前言
当今世界，生物技术正从实验室走向产业核心，一场以细胞为工厂、以基因为蓝本的制造革命，已悄然重塑全球产业竞争的底层逻辑。据艾思数研统计，截至2025年12月，中国生物制造行业现存企业已突破2.31万家，市场规模预计在2025年达到5750亿元——这条贯穿“基因设计-菌种构建-发酵工艺-分离纯化-产品应用”的精密产业链，不仅代表着从“制造”到“智造”的科技跃迁，更成为各国抢占绿色工业转型、保障战略安全与培育未来经济增长点的关键战场。面向“十五五”，我国已明确将生物制造列为前瞻布局的未来产业之一，着力强化其作为新质生产力核心引擎的战略定位，通过系统规划与政策赋能，加速推动其成为经济高质量发展与绿色转型的关键支撑。
在这条高壁垒、长链条的产业赛道中，技术突破与市场应用正在高速交汇。您或许未曾留意，但您穿的运动服可能来自玉米糖发酵而成的生物基尼龙（如凯赛生物的材料），品尝的人造肉其关键风味可能源自酵母细胞工厂合成的血红素（如Impossible Foods的核心技术），而一些高端化妆品中的活性成分，正越来越多地由经过精密设计的微生物“代工”生产。这一切都表明，生物制造正将传统的资源依赖型生产，转化为以数据、算法与生物元件驱动的精准创造模式。
这远不止是一场技术革新，其更深层的意义在于，生物制造正在重写人类与物质世界的关系——从“开采与提炼”走向“设计与生长”，为我们应对资源约束、实现可持续发展，提供了一条充满想象力的根本路径。
✅ 艾思生物制造产业链报告：深度剖析产业界定、规模、政策、周期与技术，穿透发展脉络；全景呈现产业链环节、企业规模、区域分布、头部上市企业榜单、产品应用等核心数据。
一、产业界定
生物制造是以工业生物技术为核心的先进生产方式，即以基因工程、合成生物学等前沿生物技术为基础，利用生物质资源或菌种、细胞、酶等生命体生理代谢机能或催化功能，通过工业发酵工艺规模化生产目标产物的制造过程。生物制造产业是以工业生物技术为基础，对生物质资源或菌种、细胞、酶等生命体进行合成加工，并广泛应用于医药、化工、能源、材料、农业、食品等领域的战略性新兴产业。
生物制造作为新质生产力的核心代表，其根本作用在于通过“以生物技术重塑生产方式”，从源头推动产业变革。它凭借合成生物学等前沿技术，将可再生资源高效转化为目标产物，不仅实现了对传统化工路线的绿色替代、赋能国家“双碳”战略，更通过构建自主可控的生物合成路径，有力保障了医药、化工等关键领域的供应链安全与战略自主性，是驱动工业体系向可持续、高质量方向转型升级的关键引擎。
表1 生物制造VS传统化工制造模式对比
资料来源：艾思数研整理
二、产业发展
2.1 产业规模
根据中商产业研究院公布数据显示，中国生物制造产业正展现出强劲的增长态势与清晰的演进路径：市场规模从2020年的2372亿元快速攀升至2024年的4910亿元，并预计在2025年达到5750亿元，同比增速实现17.11%，这标志着产业已从技术探索期迈入规模化、商业化爆发的关键阶段。这一增长轨迹的背后，是国家“双碳”战略的明确指引、合成生物学等底层技术的持续突破，以及医药、化工、材料等领域对绿色低碳解决方案日益增长的需求共同驱动的结果。
图1 2020-2025年中国生物制造市场规模及预测趋势
资料来源：中商产业研究院，艾思数研整理
2024年，中国生物制造产业结构呈现显著的“一超多强”格局：生物制药以4800亿元规模占据48%的绝对主导地位，凸显了该领域作为技术价值最高、商业化最成熟的核心出口；生物食品（22%）与生物化工（14%）构成重要支柱，体现了生物技术对传统产业升级的支撑作用；而生物基材料、生物能源等新兴领域合计占比仅约5%，虽规模尚小，却代表着产业向低碳基础材料与能源系统渗透的未来增长极。整体结构表明，当前产业价值高度集中于医药健康板块，未来的均衡发展与规模突破，将极大依赖于材料、能源等更广阔下游应用的技术突破与市场放量。
图2 2024年中国生物制造产业结构情况
资料来源：赛迪顾问医药健康产业研究中心，艾思数研整理
2.2 产业政策
中国政府高度重视生物制造产业的发展，并通过持续深化的顶层设计为其指明了方向与路径。产业战略地位实现阶梯式跃升：以2021年《“十四五”生物经济发展规划》将其确立为战略性新兴产业为基础，2023年中央经济工作会议将其明确为“若干战略性新兴产业”之一进行部署；2024年《政府工作报告》更是首次写入“生物制造”，并将其定位为需要积极打造的“新增长引擎”；至2025年，政策进一步提出“建立未来产业投入增长机制”，推动重点从技术突破转向全产业链生态的构建。这一系列递进式的战略布局，充分体现了国家对生物制造产业“基础性、引领性、战略性”的核心定位，并为中国特色生物制造产业的体系化发展提供了坚实的政策框架与行动指南。
展望“十五五”时期，生物制造的国家战略地位将进一步夯实，发展路径将更为清晰。根据《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》，生物制造已被明确列为需要“前瞻布局”的未来产业。下一步，国家层面将出台《“十五五”生物制造发展规划》进行系统部署，其重点预计将聚焦于：攻克重大工程化瓶颈、建设共享中试平台、研发高性能生物反应器等关键装备，并大力推动 “人工智能+生物制造”的融合创新。这标志着产业发展将从目前的“培育新增长引擎”阶段，迈向以全面技术突破和生态构建为核心的新阶段，旨在将其打造为驱动产业绿色化、高端化，并最终形成新质生产力的核心引擎。
2.3 技术领域
生物制造的核心技术体系融合了从设计、改造到生产、纯化的全链条创新，以下为其关键组成部分：
合成生物学与基因设计技术
以基因编辑（如CRISPR-Cas9）、基因合成与组装为核心，实现对生物体遗传信息的精准编写与重构。结合系统生物学与多组学分析，可建模预测细胞行为，从而设计高效的“细胞工厂”，为生物制造提供基础工程平台。
生物催化与酶工程
包括酶分子定向进化、固定化酶技术及多酶级联系统，通过改造与优化酶的性能，实现高效、专一的生物催化过程，支撑绿色化学品的合成与复杂产物的生产。
发酵与生物过程工程
涵盖高密度发酵、连续发酵工艺及智能发酵控制系统，通过优化培养策略与实时调控，实现微生物大规模、高效率、稳定生产，推动生物制造走向工业化与连续化。
代谢工程与系统调控
综合代谢途径设计、动态代谢调控及转录因子工程，对细胞内代谢网络进行定向重构与实时控制，提高目标产物得率，增强细胞适应性与生产稳定性。
生物质资源转化技术
包括纤维素水解、一碳化合物（CO₂、CO等）利用及油脂转化技术，旨在拓展非粮原料与废弃资源的利用途径，降低生产成本，促进可持续制造。
下游分离与纯化技术
涉及膜分离、色谱技术和结晶纯化等高效分离手段，旨在从复杂发酵体系中提取并精制目标产物，保障最终产品的纯度与质量，对接产业化落地需求。
这些技术层层衔接、协同演进，共同构成生物制造的创新引擎，驱动其在医药、材料、能源、食品等领域的应用突破与产业发展。
2.4 产业周期
生物制造产业作为融合生物学、工程学与材料科学的新兴产业，其发展周期呈现多维度驱动特征，既遵循从基础科研到商业化的线性演进，也受到技术突破、市场需求与政策导向的叠加影响。
技术奠基期（1950年代—1970年代末）
以1953年DNA双螺旋结构的解析为理论起点，1958年青霉素实现深层发酵产业化，标志着现代发酵工程的诞生。1973年重组DNA技术获得专利，为定向改造微生物奠定了基础。此阶段产业以抗生素、氨基酸等初级发酵产品为主，生产规模多在百吨级，其生产成本通常高于化学合成法。
产业形成期（1980年代—1990年代末）
以1982年首个重组蛋白药物（人胰岛素）的商业化上市为关键标志，开启了生物技术产品的时代。1991年首个治疗性单克隆抗体获FDA批准，展现了生物药的高附加值潜力。与此同时，生物基材料开始迈向规模化，如聚乳酸（PLA）产线的投产，初步具备了替代石油基材料的成本可行性。
快速扩张与整合期（2000年代—2010年代中期）
人类基因组草图的完成（2000年）与合成生物学概念的兴起，提供了新的技术范式。在此期间，生物法生产的长链二元酸、1,3-丙二醇等产品实现了十万吨级产能突破，成本竞争力显著增强。全球发酵产业规模持续扩大，美、欧、日等相继将生物基产品纳入战略采购目录，政策驱动效应显现。
创新驱动与资本集聚期（2010年代末—2020年代中期）
以中国《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》明确将生物制造列为重点为标志。2018年后，一批核心技术企业成功登陆科创板，吸引一级市场融资规模显著攀升。预计到2025年，中国将在多个关键生物制造产品上形成全球供应链优势，产业规模达到万亿级。
生态化与可持续发展期（2020年代后期及以后）
预计从2020年代后期开始，合成生物学路线的综合成本优势将进一步凸显，生物基材料在全球市场的渗透率将稳步提升。面向2030年代，更具颠覆性的新一代生物制造产品有望实现百万吨级商业化，与绿色低碳循环的产业生态深度融合，驱动全球工业体系向“碳负”方向转型。
三、产业链分析
3.1 产业链图谱
从产业链构成环节来看，生物制造产业链上游为原材料与生产设备，主要包括生物质原料（农产品、中药材、动植物提取物等）、非生物质原料（基础化学品、有机/无机化工原料等）、种子及原料预处理设备；中游为生物制造与系统集成，涵盖酶制剂、生物反应、发酵、分离纯化等核心工艺环节及配套设备集成；下游为多元应用领域，主要包括生物医药、生物食品、生物化妆品、生物农肥、可降解塑料、生物能源、纺织化纤、农药及生命科学等各类终端场景。（如图3所示）。
图3 生物制造产业链图谱
根据艾思产研平台数据统计，截至2025年9月，中国生物制造产业现约有2.31万家企业（未统计港澳台地区），其中，山东约1.9万家、广东约1.89万家、江苏约1.66万家、黑龙江约1.42万家、河北约1.4万家，这些省份的企业数量位列全国前五。
3.2 上游分析
3.2.1 核心环节
从生物制造产业链上游的产业分布来看，企业主要集中于原材料与预处理设备两大核心领域。其中，原材料领域的企业占比达97%，细分为生物质原料（41%）与非生物质原料（56%）：生物质原料企业聚焦糖类、脂质、蛋白质等可再生资源的收集、筛选与标准化供应，保障生物制造过程的碳源与能量来源；非生物质原料企业则提供基础化学品、功能助剂及特种辅料，为高效生物合成与产物调控提供关键物质支撑。预处理设备领域的企业占比为3%，其专精于原料粉碎、灭菌、组分分离及在线检测等前端处理装备的研发与制造，确保生物质与非生物质原料在进入生物反应系统前达到均一、稳定、可控的工艺标准。二者协同发力，共同构建起生物制造产业链上游的坚实产业基础，有力推动生物制造产业的整体发展。
图4 全国生物制造产业链上游环节企业布局
资料来源：艾思产研数据平台，艾思数研计算整理
3.2.2 区域分布
在地理分布上，生物制造产业链上游企业呈“东密西疏”格局，高度集聚于科研资源密集、产业配套完善的东部沿海省份。其中，广东、江苏、黑龙江、山东四省企业存量均突破1万家，稳居第一梯队，安徽、河北、辽宁、浙江、四川、河南等省依托各自资源禀赋或区域政策形成第二梯队，共同构成我国生物制造原料与装备供给的核心承载区。
图5 全国各省（市）生物制造产业链上游企业数量TOP10
资料来源：艾思产研数据平台，艾思数研计算整理
3.2.3 相关产品
细胞培养基是生物制造的核心耗材，其组分与性能直接决定细胞生长速率、产物表达量及批次一致性，进而影响整个生物制造过程的效率与成本。根据中商产业研究院公开数据，2021-2024年我国细胞培养基市场规模由26.34亿元增至55.96亿元，2025年预计达到62亿元，同比增速维持在10.79%；按照现有扩产与进口替代节奏，2026年有望进一步攀升至68.2亿元，持续的高双位数增长为抗体、疫苗、细胞及基因治疗等中下游生物制造领域提供充足的原料支撑。
图6 2021年-2026E年中国细胞培养基市场规模及预测趋势
资料来源：中商产业研究院，艾思数研整理
3.3 中游分析
3.3.1 核心环节
从生物制造产业链中游的产业分布来看，企业主要集中于生物农肥、农药、生物医药、生物能源与生物食品五大领域，数量级差异显著。生物农肥以37%的份额占据首位，依托微生物菌剂、有机无机复混肥等绿色投入品，为农业减施增效提供规模化解决方案；农药领域紧随其后，企业数量占比33%，集中开发生物源杀虫剂、杀菌剂及植物生长调节剂，成为传统化学农药绿色替代的主力。生物医药企业数量虽占比仅13%，却以抗体、疫苗、重组蛋白等高附加值产品占据技术与产值制高点，是中游的“价值中枢”。生物能源与生物食品各自占比7%，前者聚焦燃料乙醇、生物柴油及可再生航空燃料，后者发力替代蛋白、发酵基食品添加剂，二者均处于产能扩张与需求释放的交汇期。可降解塑料、种子、生物化妆品领域企业数量合计占比不足5%，目前规模有限。整体而言，中游呈现“农资板块绝对量大、医药板块价值量高、新兴领域后劲足”的梯次发展格局。
图7 全国生物制造产业链中游环节企业布局
资料来源：艾思产研数据平台，艾思数研计算整理
3.3.2 区域分布
从地理分布看，生物制造产业链上游企业数量高度集中在华东、华南等主要经济区域，其中山东省以约0.76万家企业的规模显著领先，广东省和河南省分别以约0.60万家和0.52万家的企业数量紧随其后，其余省份的企业数量相对较低且分布较为分散，整体呈现明显的区域集聚态势。
图8 全国各省（市）生物制造产业链中游企业数量TOP10
资料来源：艾思产研数据平台，艾思数研计算整理
3.3.3 相关产品
随着酶工程技术持续进步，叠加下游生物制造领域对绿色制造与高效催化需求的不断释放，我国酶制剂市场规模保持稳步增长。根据中商产业研究院数据显示，2021-2024年我国酶制剂市场规模由87亿元增至110亿元，2025年预计市场规模将上升至117亿元，同比增速达到6.36%，整体呈现稳定扩大的发展趋势。
图9 2020年-2025年中国酶制剂市场规模及预测趋势
资料来源：中商产业研究院，艾思数研整理
生物材料作为生物制造的“底盘”与输出接口，其可降解性、生物相容性及可编程特性直接决定下游产品在医药、包装、纺织等领域的绿色替代深度与附加值高度，因而市场扩容成为衡量产业成熟度的重要风向标。2020-2024年我国生物材料市场规模由224亿元增至534亿元，2025年预计突破600亿元关口，同比增速维持在24.34%左右，呈现持续高景气扩张态势。
图10 2020年-2025年中国生物材料市场规模及预测趋势
资料来源：中商产业研究院，艾思数研整理
3.4 下游分析
3.4.1 核心环节
从生物制造产业链下游的产业分布来看，企业主要集中在化工行业、食品原料及添加剂行业、燃料行业、生命科学、纺织化纤以及酶制剂等应用领域。其中，化工行业的企业占比最高，高达68%，是产业链下游的核心应用方向，体现出生物制造在绿色化学品、生物基材料等化工领域的深度融合与广泛应用；食品原料及添加剂行业（17%）占比次之，随着健康消费与清洁标签趋势的加强，生物制造在该领域的应用持续深化，推动食品行业向天然、功能化方向升级；燃料行业（7%）与生命科学领域（5%）也占据重要地位，分别呼应了生物能源替代与生物医药研发的增长需求；纺织化纤及酶制剂等其他行业虽当前占比相对有限，但在可持续发展与工艺创新驱动下，未来有望成为生物制造下游应用的重要拓展方向。
图11 生物制造产业链下游环节企业布局
资料来源：艾思产研数据平台，艾思数研计算整理
3.4.2 区域分布
从地理分布看，生物制造产业链下游企业主要集中在山东和广东，两省分别以约0.33万家和0.22万家的企业数量领先；河北、河南、黑龙江、江苏四省企业数量在1000至2000家之间，形成中游梯队；湖北、湖南、安徽、辽宁等省则低于1000家，构成第三梯队，整体呈现由沿海和农业大省向内陆逐步减少的分布格局。
图12 全国各省（市）生物制造产业链下游企业数量TOP10
资料来源：艾思产研数据平台，艾思数研计算整理
3.4.3 相关产品
生物医药已从初期试点进入规模化放量阶段，成为生物制造产出价值最高的下游端口。2020-2024年，我国生物医药市场规模由14480万亿元增至21359万亿元，其中2024年同比增长达到8.12%；随着创新药、疫苗及细胞与基因治疗产品陆续落地，2025年市场规模预计突破22427万亿元，同比增速维持5%左右，整体呈现稳健扩张态势，为生物制造产业提供持续的高端需求拉力。
图13 2020年-2025年中国生物医药市场规模及预测趋势
资料来源：中商产业研究院，艾思数研整理
3.5 上市代表企业
生物制造产业头部企业主要聚焦于三大方向：合成生物学底层工具（包括基因编辑与酶工程）、生物基材料替代（如塑料和尼龙），以及高附加值医药中间体的开发。行业以构建“细胞工厂”为核心升级路径，通过提升基因合成通量、优化代谢调控和开发连续化工艺来实现降本增效。产业发展模式正从单一产品向“菌种-工艺-应用”全链条解决方案演进，推动合成生物与化工、医药等领域的跨界融合。未来增长将受益于碳中和驱动的生物制造替代、个性化医疗及农业生物创新。国内具备综合竞争力的头部企业，如透明质酸全产业链龙头华熙生物、全球领跑生物法长链二元酸的凯赛生物等，普遍拥有国家高新技术企业、专精特新、瞪羚企业、技术创新示范企业等资质。然而，整个行业在发展中仍面临一系列共性挑战，主要包括生物安全审查、规模化生产的稳定性问题以及国际专利壁垒等。
表2 中国生物制造产业上市代表企业榜单
资料来源：艾思产研数据平台，艾思数研计算整理
从生物制造产业链全景来看，其发展呈现出基础支撑坚实、核心环节技术密集、应用驱动强劲的特点，但仍面临系统性挑战。上游的原材料与装备是产业基础，生物质原料的供应稳定性、非生物质原料的成本可控性，以及预处理设备的效率与通用性，是影响全链条效率的关键；中游的制造与集成环节是价值核心，酶制剂的活性与特异性、发酵过程的转化率与可控性、分离纯化的收率与成本，共同决定了产品的经济性与竞争力；下游多元化的应用领域是核心驱动力，但不同领域对产品的纯度、法规认证和市场成本承受力要求迥异，对中上游形成了差异化的牵引与挑战。
为加速生物制造产业化与高值化发展，需进行多维度能力建设。技术上，建议重点突破高效合成生物学家工具、高稳定性工业酶设计与规模化发酵工艺，同时开发智能生物反应器、在线监测与连续化生产装备，以提升生产精度与规模化水平；体系上，建立健全覆盖原料溯源、生产过程、产品质量及生命周期评价的行业标准与法规，并强化跨领域的产学研协同创新生态；市场上，结合“双碳”目标与产业升级需求，在生物材料、健康产品、绿色能源等优势场景开展应用示范，通过场景迭代驱动技术优化与成本下降。
尽管生物制造在原料可再生、过程绿色、产品可降解等方面潜力巨大，行业仍需正视其面临的技术转化周期长、初始投资高、部分路线经济性尚未超越传统化工、以及公众认知与政策监管匹配度等长期挑战。未来，随着合成生物学、人工智能与自动化技术的深度赋能，生物制造有望在医药高端原料、消费健康产品、生物基材料及可持续能源等领域率先实现规模化突破，为全球绿色低碳转型与产业体系升级提供颠覆性解决方案。
