【海川化工科技前沿】合成生物制造大宗化学品的机遇与挑战

海川老鱼 · 发表于 2026-4-8 20:39:04

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申晓林袁其朋*

北京化工大学生命科学与技术学院

依赖化石资源的传统化工制造在满足物质需求的同时，面临资源枯竭、环境污染和碳排放等挑战，亟需转向绿色可持续的生产方式。生物制造利用可再生资源生产化学品，为化工行业绿色转型提供了新方法。近年来，生物制造已成为全球关注的新兴生产力。通过合成生物学方法，已实现1,3-丙二醇等大宗化学品的生产。然而，大宗化学品的生物制造仍面临成本高、效率低和规模化不足的问题，尤其是长途径生物合成产品受限于代谢网络效率，产率需进一步优化。文章综述了大宗化学品的生物制造的生产现状与研究进展，分析了其特点与挑战，并探讨了合成生物学在代谢途径改造、酶活性优化和底盘细胞性能提升中的应用。尽管部分领域已有突破，生物制造大宗化学品在成本上仍处劣势。未来需进一步提升底盘细胞效率，降低原料成本，以推动生物制造在大宗化学品领域的广泛应用与产业化。

化石资源的开发和应用为人类现代物质文明奠定了基础，目前绝大多数化学品都依赖基于石油的化工制造。化工制造作为一种设计新合成方案或发明新反应，从而成为最大化生产目标产物的成熟方式，是目前全球制造业的基石和支柱。但是，随着社会的发展，化工制造也面临了新的挑战和不可避免的缺陷，如过程危险、污染排放、资源依赖等。这些挑战和缺陷促使人们开发更为绿色和可持续的工艺以提高化学品的生产效率并降低碳排放。生物制造的发展为化工品的生产提供了一种有吸引力的替代方案，有望引领继蒸汽时代、电气时代、信息时代之后的第四次工业革命。我国高度重视生物制造领域的发展，2022年5月10日，**发展和改革委员会发布中国首部生物经济五年规划——《“十四五”生物经济发展规划》，明确集中力量发展**生物技术战略，加快突破生物经济发展瓶颈；2024年政府工作报告中明确提出，积极打造生物制造新增长引擎，生物制造被列为新质生产力首位。

生物制造是利用可再生资源生产各种化学品，包括大宗化学品、精细化学品和医药化学品等，具有巨大的应用前景。据美国麦肯锡公司分析，生物制造的产品可以覆盖60%化学制造的产品，预计到2025年合成生物学和生物制造的经济影响将达到1 000亿美元。目前已有少数精细化学品及大宗化学品实现了生物制造，但是很多产品尤其是大宗化学品的生物制造仍然面临巨大挑战。本文综述了大宗化学品的生产现状，讨论了大宗化学品生物制造的研究进展、生产特点及目前存在的问题，分析了生物制造生产大宗化学品的技术限制，总结和展望了大宗化学品生物制造的机遇与挑战，期望推动生物制造产业更高效快速发展。

海川老鱼 · 发表于 2026-4-8 20:43:18

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海川老鱼 · 发表于 2026-4-8 20:46:44

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海川老鱼 · 发表于 2026-4-8 20:47:13