经过“十四五”时期的快速发展以及在2024年被首次写入政府工作报告、2025年“十五五”规划建议正式将生物制造列为六大未来产业之一，中国生物制造产业已进入从“量的积累”向“质的飞跃”转型的关键阶段。据2025年12月2025生物制造大会（重庆）现场发布的数据，全国生物制造产业总规模达到1.1万亿元，生物发酵产品产量占全球70%以上，其中食品及添加剂、生物制药两个细分领域年产值均超4000亿元。赛迪研究院消费品工业研究所所长李博洋介绍，“十四五”期间，生物发酵产值较“十三五”末增长约20%，透明质酸、聚乳酸、人工合成淀粉等部分新兴领域已实现与发达国家并跑或领跑。与此同时，中国生物制造领域论文发文量、专利申请量全球占比均已超过20%，建成了一批国家重点实验室和产业创新平台。从投资环境来看，2025年我国生物制造领域投融资规模已增长至近300亿元/年，全球合成生物制造投融资保持约30%的年复合增长率，2025年预计可达250亿美元左右。以下从产业链关键环节、核心技术突破、人工智能深度融合、五大应用领域产业化进展以及当前面临的产业化瓶颈与国家破局部署五个维度，系统梳理中国生物制造产业的最新发展图景。
生物制造产业链涵盖从上游菌种设计与装备制造、中游发酵制备到下游应用转化的完整环节，各环节的协同发展是产业高质量发展的基础。中国生物发酵产业协会数据显示，2025年上半年，生物发酵产品产量达1646万吨，同比增长约4.7%；出口量约449万吨，同比增长3.3%，行业总体运行平稳。
总体来看，我国生物制造产业链呈现“上中游强、下游应用逐步拓展”的格局：上游菌种设计与装备制造均在快速追赶，中游发酵制备规模全球领先，下游应用从传统大宗产品向高附加值领域不断延伸，集群效应也初步显现。在产业链的区域布局上，深圳合成生物集群培育了全国三成新设立合成生物企业并建成重大科技基础设施；绥哈大齐生物制造集群利用生物质资源，构建了氨基酸、燃料乙醇等优势领域，年产值达600多亿元；海南、青岛则立足地域特点发展海洋生物制造，推动海洋生物医药等“小切口”大发展。这种因地制宜、差异化发展的产业格局，为生物制造产业的可持续增长奠定了良好基础。
（1）上游：菌种设计与装备制造
上游环节主要包括关键菌种的研发设计与生物反应器、发酵罐等核心装备的制造供应。在菌种设计方面，随着合成生物学与基因编辑技术的快速发展，我国已经基本建立了从基因发掘、元件设计到细胞工厂构建的全流程研发能力。在装备制造方面，生物反应器是生物制造的核心设备，其技术水平直接决定了发酵过程的效率和稳定性。近年来，我国生物反应器市场呈现快速增长态势，国产替代进程稳步推进。据GEP Research《全球及中国生物发酵器产业链全景分析与咨询报告（2025）》数据，全球生物发酵器行业在2025年呈现指数级增长，全球市场规模预计突破280亿美元，中国贡献率超过35%。从竞争格局看，北美占据技术高地，但亚太地区产能扩张速度领先，2024年至2025年中国新增生物发酵器生产线占全球总量的42%。大型发酵容器主要应用于工业化量产场景，小型模块化设备则受科研机构和创业公司追捧，订单量年增速达29%。在材料创新方面，特种工程塑料在不锈钢材质中的应用比例已提升至22%。值得关注的是，我国在生物反应器领域的技术创新持续推进，2025年生物制造大会上，工业和信息化部公布了《高性能生物反应器创新任务入围揭榜单位名单》，通过“揭榜挂帅”机制推动关键装备的国产化突破。
（2）中游：发酵制备与工艺优化
中游环节是生物制造的“加工车间”，涵盖发酵工艺开发、过程控制和规模化生产。目前，我国生物发酵产业已形成较为完整的生产体系，大宗发酵产品产量位居世界前列。从产业链结构来看，上游原材料方面小麦、玉米、木薯等农产品是重要的生产原料；中游为生物发酵产品的生产制造；下游应用场景主要集中在饲料、食品与化工等领域。在绿色发展方面，行业积极推广节能降耗技术，原料端逐渐摆脱对玉米等粮食的依赖，秸秆等非粮生物质原料的产业化利用不断推进，契合“双碳”战略要求。在智能制造方面，AI驱动的发酵控制系统开始逐步应用，有助于解决传统生产中染菌、能耗高的问题，提升生产效率。
（3）下游：应用转化与市场拓展
下游环节是生物制造成果从实验室走向市场的“最后一公里”，覆盖食品、医药、化工材料、绿色能源、日化美妆等多个终端应用领域，直接决定了产业的市场价值和商业生命力。目前，我国生物制造下游应用呈现多元化发展态势。食品及添加剂、生物制药两个细分领域年产值均超4000亿元，构成产业的主要支柱。在新型材料领域，自主研发的长链二元酸系列产品广泛用于航空航天、新型纺织等高性能材料。此外，酵母蛋白、真菌蛋白等多种蛋白路线实现产业化，人工合成淀粉也率先实现产业化突破。在一些新兴高附加值领域，生物基塑料、生物基化学品等细分赛道同样增长迅速。
生物制造的应用场景正在从传统的医药、食品领域向化工材料、绿色能源、日化美妆等更广泛的产业方向拓展，形成多领域协同发展的产业格局。
综合来看，我国生物制造五大应用领域呈现出“医疗引领、食品稳固、材料崛起、能源蓄势、美妆扩展”的发展格局。医疗健康领域创新药上市加速推动了产业价值的快速释放，是当前生物制造应用价值最高的板块；食品农业领域在规模上占据最大份额，保持稳健增长；化工材料领域增速最快，正沿生物基替代路线快速崛起；绿色能源领域还处于产业化前期的技术验证与中试示范阶段，但中长期增长潜力巨大；日化美妆领域凭借生物活性物的产品创新，也在稳步拓展市场规模。
（1）医疗健康领域
创新药上市加速，商业化迎来收获期。医疗健康是生物制造最核心、附加值最高的应用领域。据《中国工业生物技术发展白皮书2025》数据，近一年生物制造领域投融资总额约280亿元，其中医药与健康板块涉及的投融资金额超过150亿元，占比超过半数，稳居各细分领域首位。2024年，中国获批上市的1类创新药达到48种，是2018年的5倍以上。2025年上半年国产创新药获批占比更是高达93%，呈现出创新药上市的“井喷”态势。从创新质量来看，首创（FIC）药物占比已从2015年不足10%提升至2024年的约30%，中国首发新药全球占比从4%增长至38%，中国正从“医药大国”加速向“医药创新强国”迈进。在商业化方面，2025年上半年多家创新药企已实现扭亏为盈，商业化迎来收获期。在细胞与基因治疗等前沿领域，中国在CAR-T细胞疗法、基因编辑等技术方面已接近国际先进水平，部分产品实现了全球首发上市。
（2）食品农业领域
替代蛋白与新型食品产业化进程提速。食品农业是生物制造最具民生属性的应用领域，也是新兴赛道增长最快的板块之一。在替代蛋白方向，酵母蛋白、真菌蛋白、梭菌蛋白等多种技术路线已经实现产业化，人工合成淀粉更是在全球范围内率先实现产业化突破。在食品添加剂和功能配料方向，发酵法生产的氨基酸、维生素、酶制剂等产品产量持续扩大，其中透明质酸的微生物发酵生产技术已达到国际领先水平。在农业领域，生物育种和微生物肥料的发展也为保障粮食安全和农业可持续发展提供了新的技术手段。
（3）化工材料领域
生物基材料市场规模突破1200亿元。化工材料是生物制造实现“以生物替代石化”的核心阵地。据行业市场分析报告，2025年中国生物基材料市场规模预计突破1200亿元，年增速达18.7%，非粮原料替代率提升至40%，生物基化学品在石化产品中的渗透率突破20%。生物基材料的全生命周期减碳优势显著，其碳排放较石油基材料降低30%至70%。在具体产品方面，中国自主研发的长链二元酸系列产品已广泛应用于航空航天、新型纺织等高性能材料领域；聚乳酸（PLA）等生物降解塑料的产能持续扩大，2025年中国生物基塑料市场规模约430亿元；透明质酸等生物基精细化学品的产量和技术水平均处于世界前列。从产业集群来看，以长三角为核心的生物基材料产业带正在加速形成，深圳合成生物集群和绥哈大齐生物制造集群分别在不同技术路线上形成了特色化竞争优势。
（4）绿色能源领域
生物燃料与非粮原料替代加速推进。绿色能源是生物制造实现能源转型和减碳目标的重要领域。在生物燃料方面，燃料乙醇、生物柴油、生物航煤等产品逐步实现产业化应用。“地沟油”经过加氢脱氧处理后可转化为航空燃油；玉米等生物质资源被加工成燃料乙醇，服务于航空业的减排目标。在非粮原料替代方面，近年来国家加大对纤维素乙醇、秸秆制糖等非粮原料路线的研发支持力度，部分技术已进入中试和示范阶段。中国科学院天津工业生物技术研究所开发的甲醇芽孢杆菌一碳生物制造技术，可直接利用以二氧化碳为原料规模化生产的甲醇进行生物合成，为能源领域的非粮替代提供了全新的技术路线。
（5）日化美妆领域
生物制造赋能美丽产业升级。日化美妆是生物制造新兴应用中最具消费属性的领域之一。透明质酸、重组胶原蛋白、多肽等生物活性物的微生物发酵生产技术已经日趋成熟，应用场景不断拓宽。以华熙生物为代表的一批企业，依托合成生物技术平台，聚焦功能糖、蛋白质、多肽、氨基酸等生物活性物的研发、生产和销售。其投资建设的全球规模最大的合成生物中试平台（位于天津滨海新区，建筑面积达4.4万平方米，拥有64条中试生产线），已覆盖化妆品、食品添加剂、生物制药三大核心领域，在日化美妆板块形成了从原料研发到产品应用的完整产业链能力。随着消费者对“天然”“绿色”“生物基”产品的偏好持续增强，生物制造在日化美妆领域的渗透率有望继续提升。
