委員會在《“十三五”生物產業發展規劃》中提出了2020年生物產業的發展目標，即生物產業規模達到8~10萬億元，生物產業增加值占國內生產總值（GDP）的比重超過4%，成為國民經濟的主導產業，并大幅增加就業崗位。并在推動生物制造規模化應用方面提出以下具體目標：提高生物制造產業創新發展能力，推動生物基材料、生物基化學品、新型發酵產品等的規模化生產與應用，推動綠色生物工藝在化工、醫藥、輕紡、食品等行業的應用示范；到2020年，現代生物制造產業產值超1萬億元，生物基產品在全部化學品產量中的比重達到25%，與傳統路線相比，能量消耗和污染物排放降低30%，為我國經濟社會的綠色、可持續發展做出重大貢獻。

同期，能源局公布我國《生物質能發展“十三五”規劃》，提出到2020年，生物質能基本實現商業化和規模化利用，生物天然氣年利用量80億立方米，生物液體燃料年利用量600萬噸，生物質成型燃料年利用量3,000萬噸；要求推進燃料乙醇推廣應用，加快生物柴油在交通領域的應用，推進技術創新與多聯產示范，并提出了到2020年，生物質能合計可替代化石能源總量約5,800萬噸，年減排二氧化碳約1.5億噸的氣候環境指標。

2017年5月，科技部印發《“十三五”生物技術創新專項規劃》，提出生物技術領域到2020年實現整體“并跑”、部分“領跑”的宏偉目標，力求在基礎研究和核心技術方面取得突破，基本形成生物技術創新體系和初具規模的生物技術產業，并繼續將生物制造技術作為發展重點，提出要建設以綠色生物制造等為重點的若干生物技術創新中心、5~10個產值過100億的生物制造專業園區的具體目標，將新一代生物檢測技術、基因操作技術、合成生物技術作為前沿關鍵技術，微生物組技術作為前沿交叉技術，過程工程技術作為共性關鍵技術，支撐生物醫藥、生物化工、生物資源、生物能源、生物農業、生物環保和生物安全等重點領域的發展。

我國在2015年發布的《中國制造2025》中提出了推動制造業由大變強、全面提升中國制造業發展質量和水平的重大戰略部署，強調全面推行綠色制造，大力促進新材料、新能源、高端裝備、生物產業綠色低碳發展，為生物制造發展指明了方向。為貫徹落實《中國制造2025》，組織實施好綠色制造工程，工業和信息化部于2016年9月發布了《綠色制造工程實施指南（2016—2020年）》，提出到2020年綠色制造水平明顯提升，綠色制造體系初步建立的總體目標，預期與2015年相比，傳統制造業物耗、能耗、水耗、污染物和碳排放強度顯著下降，重點行業主要污染物排放強度下降20%，工業固體廢物綜合利用率達到73%，部分重化工業資源消耗和排放達到峰值。

同期，工業和信息化部還研究編制了《輕工業發展規劃（2016－2020年）》和《醫藥工業發展規劃指南》，分別于2016年8月和11月印發。《輕工業發展規劃（2016－2020年）》從大力實施“三品”戰略、增強自主創新能力、積極推動智能化發展、著力調整產業結構、全面推行綠色制造、統籌國內外市場等六個方面提出了具體任務部署，以指導我國未來五年輕工業創新發展。《醫藥工業發展規劃指南》作為“十三五”時期指導醫藥工業發展的專項規劃指南，將指導醫藥工業加快由大到強的轉變，從增強產業創新能力、提高質量安全水平、提升供應保障能力、推動綠色改造升級、推進兩化深度融合、優化產業組織結構、提高國際化發展水平、拓展新領域發展新業態等八個方面提出了具體任務部署。

2017年11月，工業和信息化部圍繞制造業創新發展的重大需求，組織研究了對行業有重要影響和瓶頸制約、短期內亟待解決并能夠取得突破的產業關鍵共性技術，通過研判國內外產業發展現狀和趨勢，在廣泛征求意見基礎上，制定了《產業關鍵共性技術發展指南（2017年）》，將全生物降解聚丁二酸丁二酯及其共聚物的制備技術作為石油化工關鍵技術，生物基化學纖維產業化關鍵技術作為紡織關鍵技術，生物基原材料工程菌開發及規模化生產工藝技術、食糖綠色加工與副產物高值利用技術、天然產物（食品添加劑與配料）生物制備技術等作為輕工關鍵技術。

3 全球工業生物技術研發進展

3.1研究論文產出

為了觀察過去十年中工業生物技術基礎研究與技術創新發展態勢，基于研究積累和專家意見咨詢構建了工業生物技術領域核心主題詞表，以Web of Science平臺中的科學引文索引擴展版（Science Citation Index Expanded，SCI-E）收錄期刊為數據源，開展了2006—2016年間的全球工業生物技術領域研究論文計量分析（數據更新日期：2017年10月18日）。

如圖1，2006—2016年，全球工業生物技術領域在SCI收錄期刊上發文量總計403,348篇，其中中國研究人員參與的研究論文為64,429篇，占總量的15.1%，總數排名全球第二，僅次于美國，其后依次是德國、日本。同時，中國的論文總數呈逐年攀升趨勢，年均復合增長率達20.9%（圖2），至2016年發文總數達到11,266篇，超越美國（2016年發文11,072篇）成為年度發文量排名第一的國家。

3.2 發明專利產出

為了觀察過去十年中工業生物技術基礎研究與技術創新發展態勢，以經濟合作與發展組織（OECD）對生物技術的定義為基礎，聯合Linton等定義的工業生物技術專利分類，構建工業生物技術專利檢索策略，開展了2006—2016年間全球工業生物技術領域的發明專利計量分析（數據更新日期：2017年10月18日）。

2006—2016年（DII入藏年），全球工業生物技術領域專利申請量總計達515,677件，主要受理國專利公開的數量如圖3所示。中國專利總數達120,586件，占總數的23.4%，位居全球第一，其中來自中國專利申請人的申請占80.6%，其后依次是美國（93,027件，18.0%）、日本（73,675件，14.3%）。從圖4可以看出，與全球TOP10的專利受理國相比，中國的專利申請量呈逐年顯著攀升趨勢，年均復合增長率達18.7%。

4 我國工業生物技術研發進展

4.1研究論文產出

近兩年，中國學者在工業生物技術領域參與或獨立完成的多項前沿研究成果發表在生物技術領域高影響力的綜合性代表期刊。2017年，中國在合成生物學研究領域成果引人矚目，領銜完成4條真核生物釀酒酵母染色體的人工設計合成，成果在《科學》期刊上以封面論文形式同時刊發，取得繼合成原核生物染色體之后的又一里程碑式突破，有望推動工業生物技術發展的新一輪變革。同時，研究人員在生物質資源挖掘與利用、酶工程與生物催化機理研究以及細胞工廠設計與工業生物技術產品研發方面的研究取得一系列代表性成果。

在合成生物技術研究與應用方面，中國科學家領銜完成真核生物釀酒酵母4條染色體的從頭設計與全合成工作：天津大學元英進團隊完成了5號、10號染色體的化學合成，并開發了高效的染色體點突變修復技術；清華大學戴俊彪團隊完成了當前已合成染色體中最長的12號染色體的全合成；深圳華大基因研究院團隊聯合英國愛丁堡大學團隊完成了2號染色體的合成及有關分析。此外，中國科學院上海生命科學研究院楊晟研究組發現來源于弗蘭西斯菌的Cas效應蛋白（FnCpf1）與谷氨酸棒桿菌適配，開發了谷氨酸棒桿菌基因編輯系統，將操作周期縮短至3天，對基因組精細修改的效率可達100%。中國科學院微生物研究所婁春波研究組開發了一套普適于原核生物轉錄調控元件的絕緣化設計原則，極大地簡化了人工基因調控網絡的設計過程，為人工生命系統的理性設計奠定了重要技術基礎。中國科學院上海生命科學研究院覃重軍研究組開發了一種基于Cas9蛋白促進的同源重組組裝技術，并利用該技術在酵母體內組裝了長1.03Mb的大腸桿菌最小基因組MGE-syn1.0。

在微生物多樣性研究與應用方面，中國科學院上海生命科學研究院王四寶研究組與美國約翰霍普金斯大學研究人員合作，首次發現在按蚊中代代相傳的腸道共生菌，并借此殺滅按蚊體內瘧原蟲，從源頭上切斷瘧疾傳播。中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞中心領導的包括美國馬里蘭大學、北京大學、中科院水生生物所等在內的團隊通過闡明與調控微擬球藻中一系列內源II型二酰甘油酰基轉移酶（DGAT2）的分工與合作機制，證明工業微藻的藻油飽和度能夠定制化地人工設計，從而將微藻細胞工廠推入“藻油品質定制化”時代。

在酶工程與生物催化方面，清華大學戴俊彪研究組首次在釀酒酵母中揭示了介導組蛋白H4K8的2-羥基異丁酰基化水平調控的關鍵環境因子和去修飾酶類。這些新修飾的修飾蛋白組學和催化酶類的研究將極大促進我們對這些修飾的功能和調控的認識。中國科學院大連化學物理研究所趙宗保研究員團隊與瑞典查爾姆斯理工大學、德國法蘭克福大學研究人員合作設計改造脂肪酸合酶，擴展了脂肪酸合成機器的產物譜，相關研究成果在《自然-化學生物學》以封面論文形式發表。中國科學院天津工業生物技術研究所郭瑞廷研究組與美國伊利諾伊大學合作，首次解析了環烯醚萜合成酶（IRIS）及其復合體結構，并對IRIS的催化機理進行了研究。該成果對于環烯醚萜化合物衍生物的合成有重要的理論指導意義。

在生物基化學品研究與開發方面，浙江大學于洪巍研究組在釀酒酵母線粒體中構建異戊二烯合成途徑，產量達到2,527mg/L，實現目前異戊二烯在真核細胞中生產的最高產量。中國科學院南海海洋研究所在深海放線菌中發現了具有抗結核桿菌系列活性物質，并通過生物合成技術優化改造獲得強效抗結核抗生素怡萊霉素E，藥效是目前抗結核藥物活性的30倍。中國科學院上海有機化學研究所劉文團隊闡明了林可酰胺類抗生素的后期關鍵生物合成途徑，為定向改造林可酰胺類抗生素的結構奠定了理論基礎。

本節以Web of Science平臺中的科學引文索引擴展版（Science Citation Index Expanded，SCI-E）收錄期刊為數據源，對中國研究人員發表的工業生物技術研究論文進行了計量分析（數據更新時間為2017年10月18日）。

2014—2016年，中國學者在工業生物技術領域共發表研究論文29,939篇，其中中國科學院排名第一，共發文4,676篇，排在第二和第三位的是浙江大學和江南大學（表1）。中國科學院論文總數優勢明顯，發文的主要研究單元包括中國科學院微生物研究所、青島生物能源與過程研究所、大連化學物理研究所、過程工程研究所、上海生命科學研究院、天津工業生物技術研究所等。

從發表論文的被引情況來看，在發文量TOP20機構中，論文篇均被引用次數相對較高的機構分別是中國科學技術大學、南京大學、清華大學、天津大學和北京大學；擁有在所屬學科中被引量居于TOP1%的高被引論文數量相對較多的機構包括中國科學院、清華大學、北京大學、浙江大學和華南理工大學等。

對各研究機構在工業生物技術子領域發文量分布統計結果（圖4）進行分析發現，在總發文量TOP20機構中，生物基化學品、合成生物技術、生物基材料等方面的研究是中國科學院等多個研究機構較為側重的研究領域；此外，浙江大學、清華大學在合成生物技術、微生物環境治理等方面開展了較多研究；江南大學、浙江大學、華南理工大學、華東理工大學在生物基化學品和綠色生物工藝方面的研究較為廣泛；華南理工大學、四川大學、上海交通大學、浙江大學、清華大學在生物基材料方面的研究較為突出；南京大學、浙江大學、清華大學在生物傳感器方面研究成果顯著，哈爾濱工業大學、上海交通大學、同濟大學在微生物多樣性等方面有較強布局。

4.2 發明專利產出

本節利用IncoPat科技創新情報平臺和德溫特專利數據庫（DII），對2014—2016年全球公開的工業生物技術發明專利以及中國國家知識產權局公開和授權的工業生物技術中國發明專利開展了計量分析（數據更新時間為2017年10月25日）。

2014—2016年（DII入藏年），全球總計公開工業生物技術發明專利申請101,691項專利家族（DII平臺）、169,205件專利申請（IncoPat平臺），中國成為利用工業生物技術發明專利進行保護的首要國家，3年總計公開了發明專利申請57,559件（年復合增長率高達14.3%）、發明專利授權21,947件（圖5）。

從專利來源國（專利申請人所在國）角度分析，在57,559件工業生物技術中國發明專利申請中，有86%是由中國申請人申請的，其他國家總共僅占14%，主要來自美國、日本、瑞士、德國、丹麥、韓國、法國等（圖6a）。在21,947件工業生物技術中國發明專利授權中，有78%是由中國申請人申請的，其他國家共占22%，主要來自美國、日本、瑞士、德國、韓國、法國、丹麥、荷蘭、英國等（圖6b）。可見，國外申請人在中國申請的工業生物技術發明專利更有競爭力，授權比（同期授權數/申請數）更高。

2014—2016年，中國申請人申請的工業生物技術發明專利數量占全球總量的30%左右，名列第一。但中國申請人的發明專利申請有95%（49,690件）均僅在中國進行保護，在外專利申請數量非常少（2,358件），僅占約5%。

以PCT專利（世界知識產權組織公開）申請為例，如圖7所示，2014—2016年，中國申請人總計申請PCT專利1,107件，數量逐年增長，年復合增長率11.0%。主要的申請人包括：深圳創世紀轉基因技術有限公司、華大基因、巴斯夫（中國）、諾維信（中國）、北京天安生物科技有限公司、中國科學院上海生命科學研究院、清華大學、江南大學、蘇州漢酶生物技術有限公司、中科院天津工業生物技術研究所等。

2014—2016年，江蘇、北京、山東、廣東、上海、浙江、安徽和湖北八省市的發明專利申請和授權數均位居中國大陸地區前10名以內，申請數量均超過1,500件，授權數量均超過500件（圖8）。

從發明專利申請總量來看，企業是工業生物技術創新的主要力量。2014—2016年，在我國工業生物技術中國發明專利申請人中，企業申請的發明專利最多，占總量的41%，其次依次是大專院校、個人、科研單位和機關團體。從領先的發明專利申請人來看，高校和科研院所是工業生物技術發明的排頭兵。如圖9所示，2014—2016年，工業生物技術中國發明專利申請和授權的領先主體以高校和科研院所為主。江南大學在發明專利申請和授權數量上皆高居榜首，且領先優勢明顯，浙江大學、上海交通大學、中國農業大學、華南理工大學、華中農業大學等單位的申請與授權數量居于前列。中國科學院多家研究所的申請和授權數量均在全國處于領先水平，包括中國科學院微生物研究所、天津工業生物技術研究所、上海生命科學研究院、遺傳與發育生物學研究所等。中國石油化工股份有限公司、哈爾濱膳寶酒業有限公司、益善生物技術股份有限公司等企業進入發明專利申請與授權數量前列。跨國企業諾維信公司的工業生物技術中國發明專利申請和授權數均位居前列，霍夫曼-拉羅奇有限公司的授權數量也處于領先水平。

5 我國工業生物技術產業進展

當前，我國大宗發酵產品產量穩居世界第一，生物能源年替代量處于世界前列，主要生物基材料品種產量和技術水平處于世界領先地位，多種傳統石油化工產品和精細化學品實現生物質路線生產，在京津冀、長三角、珠三角等地形成了一批高水平、有特色的生物產業集群，近年來自主創新能力顯著增強，生產技術水平大幅提高。

5.1發酵產品產業

我國在發酵產品方面具有量產優勢，發酵產品產量穩居世界首位。2016年，我國主要發酵產品產量達到2,629萬噸，比上一年增長8.4%，年總產值首次超過3,000億元，同時，2016年主要出口產品出口量408萬噸，同比增長18.6%。檸檬酸、味精、山梨醇、酵母等產品的生產技術工藝已經達到國際先進水平，產品市場競爭力大大提高，資源綜合利用水平逐步提升，節能減排取得顯著成效。其中，味精、賴氨酸、檸檬酸等產品的產量和貿易量位居世界前列；淀粉糖的產量居世界第二位，僅次于美國；山梨醇、葡萄糖酸鈉、木糖醇、麥芽糖醇、甘露糖醇、酵母、酶制劑和功能發酵制品等處于快速發展階段。行業年產值達到100億元以上的大型企業集團5家，產品的質量及安全水平不斷提高，實現產品標準與國際接軌。

2015年，我國氨基酸產量約為370萬噸，產能規模和產值居于世界前列。目前產業規模以上生產廠家已達近百家，且產能高度集中，產能排名前三的企業擁有市場份額的75%。谷氨酸是目前全球銷量第一的氨基酸品種。2015年，我國味精產量達到230萬噸，居世界首位；賴氨酸產量約為100萬噸，產能尚有一定過剩空間；蘇氨酸產量37萬噸，較上一年有所增長。

我國有機酸產業在世界上有著重要地位，是最大的檸檬酸生產與出口國，產能約占全球的75%左右，產量的70%~80%用于出口。2015年，我國檸檬酸產量約為212萬噸，出口量穩中有升；維生素C出口量12.37萬噸，比上一年同比增長1.4%；葡萄糖酸產量約為60萬噸，出口量占總產量的24%；乳酸產量約12.8萬噸，出口占總產量的29%。

2015年，我國酶制劑產量約為120萬噸，比上一年同比增長4.3%。其中，國產酶制劑產品的國內市場占有率顯著提升，已由“十二五”初期的不足10%提升到近30%，產品出口量比上年增加3.9%，出口額增加5.8%。

5.2生物基化學品產業

近年來，我國完成了乙烯、化工醇等傳統石油化工產品的生物質合成路線的開發，實現了生物法DL-丙氨酸、L-氨基丁酸、琥珀酸、蘋果酸、戊二胺/尼龍5X鹽等產品的中試或小規模商業化，取得了顯著的品質提升和節能降耗、減少污染排放的效果。

丁二酸（琥珀酸）是重要的有機化工原料及中間體，在化工、材料、醫藥、食品領域有著廣泛的用途。我國主要的二元酸生產廠家包括山東蘭典生物科技股份有限公司、中國石化揚子石油化工有限公司和常茂生物化學工程股份有限公司等。中國科學院天津工業生物技術研究所與蘭典公司合作建立年產5萬噸的丁二酸生產線。

甾體激素藥物是全球僅次于抗生素的第二大類藥物。我國是全球甾體原料藥最大的生產和供應基地，目前，我國甾體藥物年產量占世界總量的1/3左右，生產能力和實際產量均居世界第一位。甾體藥物生產龍頭企業包括浙江仙琚制藥股份有限公司、天津天藥藥業股份有限公司、天津市津津藥業有限公司、山東塞托生物科技股份有限公司等。中國科學院天津工業生物技術研究所在和金耀集團共同開展的一種甾體藥物關鍵中間體生物轉化合成中取得顯著成效，產品純度和得率均達到90%以上。

2016年8月，成都市政府與中國科學院天津工業生物技術研究所簽訂戰略合作框架協議，擬共建中國科學院工業生物技術西部應用研發中心，打通工業生物科技成果研發孵化轉化的瓶頸。同期，天津工業生物技術研究所與成都遠泓生物科技有限公司簽署生產專利技術轉讓協議，預期引發上千億規模的市場。2016年4月，四川省自貢市政府與天津工業生物技術研究所簽訂協議，擬新增投資10億元建設年產1萬噸肌醇項目生產線、年產1,000噸5-氨基乙酰丙酸生產線、年產100噸谷胱甘肽項目示范生產線和年產10噸人參皂苷項目生產線，預計到2020年產值可達50億元以上。

5.3生物基材料產業

我國生物基材料產業處于實驗室研發-向工業化生產和規模應用過渡階段，主要生物基材料及其單體的生產技術在近年取得了長足發展，已形成以可再生資源為原料的生物材料單體制備、生物基樹脂合成、生物基樹脂改性與復合、生物基材料應用為主的生物基材料產業鏈。2015年，我國生物基材料與關鍵單體的年產能約為600萬噸，形成環渤海、長三角、珠三角三個產業集群。目前，國內生物基材料的研究單位主要有中科院長春應用化學研究所、中科院寧波材料研究所、中科院理化研究所、中科院天津工業生物技術研究所、清華大學等，技術合作企業包括江蘇海正集團、江蘇允友成生物環保材料有限公司、山東通佳機械有限公司、廣州碧佳新材料有限公司、佛山碧嘉高新材料科技有限公司、山東蘭典生物科技股份有限公司、山西金暉兆隆新材料有限公司等。

在淀粉基降解塑料（PSM）產業化方面，國內市場以包裝薄膜、農用薄膜、日用塑料和泡沫塑料等為主，主要生產企業包括武漢華麗生物材料有限公司（年產能6萬噸）、深圳虹彩新材料科技有限公司（3萬噸）、煙臺陽光澳洲環保材料有限公司（1.5萬噸）、廣東上九生物降解塑料有限公司（1萬噸）、南京比澳格環保材料有限公司（1萬噸）、廣東益德環保科技有限公司（1萬噸）、浙江華發生態科技有限公司（0.8萬噸）、常州龍駿天純環保科技有限公司（0.8萬噸）等。

在聚酯產品研發與產業化方面，聚羥基脂肪酸酯（PHA）年產能超過2萬噸，產品類型和產量均處于國際領先地位，正向著材料的多樣性和生產技術的先進性發展。材料的多樣性在多種單體及其分布、分子量、聚合方式等方面越來越細化，形成了PHA組學的概念。而合成生物技術的應用與藍水生物技術的出現，有望大幅度降低PHA的生產成本，更有經濟性和競爭性。PHA已經有一些商業化的例子；同時，PHA在醫藥等領域的高附加值也被不斷開發出來。主要的研究單位有清華大學、中國科學院微生物研究所、天津工業生物技術研究所以及深圳先進技術研究院等。

我國聚丁二酸丁二酯（PBS）、聚丁二酸己二酸丁二酯（PBSA）、聚對苯二甲己二酸丁二酯 （PBAT）合計年產能已超過 10萬噸。國內主要研究單位有中國科學院理化所、清華大學、四川大學等，主要企業包括安慶和興化工有限公司（年產能1 萬噸PBS）、杭州億帆鑫富藥業股份有限公司（1.3 萬噸PBS、PBAT）、廣州金發科技股份有限公司（3 萬噸 PBSA）、山東悅泰生物新材料有限公司（2.5 萬噸 PBS、PBAT）、新疆藍山屯河聚酯有限公司（0.5噸薄膜級PBS、PBAT，3萬噸生產線待建）和金暉兆隆高新科技有限公司（2萬噸PBS、PBAT）等。

5.4生物能源產業

2015年，全球生物液體燃料消費量約1億噸，其中燃料乙醇全球產量約8,000萬噸。我國是世界上第三大生物燃料乙醇生產國和應用國，僅次于美國和巴西，但總產量占比僅為約3%，與前兩者相比差距明顯。2016年，我國燃料乙醇年產量約為260萬噸（其中玉米燃料乙醇產量不到200萬噸），調合汽油2,600萬噸，僅占當年全國汽油消費量的20%，在生產效率、能源耗費、污染排放等方面也與美國存在較大差距。過去幾年中，我國燃料乙醇行業規模受制于糧食安全和玉米庫存，燃料乙醇行業的政策支持力度逐漸減弱。當前，中國玉米面臨超過2億噸的庫存，作為去庫存途徑之一的乙醇行業將再次迎來政策紅利，燃料乙醇特別是玉米燃料乙醇將迎來廣闊產量增長空間。2017年9月，國家發改委、國家能源局等十五部門聯合印發了《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》（以下簡稱《實施方案》），提出到2020年在全國范圍內基本實現車用乙醇汽油全覆蓋的要求。生物燃料乙醇未來有望迎來更多利好政策，推動行業進一步發展，加速玉米去庫存，帶動整體行業景氣度回升。

我國目前共有8家燃料乙醇定點生產企業，其中，中糧生物化學（安徽）股份有限公司、吉林燃料乙醇有限責任公司和中糧生化能源（肇東）有限公司主要以玉米、小麥為原料；河南天冠企業集團有限公司同時生產第1代和2代乙醇；廣西中糧生物質能源有限公司、國投廣東生物能源有限公司和內蒙古中興能源有限公司主要以木薯和甜高粱莖稈為原料發展1.5代非糧乙醇；山東龍力生物科技股份有限公司則是較早以玉米芯廢渣為原料發展第2代纖維素乙醇的企業。同時，我國燃料乙醇產業“發展1.5代、推動2代”的腳步也未停滯，《實施方案》提出了到2025年力爭實現纖維素乙醇規模化生產，先進生物液體燃料技術、裝備和產業整體達到國際領先水平的發展目標。2015年以來，我國新增非糧燃料乙醇項目也有增多，包括天冠生物能源（天津）有限公司年產60萬噸非糧木薯燃料乙醇項目、中聚天冠生物能源（福建）有限公司年產50萬噸非糧木薯燃料乙醇項目、國投廣東生物能源有限公司年產15萬噸木薯燃料乙醇項目、湖北天冠生物能源有限公司年產10萬噸纖維素燃料乙醇項目等。

國際油價長期持續低迷，導致生物燃料在交通運輸中的需求減少。2015年，全球生物柴油產量出現首次下滑，全年產量約2910萬噸，比上一年同比減少2.3%，而此前十年全球生物柴油產量年均增幅為250萬噸。據不完全統計，2015年我國生物柴油產能約為415萬噸，同比增長13.7%；實際產量為118萬噸，同比增長24.2%。盡管產能及產量雖都有所提升，但產能利用率仍較低，開工率嚴重不足，無法滿足巨大的市場需求。為此，生物柴油企業正在積極尋求替代原料，開發和推廣生物柴油新技術，加快建設工業裝置。建立行之有效的生物柴油國家級協調機制，從全產業鏈通盤考慮啟動生物柴油試點示范工作，推行封閉化專供專銷，有望解決生物柴油原料供應問題，讓生物柴油產業發展步入良性軌道。2016年3月，深圳市日東生物能源有限公司歷時10年斥資上億元成功研發的“第三代生物柴油項目”入駐深圳市才智云創園，其研發的納米再生生物柴油的成分100%為烷烴，可在市場上的柴油發動機直接使用。2016年5月，中國科學院大連化學物理研究所與沈陽化工研究院有限公司、清華大學共同完成的“富油能源微藻培育與生物柴油制備技術”在北京通過了由中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定，為實現能源微藻穩定工業化生產和微藻基高值天然產物生產等應用奠定了技術基礎。

生物航空煤油是以動植物油脂為原料生產的航空燃料，目前主要采用加氫技術生產。當前，我國在生物航煤生產技術上與美國等世界先進水平國家的差距不大，進行商業化應用的主要障礙在于原料無法實現長期低成本的規模化供應。近年來，美國等發達國家主要在軍方資助下開展生物航煤應用開發，而在我國，作為尚處于起步階段的應用技術，生物航煤得到的政策支持力度十分有限。2017年3月，由中國石化集團開展的我國首個自主研發的生物航煤加氫改造項目經可行性研究批復，計劃于2018年在鎮海煉化開工建設，裝置建成投產后每年可處理10萬噸餐飲廢油。

5.5綠色生物工藝

近年來，我國工業經濟快速發展，但資源和能源消耗是世界平均水平的2~3倍，而基于酶的綠色生物工藝可以顯著降低能耗、物耗和水耗，緩解產業的環境保護壓力。針對傳統紡織行業的綠色生物工藝改進，2016年7月，中國科學院天津工業生物技術研究所宣布成功研制出退漿精煉復合生物酶制劑，并針對該酶制劑開發了生物酶法前處理工藝，可以將傳統工藝中的退漿和精煉合并成一步完成，完全替代傳統堿處理工藝，達到了節能、節水、減排、提高品質和降低成本的良好效果，并由河北寧紡集團成功完成了10萬米布的生物酶法前處理工藝應用示范和推廣。中國科學院理化技術研究所研發的酶法骨明膠生產技術使得骨明膠生產周期縮短至3天，耗水量減少50%，消除固廢排放的同時降低了成本。該技術2016年9月在寧夏鑫浩源生物科技股份有限公司實現3000噸/年生產線投產運行，標志著我國自主研發的酶法骨明膠生產工藝技術正式進入規模化、商業化運營階段。目前采用酶法骨明膠生產技術的在建明膠生產線還有內蒙古包頭東寶生物技術股份有限公司（建設年產能3,000噸）、安徽豐原集團有限公司（建設年產能3,000噸）等，到2020年將形成10,000噸年產能。

6 我國工業生物技術發展前景展望

近年來，生物技術在引領未來經濟社會發展中的戰略地位日益凸顯，生物產業正加速成為繼信息產業之后的新的主導產業，有望加快解決人類在資源、環境和健康方面面臨的重大挑戰。我國在工業生物技術領域應用基礎研究、技術轉化創新和產業發展方面取得穩步進展，在研究規模、產學研結合和產業布局等方面已形成良好格局，在資源與技術替代和產業提升方面發揮了積極作用，有效促進了農業工業化、工業綠色化、產業國際化的發展進程。

當前，我國創新型國家建設體系正在加快成型，創新型企業加快發展，研究型大學建設如火如荼，國家科技創新中心、國家實驗室、國家技術創新中心建設發展有序推進，以政府主導、金融資本支持的產學研深度融合體系進一步成熟，全國多地密集建設生物產業園區，押注生物技術產業下一個風口。阿里巴巴斥資千億人民幣建立前沿科學研發機構“達摩院”，全球遺傳學泰斗、美國哈佛醫學院George Church教授受邀加入其十人咨詢團隊，并在復旦大學受聘為名譽教授。國際合成生物學產業化先驅、美國工程院院士、加州大學伯克利分校Jay D. Keasling教授受邀在中國科學院深圳先進技術研究院設立合成生物學實驗室，并與韓國科學技術院Sang Yup Lee教授一同受聘為中國科學院天津工業生物技術研究所榮譽教授，看好中國合成生物技術創新發展。基因測序龍頭華大基因成功上市，數家生物工業企業產值超100億元，大學基礎研究與技術創新成果顯著攀升，研究機構促進科技成果轉移轉化工作取得成效，工業生物技術發展形成良好局面。

全球生物科技領域已呈現出系統化突破性發展態勢，生物及交叉應用領域不斷涌現出顛覆性創新應用，新一輪科技革命和產業變革與我國加快轉變經濟發展方式形成歷史性交匯。工業生物技術領域的創新將一方面向健康和農業領域擴散與輻射，另一方面則向傳統化工和醫藥領域滲透與嵌入，進一步推進農業工業化、工業綠色化、產業國際化的發展進程。隨著我國國家創新驅動發展戰略的深入實施，世界科技強國建設進程的加速和綠色發展理念的實踐，我國對工業生物技術的重視已提升到空前的戰略高度，并正在面臨新的發展機遇。未來，關注前沿研究的交叉與融合，重視新技術應用的規劃與監管，構建全鏈條互動的產業技術創新體系，完善產業集群建設和新業態的培育，鼓勵高新技術的創新創業活動，繁榮技術交易與投融資市場，加強技術、產能與資本的國際合作，將有力提升我國工業生物技術的核心競爭力，通過提高供給體系質量增強我國經濟質量優勢，通過發展節能環保的生產系統為我國綠色低碳循環經濟注入新動能，有力推進我國生物科技強國建設進程，促進我國生物產業邁向全球價值鏈的中高端，為全球生物經濟繁榮發揮更加積極的作用。