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    曹辉：推动生物制造发展的未来技术

    2025-07-03 17:13:30

    阅读(88)

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      作为被今年《政府工作报告》定义为未来产业的生物制造，其未来发展的技术路径何在？又如何突破妨碍其向价值链高端迈进的瓶颈？生物技术将如何重塑传统产业？投资生物技术要从哪些维度来考量？针对这些问题，北京化工大学生命科学与技术学院党委书记曹辉，以学者的视角分享了他的观点。


      《企业家》杂志

      弘扬企业家精神  传播管理智慧

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    曹辉

    北京化工大学生命科学与技术学院党委书记


     1 

    “生物技术（BT）+信息技术（IT）”是未来生物制造的核心驱动力


      《企业家》：今年的《政府工作报告》将生物制造定义为未来产业，而技术在推动产业发展过程中具有不可逆转的作用。在您看来，推动生物制造发展的未来技术主要有哪些？

      曹辉：推动生物制造发展的未来技术是“生物技术（BT）+信息技术（IT）”的融合发展。通过AI、大数据、云计算、物联网等技术的赋能，生物制造能够实现对复杂生物系统的精确调控和优化，从而在医药、农业、能源、材料等领域发挥更大的作用。这种技术融合不仅是未来生物制造的核心驱动力，也将为全球经济的绿色转型和可持续发展提供重要支撑。

      《企业家》：我国生物制造在迈向价值链高端方面存在哪些瓶颈，又如何破局？

      曹辉：一是在原料端，美国基于玉米原料已经形成成熟的生物制造产业链，具有大规模种植、收获、储存和运输的能力；在中国，由于人口基数大，以玉米等粮食作物为原料容易引起粮食安全问题，造成与民争粮、与畜争饲的困境。

      解决策略是，世界生物制造产业强国均有独特原料体系（美国为玉米、巴西为甘蔗、欧洲为油脂），我国发展生物制造需构建符合国情的低碳生物制造原料体系，通过科技创新解决现阶段存在的碳素利用转化效率低、技术经济性等问题，建立可持续的产业链体系。

      二是过程端，存在因产品放大困难，无法复现实验室结果，导致中试和产业化放大失败率高的问题。

      解决策略是，重视衔接合成生物制造领域实验室研发与产业生产的中试过程研究，建立高效生物制造下游分离过程关键技术及装备平台，发展新型高效分离介质的应用；发展高效、反应分离耦合等的新理论和新装备。

      三是工业菌种是发酵产业的竞争焦点和关键，被誉为产业的“芯片”，然而我国菌种知识产权占比低于5%；核心酶制剂75%以上来自诺维信、帝斯曼和杜邦等国外公司。缺少关键酶，导致产品精细化率不足40%（国外70%）。

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      我国生物制造的基础方法，如核心数据库、蛋白质/酶结构预测、代谢途径、过程放大模拟软件算法等底层工具自给率低，与西方发达国家差距大，阻碍我国生物制造技术发展。具体表现为：在引用率前20的生物数据库方面，中国尚处于空白状态；过程模拟软件欧美几乎垄断；代谢途径软件算法工具我国缺乏竞争力；蛋白质/酶结构预测我国成果甚微。

      解决策略是，构建具有自主知识产权的生物催化剂设计工具及软件，突破工业酶设计、细胞设计、超高通量细胞筛选等核心底层技术，建立与工业环境适配的关键生物催化剂和底盘细胞。

      要从根本上突破上述三个层面的“卡脖子”问题，核心在于培养出我国自己的高素质创新型人才。

      北京化工大学生命科学与技术学院面向绿色生物制造工程工艺、工业底盘细胞与先进菌株、生物质资源高值转化等前沿方向持续开展理论创新与技术突破，拥有绿色生物制造全国重点实验室、绿色化学品生物制造北京市重点实验室等多个高端科研平台，形成了一支由中国工程院院士谭天伟教授领衔的高层次师资队伍，建设有“生物工程”教育部顶尖学科和国家一流本科专业，形成了“本—硕—博”全链条工程人才培养体系，进而通过“产—学—研”协同创新的校企合作模式有力支撑了生物制造产业发展。

      《企业家》：生物制造技术将在哪些方面重塑传统产业？

      曹辉：这个问题我用图表说明（图1）。

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    图1 生物技术对各个行业的渗透情况

     2 

    AI 驱动生物制造向智能化跃迁

      《企业家》：您怎么看 AI 在推动生物制造发展方面的作用？

      曹辉：AI属于信息技术领域的范畴，是发展生物制造强有力的工具。AI正重塑生物制造产业，驱动生物制造向智能化跃迁。在研发端，深度学习加速了蛋白质结构预测（如AlphaFold）、代谢路径设计和基因编辑工具开发，使传统耗时数年的药物研发周期压缩60%以上。在生产环节，AI实时分析发酵参数、细胞培养数据，动态优化生物反应器运行，在生产效率提升的同时能够降低30%能耗。更具革命性的是，AI驱动的自动化实验平台正构建“自我迭代”的生物制造系统，通过强化学习不断优化生产策略。

      《企业家》：您对企业家投资生物制造技术有什么建议？ 

      曹辉：生物制造是一个充满潜力的未来产业，但同时也面临技术、市场、政策等多重挑战。企业家在投资时，应注重技术创新、市场需求和政策支持的结合，构建强大的技术壁垒和产业链生态，同时注重可持续发展和社会责任。通过科学规划和长期投入，企业可以在生物制造领域实现技术突破和商业成功，为未来经济发展注入新的动力。

    编辑  周春林



    END






    来源：企业家杂志公众号（韦敏 原创）

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