我國微生物製造產業的發展現狀與展望

一、前言

微生物製造產業是以微生物為核心，細胞為基礎，利用基礎科學方法，致力於把理論研究發現轉化為人民生產生活中的實際產品、生產過程和系統服務等的全面產業，將為化工、材料、食品等多種產業創造新的生產模式和經濟形態。三百多年來，已經被發現和定名的微生物超過 10 萬多種， 1973 年，科學家利用基因技術開啟了微生物製造的大門，研究發現了多種模式的微生物並將其應用於科學研究與工業生產 [1]。

微生物製造是在發酵工藝的基礎上結合基因工程、細胞工程和酶工程以及其他技術成果而形成的。微生物製造的科學技術分別經歷了代謝工程和反向代謝工程的早期發展、高通量組學、基因組水平代謝網路模型及細胞性能改造的後基因組時代以及系統代謝工程及合成生物學推動的最新進展三個階段。隨著科學技術的進步，合成生物學和生物反應器成為微生物製造中的兩大重要支柱 [2]。由於微生物製造產業有著環境友好、資源再生、產能穩健等優勢，已成為可持續發展的朝陽產業，在世界各國的發展戰略計劃中佔有舉足輕重的地位。

隨著社會的迅猛發展和科學技術的飛速進步，微生物製造產業已涵蓋醫藥製造，食品加工、農業提產、化工生產、污水處理、創新能源等各個領域。微生物製造產業具有廣泛的環境適應性，多樣的生產製造策略以及巨大的經濟發展前景，為社會發展提供了一種可持續的良好模式。本文對微生物製造產業發展歷程、各領域產業發展態勢、我國微生物製造產業發展機遇與挑戰進行全面剖析，以期為我國微生物製造產業的發展提供參考。

二、微生物製造產業的發展態勢

（一）全球微生物製造產業的發展現狀

經濟合作與發展組織（OECD）提出：微生物製造是最具競爭力的可持續發展產業之一，預期到 2030 年，世界上 35% 的化工產品將被微生物製造產品所取代，微生物製造產業將逐步形成可再生資源持續發展的經濟形態。到 2020 年，已經有 134 個現代微生物製造的工業化案例，其主要發酵產品產值約為 140 多億美元，年增長率約為 4.7%。OECD 預測，微生物製造產業占整個生物經濟中的比重將達 40% 左右，遠超生物農業（36%）和生物醫藥（25%）[3]。

2020 年，美國提出利用微生物製造技術降低化工產業 30% 的能源消耗和污染排放，到 2030 年替代 25% 的有機化學品和 20% 的石油燃料的宏遠目標，建立生物工業製造和設計生態系統（BioMADE），推動美國生物製造產業的發展。歐盟在 2019 年制定的《面向生物經濟的歐洲化學工業路線圖》中指出，生物製品到 2030 年的年利用量將達到 1.2×109 ~1.5×109 t，實現大規模微生物製造的生產與轉型。美國、歐盟、日本、俄羅斯等國家和地區高度重視工業微生物技術的發展與應用，將其納入國家生物經濟專屬戰略或生物經濟相關戰略計劃，並加大其科研投入比重，快速推進產業化進程。

（二）國內微生物製造產業的發展現狀

我國高度重視微生物製造產業的研發能力，已聯合高等院校及科研院所建立了多個國家重點實驗室、國家級工程研究中心、行業專項技術研究中心等。「十三五」期間，科技部大力推動生物製造科技發展，在國家重點基礎研究發展計劃、國家高技術研究發展計劃和科技支撐計劃等國家重大研發項目中多次指出生物科技發展的戰略需求，大力推動我國微生物製造科技和產業的發展 [4]。

我國微生物製造產業正在向質量效益型轉變，產品產量於 2018 年達到約 2.9×108 t，總產值 2472 億元，新型產品持續增多。在 2006—2017 年，全球工業生物技術領域申請專利 515 677 件，中國專利 120 586 件，佔總數的 23.4%，全球排名第一 [5]。中國微生物製造產業已經形成了澱粉、纖維素、木質素油脂、蛋白質等系統的產業鏈，並且在檸檬酸、谷氨酸、維生素 B2、澱粉酶等領域產量排名世界第一（見圖 1）。以檸檬酸為例，在 1992—2020 年，我國研發團隊開發新菌種、新工藝、複合酶技術使產量達到191 g/L，遠超發達國家，其年產量達到 1.4×106 t 以上；2004—2020 年，維生素 C 生產水平顯著提高，年產量達到 2.13×105 t，達到世界一流水平。近 20 年，中國微生物製造產業在檸檬酸、維生素 C 等生產技術領域實現了從跟跑、伴跑向領跑邁進（見圖 2）。

圖 1  微生物製造產業鏈概況

圖 2 中國檸檬酸、維生素 C 產業發展現狀

雖然我國抗生素、維生素、氨基酸、益生菌的產業規模都超過 500 億元，但核心菌種自主率不足 20%，其中氨基酸的菌種自主率不足 5%。同時，一些先進儀器和核心技術完全依賴進口，造成巨額資金外流、形成海外產業壟斷。另一方面，在國家政策的大力支持下，我國微生物製造產業發展速度迅猛，已經在很多領域趕超發達國家。同時，我國微生物製造在廢水、廢氣處理，材料能源開發等領域發展空間巨大，這些都促使我國有機遇搶佔該領域的未來核心技術，增加國際市場的行業競爭力。

（三）微生物製造產業的市場發展態勢

在酶製劑、生物醫藥等現代發酵行業中，美國、歐盟等國家和地區處於技術壟斷地位。其利用基因編輯、數字模型等尖端技術推動微生物製造的研發應用，如美國杜邦公司（DuPont）開發高產率 1,3- 丙二醇的全新生物製造技術等 [6]。同時，在微生物發酵生產商業化，開發可降解新產品，建立全球生物數據平台等領域，發達國家均有重大突破。此外，發達國家還致力於微生物製造產業相關儀器設備、裝備系統的研發，如美國 Opentrons 公司開發移液機器人和 Synlogic 公司研製細胞編程平台等，實現實驗室自動化研發和微生物製造產業的高效生產。

日本、中國、韓國等在傳統發酵產業的微生物應用具有悠久的歷史背景和深厚的研究基礎，在氨基酸、酵母等大宗發酵行業中佔據了較多的市場份額。近年來，我國國內生產總值（GDP）每年以 10% 左右的速度增長，我國微生物製造業已經開始從工業化邁向產業化，覆蓋領域和生產規模不斷擴大，微生物製造產業逐步成為國民經濟的新增長點。 2010 年，我國出口的商品中，抗生素、維生素、氨基酸類、有機酸類原料葯是出口的主體，生產規模穩居全球第一 [6]。利用微生物法製造乙二醇、丁醇、乙烯等產品已實現工業化生產，同時，生物塑料、生化纖維等新材料的生產已形成工業規模 [7]。

（四）微生物製造產業的技術發展趨勢

目前，微生物製造技術在世界範圍仍處於初步發展階段，「十三五」期間，國家倡導節能減排、綠色生產，轉變經濟發展模式，大力發展微生物製造產業，促進我國從微生物製造大國向微生物技術強國轉變。

基因組改組技術、系統代謝工程技術、細胞全局擾動技術等微生物基因組育種技術已在氨基酸等生物合成方面取得了顯著的效益 [8]。微生物製造技術的進步，加速了基於數據分析與基因編輯的微生物合成新途徑、構建新菌種、設計複合酶的功能化和智能化研究，大大提高了生物性能與物質轉化效率，加快我國微生物製造產業進程，促進我國工業產業結構的調整。

近年來，微生物製造產業應用雲計算、物聯網和機器人等技術，開發了由光學感測器、數據分析軟體等組成的微型生物反應器，實現了多數據在線監測，高通量篩選，單位能耗低，實驗周期短的生產目標。在未來，微生物製造產業可利用大數據，人工智慧等技術形成的信息物理系統（CPS）打造具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應功能的智能製造產業鏈，實現標準化、精細化、智能化生產。

三、我國微生物製造的細分產業發展分析

（一）發酵食品領域的微生物製造發展態勢

我國發酵大宗產業主要包括氨基酸、有機酸、酵母、澱粉糖、多元醇、功能發酵製品等。「十三五」 以來，逐漸形成味精、賴氨酸、檸檬酸、結晶葡萄糖等大宗產品為主體、小品種氨基酸、功能糖醇、低聚糖、微生物多糖等高附加值產品為補充的多產品協調發展的產業格局。其中發酵大宗產品味精、賴氨酸、檸檬酸等產品的產量和貿易量位居世界前列。發酵產業主產品的產量由 2010 年的 1.84×107 t 增長為 2019 年的 3×107 t，年平均增長率為 7.8%。同時產值也由 1990 億元增長為 3290 億元，年平均增長率達到了 9.3%。生物發酵產業主要產品出口總量與出口額逐年穩步增長，其中檸檬酸、味精、澱粉糖等產品始終是生物發酵產業的主要出口產品 [9]。

我國微生物製造產業已結合代謝工程、多組學分析、代謝網路模型計算、調控基因迴路設計與基因元件設計等多種合成生物學技術，廣泛應用於有機酸、氨基酸、抗生素等產品的生產（見表 1）。如通過改造代謝途徑將葡萄糖直接轉化為蘋果酸，使其產量提高至 180 g/L 以上；通過設計精氨酸合成通路，減少溢流途徑等操作合成新菌種，使 L- 精氨酸產量達到 92.5 g/L；通過模型設計、過表達關鍵基因等技術，有效提高了紅霉素、阿黴素、泰樂菌素等的生產水平 [6]。

表 1  我國有機酸發酵產業的發展近況

目前，白酒行業與乳品等其他食品行業發展速度相當，已顯示出良好的發展態勢，整個白酒行業的銷售額由 2012 年的 4500 億元到 2020 年的 5836.39 億元，累計增長 4.61%；到 2020 年，利潤總額達到 1585.41 億元，累計增長 13.35% [10]。醬油、食醋、醬菜等行業也利用微生物組學解析、釀造工藝優化、功能成分分析等技術從傳統的天然發酵升級為精準調控的工業化數控發酵，從過去的手工作坊發展到中小型企業以及少數龍頭企業（見圖 3）。總體來說，「十三五」以來，通過利用先進的微生物合成技術及先進的生產設備，我國發酵產業產量與規模得到了大幅提升，並保持穩定發展的態勢。

圖 3 中國發酵食品領域的綠色工廠佔比

（二）生物肥料領域的微生物製造發展態勢

2015 年開始，國務院發布《到 2020 年化肥使用量零增長行動方案》等政策控制化肥用量，致力於解決化肥水土污染和產能過剩的問題，推進微生物肥料的發展。目前，我國 2×108 畝（1 畝 ≈ 666.67 m2 ）微生物肥料飼料生產基地主要生產有生物肥料、生物有機肥和微生物菌劑。農業農村部登記的微生物肥料產品有根瘤菌劑、固氮菌劑、溶磷菌劑等 9 個菌劑類品種。從傳統的菌種篩選到菌種改造設計、多高效複合菌系製造、肥料菌株功能挖掘等技術的應用，微生物製造實現了肥料菌株研發的多樣性、調控性和精確性，如今有固氮綠藻肥料、 5406 抗生素肥料、泡囊叢枝（VA）菌根以及作為拌種劑的聯合固氮菌等多種產品 [11]。2020 年，農業農村部微生物肥料和食用菌菌種質量監督檢驗測試中心顯示，微生物菌劑產品數量為 3315 個，佔比 45.75%；生物有機肥產品數量為 2205 個，佔比 30.43%；複合微生物肥料產品數量為 1399 個，佔比 19.31%。我國有兩千多家微生物肥料製造企業、產能達到 3×107 t，產值 400 億，已形成一定的產業規模。2017 年後，新型企業明顯增多，發展勢頭迅猛，截至 2020 年年底，共登記產品 7604 個，登記前 4 位的是微生物菌劑、生物有機肥、複合微生物肥料、有機肥料腐熟劑 [12]。

2020 年 12 月，微生物肥料技術研究推廣中心召開了「第四屆中國微生物肥料技術研究與行業發展大會」，科學技術部、農業農村部與國內生物公司展開研討交流，以微生物科技，創新產業化為方向，積極推進我國微生物肥料產業長遠發展。未來我國微生物肥料產業發展的首要目標以需求為導向，搭建「產學研」融合的科技創新平台，選育新菌種、研發新產品、拓展新功能，實現微生物肥料產業的可持續創新的長遠發展。

（三）酶製劑領域的微生物製造發展態勢

酶製劑是指從生物中提取的具有酶特性的一類物質，可在生產中代替需要高溫強酸等特殊條件的化學反應，有著簡化工藝、降低成本、提高產量、節約能源、減少污染等不可忽視的優勢。目前，酶製劑已應用於食品加工、醫藥領域、環境保護、農業以及化工等行業。據中金企信（北京）國際信息諮詢有限公司公布的《2020—2026 年中國酶製劑市場競爭策略及投資可行性研究報告》統計數據顯示： 2016 年，酶製劑年產量已達 1.2×106 t，年增長率保持在 10% 左右。酶製劑至今已有 3000 多個品種，然而只有 60 多種酶製劑實現了大規模工業化的生產，酶製劑產業的發展空間巨大，前景廣闊。

2005 年，酶製劑產品的年產量只有 4.8×105 t （標），到 2010 年已增長到 7.75×105 t，達到 10.1% 的複合增長率 [13]。雖然中國企業在飼用酶製劑領域實現了重大突破，佔全球飼用酶製劑市場的 14%，但在整個生物經濟領域核心的工業酶製劑，還落後於國際領先企業。隨著基因工程、蛋白質工程等學科領域的知識積累，以及高通量測序技術、基因編輯等技術的突破，工業酶製劑的微生物製造也迎來了新的發展機遇，微生物酶的發掘、微生物細胞工廠的改造、專性酶的從頭合成等都將為生物醫藥、環境能源、生物材料等產業提供新的解決方案，從而推動新一輪技術革命浪潮。因此，在新的技術革命浪潮中把握機遇，快速掌握核心科技，提升行業技術水平，提高國際競爭力是我國酶製劑產業發展的戰略重點。

（四）生物基化學品領域的微生物製造發展態勢

生物基產品主要指利用秸稈等木質纖維素類農林廢棄物為原料生產環境友好的化工產品和綠色能源，其中生物基化學品是當今全球的熱點之一，可以有效解決傳統化工產業能源消耗大，污染環境的弊端。全球有超過 4 萬億美元的產品通過化工方法生產，據 OECD 預計，在未來 10 年裡，至少有 20% 的石油化工產品（約 8000 億美元）可被生物基化學品替代。在歐盟提出的到 2030 年生物基經濟發展目標中，生物基化學品將佔到歐盟化學品總產量的 30%；據美國農業部研究報告，到 2025 年，生物基化學品將佔據 22% 的全球化學品市場，其產值將超過 5×1011 美元 / 年。同時，生物基化學品也是我國「十三五規劃」中明確提出要重點開發的材料之一。我國生物基經濟近年來保持 20% 左右的年均增長率，總產量已達到 6×106 t/a [14]。

在我國微生物製造生物基產品中，生物基精細化學品佔據大部分的市場份額，目前我國生物製造企業有 5000 多家，達到 15 000 億元的總產值規模，其中超過 4000 億元的產值是現代生物製造產業。在代謝工程、合成生物學、酶工程等核心理論技術的不斷發展下，通過利用代謝改造、蛋白從頭設計等技術手段，我國利用一步生物合成法高效生產 L- 丙氨酸，在縮短生產時間的同時可大幅節約成本，與傳統國際巨頭企業如德國巴斯夫集團、日本味之素公司等在競爭中具有明顯優勢，佔據了超過 60% 的國際市場。同時，在生產琥珀酸、 D- 乳酸等大宗化工產品中，通過改造菌株代謝途徑，從頭合成新酶等技術方法達到了國際領先的技術水平。但國內生物基化學品產業還存在關鍵原料受限、核心技術缺乏、產品成本高昂、市場競爭力不足等現狀，在總體規模和水平上仍與發達國家存在差距。

（五）生物基材料領域的微生物製造發展態勢

我國是世界第四大塑料製品生產國，塑料製品年需求量達 7×106 t，被廢棄的塑料製品約為 2×106 t。在全球「禁塑」大環境下，以「綠色、環保、可再生、易降解」著稱的生物基材料顯得尤為重要，迎來發展的黃金期。德國 Nova 研究所報告提出，生物基材料在聚合物和塑料的市場份額約為 1%，到 2024 年，預計複合年增長率約為 3%~4%，與傳統的石油基高分子材料增長率相近。國內市場的生物基增塑劑年需求量約為 3.1×106 t，且隨著應用領域的不斷擴展以每年 8% 到 12% 的速度遞增，但產能尚不足 1×104 t，遠遠不能滿足市場需求，缺口巨大。

目前，生物基材料的生產應用變得更加專業化和普遍化。通過合成生物學、基因組學等技術改造微生物自身蛋白，構建具有特殊性能的新生物基材料已成為研究熱點，聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚羥基脂肪酸酯（PHA）等新生物材料已應用於生物基增塑劑的生產。通過引入外源基因、弱化抑制基因、強化啟動子等方法實現了大腸桿菌通過一步法利用葡萄糖合成 PHA，其中乳酸組分的摩爾百分比達到 1.6%, 聚合物含量為 83.9 wt%，為生物基材料的製造提供基礎 [15]。利用微生物製備生物基材料能夠大大減少化工合成中的污染問題，並且相對低廉的生產成本能夠極大地提升生物基材料的市場競爭力。生物基材料產業在提升技術創新能力和加快產業化進程方面具有廣闊的發展空間，微生物製造將是未來生物基材料生產的核心技術。

（六）生物質能領域的微生物製造發展態勢

生物質能是將秸稈等植物原料利用微生物發酵製造成沼氣、生物制氫、生物柴油和燃料乙醇等形式的能源。2019 年，英國《BP 世界能源統計年鑒》指出，世界生物燃料產量逐年遞增，生物燃料佔市場份額逐步增多，到 2018 年全球燃料乙醇產量達到了 6.04×107 toe。在我國，生物質能主要包括生物質發電、生物柴油及生物天然氣等。如利用乳化工藝和生物合成技術，將木質素高效合成液體燃料，具有環境污染小、燃燒效率高、儲量豐富等優勢 [16]。根據生物質能源行業發展前景數據顯示，截至 2019 年，我國生物質發電投資規模突破 1502 億元，同比增長 12.3%。2020 年中國生物質能產業新增投資約 1960 億元，其中，生物質發電、生物天然氣、生物質成型燃料供熱產業、生物液體燃料成為重點投資項目 [17]。2021 年 3 月，國家電網發布《關於公布 2021 年第六批可再生能源發電補貼項目清單的公告》，其中生物質發電項目數量為 6 個，包括垃圾焚燒發電項目 5 個、農林生物質發電項目 1 個，核准 / 備案容量為 139 MW，變更一項可再生能源發電補貼清單的集中式生物質發電項目，核准 / 備案容量為 30 MW，標誌著生物質能已成為國家能源發展的重點戰略目標。

《生物質能發展「十三五」規劃》指出，生物質能產業已經達到商業化、標準化和規模化，其年利用量約等於 5.8×107 tce，實現了「綠色生產，節能減排」。據統計數據顯示，2020 年中國城市垃圾產生量超過 3.6×108 t。目前，面對如此龐大的垃圾資源，我國主要停留在集中焚燒發電的處理模式，而西方發達國家已利用生活垃圾回收生產農業肥料、工業材料等，實現了能源的循環利用。展望未來，生物質能行業可開展垃圾再製造領域研發，精細化分類利用廢料，實現「變廢為寶」。

四、我國微生物製造產業發展 SWOT 分析

（一）優勢分析（Strengths）

在國家相關政策的大力支持下，微生物製造產業穩健發展，產業規模增長快速，社會效益顯著。其中，微生物製造的生物發酵領域的產量與產值穩步提升，出口穩定增長，國際競爭力大幅提升。同時，我國擁有極大的市場空間與市場潛力。僅以微生物製造的生物能源領域為例，到 2035 年，我國原油預計需求將超過 7×108 t，天然氣預計需求超過 6×1011 m3 ，其中 70% 的原油和 30% 的天然氣需要進口。調查數據顯示，我國生物乙醇與生物天然氣可開發潛力分別為 1.5×108 t 和 2.5×1011 m3 [18]。由此可見我國微生物製造在生物能源領域有非常大的市場潛力和發展空間。

（二）劣勢分析（Weaknesses）

1. 原料劣勢

微生物工業領域現有技術在木質素纖維素（秸稈）、甲醇（C1）等非糧生物質原料方面需求量大，微生物生產的核心原料研發技術存在瓶頸，進口依賴性嚴重，導致產品質量和附加值低，原子經濟性不足，生產成本高，與石化煉製產品相比市場競爭力不強等一系列問題。

2. 技術劣勢

我國在生物催化劑創製等基礎技術領域的創新能力相對薄弱，在核心菌種和關鍵酶的知識產權上受制於人，存在著前期投入大、資源分散、缺乏人才、成果轉化率低等問題，使得國內微生物製造產業在國際市場缺乏競爭力。此外，我國微生物製造產業前瞻技術儲備不足，與歐美等發達國家相比，我國戰略架構、底層核心技術還存在差距，尤其是以動態調控、數字模型、感測技術等為代表的新時代前沿學科交叉布局明顯不足。

3. 設備劣勢

現階段，我國微生物製造的核心裝備支撐系統仍與先進國家有著巨大的差距，缺乏基於大數據、人工智慧等技術的微生物反應器、過程感測檢測等為核心的裝備支撐系統。由於我國的高端裝備製造產業鏈基礎積澱不夠，因此在原材料、規範化加工、輔助配件、在線檢測等多個細分技術領域相對落後。高端設備研發技術壟斷，成本昂貴，研發時間長等問題，使得製造企業的投入回報風險高，最終形成行業惡性循環

（三）機會分析（Opportunities）

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和 2035 年遠景目標綱要》指出，要大力推動生物信息技術的融合創新，加快生物醫藥、生物材料、生物能源等產業的發展，將生物經濟做大做強。同時，《國家科學與技術中長期發展規劃綱要》中，將工業生物技術列為科技前沿技術，生物技術產業被確定為七大戰略性新興產業之一。我國在宏觀的產業政策外，還積極推動「一帶一路」 戰略以促進人才交流，高效利用全球創新資源。

除了政策的大力扶持外，國家在微生物製造產業的投入也逐年加大，行業基礎設施方面有了很好的提升，大力推動了生物技術產業發展。以京津冀、長江三角洲及珠江三角洲為核心的工業生物產業集群都具有國際競爭力。可以說，我國對微生物技術的重視已提升到空前的戰略高度，鼓勵高新技術的創新創業，引導多學科交叉，融入大數據與人工智慧，對該領域的進一步發展形成有利保障。

（四）威脅分析（Threats）

在當前嚴峻的國際形勢和激烈的行業競爭下，美國、歐盟、日本等國家和地區已經加強微生物製造領域的未來前瞻布局，試圖在多個微生物製造產業中分割國際市場、設置技術壁壘，給我國的微生物製造產業帶來了諸多挑戰。美國針對生物技術專門出台《中國生物技術發展：美國和其他國家的參與及作用》，並採取各種手段對我國生物製造等領域重點防範和封鎖。2020 年 4 月，美國布魯金斯學會發布報告《中國在全球生物技術領域的作用及其對美國政策的影響》，全面剖析我國微生物製造產業對美國的挑戰並提出相應措施。由於核心菌種和先進設備受制於人，我國微生物製造產業「卡脖子」 現象日益凸顯，市場發展受到限制。大成集團、寧夏伊品生物科技股份有限公司、山東隆大生物工程有限公司等企業在擴大規模或進入國際市場後，紛紛受到國際龍頭企業的專利訴訟，嚴重阻礙企業發展，有些企業甚至到了破產重組的境地。這些事件折射出當前微生物製造領域先進技術嚴重依賴國外，知識產權保護力度薄弱，技術「借鑒」現象頻繁發生，反映了當前微生物製造行業技術體系、產業體系與知識產權體系還存在著諸多問題。

雖然面臨諸多外部的威脅與挑戰，但是我們也應當清楚的認識到，微生物製造產業仍屬於新興產業，我國整體發展水平與國外基本並行。在國內研發機構與企業的不斷突破下，我們有機遇掌握該領域的未來核心技術，形成持續研發能力和自主的產品體系、技術體系、產業體系和知識產權體系，保障我國的經濟健康發展與國防安全。

五、我國微生物製造產業的發展建議

（一）過程與裝備

黨的「十九大」報告指出要加快建設製造強國，加快發展先進位造業，推動互聯網、大數據、人工智慧和實體經濟深度融合，在中高端消費、創新引領、綠色低碳、共享經濟、現代供應鏈、人力資本服務等領域培育新增長點、形成新動能 [19]。這就迫切要求我國製造業要向綠色化、高端化、智能化方向邁進。

因此，在微生物製造的過程與裝備方面，應圍繞生物製造對高端、綠色、智能的需求，以關鍵核心裝備智能化生物反應器、智能化過程感測檢測等為方向，結合生物過程智能化分析和決策軟體的開發，實現大數據 – 知識混合驅動的智能生物製造。

（二）交叉前沿與顛覆性創新

《「十三五」生物技術創新專項規劃》指出，生物技術發展突出體現了學科交叉匯聚日益緊密的全球科技創新發展態勢，拓展了科學發現與技術突破的空間。美國一直以來高度重視生物材料交叉技術的前沿探索，世界著名智庫研究預測在未來 10 年內生物材料交叉技術可能取得顛覆性突破。因此，我國的微生物製造產業應當堅持引領跨越，促進跨學科、跨行業的深度融合交叉合作。充分發揮生物技術的引領性作用，強化原始創新和集成創新，促進生物技術成果轉化和產業化發展，搶佔國際競爭的戰略制高點。

生物製造的前沿交叉與應用將有助於我國擺脫原始創新能力不足，關鍵核心技術受制於人的困境，提升科技創新質量；有助於為我國科技創新實現跨越式發展提供新的物質基礎；有助於縮小與發達國家之間的科技創新差距，為我國建設世界科技強國提供戰略新機遇。

（三）超前部署

在發展微生物製造產業的過程中，應當堅持從基礎研究、關鍵技術到產業應用示範進行一體化部署。從而加快推動生物技術產業的發展，支撐「建設世界科技強國」「中國製造 2025」等戰略目標的實現 [20]。

應當充分發揮微生物技術在經濟建設和社會發展中的支撐引領作用，瞄準微生物基礎前沿、重大關鍵技術、產業化應用等方向，堅持「自主創新、重點跨越、支撐發展、引領未來」的方針，集中資源系統性布局，強化原始創新和集成創新，將自主創新自始至終作為我國的微生物製造產業發展的戰略基點。

六、結語

微生物製造產業在食品、化工、農業、醫藥領域已展現巨大的經濟效益與社會價值，並在材料、環境、能源行業快速發展，隨著生物基礎研究與技術設備的不斷研發，未來還可能進入礦業、冶金等領域，實現微生物製造的全方位、多領域、高精尖的長遠發展。但我國微生物製造產業在科技研發與技術革新方面任重道遠，相信在我國政策扶持與相關科研院所的共同努力下，我國微生物製造產業可以提升產業效益、擴大應用範圍、提高國際競爭力，實現微生物製造技術強國的戰略目標。