陳 方 丁陳君 陳云偉 吳曉燕 鄭 穎 鄧 勇 吳崇明 于 源

（1.中國(guó)科學(xué)院成都文獻(xiàn)情報(bào)中心，成都610041；2.中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所，天津300308）

1 引言

工業(yè)生物技術(shù)致力于把生命科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的產(chǎn)品、過程、系統(tǒng)和服務(wù)，以滿足社會(huì)的需要，是人類模擬生物體系實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展需求的高級(jí)自然過程。以卓越生物催化劑研究為核心的工業(yè)生物技術(shù)是繼醫(yī)藥生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)之后全球生物技術(shù)發(fā)展的“第三次浪潮”，經(jīng)過十余年的發(fā)展，全球工業(yè)生物技術(shù)部門在創(chuàng)新研發(fā)、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境改善等方面取得了里程碑式進(jìn)展，驗(yàn)證了工業(yè)生物技術(shù)在可持續(xù)增長(zhǎng)方面的潛力。

2 工業(yè)生物技術(shù)研發(fā)規(guī)劃

2.1 歐美研發(fā)規(guī)劃

早在2007年，美國(guó)在《2007—2012年農(nóng)業(yè)法案》中就前瞻性地提出將主要發(fā)展可再生能源、生物基產(chǎn)品和可持續(xù)發(fā)展的新型生物質(zhì)原料，以減少美國(guó)的溫室氣體排放，減輕對(duì)外國(guó)原油的依賴。其后，以美國(guó)能源部、農(nóng)業(yè)部和國(guó)防部為主，在推進(jìn)生物燃料、生物基產(chǎn)品與材料方面的投資逐年呈增加趨勢(shì)，并在技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用方面不斷獲得突破。2015年，美國(guó)發(fā)布《生物工業(yè)化路線圖：加速化學(xué)品的先進(jìn)制造》，提出了生物學(xué)工業(yè)化的發(fā)展愿景。美國(guó)農(nóng)業(yè)部2016年的研究報(bào)告指出，2014年生物基產(chǎn)品行業(yè)為美國(guó)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)了3，930億美元和422萬個(gè)就業(yè)崗位。

歐盟地區(qū)格外重視工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展對(duì)緩解氣候變化的積極作用，普遍認(rèn)同工業(yè)生物技術(shù)有利于打破資源消耗周期、節(jié)約能源和原材料、促使經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)，并在歐洲戰(zhàn)略能源技術(shù)計(jì)劃中將生物燃料煉制列為重要發(fā)展方向之一。2009年10月，歐洲生物技術(shù)工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布了題為《生物技術(shù)：減輕氣候變化的革命性技術(shù)》的報(bào)告，指出發(fā)展生物技術(shù)是氣候變化解決方案的支撐點(diǎn)，工業(yè)生物技術(shù)將為歐洲工業(yè)帶來革命性變化，促使工業(yè)向可持續(xù)方向發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)到2030年減排10～25億噸的目標(biāo)。2015年9月，歐盟發(fā)布《生物經(jīng)濟(jì)之道：歐洲工業(yè)生物技術(shù)繁榮發(fā)展路線圖》，看好工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)前景。歐洲生物產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（EuropaBio）2016年9月發(fā)布的研究表明，工業(yè)生物技術(shù)為歐盟提供了48.6萬個(gè)全職工作崗位，創(chuàng)造了316億歐元的產(chǎn)值。

歐洲地區(qū)三分之一的生物技術(shù)公司位于英國(guó)，英國(guó)政府始終對(duì)工業(yè)生物技術(shù)研發(fā)活動(dòng)給予積極支持，將工業(yè)生物技術(shù)和生物精煉的研究作為優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域，并重點(diǎn)優(yōu)先發(fā)展合成生物學(xué)創(chuàng)新研究，以英國(guó)生物技術(shù)與生物科學(xué)研究理事會(huì)（BBSRC）和工程與自然科學(xué)研究理事會(huì)（EPSRC）牽頭投入大量資金發(fā)展生物經(jīng)濟(jì)。據(jù)BBSRC報(bào)告，2014年英國(guó)生物經(jīng)濟(jì)總附加值（GVA）約為2，200億英磅，共提供了520萬個(gè)就業(yè)崗位，占英國(guó)GVA總量的13.6%，與建筑和金融服務(wù)業(yè)的數(shù)量相當(dāng)。

2.2 我國(guó)研發(fā)規(guī)劃

我國(guó)《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》將生物技術(shù)作為未來著力發(fā)展的戰(zhàn)略高技術(shù)，先后制定發(fā)布了生物產(chǎn)業(yè)“十一五”、“十二五”、“十三五”發(fā)展規(guī)劃，加快促進(jìn)生物技術(shù)與生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并針對(duì)生物制造、生物基產(chǎn)品、生物質(zhì)能、輕工業(yè)等重要部門制訂專項(xiàng)規(guī)劃，圍繞生物制造重大技術(shù)需求布局國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，在重大化工產(chǎn)品的先進(jìn)生物制造、微生物基因組育種、工業(yè)酶分子改造等核心技術(shù)，以及工業(yè)生物催化技術(shù)、生物煉制技術(shù)、現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)、綠色生物加工技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)上取得重要突破。2011—2015年，我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到15%以上，2016年廣義生物產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)到約4萬億元。

2016年12月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，提出加快生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展步伐、培育生物經(jīng)濟(jì)新動(dòng)力的重要任務(wù)，明確了發(fā)展目標(biāo)：到2020年，生物產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到8～10萬億元、形成一批具有較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的新型生物技術(shù)企業(yè)和生物經(jīng)濟(jì)集群。

緊跟其后，國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)在《“十三五”生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出了2020年生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，即生物產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到8～10萬億元，生物產(chǎn)業(yè)增加值占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的比重超過4%，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，并大幅增加就業(yè)崗位。并在推動(dòng)生物制造規(guī)模化應(yīng)用方面提出以下具體目標(biāo)：提高生物制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展能力，推動(dòng)生物基材料、生物基化學(xué)品、新型發(fā)酵產(chǎn)品等的規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用，推動(dòng)綠色生物工藝在化工、醫(yī)藥、輕紡、食品等行業(yè)的應(yīng)用示范；到2020年，現(xiàn)代生物制造產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超1萬億元，生物基產(chǎn)品在全部化學(xué)品產(chǎn)量中的比重達(dá)到25%，與傳統(tǒng)路線相比，能量消耗和污染物排放降低30%，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的綠色、可持續(xù)發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。

同期，能源局公布我國(guó)《生物質(zhì)能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，提出到2020年，生物質(zhì)能基本實(shí)現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)?；?，生物天然氣年利用量80億立方米，生物液體燃料年利用量600萬噸，生物質(zhì)成型燃料年利用量3，000萬噸；要求推進(jìn)燃料乙醇推廣應(yīng)用，加快生物柴油在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與多聯(lián)產(chǎn)示范，并提出了到2020年，生物質(zhì)能合計(jì)可替代化石能源總量約5，800萬噸，年減排二氧化碳約1.5億噸的氣候環(huán)境指標(biāo)。

2017年5月，科技部印發(fā)《“十三五”生物技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，提出生物技術(shù)領(lǐng)域到2020年實(shí)現(xiàn)整體“并跑”、部分“領(lǐng)跑”的宏偉目標(biāo)，力求在基礎(chǔ)研究和核心技術(shù)方面取得突破，基本形成生物技術(shù)創(chuàng)新體系和初具規(guī)模的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并繼續(xù)將生物制造技術(shù)作為發(fā)展重點(diǎn)，提出要建設(shè)以綠色生物制造等為重點(diǎn)的若干生物技術(shù)創(chuàng)新中心、5～10個(gè)產(chǎn)值過100億的生物制造專業(yè)園區(qū)的具體目標(biāo)，將新一代生物檢測(cè)技術(shù)、基因操作技術(shù)、合成生物技術(shù)作為前沿關(guān)鍵技術(shù)，微生物組技術(shù)作為前沿交叉技術(shù)，過程工程技術(shù)作為共性關(guān)鍵技術(shù)，支撐生物醫(yī)藥、生物化工、生物資源、生物能源、生物農(nóng)業(yè)、生物環(huán)保和生物安全等重點(diǎn)領(lǐng)域的發(fā)展。

我國(guó)在2015年發(fā)布的《中國(guó)制造2025》中提出了推動(dòng)制造業(yè)由大變強(qiáng)、全面提升中國(guó)制造業(yè)發(fā)展質(zhì)量和水平的重大戰(zhàn)略部署，強(qiáng)調(diào)全面推行綠色制造，大力促進(jìn)新材料、新能源、高端裝備、生物產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展，為生物制造發(fā)展指明了方向。為貫徹落實(shí)《中國(guó)制造2025》，組織實(shí)施好綠色制造工程，工業(yè)和信息化部于2016年9月發(fā)布了《綠色制造工程實(shí)施指南（2016—2020年）》，提出到2020年綠色制造水平明顯提升，綠色制造體系初步建立的總體目標(biāo)，預(yù)期與2015年相比，傳統(tǒng)制造業(yè)物耗、能耗、水耗、污染物和碳排放強(qiáng)度顯著下降，重點(diǎn)行業(yè)主要污染物排放強(qiáng)度下降20%，工業(yè)固體廢物綜合利用率達(dá)到73%，部分重化工業(yè)資源消耗和排放達(dá)到峰值。

同期，工業(yè)和信息化部還研究編制了《輕工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》和《醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃指南》，分別于2016年8月和11月印發(fā)。《輕工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》從大力實(shí)施“三品”戰(zhàn)略、增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力、積極推動(dòng)智能化發(fā)展、著力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、全面推行綠色制造、統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)等六個(gè)方面提出了具體任務(wù)部署，以指導(dǎo)我國(guó)未來五年輕工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展?！夺t(yī)藥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃指南》作為“十三五”時(shí)期指導(dǎo)醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展的專項(xiàng)規(guī)劃指南，將指導(dǎo)醫(yī)藥工業(yè)加快由大到強(qiáng)的轉(zhuǎn)變，從增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、提高質(zhì)量安全水平、提升供應(yīng)保障能力、推動(dòng)綠色改造升級(jí)、推進(jìn)兩化深度融合、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)、提高國(guó)際化發(fā)展水平、拓展新領(lǐng)域發(fā)展新業(yè)態(tài)等八個(gè)方面提出了具體任務(wù)部署。

2017年11月，工業(yè)和信息化部圍繞制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重大需求，組織研究了對(duì)行業(yè)有重要影響和瓶頸制約、短期內(nèi)亟待解決并能夠取得突破的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)，通過研判國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，在廣泛征求意見基礎(chǔ)上，制定了《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南（2017年）》，將全生物降解聚丁二酸丁二酯及其共聚物的制備技術(shù)作為石油化工關(guān)鍵技術(shù)，生物基化學(xué)纖維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)作為紡織關(guān)鍵技術(shù)，生物基原材料工程菌開發(fā)及規(guī)?；a(chǎn)工藝技術(shù)、食糖綠色加工與副產(chǎn)物高值利用技術(shù)、天然產(chǎn)物（食品添加劑與配料）生物制備技術(shù)等作為輕工關(guān)鍵技術(shù)。

3 全球工業(yè)生物技術(shù)研發(fā)進(jìn)展

3.1 研究論文產(chǎn)出

為了觀察過去十年中工業(yè)生物技術(shù)基礎(chǔ)研究與技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展態(tài)勢(shì)，基于研究積累和專家意見咨詢構(gòu)建了工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域核心主題詞表，以Web of Science平臺(tái)中的科學(xué)引文索引擴(kuò)展版（Science Citation Index Expanded，SCI-E）收錄期刊為數(shù)據(jù)源，開展了2006—2016年間的全球工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域研究論文計(jì)量分析（數(shù)據(jù)更新日期：2017年10月18日）。

如圖1，2006—2016年，全球工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域在SCI收錄期刊上發(fā)文量總計(jì)403，348篇，其中中國(guó)研究人員參與的研究論文為64，429篇，占總量的15.1%，總數(shù)排名全球第二，僅次于美國(guó)，其后依次是德國(guó)、日本。同時(shí)，中國(guó)的論文總數(shù)呈逐年攀升趨勢(shì)，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)20.9%（圖2），至2016年發(fā)文總數(shù)達(dá)到11，266篇，超越美國(guó)（2016年發(fā)文11，072篇）成為年度發(fā)文量排名第一的國(guó)家。

3.2 發(fā)明專利產(chǎn)出

為了觀察過去十年中工業(yè)生物技術(shù)基礎(chǔ)研究與技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展態(tài)勢(shì)，以經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）［1］對(duì)生物技術(shù)的定義為基礎(chǔ)，聯(lián)合Linton等［2］定義的工業(yè)生物技術(shù)專利分類，構(gòu)建工業(yè)生物技術(shù)專利檢索策略，開展了2006—2016年間全球工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明專利計(jì)量分析（數(shù)據(jù)更新日期：2017年10月18日）。

圖1 全球工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域研究論文發(fā)表國(guó)家分布（2006—2016年）Fig．1 Share of countries by number of publications on industrial biotechnology（2006-2016）

圖2 TOP10國(guó)家逐年發(fā)表研究論文數(shù)量趨勢(shì)（2006—2016年）Fig．2 Top10 countries by number of publications on industrial biotechnology（2006-2016）

2006—2016年（DII入藏年），全球工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量總計(jì)達(dá)515，677件，主要受理國(guó)專利公開的數(shù)量如圖3所示。中國(guó)專利總數(shù)達(dá)120，586件，占總數(shù)的 23.4%，位居全球第一，其中來自中國(guó)專利申請(qǐng)人的申請(qǐng)占80.6%，其后依次是美國(guó)（93，027件，18.0%）、日本（73，675件，14.3%）。從圖4可以看出，與全球TOP10的專利受理國(guó)相比，中國(guó)的專利申請(qǐng)量呈逐年顯著攀升趨勢(shì)，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)18.7%。

圖3 全球工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠芾韲?guó)／地區(qū)分布（2006—2016年）Fig．3 Share of countries／territories by number of patent applications on industrial biotechnology（2006-2016）

圖4 TOP10受理國(guó)／地區(qū)公開專利申請(qǐng)數(shù)量趨勢(shì)（2006—2016年）Fig．4 Top 10 countries／territories by number of patent applications on industrial biotechnology（2006-2016）

4 我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)研發(fā)進(jìn)展

4.1 研究論文產(chǎn)出

近兩年，中國(guó)學(xué)者在工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域參與或獨(dú)立完成的多項(xiàng)前沿研究成果發(fā)表在生物技術(shù)領(lǐng)域高影響力的綜合性代表期刊。2017年，中國(guó)在合成生物學(xué)研究領(lǐng)域成果引人矚目，領(lǐng)銜完成4條真核生物釀酒酵母染色體的人工設(shè)計(jì)合成，成果在《科學(xué)》期刊上以封面論文形式同時(shí)刊發(fā)，取得繼合成原核生物染色體之后的又一里程碑式突破，有望推動(dòng)工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展的新一輪變革。同時(shí)，研究人員在生物質(zhì)資源挖掘與利用、酶工程與生物催化機(jī)理研究以及細(xì)胞工廠設(shè)計(jì)與工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)方面的研究取得一系列代表性成果。

在合成生物技術(shù)研究與應(yīng)用方面，中國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜完成真核生物釀酒酵母4條染色體的從頭設(shè)計(jì)與全合成工作：天津大學(xué)元英進(jìn)團(tuán)隊(duì)完成了5號(hào)、10號(hào)染色體的化學(xué)合成，并開發(fā)了高效的染色體點(diǎn)突變修復(fù)技術(shù)［3，4］；清華大學(xué)戴俊彪團(tuán)隊(duì)完成了當(dāng)前已合成染色體中最長(zhǎng)的12號(hào)染色體的全合成［5］；深圳華大基因研究院團(tuán)隊(duì)聯(lián)合英國(guó)愛丁堡大學(xué)團(tuán)隊(duì)完成了2號(hào)染色體的合成及有關(guān)分析［6］。此外，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院楊晟研究組發(fā)現(xiàn)來源于弗蘭西斯菌的Cas效應(yīng)蛋白（FnCpf1）與谷氨酸棒桿菌適配，開發(fā)了谷氨酸棒桿菌基因編輯系統(tǒng)，將操作周期縮短至3天，對(duì)基因組精細(xì)修改的效率可達(dá)100%［7］。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所婁春波研究組開發(fā)了一套普適于原核生物轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件的絕緣化設(shè)計(jì)原則，極大地簡(jiǎn)化了人工基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過程，為人工生命系統(tǒng)的理性設(shè)計(jì)奠定了重要技術(shù)基礎(chǔ)［8］。中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院覃重軍研究組開發(fā)了一種基于Cas9蛋白促進(jìn)的同源重組組裝技術(shù)，并利用該技術(shù)在酵母體內(nèi)組裝了長(zhǎng)1.03Mb的大腸桿菌最小基因組MGE-syn1.0［9］。

在微生物多樣性研究與應(yīng)用方面，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院王四寶研究組與美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)研究人員合作，首次發(fā)現(xiàn)在按蚊中代代相傳的腸道共生菌，并借此殺滅按蚊體內(nèi)瘧原蟲，從源頭上切斷瘧疾傳播［10］。中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所單細(xì)胞中心領(lǐng)導(dǎo)的包括美國(guó)馬里蘭大學(xué)、北京大學(xué)、中科院水生生物所等在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)通過闡明與調(diào)控微擬球藻中一系列內(nèi)源II型二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶（DGAT2）的分工與合作機(jī)制，證明工業(yè)微藻的藻油飽和度能夠定制化地人工設(shè)計(jì)，從而將微藻細(xì)胞工廠推入“藻油品質(zhì)定制化”時(shí)代［11］。

在酶工程與生物催化方面，清華大學(xué)戴俊彪研究組首次在釀酒酵母中揭示了介導(dǎo)組蛋白H4K8的2－羥基異丁酰基化水平調(diào)控的關(guān)鍵環(huán)境因子和去修飾酶類。這些新修飾的修飾蛋白組學(xué)和催化酶類的研究將極大促進(jìn)我們對(duì)這些修飾的功能和調(diào)控的認(rèn)識(shí)［12］。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所趙宗保研究員團(tuán)隊(duì)與瑞典查爾姆斯理工大學(xué)、德國(guó)法蘭克福大學(xué)研究人員合作設(shè)計(jì)改造脂肪酸合酶，擴(kuò)展了脂肪酸合成機(jī)器的產(chǎn)物譜，相關(guān)研究成果在《自然－化學(xué)生物學(xué)》以封面論文形式發(fā)表［13］。中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所郭瑞廷研究組與美國(guó)伊利諾伊大學(xué)合作，首次解析了環(huán)烯醚萜合成酶（IRIS）及其復(fù)合體結(jié)構(gòu)，并對(duì)IRIS的催化機(jī)理進(jìn)行了研究。該成果對(duì)于環(huán)烯醚萜化合物衍生物的合成有重要的理論指導(dǎo)意義［14］。

在生物基化學(xué)品研究與開發(fā)方面，浙江大學(xué)于洪巍研究組在釀酒酵母線粒體中構(gòu)建異戊二烯合成途徑，產(chǎn)量達(dá)到2，527 mg／L，實(shí)現(xiàn)目前異戊二烯在真核細(xì)胞中生產(chǎn)的最高產(chǎn)量［15］。中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所在深海放線菌中發(fā)現(xiàn)了具有抗結(jié)核桿菌系列活性物質(zhì)，并通過生物合成技術(shù)優(yōu)化改造獲得強(qiáng)效抗結(jié)核抗生素怡萊霉素E，藥效是目前抗結(jié)核藥物活性的30倍［16］。中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所劉文團(tuán)隊(duì)闡明了林可酰胺類抗生素的后期關(guān)鍵生物合成途徑，為定向改造林可酰胺類抗生素的結(jié)構(gòu)奠定了理論基礎(chǔ)［17］。

本節(jié)以Web of Science平臺(tái)中的科學(xué)引文索引擴(kuò)展版（Science Citation Index Expanded，SCIE）收錄期刊為數(shù)據(jù)源，對(duì)中國(guó)研究人員發(fā)表的工業(yè)生物技術(shù)研究論文進(jìn)行了計(jì)量分析（數(shù)據(jù)更新時(shí)間為2017年10月18日）。

表1 中國(guó)工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)文量TOP20機(jī)構(gòu)及其引用情況（2014—2016年）Tab．1 Top20 Chinese research institutions by number of publications and citations（2014-2016）

2014—2016年，中國(guó)學(xué)者在工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域共發(fā)表研究論文29，939篇，其中中國(guó)科學(xué)院排名第一，共發(fā)文4，676篇，排在第二和第三位的是浙江大學(xué)和江南大學(xué)（表1）。中國(guó)科學(xué)院論文總數(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，發(fā)文的主要研究單元包括中國(guó)科學(xué)院微生物研究所、青島生物能源與過程研究所、大連化學(xué)物理研究所、過程工程研究所、上海生命科學(xué)研究院、天津工業(yè)生物技術(shù)研究所等。

從發(fā)表論文的被引情況來看，在發(fā)文量TOP20機(jī)構(gòu)中，論文篇均被引用次數(shù)相對(duì)較高的機(jī)構(gòu)分別是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、南京大學(xué)、清華大學(xué)、天津大學(xué)和北京大學(xué)；擁有在所屬學(xué)科中被引量居于TOP1%的高被引論文數(shù)量相對(duì)較多的機(jī)構(gòu)包括中國(guó)科學(xué)院、清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)和華南理工大學(xué)等。

圖5 中國(guó)工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)文量TOP20機(jī)構(gòu)技術(shù)結(jié)構(gòu)分布（2014—2016年）Fig．5 Typical technology distribution of Top20 Chinese research institutions by number of publications on industrial biotechnology（2014-2016）

對(duì)各研究機(jī)構(gòu)在工業(yè)生物技術(shù)子領(lǐng)域發(fā)文量分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果（圖5）進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在總發(fā)文量TOP20機(jī)構(gòu)中，生物基化學(xué)品、合成生物技術(shù)、生物基材料等方面的研究是中國(guó)科學(xué)院等多個(gè)研究機(jī)構(gòu)較為側(cè)重的研究領(lǐng)域；此外，浙江大學(xué)、清華大學(xué)在合成生物技術(shù)、微生物環(huán)境治理等方面開展了較多研究；江南大學(xué)、浙江大學(xué)、華南理工大學(xué)、華東理工大學(xué)在生物基化學(xué)品和綠色生物工藝方面的研究較為廣泛；華南理工大學(xué)、四川大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)在生物基材料方面的研究較為突出；南京大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)在生物傳感器方面研究成果顯著，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)在微生物多樣性等方面有較強(qiáng)布局。

4.2 發(fā)明專利產(chǎn)出

本節(jié)利用IncoPat科技創(chuàng)新情報(bào)平臺(tái)和德溫特專利數(shù)據(jù)庫（DII），對(duì)2014—2016年全球公開的工業(yè)生物技術(shù)發(fā)明專利以及中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公開和授權(quán)的工業(yè)生物技術(shù)中國(guó)發(fā)明專利開展了計(jì)量分析（數(shù)據(jù)更新時(shí)間為2017年10月25日）。

2014—2016年（DII入藏年），全球總計(jì)公開工業(yè)生物技術(shù)發(fā)明專利申請(qǐng)101，691項(xiàng)專利家族（DII平臺(tái)）、169，205件專利申請(qǐng)（IncoPat平臺(tái)），中國(guó)成為利用工業(yè)生物技術(shù)發(fā)明專利進(jìn)行保護(hù)的首要國(guó)家，3年總計(jì)公開了發(fā)明專利申請(qǐng)57，559件（年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)14.3%）、發(fā)明專利授權(quán)21，947件（圖 6）。

從專利來源國(guó)（專利申請(qǐng)人所在國(guó)）角度分析，在57，559件工業(yè)生物技術(shù)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中，有86%是由中國(guó)申請(qǐng)人申請(qǐng)的，其他國(guó)家總共僅占14%，主要來自美國(guó)、日本、瑞士、德國(guó)、丹麥、韓國(guó)、法國(guó)等（圖7a）。在21，947件工業(yè)生物技術(shù)中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)中，有78%是由中國(guó)申請(qǐng)人申請(qǐng)的，其他國(guó)家共占22%，主要來自美國(guó)、日本、瑞士、德國(guó)、韓國(guó)、法國(guó)、丹麥、荷蘭、英國(guó)等（圖7b）?？梢姡瑖?guó)外申請(qǐng)人在中國(guó)申請(qǐng)的工業(yè)生物技術(shù)發(fā)明專利更有競(jìng)爭(zhēng)力，授權(quán)比（同期授權(quán)數(shù)／申請(qǐng)數(shù)）更高。

圖6 工業(yè)生物技術(shù)中國(guó)發(fā)明專利數(shù)量（2014—2016年）Fig．6 Number of CN patent applications on industrial biotechnology（2014-2016）

2014—2016年，中國(guó)申請(qǐng)人申請(qǐng)的工業(yè)生物技術(shù)發(fā)明專利數(shù)量占全球總量的30%左右，名列第一。但中國(guó)申請(qǐng)人的發(fā)明專利申請(qǐng)有95%（49，690件）均僅在中國(guó)進(jìn)行保護(hù)，在外專利申請(qǐng)數(shù)量非常少（2，358件），僅占約5%。

以PCT專利（世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織公開）申請(qǐng)為例，如圖8所示，2014—2016年，中國(guó)申請(qǐng)人總計(jì)申請(qǐng)PCT專利1，107件，數(shù)量逐年增長(zhǎng)，年復(fù)合增長(zhǎng)率11.0%。主要的申請(qǐng)人包括：深圳創(chuàng)世紀(jì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)有限公司、華大基因、巴斯夫（中國(guó)）、諾維信（中國(guó)）、北京天安生物科技有限公司、中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院、清華大學(xué)、江南大學(xué)、蘇州漢酶生物技術(shù)有限公司、中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所等。

2014—2016年，江蘇、北京、山東、廣東、上海、浙江、安徽和湖北八省市的發(fā)明專利的申請(qǐng)和授權(quán)數(shù)量均位居中國(guó)大陸地區(qū)前10名以內(nèi)，申請(qǐng)數(shù)量均超過1，500件，授權(quán)數(shù)量均超過500件（圖9）。

圖7 工業(yè)生物技術(shù)中國(guó)發(fā)明專利來源國(guó)（2014—2016年）Fig．7 Share of patent applicant countries of CN issued（a）and granted（b）patent applications on industrial biotechnology（2014-2016）

圖8 中國(guó)申請(qǐng)的工業(yè)生物技術(shù)PCT專利（2014—2016年）Fig．8 Number（a）and TOP10 applicants（b）of WIPO patent applications from China on industrial biotechnology（2014-2016）

從發(fā)明專利申請(qǐng)總量來看，企業(yè)是工業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新的主要力量。2014—2016年，在我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)人中，企業(yè)申請(qǐng)的發(fā)明專利最多，占總量的41%，其次依次是大專院校、個(gè)人、科研單位和機(jī)關(guān)團(tuán)體。從領(lǐng)先的發(fā)明專利申請(qǐng)人來看，高校和科研院所是工業(yè)生物技術(shù)發(fā)明的排頭兵。如圖10所示，2014—2016年，工業(yè)生物技術(shù)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)和授權(quán)的領(lǐng)先主體以高校和科研院所為主。江南大學(xué)在發(fā)明專利申請(qǐng)和授權(quán)數(shù)量上皆高居榜首，且領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)明顯，浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位的申請(qǐng)與授權(quán)數(shù)量居于前列。中國(guó)科學(xué)院多家研究所的申請(qǐng)和授權(quán)數(shù)量均在全國(guó)處于領(lǐng)先水平，包括中國(guó)科學(xué)院微生物研究所、天津工業(yè)生物技術(shù)研究所、上海生命科學(xué)研究院、遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所等。 中國(guó)石油化工股份有限公司、哈爾濱膳寶酒業(yè)有限公司、益善生物技術(shù)股份有限公司等企業(yè)進(jìn)入發(fā)明專利申請(qǐng)與授權(quán)數(shù)量前列。跨國(guó)企業(yè)諾維信公司的工業(yè)生物技術(shù)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)和授權(quán)數(shù)均位居前列，霍夫曼－拉羅奇有限公司的授權(quán)數(shù)量也處于領(lǐng)先水平。

圖9 工業(yè)生物技術(shù)中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)與授權(quán)前10省份（2014—2016年）Fig．9 Top10 provinces／municipalities by number of CN issued（a）and granted（b）patent applications on industrial biotechnology（2014-2016）

圖10 中國(guó)工業(yè)生物技術(shù)發(fā)明公開專利專利權(quán)人排名TOP25（2014—2016年）Fig．10 Top 25 patent applicant CN issued（a）and granted（b）patent applications on industrial biotechnology（2014-2016）

5 我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)展

當(dāng)前，我國(guó)大宗發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一，生物能源年替代量處于世界前列，主要生物基材料品種產(chǎn)量和技術(shù)水平處于世界領(lǐng)先地位，多種傳統(tǒng)石油化工產(chǎn)品和精細(xì)化學(xué)品實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)路線生產(chǎn)，在京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等地形成了一批高水平、有特色的生物產(chǎn)業(yè)集群，近年來自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，生產(chǎn)技術(shù)水平大幅提高。

5.1 發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)

我國(guó)在發(fā)酵產(chǎn)品方面具有量產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)量穩(wěn)居世界首位。2016年，我國(guó)主要發(fā)酵產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到2，629萬噸，比上一年增長(zhǎng)8.4%，年總產(chǎn)值首次超過3，000億元，同時(shí)，2016年主要出口產(chǎn)品出口量408萬噸，同比增長(zhǎng)18.6%。檸檬酸、味精、山梨醇、酵母等產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)工藝已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力大大提高，資源綜合利用水平逐步提升，節(jié)能減排取得顯著成效。其中，味精、賴氨酸、檸檬酸等產(chǎn)品的產(chǎn)量和貿(mào)易量位居世界前列；淀粉糖的產(chǎn)量居世界第二位，僅次于美國(guó)；山梨醇、葡萄糖酸鈉、木糖醇、麥芽糖醇、甘露糖醇、酵母、酶制劑和功能發(fā)酵制品等處于快速發(fā)展階段。行業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到100億元以上的大型企業(yè)集團(tuán)5家，產(chǎn)品的質(zhì)量及安全水平不斷提高，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌。

2015年，我國(guó)氨基酸產(chǎn)量約為370萬噸，產(chǎn)能規(guī)模和產(chǎn)值居于世界前列。目前產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上生產(chǎn)廠家已達(dá)近百家，且產(chǎn)能高度集中，產(chǎn)能排名前三的企業(yè)擁有市場(chǎng)份額的75%。谷氨酸是目前全球銷量第一的氨基酸品種。2015年，我國(guó)味精產(chǎn)量達(dá)到230萬噸，居世界首位；賴氨酸產(chǎn)量約為100萬噸，產(chǎn)能尚有一定過?？臻g；蘇氨酸產(chǎn)量37萬噸，較上一年有所增長(zhǎng)。

我國(guó)有機(jī)酸產(chǎn)業(yè)在世界上有著重要地位，是最大的檸檬酸生產(chǎn)與出口國(guó)，產(chǎn)能約占全球的75%左右，產(chǎn)量的70%～80%用于出口。2015年，我國(guó)檸檬酸產(chǎn)量約為212萬噸，出口量穩(wěn)中有升；維生素C出口量12.37萬噸，比上一年同比增長(zhǎng)1.4%；葡萄糖酸產(chǎn)量約為60萬噸，出口量占總產(chǎn)量的24%；乳酸產(chǎn)量約12.8萬噸，出口占總產(chǎn)量的29%。

2015年，我國(guó)酶制劑產(chǎn)量約為120萬噸，比上一年同比增長(zhǎng)4.3%。其中，國(guó)產(chǎn)酶制劑產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率顯著提升，已由“十二五”初期的不足10%提升到近30%，產(chǎn)品出口量比上年增加3.9%，出口額增加5.8%。

5.2 生物基化學(xué)品產(chǎn)業(yè)

近年來，我國(guó)完成了乙烯、化工醇等傳統(tǒng)石油化工產(chǎn)品的生物質(zhì)合成路線的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了生物法DL－丙氨酸、L－氨基丁酸、琥珀酸、蘋果酸、戊二胺／尼龍5X鹽等產(chǎn)品的中試或小規(guī)模商業(yè)化，取得了顯著的品質(zhì)提升和節(jié)能降耗、減少污染排放的效果。

丁二酸（琥珀酸）是重要的有機(jī)化工原料及中間體，在化工、材料、醫(yī)藥、食品領(lǐng)域有著廣泛的用途。我國(guó)主要的二元酸生產(chǎn)廠家包括山東蘭典生物科技股份有限公司、中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司和常茂生物化學(xué)工程股份有限公司等。中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所與蘭典公司合作建立年產(chǎn)5萬噸的丁二酸生產(chǎn)線。

甾體激素藥物是全球僅次于抗生素的第二大類藥物。我國(guó)是全球甾體原料藥最大的生產(chǎn)和供應(yīng)基地，目前，我國(guó)甾體藥物年產(chǎn)量占世界總量的1／3左右，生產(chǎn)能力和實(shí)際產(chǎn)量均居世界第一位。甾體藥物生產(chǎn)龍頭企業(yè)包括浙江仙琚制藥股份有限公司、天津天藥藥業(yè)股份有限公司、天津市津津藥業(yè)有限公司、山東塞托生物科技股份有限公司等。中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所在和金耀集團(tuán)共同開展的一種甾體藥物關(guān)鍵中間體生物轉(zhuǎn)化合成中取得顯著成效，產(chǎn)品純度和得率均達(dá)到90%以上。

2016年8月，成都市政府與中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，擬共建中國(guó)科學(xué)院工業(yè)生物技術(shù)西部應(yīng)用研發(fā)中心，打通工業(yè)生物科技成果研發(fā)孵化轉(zhuǎn)化的瓶頸。同期，天津工業(yè)生物技術(shù)研究所與成都遠(yuǎn)泓生物科技有限公司簽署生產(chǎn)專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，預(yù)期引發(fā)上千億規(guī)模的市場(chǎng)。2016年4月，四川省自貢市政府與天津工業(yè)生物技術(shù)研究所簽訂協(xié)議，擬新增投資10億元建設(shè)年產(chǎn)1萬噸肌醇項(xiàng)目生產(chǎn)線、年產(chǎn)1，000噸5－氨基乙酰丙酸生產(chǎn)線、年產(chǎn)100噸谷胱甘肽項(xiàng)目示范生產(chǎn)線和年產(chǎn)10噸人參皂苷項(xiàng)目生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)到2020年產(chǎn)值可達(dá)50億元以上。

5.3 生物基材料產(chǎn)業(yè)

我國(guó)生物基材料產(chǎn)業(yè)處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)向工業(yè)化生產(chǎn)和規(guī)模應(yīng)用過渡階段，主要生物基材料及其單體的生產(chǎn)技術(shù)在近年取得了長(zhǎng)足發(fā)展，已形成以可再生資源為原料的生物材料單體制備、生物基樹脂合成、生物基樹脂改性與復(fù)合、生物基材料應(yīng)用為主的生物基材料產(chǎn)業(yè)鏈。2015年，我國(guó)生物基材料與關(guān)鍵單體的年產(chǎn)能約為600萬噸，形成環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠三角三個(gè)產(chǎn)業(yè)集群。目前，國(guó)內(nèi)生物基材料的研究單位主要有中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、中科院寧波材料研究所、中科院理化研究所、中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所、清華大學(xué)等，技術(shù)合作企業(yè)包括江蘇海正集團(tuán)、江蘇允友成生物環(huán)保材料有限公司、山東通佳機(jī)械有限公司、廣州碧佳新材料有限公司、佛山碧嘉高新材料科技有限公司、山東蘭典生物科技股份有限公司、山西金暉兆隆新材料有限公司等。

在淀粉基降解塑料（PSM）產(chǎn)業(yè)化方面，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)以包裝薄膜、農(nóng)用薄膜、日用塑料和泡沫塑料等為主，主要生產(chǎn)企業(yè)包括武漢華麗生物材料有限公司（年產(chǎn)能6萬噸）、深圳虹彩新材料科技有限公司（3萬噸）、煙臺(tái)陽光澳洲環(huán)保材料有限公司（1.5萬噸）、廣東上九生物降解塑料有限公司（1萬噸）、南京比澳格環(huán)保材料有限公司（1萬噸）、廣東益德環(huán)保科技有限公司（1萬噸）、浙江華發(fā)生態(tài)科技有限公司（0.8萬噸）、常州龍駿天純環(huán)?？萍加邢薰荆?.8萬噸）等。

在聚酯產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面，聚羥基脂肪酸酯（PHA）年產(chǎn)能超過2萬噸，產(chǎn)品類型和產(chǎn)量均處于國(guó)際領(lǐng)先地位，正向著材料的多樣性和生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性發(fā)展。材料的多樣性在多種單體及其分布、分子量、聚合方式等方面越來越細(xì)化，形成了PHA組學(xué)的概念。而合成生物技術(shù)的應(yīng)用與藍(lán)水生物技術(shù)的出現(xiàn)，有望大幅度降低PHA的生產(chǎn)成本，更有經(jīng)濟(jì)性和競(jìng)爭(zhēng)性。PHA已經(jīng)有一些商業(yè)化的例子；同時(shí)，PHA在醫(yī)藥等領(lǐng)域的高附加值也被不斷開發(fā)出來。主要的研究單位有清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院微生物研究所、天津工業(yè)生物技術(shù)研究所以及深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等。

我國(guó)聚丁二酸丁二酯（PBS）、聚丁二酸己二酸丁二酯（PBSA）、聚對(duì)苯二甲己二酸丁二酯（PBAT）合計(jì)年產(chǎn)能已超過10萬噸。國(guó)內(nèi)主要研究單位有中國(guó)科學(xué)院理化所、清華大學(xué)、四川大學(xué)等，主要企業(yè)包括安慶和興化工有限公司（年產(chǎn)能1萬噸PBS）、杭州億帆鑫富藥業(yè)股份有限公司（1.3萬噸PBS、PBAT）、廣州金發(fā)科技股份有限公司（3萬噸 PBSA）、山東悅泰生物新材料有限公司（2.5萬噸 PBS、PBAT）、新疆藍(lán)山屯河聚酯有限公司（0.5噸薄膜級(jí)PBS、PBAT，3萬噸生產(chǎn)線待建）和金暉兆隆高新科技有限公司（2萬噸PBS、PBAT）等。

5.4 生物能源產(chǎn)業(yè)

2015年，全球生物液體燃料消費(fèi)量約1億噸，其中燃料乙醇全球產(chǎn)量約8，000萬噸。我國(guó)是世界上第三大生物燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)和應(yīng)用國(guó)，僅次于美國(guó)和巴西，但總產(chǎn)量占比僅為約3%，與前兩者相比差距明顯。2016年，我國(guó)燃料乙醇年產(chǎn)量約為260萬噸（其中玉米燃料乙醇產(chǎn)量不到200萬噸），調(diào)合汽油2，600萬噸，僅占當(dāng)年全國(guó)汽油消費(fèi)量的20%，在生產(chǎn)效率、能源耗費(fèi)、污染排放等方面也與美國(guó)存在較大差距。過去幾年中，我國(guó)燃料乙醇行業(yè)規(guī)模受制于糧食安全和玉米庫存，燃料乙醇行業(yè)的政策支持力度逐漸減弱。當(dāng)前，中國(guó)玉米面臨超過2億噸的庫存，作為去庫存途徑之一的乙醇行業(yè)將再次迎來政策紅利，燃料乙醇特別是玉米燃料乙醇將迎來廣闊產(chǎn)量增長(zhǎng)空間。2017年9月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局等十五部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車用乙醇汽油的實(shí)施方案》（以下簡(jiǎn)稱《實(shí)施方案》），提出到2020年在全國(guó)范圍內(nèi)基本實(shí)現(xiàn)車用乙醇汽油全覆蓋的要求。生物燃料乙醇未來有望迎來更多利好政策，推動(dòng)行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，加速玉米去庫存，帶動(dòng)整體行業(yè)景氣度回升。

我國(guó)目前共有8家燃料乙醇定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)，其中，中糧生物化學(xué)（安徽）股份有限公司、吉林燃料乙醇有限責(zé)任公司和中糧生化能源（肇東）有限公司主要以玉米、小麥為原料；河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司同時(shí)生產(chǎn)第1代和2代乙醇；廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司、國(guó)投廣東生物能源有限公司和內(nèi)蒙古中興能源有限公司主要以木薯和甜高粱莖稈為原料發(fā)展1.5代非糧乙醇；山東龍力生物科技股份有限公司則是較早以玉米芯廢渣為原料發(fā)展第2代纖維素乙醇的企業(yè)。同時(shí)，我國(guó)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)“發(fā)展1.5代、推動(dòng)2代”的腳步也未停滯，《實(shí)施方案》提出了到2025年力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)纖維素乙醇規(guī)?；a(chǎn)，先進(jìn)生物液體燃料技術(shù)、裝備和產(chǎn)業(yè)整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的發(fā)展目標(biāo)。2015年以來，我國(guó)新增非糧燃料乙醇項(xiàng)目也有增多，包括天冠生物能源（天津）有限公司年產(chǎn)60萬噸非糧木薯燃料乙醇項(xiàng)目、中聚天冠生物能源（福建）有限公司年產(chǎn)50萬噸非糧木薯燃料乙醇項(xiàng)目、國(guó)投廣東生物能源有限公司年產(chǎn)15萬噸木薯燃料乙醇項(xiàng)目、湖北天冠生物能源有限公司年產(chǎn)10萬噸纖維素燃料乙醇項(xiàng)目等。

國(guó)際油價(jià)長(zhǎng)期持續(xù)低迷，導(dǎo)致生物燃料在交通運(yùn)輸中的需求減少。2015年，全球生物柴油產(chǎn)量出現(xiàn)首次下滑，全年產(chǎn)量約2910萬噸，比上一年同比減少2.3%，而此前十年全球生物柴油產(chǎn)量年均增幅為250萬噸。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2015年我國(guó)生物柴油產(chǎn)能約為415萬噸，同比增長(zhǎng)13.7%；實(shí)際產(chǎn)量為118萬噸，同比增長(zhǎng)24.2%。盡管產(chǎn)能及產(chǎn)量雖都有所提升，但產(chǎn)能利用率仍較低，開工率嚴(yán)重不足，無法滿足巨大的市場(chǎng)需求。為此，生物柴油企業(yè)正在積極尋求替代原料，開發(fā)和推廣生物柴油新技術(shù)，加快建設(shè)工業(yè)裝置。建立行之有效的生物柴油國(guó)家級(jí)協(xié)調(diào)機(jī)制，從全產(chǎn)業(yè)鏈通盤考慮啟動(dòng)生物柴油試點(diǎn)示范工作，推行封閉化專供專銷，有望解決生物柴油原料供應(yīng)問題，讓生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展步入良性軌道。2016年3月，深圳市日東生物能源有限公司歷時(shí)10年斥資上億元成功研發(fā)的“第三代生物柴油項(xiàng)目”入駐深圳市才智云創(chuàng)園，其研發(fā)的納米再生生物柴油的成分100%為烷烴，可在市場(chǎng)上的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)直接使用。2016年5月，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所與沈陽化工研究院有限公司、清華大學(xué)共同完成的“富油能源微藻培育與生物柴油制備技術(shù)”在北京通過了由中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定，為實(shí)現(xiàn)能源微藻穩(wěn)定工業(yè)化生產(chǎn)和微藻基高值天然產(chǎn)物生產(chǎn)等應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

生物航空煤油是以動(dòng)植物油脂為原料生產(chǎn)的航空燃料，目前主要采用加氫技術(shù)生產(chǎn)。當(dāng)前，我國(guó)在生物航煤生產(chǎn)技術(shù)上與美國(guó)等世界先進(jìn)水平國(guó)家的差距不大，進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用的主要障礙在于原料無法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期低成本的規(guī)模化供應(yīng)。近年來，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家主要在軍方資助下開展生物航煤應(yīng)用開發(fā)，而在我國(guó)，作為尚處于起步階段的應(yīng)用技術(shù)，生物航煤得到的政策支持力度十分有限。2017年3月，由中國(guó)石化集團(tuán)開展的我國(guó)首個(gè)自主研發(fā)的生物航煤加氫改造項(xiàng)目經(jīng)可行性研究批復(fù)，計(jì)劃于2018年在鎮(zhèn)海煉化開工建設(shè)，裝置建成投產(chǎn)后每年可處理10萬噸餐飲廢油。

5.5 綠色生物工藝

近年來，我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但資源和能源消耗是世界平均水平的2～3倍，而基于酶的綠色生物工藝可以顯著降低能耗、物耗和水耗，緩解產(chǎn)業(yè)的環(huán)境保護(hù)壓力。針對(duì)傳統(tǒng)紡織行業(yè)的綠色生物工藝改進(jìn)，2016年7月，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所宣布成功研制出退漿精煉復(fù)合生物酶制劑，并針對(duì)該酶制劑開發(fā)了生物酶法前處理工藝，可以將傳統(tǒng)工藝中的退漿和精煉合并成一步完成，完全替代傳統(tǒng)堿處理工藝，達(dá)到了節(jié)能、節(jié)水、減排、提高品質(zhì)和降低成本的良好效果，并由河北寧紡集團(tuán)成功完成了10萬米布的生物酶法前處理工藝應(yīng)用示范和推廣。中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研發(fā)的酶法骨明膠生產(chǎn)技術(shù)使得骨明膠生產(chǎn)周期縮短至3天，耗水量減少50%，消除固廢排放的同時(shí)降低了成本。該技術(shù)2016年9月在寧夏鑫浩源生物科技股份有限公司實(shí)現(xiàn)3，000噸／年生產(chǎn)線投產(chǎn)運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)自主研發(fā)的酶法骨明膠生產(chǎn)工藝技術(shù)正式進(jìn)入規(guī)?；⑸虡I(yè)化運(yùn)營(yíng)階段。目前采用酶法骨明膠生產(chǎn)技術(shù)的在建明膠生產(chǎn)線還有內(nèi)蒙古包頭東寶生物技術(shù)股份有限公司（建設(shè)年產(chǎn)能3，000噸）、安徽豐原集團(tuán)有限公司（建設(shè)年產(chǎn)能3，000噸）等，到2020年將形成10，000噸年產(chǎn)能。

6 我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展前景展望

近年來，生物技術(shù)在引領(lǐng)未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位日益凸顯，生物產(chǎn)業(yè)正加速成為繼信息產(chǎn)業(yè)之后的新的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，有望加快解決人類在資源、環(huán)境和健康方面面臨的重大挑戰(zhàn)。我國(guó)在工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用基礎(chǔ)研究、技術(shù)轉(zhuǎn)化創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面取得穩(wěn)步進(jìn)展，在研究規(guī)模、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和產(chǎn)業(yè)布局等方面已形成良好格局，在資源與技術(shù)替代和產(chǎn)業(yè)提升方面發(fā)揮了積極作用，有效促進(jìn)了農(nóng)業(yè)工業(yè)化、工業(yè)綠色化、產(chǎn)業(yè)國(guó)際化的發(fā)展進(jìn)程。

當(dāng)前，我國(guó)創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)體系正在加快成型，創(chuàng)新型企業(yè)加快發(fā)展，研究型大學(xué)建設(shè)如火如荼，國(guó)家科技創(chuàng)新中心、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心建設(shè)發(fā)展有序推進(jìn)，以政府主導(dǎo)、金融資本支持的產(chǎn)學(xué)研深度融合體系進(jìn)一步成熟，全國(guó)多地密集建設(shè)生物產(chǎn)業(yè)園區(qū)，押注生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)下一個(gè)風(fēng)口。阿里巴巴斥資千億人民幣建立前沿科學(xué)研發(fā)機(jī)構(gòu)“達(dá)摩院”，全球遺傳學(xué)泰斗、美國(guó)哈佛醫(yī)學(xué)院George Church教授受邀加入其十人咨詢團(tuán)隊(duì)，并在復(fù)旦大學(xué)受聘為名譽(yù)教授。國(guó)際合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)化先驅(qū)、美國(guó)工程院院士、加州大學(xué)伯克利分校Jay D.Keasling教授受邀在中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院設(shè)立合成生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，并與韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院Sang Yup Lee教授一同受聘為中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所榮譽(yù)教授，看好中國(guó)合成生物技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展?；驕y(cè)序龍頭華大基因成功上市，數(shù)家生物工業(yè)企業(yè)產(chǎn)值超100億元，大學(xué)基礎(chǔ)研究與技術(shù)創(chuàng)新成果顯著攀升，研究機(jī)構(gòu)促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化工作取得成效，工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展形成良好局面。

全球生物科技領(lǐng)域已呈現(xiàn)出系統(tǒng)化突破性發(fā)展態(tài)勢(shì)，生物及交叉應(yīng)用領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)出顛覆性創(chuàng)新應(yīng)用，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國(guó)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式形成歷史性交匯。工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新將一方面向健康和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域擴(kuò)散與輻射，另一方面則向傳統(tǒng)化工和醫(yī)藥領(lǐng)域滲透與嵌入，進(jìn)一步推進(jìn)農(nóng)業(yè)工業(yè)化、工業(yè)綠色化、產(chǎn)業(yè)國(guó)際化的發(fā)展進(jìn)程。隨著我國(guó)國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的深入實(shí)施，世界科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)進(jìn)程的加速和綠色發(fā)展理念的實(shí)踐，我國(guó)對(duì)工業(yè)生物技術(shù)的重視已提升到空前的戰(zhàn)略高度，并正在面臨新的發(fā)展機(jī)遇。未來，關(guān)注前沿研究的交叉與融合，重視新技術(shù)應(yīng)用的規(guī)劃與監(jiān)管，構(gòu)建全鏈條互動(dòng)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系，完善產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)和新業(yè)態(tài)的培育，鼓勵(lì)高新技術(shù)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，繁榮技術(shù)交易與投融資市場(chǎng)，加強(qiáng)技術(shù)、產(chǎn)能與資本的國(guó)際合作，將有力提升我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，通過提高供給體系質(zhì)量增強(qiáng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，通過發(fā)展節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)系統(tǒng)為我國(guó)綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)注入新動(dòng)能，有力推進(jìn)我國(guó)生物科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)進(jìn)程，促進(jìn)我國(guó)生物產(chǎn)業(yè)邁向全球價(jià)值鏈的中高端，為全球生物經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)揮更加積極的作用。