近年来，中国生物制造产业在合成生物学技术驱动下快速发展，涌现出一批具有全球竞争力的标杆企业和创新团队。本章选取四个典型案例，分别代表生物材料、生物医用原料、平台型技术企业和未来食品四大赛道，从技术创新、产业化路径、经济社会效益等维度进行深入剖析，为政府部门把握产业发展规律、制定产业政策提供参考。

案例一：微构工场万吨级PHA生产线——从新疆盐湖嗜盐菌到全球领先的生物降解材料

聚羟基脂肪酸酯（PHA）是一种由微生物合成的天然高分子材料，具有全生物基、可在海洋和土壤环境中自然降解以及生物相容性优异等特性，被视为替代传统石油基塑料、根治“白色污染”的理想材料。然而，PHA的产业化之路数十年来步履维艰，核心瓶颈在于传统的生产菌种极为“娇气”，发酵过程需要严格的无菌环境、消耗大量淡水和能源，导致生产成本长期居高不下。

面对这一世界性难题，清华大学合成与系统生物学中心主任陈国强教授领衔的团队另辟蹊径，将目光投向了极端环境微生物。研究团队远赴新疆艾丁湖——这片地表温度可达80摄氏度的酷热盐湖，筛选出一种名为“Halomonas”（嗜盐菌）的极端微生物。利用合成生物学技术，团队历时多年自主研发出专用的基因编辑工具，成功对这颗“特种菌”进行精准的代谢通路改造，使其成为高效合成PHA的“细胞工厂”。这项被称为“下一代工业生物技术”（NGIB）的核心突破在于：发酵过程可直接使用海水、无需严格灭菌（高盐环境抑制杂菌生长）、采用开放连续的发酵模式，从而极大简化了生产工艺，降低了能耗和水耗。据评估，该技术使PHA的生产成本下降超过40%。

技术的突破为产业化扫清了最大障碍。2022年，源自清华大学的微构工场在北京顺义建成千吨级“合成生物柔性智造线”，实现了研发与生产的零距离协同；2023年，微构工场与全球酵母巨头安琪酵母合资成立微琪生物，在湖北宜昌规划建设年产3万吨的PHA生产基地；至2025年，项目一期年产1万吨产线正式投产，成为中国首条万吨级PHA生产线。该产线以建设“全球级生物制造+智能制造灯塔工厂”为目标，深度融合工业4.0技术，自动化率高达90%，旨在实现生产效率提升30%、成本再降30%。目前，微构工场已成为全球能够量产最多类型PHA产品（达74种）的企业，并获得了中国、欧盟、美国等多地的食品接触级材料认证，是全球首家实现中美欧市场同步销售PHA的企业。随着宜昌万吨级产线的达产，中国PHA产能已跻身全球第一梯队，其PHA产品也已成功入选工业和信息化部“生物制造标志性产品名单”。该项目总投资达10.5亿元，一期投资约3.4亿元，二期工程规划建成后总产能将达3万吨，推动PHA原料成本从5万元/吨降至3万元/吨，助力我国成为全球最大PHA生产基地。

这条万吨级生产线的建成，实现了从“菌株-工艺-装备”的全链条自主创新。陈国强教授团队打造的嗜盐菌底盘体系及其NGIB技术拥有完全自主知识产权，打破了欧美在工业微生物菌种和核心工艺上的长期专利封锁。更重要的意义在于，它勾勒出中国生物制造产业的独特范式——通过“政产学研资用”的高效协同，清华大学的前沿基础研究、微构工场的市场化运营和快速产业化能力、安琪酵母等产业方的制造与渠道优势，以及资本的支持，共同促成了这一跨越。

图表：微构工场PHA项目核心数据

数据来源：北京市科学技术委员会、中关村论坛成果发布、宜昌市政府公开信息、人民政协网、清华大学官网（2025-2026年）、中投产业研究院

案例二：华东理工大学多酶协同催化体系——角鲨烯“酵母制造”替代鲨鱼提取

通过基因改造酒酿酵母等细菌，利用发酵即可合成各类原本需化学合成或从天然原料提取的化合物——这便是生物制造的核心要义与价值所在。华东理工大学教授魏东芝团队研发出的角鲨烯制造新工艺，一改以往只能从鲨鱼身上提取的传统方式，通过“定制酶”与酵母菌改造，让酵母“酿”出高纯度角鲨烯，20吨发酵罐单次产能可替代3000头鲨鱼的提取量。该产品已获得美国FDA和中国CDE认证，并广泛应用于疫苗佐剂、医药、化妆品、保健品等领域。

魏东芝团队攻克的这道生物制造难题，只是其“多酶协同催化体系及生物基产品绿色制造技术创新与产业化”项目在20余年发展中解决的诸多挑战之一。由项目发展而来的“多酶协同催化体系”已实现20余种医药、化工等产品原料的生物制造，堪称生物基产品制造的“工具箱”。团队坚持以产业需求为导向牵引科研创新，已累计推动100多项科技成果产业化，赋能近300家企业，近三年创造经济价值超1500亿元。这一项目荣获2025年度中国石油和化学工业联合会科学技术奖科技进步奖（含基础研究类）特等奖。

该项目的核心竞争力源于对底层技术近二十年的执着深耕。在微生物世界中，酶就像一把精密的“钥匙”，能开启各类催化反应通道。然而，一个反应常常需要多种酶混合作用，往往会遇上流程断裂、效率低下等问题。团队研发的多酶级联生物催化技术使得多种不同的酶能够“步调一致”地高效协同工作。在角鲨烯制造工艺研发中发挥重要作用的多细胞器工程改造技术，则是团队长期深耕同一研究方向的成果。“细胞跟人体一样，也有各种‘器官’——细胞器。把反应放在一个细胞器中进行，空间更紧凑，效率也更高。”魏东芝介绍，角鲨烯是该项技术实现的第一个重要化合物，但即便短期内没有重大项目的实际需求，团队仍会锚定该技术方向开展系统性研发工作。从角鲨烯的成功量产开始，该项技术开辟了数万种同类精细化学品生物制造的途径。此外，团队还攻克了从海量基因中高效筛选目标酶的工业酶快速精准定制技术，实现了低成本、无抗生素添加、培养基100%国产化的发酵技术，并构建起拥有万余种自主知识产权酶的庞大酶库。

在产业转化方面，团队开创了“从基础研究到产业应用”的无缝衔接模式。在华东理工大学鲁华生物技术研究所一楼的楼梯转角处，是一套容量为300升、设计标准与工业吨级发酵罐基本一致的发酵罐系统，这是研究所成立时专门设计的一条完整的迷你生物制造“生产线”，其目标是系统解决从实验室摇瓶到百吨级发酵罐的传递、控制与优化等关键难题，实现技术成果向产业生产力的高效转化。

图表：华东理工大学多酶协同催化体系核心数据

数据来源：科技日报、文汇报、中国石油和化学工业联合会公告、华东理工大学官网（2025-2026年）、中投产业研究院

案例三：弈柯莱生物全链条平台化——储备6万多种酶库，构建生物制造“标准化流水线”

生物制造正迈向规模化生产阶段，然而，从“克”到“吨”的量产往往成为多数企业难以逾越的“生死关”。成立于2015年的弈柯莱生物科技（集团）股份有限公司走出了一条独特的路径——平台化技术路线。成立十年间，公司已将近20种产品推向量产，且多个产品获得较高市占率。2025年，弈柯莱获得国家级战略性投资平台国投聚力4.5亿元独家战略投资，此前已获得淡马锡、CPE源峰、招银国际等多家知名投资机构的多轮市场化融资。

弈柯莱成功的关键在于构建了“设计+改造+应用”的全链条平台化技术体系，将生物制造的核心环节拆解为标准化流水线。首先，公司自研的AI算法对全球基因库“海选”候选酶分子并通过高通量平台完成实验验证；在确定“候选人”后，再定向进化改造，以提升酶活性、嵌入高性能底盘细胞，完成“细胞工厂”的建设。截至目前，这套体系已储备6万多种实体酶库，覆盖20类工业反应，可以快速适配不同产品的研发需求。公司深度融合AI等自动化技术，通过AI辅助酶筛选与改造、代谢通路解析等研发环节，可实现日均百万级酶序列分析及日均万次高通量验证能力。

公司现已搭建智能设计、酶工程、基因工程、细胞铸造、发酵工程、生物反应工程、分离工程和物质合成八大创新技术平台，形成了“酶—生物合成途径—智能细胞—产品创制”的完整技术路径。在台州和重庆设有两大生产基地，成功实现了从“克级研究”到“千吨级量产”的无缝放大。目前，公司已建立了包含90多种高性能底盘细胞的细胞库，日均能完成1000多个菌株发酵筛选。公司主要产品管线超过20种，覆盖生物医药、绿色农业、生命健康等领域，其中生物医药领域产品主要包括西他列汀中间体和原料药、度鲁特韦中间体等；绿色农业领域产品包括S-氰醇、氨基酸氧化还原酶等；生命健康类产品包括母乳寡糖、甜菊糖苷、NMN、麦角硫因等。

弈柯莱已有多款产品实现国内首家申报、国内首家获批，并在多个高壁垒产品领域取得了行业领先地位。例如，弈柯莱是目前国内第一家，也是唯一一家通过国家卫健委批准采用酶转化法生产高端甜味剂甜菊糖苷M的企业。如以传统方式提取，数十吨甜菊叶才能获取1公斤的高纯度甜菊糖苷M，而弈柯莱通过平台化技术大幅提升了生产效率。公司的2'-岩藻糖基乳糖于2023年10月成功获国家卫健委审批，成为国内第一批持证的母乳寡糖生产商。此外，弈柯莱与蒙牛集团共建“虹摹生物”专攻人乳寡糖商业化落地，设立合资公司“弈柯糖”全面运营健康甜味剂业务，旗下孵化产品线已成功与多家跨国巨头达成战略合作。近三年，公司承担了4项国家级重大科研项目，是国家级专精特新“小巨人”企业。

公司还积极布局基于一碳原料的前沿技术。目前，弈柯莱已跑通了一碳替代传统粮食基原料的技术路线，一旦实现大规模应用，不仅能降低生物制造的原料成本，还能推动产业向绿色低碳转型。国投聚力表示，后续将与弈柯莱在创新平台建设、前沿技术应用研发等多个核心领域开展深度协同合作，双方共同重点推进以二氧化碳、一氧化碳、甲醇等一碳化合物为底物的生物合成技术。

图表：弈柯莱生物平台化技术体系核心数据

数据来源：证券日报、解放日报、弈柯莱生物官网（2025-2026年）、中投产业研究院

案例四：南京农业大学细胞培养肉——全球首次2000升生物反应器规模化试生产

2025年12月12日，我国细胞培养肉产业迎来历史性突破。南京农业大学的肉品质量控制与新资源创制全国重点实验室联合南京周子未来食品科技有限公司，正式建成国内规模最大的细胞培养肉中试工厂，完成全球首次2000升生物反应器细胞培养猪肉规模化试生产。这座工厂整合了从种子细胞创制与培养、低成本无血清培养基研制，到2000升生物反应器规模化生产工艺，以及贯穿全程的食品安全保障体系，形成了覆盖核心工艺、规模生产与质量管控的完整技术闭环，具备年产10至50吨细胞培养肉产品的生产能力。该中试工厂的建成，为我国细胞培养肉关键工程参数优化、生产成本建模及未来万吨级产线设计提供了可靠的数据支撑与工程范本，标志着我国细胞培养肉技术正式实现了从实验室研发到工程化系统生产的关键跨越，也意味着我国在细胞培养肉整体技术方面进入国际前列，在细胞培养猪肉领域已处于国际领先地位。

这条长达16年的创新之路，始于2009年南京农业大学一间实验室里埋下的第一颗细胞培养肉研究“种子”。2019年，实验室团队用第六代猪肌肉干细胞，经过20天培养出重达5克的国内第一块细胞培养肉，实现了中国该领域“0到1”的历史性突破；2020年，团队核心成员丁世杰博士等创立周子未来，全力推进细胞培养肉的产业化进程；2023年，完成国际首次细胞培养猪肉500升生物反应器中试生产，打通了规模化生产的关键路径，中国食品科学技术学会组织专家认定该成果整体技术处于国际领先水平；2025年12月，成功实现2000升规模化试生产，完成了从“1”到“10”的规模化中试，正加速迈向“10到100”的产业化新阶段。

该项目的技术路径经历了从“实验室逻辑”到“工程化逻辑”的系统性攻关。在种子细胞层面，团队成功驯化出适应无载体悬浮培养的工业级细胞株，这意味着细胞不再需要贴壁生长，可以在生物反应器里自由悬浮、快速增殖，为大罐生产扫清了首要障碍。在培养基层面，团队创立了基于高通量筛选与人工智能结合的研发平台，成功开发出低成本食品级无血清培养基，为降本增效奠定了关键基石。在生产工艺层面，团队首次建立了从125毫升到500升的细胞培养猪肉逐级放大生产工艺，完成了细胞培养猪肉在500升生物反应器中的无载体悬浮放大生产，攻克了细胞培养猪肉中试生产的关键技术。

从全球产业格局来看，细胞培养肉技术正迎来从技术突破迈向商业化应用的集中爆发期。自2020年新加坡在全球率先批准细胞培养鸡肉产品上市以来，行业监管准入的步伐明显加快。截至目前，全球已有新加坡、美国、以色列、澳大利亚、英国5个国家的11家企业的细胞培养肉产品获得了相应市场的批准，仅2025年内就有6例新产品获得监管放行。在这一赛道上，我国已具备与国际顶尖团队同台竞争的技术实力——南农团队在细胞培养猪肉细分赛道的领先地位更使我国有望在未来全球竞争中占据有利位置。肉品质量控制与新资源创制全国重点实验室主任、南京农业大学教授周光宏指出，细胞培养肉是全球肉类蛋白供给领域极具颠覆性的替代技术，依托前沿生物技术，兼具转化效率高、营养价值全面、食用品质优良等优势，能够突破传统畜牧生产资源环境约束，是食品领域新质生产力的重要方向，战略价值与应用前景十分广阔，当前产业已正式进入产业化关键窗口期。

图表：南京农业大学细胞培养肉项目核心数据

数据来源：南京农业大学官网、周子未来公司公告、中国科学报（2025-2026年）、中投产业研究院