马延和：工业生物技术助推创造可持续生产活动

　　近年来，全球生物科技发展迅猛，并已广泛应用于粮食、健康、人口、能源、环境等领域。如在农业领域，利用生物技术能够提高作物产量及营养含量，改善土壤等;在医疗健康领域，利用生物技术通过特异性结合研究制造出靶向药物;在食品领域，利用生物技术丰富了人类的食品原料来源;在能源领域，利用生物技术可以生产可再生能源以及清洁能源……

　　对于解决人类面临的粮食安全、重大疾病、能源危机、环境污染等重大问题，推动经济社会绿色发展，及改善人们的生活质量，生物科技具备重要意义。

　　如何更好的理解现代工业生物技术?中国的工业生物技术发展进程如何?需要从哪些方面发力?在近期召开的中国(济南)透明质酸产业大会上，中国科学院天津生物技术研究所所长马延和就此进行分享。

　　工业生物技术助推可持续发展

　　生物技术一般指的是现代生物技术，特征就是以基因分子操作为特征，应用场景非常广泛。马延和介绍，生物技术在医药领域的应用推动了医药产业的发展，在农业领域的应用以育种为代表，当下生物技术正快速地介入工业领域，正在推动新兴生物制造产业的发展。

　　而工业生物技术，是利用微生物、植物和动物细胞或酶的生物催化功能，进行大规模的物质加工与转化的先进制造技术，主要包括生物基化学品、生物基材料、生物燃料、生物环保等，涉及食品、能源等许多重要的工业领域，是生物技术到工业领域中的应用，也叫“白色生物技术”。为什么叫“白色生物技术”?对此，马延和解释，在欧洲工业技术按颜色划分，例如红色是医药生物技术，绿色是农业生物技术，蓝色是海洋生物技术，灰色是环境生物技术等等。

　　值得一提的是，因为工业生物技术对环境的影响可以减少到最小，工业生物技术的优势正引起全球重视。“白色意味着清洁可持续，标注了工业生物技术的特征。”马延和表示，它主要有两个特征，“第一方面，可以利用可再生的碳资源取代不可再生的化石资源，减少工业经济对环境的影响;第二个方面是过程清洁，可以用常温常压生物催化剂替代高温高压化学催化剂。”

　　马延和强调，这两个方面支撑了工业生物技术“环境友好”的特征，也正因如此，生物制造呈现快速发展。据世界自然基金会(WWF)估测，到2030年工业生物技术每年将可降低10亿-25亿吨的二氧化碳排放。

　　谈及生物制造，尤其是工业生物技术对未来的影响，马延和称，人们对于工业生物技术促进可持续发展已有共识，包括应用于解决气候问题、推动可持续友好发展方面。他指出，“特别是世界经济论坛上发布的《加速生物制造革命》白皮书中有三个重要应用主题：药物的可持续制造;生物基产品即可再生产品;未来二氧化碳生物的转化和利用。”

　　我国工业生物技术发展迅速

　　与其他高科技领域相比，生物科技是关于生物和生命存在、发展、演化的科技，马延和表示，从DNA结构的发现，到基因克隆、基因测序、基因合成，直到2010年人工细胞、人造生命的出现，引发了人们对合成生物学的关注，推动合成生物学的发展，随后基因编辑、人工智能、智能设计都为工业生物技术发展奠定了非常坚实的底层技术的基础。

　　马延和介绍，“这十年来，底层技术在加快突破和演进，对生物设计走向工程化、智能化、自动化起到非常重大的推动作用。”他表示，“在重要应用突破方面有非常多的案例，推动了整个工业生物技术到生物制造产业形成了相对丰富的产业图景。”

　　鉴于工业生物技术的低碳环保与先进制造产业的重大需求等，我国对工业生物技术发展非常关注和重视。“《国家中长期科技发展规划》到“十二五”“十三五”“十四五”等国家相关的计划、规划和专项都对工业生物技术发展给予了大力支持。”马延和表示。

　　“当前我国工业生物科技研发体系逐步完善，如国家重点实验室、工程研究中心等等创新体系不断完善。”马延和强调，我国工业生物科研领域进展迅速，“在论文和专利申请快速增长，并在论文和专利数量方面超过美国，达到全球第一”，同时，“在产业技术突破方面，这十年来技术成果不断涌现，一些标志性成果得以在中国实现。”

　　但是马延和也坦言，在工业生物技术方面，我们与国际先进水平相比还有不小的差距。“特别是底层技术不强、原创比较少，重大共性关键核心技术突破不多，而且我们的核心知识产权还面临着不少风险。”

　　据马延和介绍，目前中国科学院天津生物技术研究所已经在底层技术方面取得多项进展及成果：一是酶法DNA合成，国际上首先突破了酶法DNA两步合成的路线，现在已经向企业提供服务支撑;二是基因编辑上取得突破进展，在核心技术竞争中取得了一定主动权;三是氨基酸发酵。如何把耗氧工艺变成厌氧工艺，从菌种、细胞上入手，采取一些新的还原力平衡的策略，取得了一定成果;四是石油化工产品通过生物制造实现，实现万吨级的工业化生产;五是在过程友好方面开发新的菌种、新的催化剂，比如甾体药物;六是维生素这类的发酵菌种，从头设计它的代谢途径，重构一个新的细胞，已经实现工业化应用;七是植物天然产物微生物重组合成，包括香精香料、化妆品等都可以通过发酵的方式替代药用植物的种植;八是二氧化碳到淀粉的人工合成。

　　在建设底层能力的同时，马延和也强调，“我们需要通过生物技术解决生物制造的能力、效率和成本问题。”他指出，看产品要看化合物能不能够生物合成、有没有工业价值、是不是经济可行，一直秉持、围绕着这三个标准来进行从头设计和立项、研发到产业化实施。

　　数据显示，工业生物技术产品比传统石化产品平均节能30%～50%，减少环境影响20%～60%，一个基于碳循环利用的绿色经济模式正在建立。正如马延和所说，“可以预见，生物技术特别是工业生物技术将帮助我们创造可持续的生产活动。”