工业生物技术产业发展趋势及对 我国的启示 邢雪荣 (中国科学院生命科学与生物技术局北京100864) 摘要21世纪，人类面临着化石资源枯竭、环境污染加剧带来的生存与发展的危机。 发展低碳环保的工业生物技术将在保障能源安全、提高环境质量和推动经济发展等 方面发挥积极作用。本文详细讨论了当前国际上工业生物技术产业发展在关键技 术，政策、商业环境及投融资方面面临的问题与挑战，并针对当前国内的发展现状提 出了对策建议。 关键词工业生物技术，生物质资源，生物能源，生物技术产业 D0l:10.3969j.issn.1000-3045.2010.05.005 1工业生物 燃烧后放出大量C02、SO2等气体，即被认为 技术发展 是形成局部环境污染、产生酸雨以及温室效 的重要性 应等环境问题的根源。 进入21 为缓解上述问题，发展基于可再生生物 世纪以来，随 质资源的生物经济将成为社会经济发展的 着化石资源 一个重要方向。微生物资源作为重要的生物 日益枯竭、环 质资源，处于自然界生物链中的关键一环， 境污染不断 在地球物质循环，特别是碳循环中发挥着极 加剧，人类面 其重要的作用。由于微生物物种与生理功能 邪雪荣制研究黄 临着前所未 的多样性，微生物细胞几乎可以成为万能的 有的生存与 微型工厂，用于多种生物基产品的生产。在 发展的危机。一方面，化石资源在地球上储 化石资源日益哑缺、温室气体危害日益严重 量有限，现已逐步走向衰竭。据估算，目前地 的今天，开发应用微生物资源的重要性日益 球上可开采石油储量仅可供人类使用大约 凸显。 50年，天然气75年，煤炭200一300年。另 工业生物技术是为工业目标而实施的 一方面，人类面临的环境危机直接或间接地 生物技术，该技术以微生物或酶为催化剂进 与化石燃料的加工和使用有关。如化石燃料 行物质转化，来大规模生产化学品、医药、能 源、材料等（图1）人类所需品，是解决人类目 ◆修改稿收到日期：2010年9月2日 前面临的资源、能源及环境危机的有效手 5062010年·第25卷，第5期 万方数据
工业生物技术产业发展趋势及对 我国的启示 邢雪荣 (中国科学院生命科学与生物技术局北京100864) 摘要2l世纪。人类面I临着化石资源枯竭、环境污染加剧带来的生存与发展的危机。 发展低碳环保的工业生物技术将在保障能源安全、提高环境质量和推动经济发展等 方面发挥积极作用。本文详细讨论了当前国际上工业生物技术产业发展在关键技 术、政策、商业环境及投融资方面面临的问题与挑战，并针对当前国内的发展现状提 出了对策建议。 关键词工业生物技术，生物质资源，生物能源，生物技术产业 DOI：10．3969／j．issn．1000—3045．2010．05．005 邢雪荣副研究员 1工业生物 技术发展 的重要性 进入2l 世纪以来，随 着化石资源 日益枯竭、环 境污染不断 加剧。人类面 临着前所未 有的生存与 发展的危机。一方面，化石资源在地球上储 量有限。现已逐步走向衰竭。据估算，目前地 球上可开采石油储量仅可供人类使用大约 50年。天然气75年，煤炭200--300年【”。另 一方面。人类面临的环境危机直接或间接地 与化石燃料的加工和使用有关。如化石燃料 。修改稿收到日期：2010年9月2 B 燃烧后放出大量CO：、SO：等气体，即被认为 是形成局部环境污染、产生酸雨以及温室效 应等环境问题的根源。 为缓解上述问题．发展基于可再生生物 质资源的生物经济将成为社会经济发展的 一个重要方向。微生物资源作为重要的生物 质资源，处于自然界生物链中的关键一环， 在地球物质循环，特别是碳循环中发挥着极 其重要的作用。由于微生物物种与生理功能 的多样性．微生物细胞几乎可以成为万能的 微型工厂．用于多种生物基产品的生产。在 化石资源日益匮缺、温室气体危害日益严重 的今天．开发应用微生物资源的重要性日益 凸显。 工业生物技术是为工业目标而实施的 生物技术，该技术以微生物或酶为催化剂进 行物质转化，来大规模生产化学品、医药、能 源、材料等(图1)人类所需品，是解决人类目 前面临的资源、能源及环境危机的有效手 cn)J母0∞O叱cO一协一000 xo=O山蟛xoO_巴_∞ 慑富妊憨岬留籍 万方数据
口工业生物技术产业发展趋势及对我国的启示 物运输燃料之一，更是减少化石燃油消耗 棒色生物技术 白色生物状术 外渊贵品■ 和温室气体排放最有效的方法之一。 ·四 材安，样可 作为世界最大的燃料乙醇生产和使 中产品人 4 用国家，美国每年燃料乙醇用量达2000 州和高山有 万吨左右。而根据美国能源部的计划，到 2025年可再生物质生产的生物燃料将代 1种准 问 替从中东进口的石油的75%，到2030年 将用生物燃料代替现在汽油使用量的 30%,届时将需要燃料乙醇600亿加仑，约 金准终 18亿吨。随着能源的日渐枯竭，纤维素燃 图1工业生物技术相美产品导向的价值链 (OECD report,2009) 料乙醇的研发已成为一个全球战略制高 段。工业生物技术被称为“白色生物技术”， 点和必争点。同时，燃料乙醇项目也成为 为医药生物技术(“红色生物技术“)提供下 当前工业生物技术研究的热点之一。 游支撑，为农业生物技术(“绿色生物技术”) 鉴于工业生物技术在保障能源安全、提 提供后加工手段。世界经合组织(OECD)指 高环境质量和推动经济发展等方面的积极 出：“工业生物技术是工业可持续发展最有 作用，美国、欧盟和日本等发达国家都制定 希望的技术”四。 了雄心勃勃的战略目标与重大行动计划，以 工业生物技术的新崛起有两大推动 加速发展清洁、高效和低碳的工业生物技 力—社会强烈需求和生物技术的进步。人 术，促进可与环境相协调的产业体系的形 类社会发展目前迫切需要解决的问题包括 成。工业生物技术在全世界范围内的应用也 资源、能源、人口及环境问题。同时，国际生 正在不断升温。 物技术的发展趋势也逐步从对医药生物技 虽然工业生物技术已经成功应用于某 术的关注转到以工业生物技术为核心网，其 些领域，但目前仍处于发展初期。要使工业 重点产品类型是生物能源、生物材料和生物 生物技术得到广泛应用，将传统化学和化学 基化学品。 品相关的领域改造为可持续发展的、有竞争 清洁的、可再生的生物燃料仍是未来全 力和创新性的新领域，不仅要突破关键技 球燃料的主要发展趋势（图2）。以燃料乙醇 术，还必须注意影响工业生物技术发展的一 为主的生物燃料作为一种洁净和可再生的 些其他因素，如商业环境，政策环境以及如 交通燃料，是目前最可行、使用量最大的生 何解决工业生物技术发展中凸显的资金短 缺等问题。本文主要讨论当前国际工业生 ◆生物 1 气 物技术在关键技术、政策、商业环境及投 16 e14 融资方面面临的问题与挑战。 ◆ 2工业生物技术产业面临的挑战和 问题 2.1技术上面临的问题 0 20 2030 2040 20 工业生物技术涉及生命科学、工程科 学、材料科学、控制论等多个学科的交叉。 国2全球燃料使用发展趋势(Baat,Musta丘，2008) 现代生命科学的飞速发展为工业生物技 2010年·第25卷·第5期507 万方数据
图1工业生物技术相关产品导向的价值链 (oECD report．2009) 段。工业生物技术被称为“白色生物技术”。 为医药生物技术(“红色生物技术”)提供下 游支撑，为农业生物技术(“绿色生物技术”) 提供后加工手段。世界经合组织(OECD)指 出：“工业生物技术是工业可持续发展最有 希望的技术”囡。 工业生物技术的新崛起有两大推动 力——社会强烈需求和生物技术的进步。人 类社会发展目前迫切需要解决的问题包括 资源、能源、人口及环境问题。同时，国际生 物技术的发展趋势也逐步从对医药生物技 术的关注转到以工业生物技术为核心口1，其 重点产品类型是生物能源、生物材料和生物 基化学品。 清洁的、可再生的生物燃料仍是未来全 球燃料的主要发展趋势(图2)。以燃料乙醇 为主的生物燃料作为一种洁净和可再生的 交通燃料．是目前最可行、使用量最大的生 —◆一生物嚣料 ‘，天然-【 A氯气 2∞O ∞lO 20"20 2口∞20∞ 2080 年份 Itt 2全球燃料使用发展趋势(Baht，Mustafa，2008) 口墨些生塑夔莶兰些垄星墼垫星塑塞垦笪旦墨l 物运输燃料之一，更是减少化石燃油消耗 和温室气体排放最有效的方法之一。 作为世界最大的燃料乙醇生产和使 用国家，美国每年燃料乙醇用量达2 000 万吨左右。而根据美国能源部的计划，到 2025年可再生物质生产的生物燃料将代 替从中东进口的石油的75％。到2030年 将用生物燃料代替现在汽油使用量的 30％，届时将需要燃料乙醇600亿加仑，约 1．8亿吨。随着能源的日渐枯竭．纤维索燃 料乙醇的研发已成为一个全球战略制高 点和必争点。同时。燃料乙醇项目也成为 当前工业生物技术研究的热点之一【4】。 鉴于工业生物技术在保障能源安全、提 高环境质量和推动经济发展等方面的积极 作用。美国、欧盟和日本等发达国家都制定 了雄心勃勃的战略目标与重大行动计划，以 加速发展清洁、高效和低碳的工业生物技 术．促进可与环境相协调的产业体系的形 成。工业生物技术在全thl-_界范围内的应用也 正在不断升温。 虽然工业生物技术已经成功应用于某 些领域。但目前仍处于发展初期。要使工业 生物技术得到广泛应用．将传统化学和化学 品相关的领域改造为可持续发展的、有竞争 力和创新性的新领域。不仅要突破关键技 术．还必须注意影响工业生物技术发展的一 些其他因素，如商业环境、政策环境以及如 何解决工业生物技术发展中凸显的资金短 缺等问题。本文主要讨论当前国际工业生 物技术在关键技术、政策、商业环境及投 融资方面面临的问题与挑战。 2工业生物技术产业面临的挑战和 问题 2．1技术上面临的问题 工业生物技术涉及生命科学、工程科 学、材料科学、控制论等多个学科的交叉。 现代生命科学的飞速发展为工业生物技 P+．．●l●●●．●r，r}．．f●● ∞堪：2 H坦m 8 6 t 2 O 万方数据
术的发展提供了良好的基础。同时，由于工」随着高性能计算机和数据管理分析方法的 业生物技术的工业属性和学科交叉特点，目 进步，人们对酶的认识更加深入，应用传统 T 前仍有很多基础科学问题需要研究。这些科 的理性分子设计方法制造新的酶也更加容 蜜 学问题涉及“从基因组到产品”的各个环节， 易。这些技术在增加酶的反应多样性、改变 包含从分子水平（基因组）到细胞水平（代谢 酶的各种性能等方面已得到成功的应用。 水平)、反应器水平，以至整个过程的水平。 尽管我倒在生物催化剂研制方面已经 若要提高工业生物技术的贡献率，一些关键 取得了长足进展，但是与国外相比仍有一定 技术问题亟待解决问。 的差距。例如，我国酶制剂中的支柱产品如 2.1.1微生物资源库和微生物功能基因 糖化酶，产酶活力仍停留在32000U/mL左 组学技术 右，而国外已经达到50000U/mL。由于成 微生物种或磷是工业生物技术的基 本偏高且质量不稳定，我创酶制剂产品难以 础。目前全世界至少有58个国家建立了专 进人国际市场。为此，仍需要加大力度进行 门的菌种保藏中心，保藏菌种80多万株，已 生物催化剂的发现和改性研究©。在生物催 经开发的商品酶有200种左右。但现有的资 化剂的定向改造技术中，最大瓶颈是缺乏通 源库远远不能满足工业生物技术的需求间。 用的高通量的筛选方法，或比较通用的针对 工业生物技术的发展为新型生物催化剂的 目标活性的选择方法。因此高通量筛选日益 来源提供基础。从自然界中筛选所需要的菌 受到人们的重视。随着工业生物技术的发 种是目前工业生物技术的主要特点，大部分 展，人们对生物催化剂的要求也日益增高， 成功的高产工业化菌株是从自然界缔选得 寻找新型生物催化剂或通过定向改造技术 到的野生型菌株。但是目前人类筛选的范围 增加生物催化剂的新功能及新底物仍是目 十分有限，仅占微生物总数的01%一1%， 前的主要任务。 需要大力拓展筛选的范围口。应当重视对新 2.1.3重要工业微生物的代谢工程 来源的菌种（包括极端微生物与未培养微生 过去10年中，以主要工业微生物为对 物)的研究，特别应重视耐热、耐酸碱、耐盐 象的基因组学、蛋白质组学和代谢组学研究 和耐有机溶剂等极端微生物资源的发掘和 非常活跃。随着对微生物代谢网络研究的深 利用。 入，及DNA重组技术的日趋完善，通过基因 2.1.2生物催化剂快速定向改造新技术 克隆技术改变微生物代谢途径的某些关键 近年发展起来的定向进化技术，大大加 步骤，已大大提高了产物产率：通过基因重 速了人类改造酶原有功能和开发新功能的 组技术改造微生物的代谢途径，还可以生产 步伐。分子定向进化技术已被用于上百个酶 出传统发酵工业无法获得的新产品。大量新 的进化。目前定向进化的主要研究方向有： 生物化学合成途径的解析，为化学品生产创 提高酶的热稳定性；提高有机溶剂中酶的活 造了前所未有的特殊机会。例如，在分析代 性和稳定性；扩大底物的选择性：改变光学 谢流的基础上，找到刚性节点，通过化学小 异构体的选择性等。定向进化的核心技术包 分子调节关键酶，可以实现1,6二磷酸果 括易错PCR技术，DNA shuffling技术及高 糖的超量生产。在以木质纤维素为原料的燃 通量筛选技术低明。 料乙醇工艺研究中，美国学者利用基因工程 各类工业微生物基因组学和蛋白质组 手段，将五碳糖产乙醇的代谢途径和六碳糖 学研究的飞速发展，导致了海量信息产生， 产乙醇的代谢途径整合到一个微生物中间， 5082010年·第25卷.第5期 万方数据
国 羹 錾i 篁苍I 术的发展提供了良好的基础。同时，由于工 业生物技术的工业属性和学科交叉特点，目 前仍有很多基础科学问题需要研究。这些科 学问题涉及“从基因组到产品”的各个环节。 包含从分子水平(基因组)到细胞水平(代谢 水平)、反应器水平，以至整个过程的水平。 若要提高工业生物技术的贡献率。一些关键 技术问题亟待解决四。 2．1．1微生物资源库和微生物功能基因 组学技术 微生物菌种或酶是工业生物技术的綦 础。目前全世界至少有58个国家建立了专 门的菌种保藏中心，保藏菌种80多万株．已 经开发的商品酶有200种左右。但现有的资 源库远远不能满足工业生物技术的需求[61。 工业生物技术的发展为新型生物催化剂的 来源提供基础。从自然界中筛选所需要的菌 种是目前工业生物技术的主要特点，大部分 成功的高产工业化菌株是从自然界筛选得 到的野生型菌株。但是目前人类筛选的范围 十分有限。仅占微生物总数的0．1％一l％。 需要大力拓展筛选的范围阴。应当重视对新 来源的菌种(包括极端微生物与未培养微生 物)的研究，特别应重视耐热、耐酸碱、耐盐 和耐有机溶剂等极端微生物资源的发掘和 利用。 2．1．2生物催化剂快速定向改造新技术 近年发展起来的定向进化技术，大大加 速了人类改造酶原有功能和开发新功能的 步伐。分子定向进化技术已被用于上百个酶 的进化。目前定向进化的主要研究方向有： 提高酶的热稳定性；提高有机溶剂中酶的活 性和稳定性：扩大底物的选择性；改变光学 异构体的选择性等。定向进化的核心技术包 括易错PCR技术、DNA shuffling技术及高 通量筛选技术ta,91。 各类工业微生物基因组学和蛋白质组 学研究的飞速发展，导致了海量信息产生， 随着高性能计算机和数据管理分析方法的 进步，人们对酶的认识更加深入，应用传统 的理性分子设计方法制造新的酶也更加容 易。这些技术在增加酶的反应多样性、改变 酶的各种性能等方面已得到成功的应用[71。 尽管我国在生物催化剂研制方面已经 取得了长足进展，但是与国外相比仍有一定 的差距。例如，我国酶制剂中的支柱产品如 糖化酶，产酶活力仍停留在32 000IU／mL左 右，而国外已经达到50 000IU／mL。由于成 本偏高且质量不稳定．我国酶制剂产品难以 进入国际市场。为此，仍需要加大力度进行 生物催化剂的发现和改性研究【lOl。在生物催 化剂的定向改造技术中．最大瓶颈是缺乏通 用的高通量的筛选方法．或比较通用的针对 目标活性的选择方法。因此高通量筛选日益 受到人们的重视。随着工业生物技术的发 展，人们对生物催化剂的要求也日益增高． 寻找新型生物催化剂或通过定向改造技术 增加生物催化剂的新功能及新底物仍是目 前的主要任务。 2．1．3重要工业微生物的代谢工程 过去10年中，以主要工业微生物为对 象的基因组学、蛋白质组学和代谢组学研究 非常活跃。随着对微生物代谢网络研究的深 入，及DNA重组技术的日趋完善，通过基因 克隆技术改变微生物代谢途径的某些关键 步骤，已大大提高了产物产率；通过基因重 组技术改造微生物的代谢途径，还可以生产 出传统发酵工业无法获得的新产品。大量新 生物化学合成途径的解析。为化学品生产创 造了前所未有的特殊机会。例如，在分析代 谢流的基础上，找到刚性节点。通过化学小 分子调节关键酶，可以实现l，6．二磷酸果 糖的超量生产。在以木质纤维素为原料的燃 料乙醇工艺研究中。美国学者利用基因工程 手段，将五碳糖产乙醇的代谢途径和六碳糖 产乙醇的代谢途径整合到一个微生物中【哪。 c。J∞0∞0叱cO!s!00D^。=O乱醇》g一巴茄 万方数据
口工业生物技术产业发展趋势及对我国的启示」 构建出优良的产乙醇重组菌，能同时利用发 学品和液体燃料的生产商，即稳定的资本支 酵五碳糖和六碳糖生产乙醇，大大降低了燃 持和可支付的原料来源。每年用于研究开发 料乙醇的生产成本。但是，宿主微生物的遗 及基础建设的资金都是很大一笔消费（图 传可操作性、微生物代谢途径的控制机理和 3),而这种消费的资金是缺乏固定来源的。 决定代谢通量的关键因素仍是限制微生物 最近一项对OECD成员国的研究表明，生 代谢工程的主要因素，未来的研究仍需要考 物技术公司面临着严峻的金融环境，这种情 虑和解决这些问题。 况在全球金融危机之前就存在，资本和廉价 2.2政策上面临的问题 原料价格的不确定性在危机中进一步加剧。 目前，各主要发达国家鼓励工业生物 4无广。午性球g,行或所言领全 鲜广出好度短建盈新言奇金 技术发展的政策多集中在生物燃料方面， te呢K 生物基化学品和生物材料方面则相对较 少。这是因为能源安全、气候变化以及农 业生产成本问题是各国关注的重点。除这 些主要问题外，环境间题、经济效益、土地 及水资源利用、能源价格波动、食品及原 日□ 日， 料价格，支撑与竞争性技术、卫生保健成 有银盖五E灯t得 本等问题都与生物燃料的发展息息相关。 图3各领城每年研究与开发及基础建设所需簧金 此外，需求方面的因素，如消费者的消费 (OECD report,2009) 倾向、消费的可持续性等，也促使各国在 许多生物技术公司规模很小，内部资金 制定政策时倾向于发展生物燃料。 来源有限，他们必须从外部融资才能够成 而当前的化学工业正面临着从石化工 长。小公司未经验证的技术也很难吸引到风 业以来的第二次转型：从石油炼制到生物炼 险投资。由于工艺开发的过程漫长而且花费 制。目前已有许多不同政策措施，激励各国 巨大，这类公司可能需要特别的支持。 大力发展生物燃料市场。然而，化学工业利 2.2.2研发投入不匹配 用石化原料并不需缴纳环境税，这在客观上 对于工业生物技术而言，在私有部门的 减弱了对使用可再生原料的鼓励，无形中削 投资水平和他们将来可获得的市场占有机 弱了这些鼓励使用可再生原料政策的推动 会之间，两者可能存在不匹配问题。据 作用。所以当前亟待解决的一个关鰱问题 OECD在2009年发布的《至2030年生物经 是，政府应该将那些鼓励使用可再生、碳中 济一一政策议程设计》报告评估，生物技术 性原料的政策推广到化学工业中。目前尚没 在工业应用中具有巨大的经济价值，预期能 有一个在国际范围内实施的政策去鼓励使 占到同民生产总增加值的39%。而在2003 用可再生原料，因此与生物燃料产业相比， 年，只有2%的生物技术研发投资用于工业 生物基化学品工业在政策环境方面，缺乏税 应用方面，而87%用于健康研究四。这样严 收优惠、政策鼓励和专业研究力量：在公共 重的不平衡现象使那些工业生物技术的政 研发方面，则面临资金和技术的严重短缺。 策制定者们面临着艰百的任务一—如何增 问题主要表现在以下几方面： 加研发投人。 2.2.1缺乏资金和原料来源 2.2.3学术界与产业界的合作 在美国，有两个重要因素影响者众多化 对一个公司而言，改变整个产业的基本 2010年·第25卷·第5期509 万方数据
构建出优良的产乙醇重组菌。能同时利用发 酵五碳糖和六碳糖生产乙醇．大大降低了燃 料乙醇的生产成本。但是，宿主微生物的遗 传可操作性、微生物代谢途径的控制机理和 决定代谢通量的关键因素仍是限制微生物 代谢工程的主要因素，未来的研究仍需要考 虑和解决这些问题。 2．2政策上面临的问题 目前．各主要发达国家鼓励工业生物 技术发展的政策多集中在生物燃料方面． 生物基化学品和生物材料方面则相对较 少。这是因为能源安全、气候变化以及农 业生产成本问题是各国关注的重点。除这 些主要问题外，环境问题、经济效益、土地 及水资源利用、能源价格波动、食品及原 料价格、支撑与竞争性技术、卫生保健成 本等问题都与生物燃料的发展息息相关。 此外．需求方面的因素。如消费者的消费 倾向、消费的可持续性等，也促使各国在 制定政策时倾向于发展生物燃料。 而当前的化学工业正面临着从石化工 业以来的第二次转型：从石油炼制到生物炼 制。目前已有许多不同政策措施，激励各国 大力发展生物燃料市场。然而，化学工业利 用石化原料并不需缴纳环境税．这在客观上 减弱了对使用可再生原料的鼓励，无形中削 弱了这些鼓励使用可再生原料政策的推动 作用。所以当前亟待解决的一个关键问题 是，政府应该将那些鼓励使用可再生、碳中 性原料的政策推广到化学工业中。目前尚没 有一个在国际范围内实施的政策去鼓励使 用可再生原料，因此与生物燃料产业相比， 生物基化学品工业在政策环境方面，缺乏税 收优惠、政策鼓励和专业研究力量；在公共 研发方面。则面临资金和技术的严重短缺。 问题主要表现在以下几方面： 2．2．1缺乏资金和原料来源 在美国．有两个重要因素影响着众多化 口墨些生塑蕉查主些垄星垫垫垦型塞鱼的旦墨l 学品和液体燃料的生产商，即稳定的资本支 持和可支付的原料来源。每年用于研究开发 及基础建设的资金都是很大一笔消费(图 3)，而这种消费的资金是缺乏固定来源的。 最近一项对OECD成员国的研究表明，生 物技术公司面临着严峻的金融环境，这种情 况在全球金融危机之前就存在。资本和廉价 原料价格的不确定性在危机中进一步加剧。 图3各领域每年研究与开发及基础建设所需资金 (OECD report，2009) 许多生物技术公司规模很小．内部资金 来源有限，他们必须从外部融资才能够成 长。小公司未经验证的技术也很难吸引到风 险投资。由于工艺开发的过程漫长而且花费 巨大．这类公司可能需要特别的支持。 2．2．2研发投入不匹配 对于工业生物技术而言，在私有部门的 投资水平和他们将来可获得的市场占有机 会之间，两者可能存在不旺配问题。据 OECD在2009年发布的《至2030年生物经 济——政策议程设计》报告评估，生物技术 在工业应用中具有巨大的经济价值，预期能 占到国民生产总增加值的39％。而在2003 年．只有2％的生物技术研发投资用于工业 应用方面．而87％用于健康研究【11】。这样严 重的不平衡现象使那些工业生物技术的政 策制定者们面临着艰巨的任务——如何增 加研发投入。 2．2．3学术界与产业界的合作 对一个公司而言。改变整个产业的基本 万方数据
技术平台和原料基础是一项极其复杂的任」出成本效益优势。同时，如果没有大量新的 务，因此有必要在不同技术和市场（原料、作 投资，现有的化学合成基础设施就无法被改 物改造、处理技术、不同终端消费企业的应 造以用于生物技术生产。 用研究)之间实现发展的协调。这一转变应 2.3.2原料价格以及来源限制 该从学习和理解过程中各个利益相关者的 石油和石脑油与生物质原材料之间的 观点和需求开始。产业界应该及早理解学术 成本差异，直接彰响工业生物技术的竞争 界提供的新技术的应用潜力：同时，学术界 力。过去几年中，石油质原料与生物质原料 和中小型企业应该了解未来工业的需要和 在价格上相差不大，使得生物基路线不具备 规范。这种交流应该包括发展导向和产品导 成本上的优势，许多生物技术项目纷纷失去 向价值链上的所有参与者。政府为鼓励和促 了竞争力。同时，与石油基原料价格相比，生 进工业生物技术的发展，应该支持：(1)学术 物质原料的价格没有体现出预想的周期性。 界与产业界的合作：(2)研究人员交流互换； 在围绕生物燃料的争论中，土地的使用成为 (3)相关科学与技术的研发：(4)对进入工业 一个有争议的间题。将土地用于生产能源作 生物技术进行财政资助。 物还是用于生产食物的争论，对工业生物技 政策及相关产业发展战略是工业生物 术的应用是一个重要的限制性影响因素。 技术刨新的重要外力。尤其是在WTO与世 2.3.3复杂的创斯过程 界经济转轨的时代背景下，政策缺失所形成 通过对工业生物技术领域创新过程的 的漏洞将直接对产业的良性发展和循环构 分析，企业所关心的还有这样一个问题：基 成膝碍。同时，在第一代生物燃料开发之后， 础技术的研发，什么时候能够为产品提高价 有必要鼓励发展更多的生物基产品的生物 值？工业生物技术的关键技术主要应用于产 炼制技术。通过工业生物技术研发实现更多 品价值链的初期阶段，如生产中间体。而真 可持续发展的成果，是推动生物经济发展的 正的产品附加值，往往是通过对整个过程或 关键动力。目前，利用现有评估手段科学地 最终产品性能的改进来实现的。商业化在创 制订政策及相关产业发展战略还存在一些 新产品价值链中所占的份额以及经济效益 困难，例如缺乏数据和评估程序，难以对潜 的体现，仅在很低程度上是由工业生物技术 在的政策工具开展评价，如碳排放交易计 企业推动的。 划、标准和政府采购订单等。为此，迫切需要 2.3.4关键的社会认可度及规章制度 制定一系列核心指标的评价系统，以确保相 目前，在工业领域中应用生物技术，公 关政策的可行性。 众的接受程度比较高。然而，工业生物技术 23商业环境面临的挑战 企业在基因工程领域开展的工作却往往会 2.3.1高额的投资和生产成本 受到很多法律和法规的限制。例如，2009年 从理论上讲，由于经济规模较小，生物 3月，欧盟批准德国巴斯夫公司研发的 技术路线的应用只需投入很少的资本和生 “Amflora"转基因土豆可作为原料用于化学 产成本，并且具有很大的灵活性。然而对于 工业，随即在欧盟内部引发了一场激烈的抗 大多数产品而言，通过生物技术路线生产化 议和争论。这种争论会限制研发的开展，且 学品的成本远远高于传统的生产路线，因为 不利于这些企业的成长。实际上，工业生物 现有产品的化学合成过程往往非常廉价，使 技术的发展在很大程度上依赖于农业生物 得生物技术产品的开发在短期内无法表现 技术的发展。在很多情况下，工业生物技术 5102010年，第25卷·第5期 万方数据
技术平台和原料基础是一项极其复杂的任 务，因此有必要在不同技术和市场(原料、作 物改造、处理技术、不同终端消费企业的应 用研究)之间实现发展的协调。这一转变应 该从学习和理解过程中各个利益相关者的 观点和需求开始。产业界应该及早理解学术 界提供的新技术的应用潜力；同时，学术界 和中小型企业应该了解未来工业的需要和 规范。这种交流应该包括发展导向和产品导 向价值链上的所有参与者。政府为鼓励和促 进工业生物技术的发展，应该支持：(1)学术 界与产业界的合作；(2)研究人员交流互换； (3)相关科学与技术的研发；(4)对进入工业 生物技术进行财政资助。 政策及相关产业发展战略是工业生物 技术创新的重要外力。尤其是在WTo与世 界经济转轨的时代背景下．政策缺失所形成 的漏洞将直接对产业的良性发展和循环构 成障碍。同时。在第一代生物燃料开发之后． 有必要鼓励发展更多的生物基产品的生物 炼制技术。通过工业生物技术研发实现更多 可持续发展的成果。是推动生物经济发展的 关键动力。目前，利用现有评估手段科学地 制订政策及相关产业发展战略还存在一些 困难，例如缺乏数据和评估程序，难以对潜 在的政策工具开展评价。如碳排放交易计 划、标准和政府采购订单等。为此，迫切需要 制定一系列核心指标的评价系统。以确保相 关政策的可行性。 2．3商业环境面临的挑战 2．3．1高额的投资和生产成本 从理论上讲，由于经济规模较小，生物 技术路线的应用只需投入很少的资本和生 产成本，并且具有很大的灵活性。然而对于 大多数产品而言，通过生物技术路线生产化 学品的成本远远高于传统的生产路线，因为 现有产品的化学合成过程往往非常廉价，使 得生物技术产品的开发在短期内无法表现 出成本效益优势。同时，如果没有大量新的 投资，现有的化学合成基础设施就无法被改 造以用于生物技术生产。 2．3．2原料价格以及来源限制 石油和石脑油与生物质原材料之间的 成本差异．直接影响工业生物技术的竞争 力。过去几年中，石油质原料与生物质原料 在价格上相差不大，使得生物基路线不具备 成本上的优势，许多生物技术项目纷纷失去 了竞争力。同时，与石油基原料价格相比，生 物质原料的价格没有体现出预想的周期性。 在围绕生物燃料的争论中，土地的使用成为 一个有争议的问题。将土地用于生产能源作 物还是用于生产食物的争论．对工业生物技 术的应用是一个重要的限制性影响因素。 2．3．3复杂的创新过程 通过对工业生物技术领域创新过程的 分析。企业所关心的还有这样一个问题：基 础技术的研发。什么时候能够为产品提高价 值?工业生物技术的关键技术主要应用于产 品价值链的初期阶段，如生产中间体。而真 正的产品附加值，往往是通过对整个过程或 最终产品性能的改进来实现的。商业化在创 新产品价值链中所占的份额以及经济效益 的体现。仅在很低程度上是由工业生物技术 企业推动的。 2．3．4关键的社会认可度及规章制度 目前，在工业领域中应用生物技术，公 众的接受程度比较高。然而，工业生物技术 企业在基因工程领域开展的工作却往往会 受到很多法律和法规的限制。例如。2009年 3月．欧盟批准德国巴斯夫公司研发的 “Amflora”转基因土豆可作为原料用于化学 工业．随即在欧盟内部引发了一场激烈的抗 议和争论。这种争论会限制研发的开展，且 不利于这些企业的成长。实际上，工业生物 技术的发展在很大程度上依赖于农业生物 技术的发展。在很多情况下，工业生物技术 co．I母O∞O叱cO一∞I。m凸xo=O正醇x00_歪_∞ ●R富长S甲窑芑 万方数据