高考丨生物制造:让细胞和酶成为“绿色工厂”

近年来，合成生物学、基因编辑、人工智能与自动化技术的发展，正在提升人们设计和改造生物系统的能力，使更多产品的生物合成成为可能。教育部2026年新增“生物制造”本科专业，旨在培养生物制造领域紧缺人才。阳光高考特邀采访了北京化工大学生命科学与技术学院专业负责人刘子鹤教授，聊一聊生物制造专业。

一、专业解析

● 如何让“微型工厂”高效、稳定运转？

生物制造是研究如何利用微生物细胞、动植物细胞及酶等生物催化体系，结合工程技术，将原料转化为人们需要的产品。它早已渗透到我们日常生活的方方面面。从食品里添加的氨基酸、维生素，护肤品中的透明质酸，洗涤行业使用的酶制剂，到可降解的生物高分子材料，背后都离不开生物制造技术的支撑。

刘子鹤教授介绍道：“我们可以把微生物理解为微小的‘生产工厂’，它们吸收原料，通过细胞内的一系列生化反应，合成特定物质。生物制造专业要学习的就是如何让这些‘工厂’生产我们需要的产品，并且生产得更稳定、更高效。”具体而言，研究内容包括发现和改造具有特定功能的酶、设计与构建生产菌株、调节细胞代谢过程、优化发酵条件、开发产品分离纯化方法，以及开展生产过程的检测、控制和放大。

● 生物制造本科阶段学什么？

本科阶段的学习，需要把生命科学基础、工程方法和计算工具联系起来。以北京化工大学的课程设计为例，主要包括基础课程、专业课程和实践训练。

基础课程包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计、普通物理，以及无机化学、分析化学、有机化学和物理化学等，帮助学生形成定量分析和理解物质转化的能力。生物化学、微生物学、分子生物学等课程，则帮助学生理解酶的作用、细胞的代谢活动和遗传信息的表达。

专业课程围绕生物制造过程展开，重点包括生化反应工程、生化分离工程、生物工艺学、工业酶智能设计原理、细胞工厂设计原理和生物过程智能优化等。学生既要学习如何设计生物催化体系，也要理解反应器如何运行、产品如何提取，以及怎样把小规模实验转化为稳定的生产工艺。

信息与计算方面，学习人工智能导论、Python语言程序设计和数据结构等课程，并将这些工具用于生物数据分析与过程优化。学生还可结合兴趣，在生物制造元件、人工底盘构造、过程强化与系统集成等方向选择课程。

实践训练贯穿学习过程，包括化学与生物学实验、应用软件实践、仿真生产实习、生产实习、工程设计以及毕业论文或设计，同时重视工程伦理、学术诚信和安全规范。如在北京化工大学，学生可进入北京市合成生物制造技术创新中心开展项目式实践，在导师指导下参与发酵、分离纯化、分析测试和中试验证。

● 与传统生物工程有何不同？

生物制造与生物工程具有共同的学科基础，都需要学习生物化学、微生物学、生物反应和分离工程等内容。两者的区别不能简单理解为一个研究基础、一个只做应用。

生物工程的培养范围较广，强调运用生物学与工程学原理解决生物产品开发和生产中的问题。生物制造则更加集中地围绕产品制造全流程的知识储备，把生物催化体系设计、细胞工厂构建、工艺放大、装备与过程控制、产品分离和技术经济分析联系起来，并强化人工智能、数据科学与生物技术的交叉。

举例来说，如果要利用微生物生产一种生物基材料，学生既需要知道怎样改造菌株、提高合成能力，也要考虑这种菌株在大型发酵罐中是否仍然有效、产品能否经济地提取、生产质量能否保持稳定。生物制造专业会围绕这类完整的制造问题开展教学。

二、专业与就业

● 产业规模已破万亿

生物制造是当前全球科技创新和产业创新重要前沿。发展生物制造有助于拓展可再生原料来源，推动制造业绿色低碳转型，为食品、能源、材料和医药等领域提供新的技术路径。它还关系到粮食与饲料蛋白供给、能源安全和重要化学品的自主制造。2026年《政府工作报告》明确提出培育发展生物制造等未来产业，为相关技术创新和人才培养提出了新的要求。

刘子鹤教授表示，生物制造专业的发展前景广阔，建立在已有产业基础和持续拓展的应用需求之上。专业名称虽然是新的，但发酵、酶催化、生物产品分离等技术已经进行了长期的产业积累。

2025生物制造大会发布的信息显示，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。这些数据说明我国已有较大的产业基础，也为技术升级和人才发展提供了应用场景。未来生物制造的发展前景主要来自两个方面：一方面，已有发酵、化工、食品和医药企业需要通过生物技术改进产品与工艺；另一方面，新的生物基产品和智能制造技术正在创造新的岗位。

● 人才需求多层次

国家发展生物制造，需要覆盖基础研究、技术开发、工程转化和生产应用的多层次人才。从就业方向看，毕业生可以面向生物基化学品与材料、食品与营养、生物医药、生物能源、农业及相关技术服务领域发展，也可以进入生物制造装备、检测和数字化技术企业。

具体到岗位，在研发环节，毕业生可以从事菌株构建与筛选、酶与生物催化体系开发、发酵工艺开发、生物产品开发等工作；在生产与工程环节，毕业生可以从事发酵过程优化、中试与生产放大、分离纯化工艺设计、生产运行与技术管理等工作；在质量与服务环节，毕业生可以从事分析检测、质量控制、质量保证和技术支持等工作。具备较强计算能力的学生，还可以向生物数据分析、智能实验平台和生产过程数字化等方向发展。

例如，学生可以进入生物基材料企业，参与生产菌株或发酵工艺开发；或者进入食品原料企业，参与氨基酸、功能糖等产品的生产优化与检测；也可以进入生物制造装备企业，参与反应器应用、工艺验证或技术服务。

● 这样的人才更具竞争力

从产业对人才能力的要求看，生物研究人员需要理解实际生产过程的限制约束，工程人员需要理解不同微生物的细胞特性，计算生物、生物信息工程师则需要了解数据背后的生物学问题。因此，更有竞争力的人才，通常有一个较扎实的专业方向，同时能够理解相邻环节的工作。

比如，擅长菌株开发的学生，如果同时了解发酵工艺、数据分析和生产成本，就更容易判断研发成果是否具有应用价值；擅长过程工程的学生，如果能够理解细胞生理和代谢特点，也更容易找到工艺优化的有效方法。

从产业需要补齐的短板看，研发与生产之间的衔接尤其重要。中试放大、分离纯化、过程控制和系统集成等环节，需要既理解生物规律，又具有工程经验的人才。高性能菌株与工业酶开发、生物数据建模、自动化实验和关键装备研发等方向，也需要持续加强人才培养。

三、报考指南

● 首批本科专业，培养各具特色

生物制造专业的设立，是高等教育主动适应科技进步和产业发展需求的结果。2026年，教育部将生物制造列入《普通高等学校本科专业目录》，该专业属于工学门类、生物工程类，基本修业年限为四年，授予工学学士学位。北京化工大学、天津大学、大连理工大学等3所高校首批获批开设生物制造本科专业。

从各校的培养特色来看，北京化工大学依托化学工程与技术、生物工程等学科，突出“人工智能+生物制造”交叉，以及从生物催化体系设计到制造过程与产业应用的贯通，绿色生物制造全国重点实验室、北京市合成生物制造技术创新中心等平台为科研训练和工程实践提供支撑。

天津大学依托合成生物与生物制造学院、合成生物技术全国重点实验室等平台，在合成生物系统设计与构建方面积累较深，新专业强调生物技术、制造技术与人工智能的融合，并通过科研项目和产业实训培养解决复杂工程问题的能力。

大连理工大学则依托相关生物与工程学科基础，强调“生物+工程+数智”的融合，注重工程能力和数字智能技术的应用。

以上举例主要反映各校在生物制造专业的办学基础与培养定位，不构成专业排名，也不是全国开设院校的完整名单。考生可以结合自己的兴趣，比较各校的正式培养方案和当年招生安排，选择与自身发展目标相适应的学校。

● 报考需注意哪些问题？

首先，要核对选考科目和招生名称。以北京化工大学为例，2026年生物制造专业要求选考物理和化学。学校2026年招生信息中的工科试验班（未来生物科技）包含生物制造领军班和菁英班，考生应注意具体班型与培养方案。

其次，要认真阅读体检要求。根据该校2026年本科招生章程，工科试验班（未来生物科技）不录取色弱、色盲以及不能准确识别规定颜色的相关考生。因此，填报相关专业（类）时，考生应核对自己的体检结论是否符合要求。

最后，要判断个人兴趣是否与专业学习相匹配。生物制造既需要学习生物知识，也需要学习化学、数学、工程和计算课程，实验与实践训练较多。建议学生结合具体课程内容和自己的学习兴趣作出选择。

● 生物制造如何读研深造？

据刘子鹤教授介绍，生物制造适合对科学研究或复杂工程问题有持续兴趣的学生进一步深造。生物系统设计、酶与菌株开发、发酵过程建模、分离纯化及智能制造等方向，都需要较深入的理论学习和研究训练，研究生阶段能够帮助学生形成更明确的专长。

本科毕业后，可以结合研究兴趣和招生条件，向生物工程、化学工程与技术、生物学、合成生物学等，以及生物与医药等相关学科或专业学位方向深造。对计算和数据研究感兴趣的学生，也可以选择与生物制造相关的交叉研究方向。

生物制造是一门面向实际需求的工程专业，既需要创新，也需要严谨。一个有价值的想法，往往要经历实验验证、工艺优化、中试放大和产品评价，才能成为可应用的技术。欢迎对生命科学有兴趣、愿意学习工程方法并参与实际问题解决的同学选择这一专业。