
数据来源:工业和信息化部
“十五五”规划纲要对前瞻布局未来产业作出重要部署,要求推动生物制造等成为新的经济增长点。
当前,我国生物制造产业正加速从技术突破迈向更多应用场景落地,持续培育发展新动能。
它将怎样改变生产生活?又将如何发展壮大?
生物制造改变传统制造业生产思路,打开物质生产新空间
香水里的玫瑰气息,不一定来自花田。
在天津大学合成生物前沿研究院,科研人员将玫瑰中调控玫瑰醇合成的关键基因“嫁接”至酿酒酵母,就能生产出玫瑰醇。
这项技术已在10吨级发酵体系中完成中试,并制成首款“微生物玫瑰醇”香水推向市场。
类似的例子还有很多。
把玉米中的淀粉转化成葡萄糖,利用微生物发酵,能够合成尼龙前体,制成运动服和防晒衣;
依托农林废弃物等资源,可生产饲用蛋白、氨基酸等产品,有效替代豆粕、鱼粉等传统依赖进口的蛋白原料;
以工业废气为基础,能够发酵生产丁醇这类重要化工原料,支撑保障航空燃油供给;
……
“这就是生物制造的魅力。
”中国科学院院士、天津大学教授元英进介绍,从抗生素、维生素到重组蛋白、酶制剂、生物基材料,再到天然色素、香料和燃料,生物制造已延伸至医药、食品、农业、化工、材料、能源等多个国民经济重要行业。
人类的衣食住行离不开物质生产,而物质生产需要原料。
“原料获取有两种传统途径,有的基于石油等物质通过化学手段合成,有的从大自然中直接提取动植物成分。
”中国科学院微生物研究所项目研究员刘树文介绍,这两种途径既有合理性,也有明显局限。
刘树文举例,传统制造业非常依赖石油,今年国际原油浮动较大,导致石油化工路线生产的氨基酸价格翻倍。
氨基酸作为饲料营养剂的重要成分,其价格上涨引发饲料企业涨价,直接冲击生猪产业。
另一方面,传统石油、煤炭化工生产多采用高温高压工艺,高耗能、高排放,环境压力较大。
“从动植物获取原料,往往受季节、地域和资源约束,像一些抗癌药物需要的原料,只来自某种珍稀保护动植物,实在难以获取也不利于生物多样性保护。
”刘树文说。
对比之下,生物制造获取原料具有显著优势。
元英进解释道,生物制造过程中,生物反应通常条件温和,原料来自可再生资源或废弃物,生产流程能减少有毒试剂和资源消耗。
“一个国家获取原料的能力,关系着产业链韧性和生物科技安全。
从这个角度来看,安全、健康、绿色、经济的生物制造早已不再是一种技术补充,而是上升到了支撑实体经济转型、实现绿色低碳发展的产业高度,关乎百姓福祉。
”元英进说。
放眼全球,生物制造已经成为新一轮科技革命和产业变革的重要部分。
专家认为,我国生物制造产业正在从“跟跑”向“并跑”转变,甚至部分领域出现“领跑”。
“合成生物技术是当前全球科技竞争的前沿领域,也是国家未来产业的重点方向。
”华润双鹤药业股份有限公司董事长陆文超表示。
超大规模市场、完整工业体系、丰富应用场景和发酵制造基础,是我国生物制造产业具备的明显优势。
同时,医药、食品、化工、装备等行业还为生物制造技术落地提供配套。
工业和信息化部数据显示,我国生物制造产业总产值约1.1万亿元,发酵产品产量占全球70%以上。
据统计,现代生物发酵、生物基化学品以及生物基材料等主要产业规模已超过8000亿元,氨基酸、有机酸产量居世界首位。
“未来,衡量一个国家生物制造产业发展成效,不是看谁的产品清单更长,而是看谁能率先实现性能更优、成本可承受、环境收益可量化的生物路线,看谁能真正让生物制造成为推动制造业高质量发展的重要引擎。
”元英进说。
实现菌种自主可控,把生物制造产业的主动权掌握在自己手中
在专家看来,我国生物制造领域在下游产业链和应用生态上具备明显优势,但在上游部分核心环节仍存在短板。
菌种,就是生物制造产业中的“芯片”。
刘树文介绍,在“细胞工厂”工作过程中,菌种优劣决定了生物制造的产品好坏。
打个比方,菌种里也有“冠军”,越好的菌种,生物合成的效率越高,成本越低,起到事半功倍的作用。
但是,我国核心菌种和关键酶创制能力不足,且受国际专利壁垒影响,在核心菌种等领域仍存在知识产权纠纷。
“当务之急,就是要自己造出‘冠军’菌种,实现自主可控,把生物制造产业的主动权掌握在自己手中。
”刘树文说,如今,这样的实践越来越多。
以维生素B5为例,为了使菌种达到最优性能,刘树文和团队成员历经80多轮代谢工程改造,最终得到了心目中的“冠军”菌种。
目前,他们利用研发的一步发酵法生产维生素B5,已建成全球首套工业生产线。
在天津大学,科研人员把酵母超长染色体分解为可组装的标准片段。
从两条染色体的精准合成,到5.5条合成型染色体的整合,再到创制26万余种种质资源,团队研究目标从“能合成”基因组逐步转向“能获得有用功能”的全新菌种。
利福霉素S—钠盐是抗结核药物的关键成分。
曾经,它的发酵水平上不去,生产成本居高不下。
华润双鹤通过合成生物学手段,自主研发筛选出高产工程菌株,使得这类成分的单位生产成本大幅降低。
专家表示,高校科研院所和企业投身菌种自主研发,需要长期稳定的支持。
“所里团队改造菌种研发维生素B5,靠的是国家持续10余年的支持,这期间反复试错、迭代,不断经历‘设计—编辑—测试—反馈’的循环,从而发现生命规律。
”刘树文说,生物制造产业回报周期长,很难短期见到收益,长周期的资金投入和战略定力,才能支撑行业人员走下去。
“即使现在找到了‘冠军’菌种,也不意味着停止自主创新。
这个菌种是否已达到理论最大转化率,是否还能提高产能,都是科研人员一直思考探索的问题,稍一松懈,就可能落在别人后面。
”元英进说。
从实验室到生产线,打通产业全链条,完成“从0到1再到100”的跨越
产业竞争,不只发生在一株菌、一个产品上。
透视全产业链,往上游追溯,生物制造涉及基因合成、工业菌种、工具酶、试剂和生物数据等环节。
向下游延伸,牵扯生物反应器、在线控制、分离纯化、工艺软件和质量标准等。
“专利、菌种库、数据算法、核心装备和工程诀窍共同构成‘技术栈’,任何一层薄弱都可能影响生物制造的成本与供应安全。
”元英进表示。
元英进举例,实验室里表现优异的菌株,放进工业发酵罐未必仍然“听话”,从毫升级到百吨级,温度、酸碱度、溶氧等因素都会变化。
况且,工业化看重的,也不只有“最高产量”,还有产量、转化率、生产强度、稳定性和批次质量一致性等多项指标。
因此,从生物制造技术实验室到生产线,远比按比例放大配方复杂,需要冲破“小试”“中试”等层层关卡,才能走向真正的产业化。
所谓“小试”,通常在实验室里就能解决。
刘树文介绍,科研人员对原始菌种进行基因改造后,会持续优化,多次调控,在较小规模里测试指标。
更具挑战性的是“中试”环节。
中试平台要用接近生产的条件尽早发现问题,避免建成大产线后再“交学费”。
真正实现科技成果转化,签完一纸专利转让合同只是起点,后面还要靠科研团队、工程平台、企业和应用场景共同接力。
企业是创新的主体。
染菌、传质不均、产物降解,任何一个细节都可能让一个在实验室表现优异的产品,在放大阶段彻底失败,这就是成果转化“死亡之谷”。
生物制造的“中试”环节经常由企业负责,依托充足的资金、人力、技术等资源扛过难关。
为破解“中试”环节难题,华润双鹤增加投入,建设中试平台,并组建30余人的团队和专业中试车间,形成从50升到20吨的中试转产承接能力,并面向行业开放合作。
后期,为实现产业化规模,企业通过收购先进制造产线等方式,依托成熟产业化平台,让产品中试完成后,就能够快速对接已验证的产业出口,完成放大落地。
例如,华润双鹤通过全细胞生物催化工艺实现了高效合成,生产出生物法1,4—丁二胺产品,经过产业化充分放大,已成功导入下游合作伙伴的生物基高性能聚酰胺材料中,实现了从上游单体到下游高附加值材料的产业链跨越。
“今天我们突破了技术,明天别人也可能突破。
这还不够,关键是要拥有可持续产出创新产品的平台,打通产业全链条,完成‘从0到1再到100’的跨越。
”陆文超表示。
近年来,我国不断加强生物制造领域顶层设计,持续推进创新平台建设和关键核心技术攻关。
伴随人工智能(AI)与生物制造深度融合,湖南、浙江等多个省份打造“AI+合成生物”产业联合体,紧密联结高校、企业、投资机构及科创园区。
为加强人才支撑,中国科学院微生物研究所创新激励机制,让更多科研人员投身生物制造赛道。
今年,天津大学生物制造本科专业获批招生,将培养更多懂生命科学、化学工程、装备和AI的复合型人才。
唯有多方共同解题,才能把实验室里的好指标,变成工厂的稳定产出和市场的持续订单,细胞“造物”的潜力才能真正释放。
来源:人民日报
蟹黄豆腐则选取优质嫩蟹黄与嫩豆腐为原料,蟹黄本身富含优质蛋白、不饱和脂肪酸及多种维生素,豆腐则提供植物性蛋白与钙元素,二者搭配可实现蛋白质来源的互补,既满足一餐营养均衡需求,还能通过钙元素的协同补充助力骨骼健康,适合不同年龄段人群食用。
油炸蘑菇以新鲜蘑菇为主要原料,经油炸工艺处理后,既保留了蘑菇本身的鲜香与营养,同时去除了多余水分与部分碳水化合物,使每100g成品的脂肪含量相较于原蘑菇更接近健康区间,且烹饪过程中释放的微量植物油有较好的饱腹感,适合快速补充能量。
##标准化制作与实操要点 ###干煸鱿鱼须制作:保留鲜味与口感 首先选择新鲜的鱿鱼须,用冷水泡洗去除杂质黏液,洗净后沥干备用;热锅升温后入少量食用油,翻炒鱿鱼须至表面微焦、边缘产生自然焦香,加入干辣椒、花椒、料酒翻炒出香味,可酌情加入少许盐调味,翻炒至所有食材完全入味、鱿鱼须变色成干煸状态后即可出锅,全程控制火候避免过度煸炒导致食材过度失水或变软。
###蟹黄豆腐制作:营养互补的搭配组合 先将嫩蟹黄挖出备用,嫩豆腐提前用清水浸泡去除豆腥味后切块,与蟹黄一同放入锅中,加入适量温水,小火慢慢熬煮10-15分钟,至豆腐完全吸饱汤汁、蟹黄融入其中,用撇出的汤汁快速调味后,小火收汁至豆腐变得浓稠,既保证口感软嫩,又实现蛋白质与钙元素的协同释放,适合需要补充营养的用餐场景。
###油炸蘑菇制作:清淡酥香的健康选择 新鲜蘑菇去皮切块备用,锅中倒入适量底油,油温升至六成热时放入蘑菇,中小火慢炸至表面金黄酥脆、蘑菇边缘微微卷起,加入少量生抽、白胡椒粉调味,油量以只保留少量即可,避免过量油脂摄入,炸好的蘑菇口感酥脆,营养保留较为充分,适合制作简单快手餐食。
##适用场景与食用建议 这类菜品适配家庭日常饮食场景:家长可为孩子制作适合儿童食用口味,在保证营养均衡的前提下兼顾口感;日常用餐时作为主菜或配菜,既能提供优质蛋白、不饱和脂肪酸等核心营养素,适配不同阶段需求,也可搭配其他食材丰富餐食层次,实现营养与美味的兼顾。
在日常烹饪中需注意适量使用调料,优先选择低添加的调味方式;注意烹饪规范控制油量与温度,避免不必要的油脂摄入,确保食物的营养价值与食用安全性。
在合理搭配与科学烹饪的前提下,这类家常菜品完全能满足健康饮食的需求,为家人与孩子的饮食提供丰富选择,真正实现营养与美味的平衡。
智慧制造学院党委副书记、副院长张俊杰及学院学生党支部书记、师生代表参加本次学习活动。
执行校长陈丙义为入党积极分子讲授党课 陈丙义立足新时代党的建设重大时代课题,系统阐释了习近平党建思想形成的时代背景、发展脉络与重大意义。
他指出,习近平党建思想是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分,科学回答了“建设什么样的长期执政的马克思主义政党、怎样建设长期执政的马克思主义政党”这一重大命题,是新时代加强党的建设的根本遵循,为马克思主义建党学说作出重大性贡献,兼具深刻的政治意义、理论意义与实践意义。
围绕“十四个坚持”的核心科学内涵,陈丙义梳理理论内在逻辑,对坚持党的全面领导、坚持党中央集中统一领导、坚持全面从严治党、坚持不忘初心、牢记使命等重要内容进行深入浅出的解读,构成逻辑严密、内涵丰富的科学理论体系。
同时,结合高校立德树人根本任务与青年学生专业学习、成长成才实际,陈丙义对全体入党积极分子提出殷切期望。
一要强化理论武装,把学深悟透习近平党建思想作为重要政治必修课,不断深刻领悟“两个确立”的决定性意义,增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”,筑牢信仰之基、补足精神之钙、把稳思想之舵。
二要锤炼坚强党性,端正入党动机,深刻理解党性修养是终身课题,自觉在思想淬炼中提高政治判断力、政治领悟力、政治执行力,扣好向党组织靠拢的“第一粒扣子”。
三要坚持知行合一,把个人理想追求融入中国式现代化建设大局,把学习成效转化为勤学钻研、担当奉献的实际行动,在课堂学习、社会实践、志愿服务、班级建设中亮态度、作表率,严守纪律规矩,厚植为民情怀,以实际行动接受党组织的考验,努力成长为堪当民族复兴重任的新时代青年。
授课现场 整场党课理论厚重、逻辑严谨,又贴合青年学生思想实际,具有很强的思想性、指导性和感染力。
全体参会人员认真聆听、仔细记录,纷纷表示,通过本次专题党课,进一步厘清了对新时代党的建设理论的认识,深刻认识到青年一代肩负的时代使命,今后将持续深化理论学习,不断提升自身政治素养,以党员标准严格要求自己,积极向党组织靠拢。
下一步,郑州经贸学院智慧制造学院将持续把学习贯彻习近平党建思想融入党员发展全流程,抓实入党积极分子常态化、体系化培养教育,不断创新学习教育载体,强化青年学生的思想引领,充分发挥基层党组织政治功能与组织功能,以高质量党建引领学院人才培养事业高质量发展。