生物学杂志

生物学杂志 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (5): 1-.doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2026.05.001

• 特约综述 •    下一篇

生物制造产业原料转型的演进与展望

张文涛1， 郭　峰2， 章文明2   

  1. 1. 江苏省新质生产力促进中心， 南京 210042； 2. 南京工业大学 生物与制药工程学院， 南京 211816
  • 出版日期:2026-10-18 发布日期:2026-10-20
  • 通讯作者: 章文明，南京工业大学教授，博士生导师。入选全球前2%顶尖科学家，中国科协“青年人才托举工程”、江苏省“青蓝工程”等；担任中国生物工程学会一碳生物技术专委会委员、中国化工学会生物化工青年委员会委员、中国生物工程学会青年工作委员会委员，期刊3 Biotech副主编、Green Carbon和BioDesign Research青年编委、《生物学杂志》编委等。长期从事一碳原料的生物转化、功能酵母细胞工厂的构建与调控等研究。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、企业合作等项目近20项；以第一或通信作者身份在Science Advances、Nature Communications、Metabolic Engineering等期刊发表论文80余篇；申请中国发明专利56件，已授权24件，参编教材及中英文专著8部，制定团体标准3项。获中国商业联合会科技进步奖一等奖、江苏农业科技奖青年科技奖等奖励多项。 章文明，博士，教授，研究方向为合成生物学与发酵工程，E-mail：zhangwm@njtech.edu.cn
  • 作者简介:张文涛，硕士，助理研究员，研究方向为科技管理服务、生物工程，E-mail：biozhangwt@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目（22378199， 22508183）； 江苏省碳达峰碳中和科技创新专项（BE2025014）

The evolution and future prospects of feedstock transition in the biomanufacturing industry

ZHANG Wentao1, GUO Feng2, ZHANG Wenming2   

  1. 1. New Quality Productivity Centre of Jiangsu Province, Nanjing 210042, China;
    2. College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China
  • Online:2026-10-18 Published:2026-10-20

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摘要： 原料是决定生物制造经济可行性与碳足迹的核心变量。本文以供应链经济学与工程技术双重视角，综述生物制造原料从第一代（粮食基）向第二代（非粮生物质）及第三代（一碳资源）的演进逻辑。系统分析第一代原料面临的资源竞争与经济波动风险，探讨第二代原料在生物顽抗性与物流成本上的工程制约，以及第三代技术在热力学能耗与传质效率方面的瓶颈。基于多维评估，本文认为未来生物制造产业将走向代际互补与多元原料共存的格局，并提出重构分布式物流体系、推动“能源—化工”深度耦合以及完善碳足迹核算标准的发展设想。

关键词: 生物制造, 原料转型, 非粮生物质, 一碳资源利用, 合成生物学

Abstract: Feedstock remains the central determinant of both the economic viability and carbon footprint of biomanufacturing. This review analyzed the evolutionary logic of feedstock transition—from First Generation (food-based) to Second Generation (non-food biomass) and Third Generation (C1 resources)—through the dual lenses of supply chain economics and process engineering. The resource constraints and economic volatility associated with 1G feedstocks, the engineering barriers related to biomass recalcitrance and logistics associated with 2G feedstocks, and the thermodynamic and mass transfer bottlenecks inherent in 3G technologies were examined. Based on a multidimensional assessment, it was concluded that the future landscape will feature feedstock diversification and coexistence of multiple feedstocks. Finally, the paper proposed key developmental pathways, including the reconstruction of distributed logistics systems, deep integration of renewable energy with biomanufacturing, and the standardization of carbon footprint accounting.

Key words: biomanufacturing, feedstock transition, lignocellulosic biomass, C1 utilization, synthetic biology

中图分类号: