1、摘要
生物活性物的生物制造是指利用包括细胞、微生物和酶在内的生物系统生产具有生物活性的天然或合成分子的过程。这些分子可用于制药、化妆品、农业和食品工业等领域，对提高生命质量、延长生命长度具有重要意义。在合成生物学和自动化等技术的推动下，生物制造领域迅速发展，为创造新产品和替代传统产品提供了绿色可持续的生产模式，为生物经济的增长、创新作出了重要贡献。本文结合生物活性物研发及生产情况，简要梳理并分析了国内外生物活性物的现有市场和未来发展。生物制造作为一种绿色、可持续的生产方式，将在生物经济发展中持续发挥重要作用。
生物活性物是一类对生物体生理或细胞功能具有重要影响的活性成分，是合成生物体内关键分子的重要底物，是生物体器官、组织结构及功能的重要调节剂。生物活性物具有抗氧化、抗炎、抗癌等功能，可有效预防多种疾病及代谢紊乱，减轻不健康生活方式和压力对人体产生的不利影响，被誉为“生命之源”。目前生物活性物已被广泛应用于医药、个护、食品和农业等领域，成为维护人类健康和促进经济发展的重要因素。
生物活性物多数是生命体的初级、次级代谢产物，根据来源不同，可分为动植物提取和来自微生物细胞代谢所生成的活性产物；根据类别不同，分为功能糖、活性氨基酸、蛋白质、肽类、萜类、黄酮类、酚类、生物碱、核酸、脂类、酶和维生素等。
生物活性物概述
图1 生物活性物概述
动物提取的生物活性物包括功能糖、蛋白质、活性氨基酸、多肽和脂类等。例如omega-3在海洋生物及家禽中含量丰富，研究证明，通过膳食补充人体无法合成的omega-3能够降低心血管相关疾病的死亡率、减轻慢性糖尿病并发症、调节炎症性疾病等，在发育、代谢和心理健康中发挥关键作用。
植物提取的生物活性物主要包括萜类、黄酮、酚类和生物碱，这些物质虽然不是植物体的主要成分，但在植物适应胁迫、信号交流等生理活动中发挥重要作用。微生物中也含多种对人体有益的次级代谢产物，包括酶类、抗生素等，例如通过微生物发酵生产青霉素、四环素等抗生素，在治疗病毒、细菌感染引起的疾病中具有重要作用。
作为医药、食品、个护等领域的重要原料来源，生物活性物逐渐被应用到与人类健康生活息息相关的场景中。
在医药健康领域，生物活性物可被用于生化药品、医疗器械、卫生材料和药物递送等场景中，例如，透明质酸在敷料、组织填充等产品中得到广泛研究及应用。贝哲斯咨询调研数据显示，2021年全球生物活性药物成分市场规模达到12 550.45亿元，预计2027年达到17 354.36亿元，年均复合增长率约为5.55%，其中中国在全球活性药物成分的市场比重已超过25%，未来也将是市场增速较快的地区之一。
在食品保健领域，生物活性物以增强免疫力、助眠、抗氧化和抗衰等功效著称，例如维生素、辅酶Q10、鱼油、褪黑素、透明质酸和螺旋藻等。据Euromonitior统计数据，2021年全球保健品市场规模达到2 732亿美元，其中美国市场占比31.22%，中国功能食品市场规模位列全球第二，占比份额达到17.8%。随着人口老龄化程度不断加深，食品领域生物活性物原料市场将持续攀升。
在个人护理领域，诸多生物活性物因抗氧化、美白、保湿等功效被广泛应用。根据Polaris Market Research Analysis数据，2021年，全球个护原料市场达到118亿美元，预计2027年将达到149亿美元，预测期内年均复合增长率为4.0%。欧睿数据显示2021年国内原料市场占国际原料市场比例约为16.8%，因此估算2021年我国个护原料市场规模约为180亿元，随着居民消费水平提高及对美的需求增加，中国将成为全球最大的个人护理品原料消费市场之一。
2、 生物活性物的应用及产业化状况
随着生物活性物的商业化发展，全球范围内诞生了多家生物活性物及产品核心生产厂商，中国作为生物活性物质的重要供应和消费国，在不同领域分别发展出一批优秀的生物活性物质研发与生物制造企业。
总体而言，全球生物活性物及产品核心生产厂商已经形成了基本格局，中国在生物活性物质的研发和生产领域也逐渐崭露头角。上述企业都在不同领域获得了突出的成绩，并通过不断创新和技术升级，不断提高产品的质量和产能，以满足市场需求。这些企业所拥有的多项核心技术和平台为其在生物活性物质的研发、生产和市场推广方面提供了有力的支撑，也为全球生物活性物的商业化发展注入了新的动力。
功能糖是一类具有特殊功效的碳水化合物，按照分子结构不同可分为功能多糖(如糖胺聚糖类、膳食纤维类等)、功能低聚糖(如人乳寡糖、低聚木糖、低聚果糖等)和功能单糖(如赤藓糖醇、木糖醇、阿洛酮糖等代糖)。功能糖在营养与保健方面具有极大潜力，其结构与功能的研究显著推动了下游领域的应用。本节以糖胺聚糖、人乳寡糖为例，介绍了相关功能糖产业的现状。
糖胺聚糖(glycosaminoglycans, GAGs)是一类由氨基糖和糖醛酸组成的二糖结构单元聚合形成的高分子酸性黏多糖，广泛分布于细胞表面和细胞外基质，参与人体多种生理过程。其中，透明质酸和硫酸软骨素是常见的糖胺聚糖，它们在多个领域中发挥重要的功能和应用。透明质酸广泛应用于护肤品、食品、医美和药品等领域，主要作用是保湿、润滑和增弹。硫酸软骨素主要用于保健食品、药品和护肤品，可改善退行性关节炎、降血脂和保湿。初期这些生物高分子材料的制备主要通过不同的组织提取，例如透明质酸可以从鸡冠提取，硫酸软骨素的制备则需要进行猪、牛、鸡等动物的软骨组织提取。随着生物和发酵技术的发展，多种糖胺聚糖产品的制备已可通过微生物发酵法和体外酶法来实现。
底盘细胞的选择是合成生物学生产透明质酸的关键，野生型兽疫链球菌(Streptococcus zooepidemicus)能够天然合成透明质酸，但因基因工程改造难度大，导致发酵产量难以大幅提升，而谷氨酸棒杆菌基因组清晰、基因重组工具丰富，符合合成生物学工程菌的要求。此外，发酵条件的优化是生产透明质酸的关键步骤，由于底物抑制的特性，初期透明质酸的快速产生会影响菌体生长，导致产量不高。因此通过流加糖的方法将底物浓度控制在合理范围内，能够很大程度提高透明质酸产量。目前酶催化和合成生物学已成为生产透明质酸的主流工艺。
相比于透明质酸生物制造法的迅速发展，商业化硫酸软骨素目前主要通过动物提取法和化学合成法获得。硫酸软骨素以荚膜多糖的形式在一些微生物细胞壁上存在，因此通过合成生物学的思路，改造工程菌实现硫酸软骨素的大规模生产原则上可行。目前菌株改造尚未达到量产的水平，存在产量低、磺酸化水平低、额外的甲醇添加等问题。其中软骨素合成酶是影响产量的关键，因此优化软骨素合成酶序列、提高底物亲和力、提升外源基因表达稳定性或许是提高软骨素产量的有效方式。目前生产硫酸软骨素底盘细胞的研究主要集中在大肠杆菌(Escherichia coli)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和酵母菌等微生物中。例如Schiraldi等在大肠杆菌中插入外源基因，提升质粒在细胞中的稳定表达能力，成功使果糖软骨素产量达到9.2 g/L。但果糖软骨素到硫酸软骨素需要经过脱果糖和硫酸化修饰步骤才能够生成最终目标产物硫酸软骨素，该过程工艺复杂，提升了生产成本且降低产物收率，因此并不适用于产业化发展。江南大学康振课题组在毕赤酵母(Pichia pastoris) GS115基因组中整合软骨素合成酶的编码基因kfoC、kfoA及UDP-葡萄糖脱氢酶编码基因tuaD，成功构建了以甘油为唯一碳源的软骨素合成菌株，并通过发酵过程优化将产量提升至2.6 g/L，规避了甲醇添加导致有毒副产物的残留问题；在毕赤酵母发酵完成并破碎后，向破碎液中添加3′-磷酸腺苷-5′-磷酰硫酸和软骨素-4-O-磺基转移酶，实现了硫酸化水平的可控，将硫酸软骨素A的磺酸化水平提升至40%。
根据弗若斯特沙利文统计数据显示，2016−2020年间国内透明质酸市场规模从23.2亿元升至35.2亿元，未来5年预计将以8.8%的复合增速提升至52.7亿元。山东省生物药业协会硫酸软骨素分会数据显示，2021年全球硫酸软骨素市场规模达到14亿美元，预计2027年将达到18亿美元。
人乳寡糖(human milk oligosaccharides, HMOs)是人乳中含量仅次于乳糖和脂类的第三大成分，其基本组成单元包含葡萄糖、半乳糖、岩藻糖、N-乙酰葡萄糖胺和唾液酸等。根据组成可将HMOs分为3类：中性岩藻糖基化HMOs、中性非岩藻糖基化HMOs和酸性HMOs[12]。HMOs具有维护肠道微生态平衡、调节免疫力、预防坏死性小肠结肠炎、促进大脑发育和减少感染等功能，当前主要应用于调制乳粉、婴幼儿配方食品和特殊医学用途。此外，不同类别HMOs的功能有所不同，如中性非岩藻糖基化HMOs可以促进伤口愈合和毛发生长，而酸性唾液酸化HMOs可以维护肠道稳态、预防或改善坏死性小肠结肠炎、降低黑色素和修复瘢痕。
HMOs的生产工艺包括天然提取、化学合成和生物法。天然提取法因HMOs成分的复杂性和相似性导致生产产量低、成本高，难以实现产业化。化学合成效率低、工艺复杂，同时化学法生产的食品安全问题也阻碍了其产业化道路。生物制造是目前生产HMOs原料最具前景的方式，主要包括酶法发酵和合成生物学技术。由于HMOs中成分超过150种，不同原料适合不同的生产方式，其中研究较多较充分的包括2′-岩藻糖基乳糖(2′-fucosyllactose, 2′-FL)、3-岩藻糖基乳糖(3-fucosyllactose, 3-FL)、乳糖- N-四糖(lacto-N-Tetraose, LNT)、乳糖-N-新四糖(lacto-N-neotetraose, LNnT)、3′-唾液酸乳糖(3′-sialyllactose, 3′-SL)和6′-唾液酸乳糖(6′-sialyllactose, 6′-SL)。其中2′-FL和3-FL更适合合成生物学技术来生产，因为它们的酶催化过程复杂，底物价格昂贵。相比起来，LNnT的酶催化过程需要的酶种类较少，过程简单，因此酶催化法可以满足LNnt的生产。
2′-FL是技术发展较快、商业化程度最高的一种HMOs，但目前合成生物学生产2′-FL依然有非常大的发展空间。目前面临的问题包括合成路径中关键酶种类较多，多种酶的可溶性和酶活较低，可内源生产前体物质l-岩藻糖的大肠杆菌会产生内毒素且容易被噬菌体污染，以及2′-FL容易在细胞内驻留等，使得HMOs的合成生物法生产壁垒较高。未来发展HMOs合成生物技术要关注关键酶的研究与优化、食品安全级底盘微生物细胞改造、分离纯化工艺研究等。
在法规方面，美国、欧盟、澳大利亚和新西兰等地区已批准多种HMOs作为食品添加剂或新型食品原料。当前，帝斯曼、科汉森、Inbiose和杜邦等企业是HMOs市场的龙头企业。我国HMOs产能在近几年逐渐扩大，例如一兮生物公司实现了HMOs产业化，正式投产后产能达到3 000 t；芝诺科技针对2′-FL的生产构建了具有自主知识产权的工程菌株，并在山东省东营建设了年产能100 t的生产基地，此外其位于江苏省泰州的生产基地预计2023年投产，年产能可达到200 t。根据QYR的统计数据，2021年全球HMOs市场销售额达到了约2.7亿美元，预计2028年将达到约18亿美元，年复合增长率约为30.6%；2021年中国HMOs市场销售额达到了约0.39亿美元，预计2028年将达到约2.2亿美元，年复合增长率约为25%。
2.2.2 活性氨基酸类
γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid, GABA)，是最早发现于马铃薯块茎中的一种非蛋白天然活性氨基酸，广泛分布于动物、植物、微生物体内，是哺乳动物中枢神经系统中最为重要的抑制性神经递质，在生物体内参与多种神经生理活性；GABA广泛应用于食品、医药和化妆品领域，主要功效包括安神、助眠、中枢神经系统抑制性神经递质等，目前已被用于开发抗焦虑的精神类药物。研究证明GABA能够快速到达真皮层发挥功能，在化妆品中添加GABA具有即时抗皱、抗衰老、美白提亮肤色等作用。
目前，GABA的生产工艺主要包括化学合成法、植物提取法和生物发酵法，其中生物发酵法采用全细胞催化方式产量较高，普遍在50−100 g/L。随着合成生物学的发展，构建高产GABA工程菌株，经优化后产量可达500 g/L以上。
麦角硫因(ergothioneine, EGT)是一种稀有的天然手性氨基酸，具有良好的清除自由基、维持DNA合成、细胞免疫、抗辐射、美白及抗衰老等生理保护功能[23]。麦角硫因作为一种稀有的高附加值产品，在食品、化妆品和生物医药等行业具有广阔的应用前景。其主要功效包括增强免疫力、辅助降血糖、抗氧化、缓解体力疲劳和促进皮肤细胞胶原蛋白产生等。麦角硫因的生产工艺包括化学合成法、提取法和生物发酵法。其中，化学合成法需要经过8个繁琐的步骤，很难控制产物的旋光性；提取法通常采用野生食用菌如灵芝(Ganoderma lucidum)、牛肝菌(Boletus edulis)等进行热水浸提，菌培养周期长、产率低，导致生产成本高；生物发酵法则可以通过食用菌液体深层发酵或合成生物学构建高产工程菌等方式高效生产麦角硫因。目前以大肠杆菌、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为底盘细胞，通过基因工程技术实现了麦角硫因合成酶的异源表达，但整体产量较低，因此提升工程菌生产麦角硫因的能力依然是推动麦角硫因市场发展的重点因素之一。江南大学王丽等通过在大肠杆菌中异源表达两种合成途径，发现来源于粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)的基因egt1可提高麦角硫因产量，同时改造了氨基酸前体的合成途径，将产量提升至710.53 mg/L。
Tanaka团队通过半胱氨酸合成与分泌能力筛选出一株高产菌株，整合egtA-E外源基因，将麦角硫因产量提升至1.3 g/L[26]。天津科技大学近期发表的专利数据显示，通过在大肠杆菌宿主中异源过表达egtD、egtB、egt2、hisG、hisDBCHAFI、cys/serA和metK等基因，同时敲除tnaA基因，在2 L罐中发酵60 h后麦角硫因产量达到7.2 g/L，大幅提高了麦角硫因的产量和生产强度。江南大学康振团队聚焦工程菌株前体供应能力不足的问题，证明了组氨酸利用是限制麦角硫因产量的关键因素，通过优化组氨酸供给，同时利用CaCl2提升细胞膜通透性，成功将麦角硫因产量提升至2.01 g/L。
随着合成生物学技术生产麦角硫因产量逐渐提高，越来越多企业开始利用合成生物学技术替代提取技术。目前市场上麦角硫因的生产企业较多，海外主要有Tetrahedron、Mironova Labs和Blue California等，其中Tetrahedron市场占比接近60%，是全球主要供应商之一。国内麦角硫因核心供应商包括华熙生物、深圳瑞德林、成都健腾生物、西安赛邦生物、天津市中科诺识、泰州天鸿生化科技和中科欣扬等。华熙生物于2022年发布超纯麦角硫因pure产品，中科欣扬利用其合成生物学平台开发了麦角硫因的纯生物合成方式，产量达到10.5 g/L。
在市场管控方面，麦角硫因在不同国家和地区的法规情况也各不相同，例如在欧盟，其被视为新资源食品和化妆品原料，在美国则被认为是膳食补充剂和化妆品，在中国和日本，麦角硫因可作为化妆品原料和食品膳食补充剂。根据Global Info Research数据整理，2020年全球麦角硫因市场销售额为9 680万美元，市场主要由欧洲和北美占据，预计2027年将超过8亿美元。同时，2022年全球麦角硫因产能达到1 200 t。
5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid, 5-ALA)，是一种高附加值的氨基酸衍生物，它是生物体内天然存在的一种功能性非蛋白质氨基酸，是血红素、叶绿素、维生素B12等四吡咯化合物生物合成的必需前体，对植物光合作用和细胞能量代谢有重要影响。
5-ALA广泛应用于保健品及化妆品、医药、农业及畜牧业领域的产品。其在化妆品及保健品中的主要功效包括提高基础代谢水平、促进代谢、缓解疲劳、提高运动机能、增强免疫机能、清除自由基、缓解代谢类疾病、抵抗光老化和色素沉着、减淡细纹、均匀肤色和使肌肤光滑等。5-ALA还可以促进植物的光合作用、提高植物的抗逆性、促进果实着色和提高产品品质，发挥除草剂和杀虫剂功效。此外，5-ALA作为第二代光敏剂，可用于光动力学治疗，包括皮肤病和老年性黄斑变性、类风湿关节炎等疾病。在畜禽生产中，5-ALA能有效促进动物生长、提高饲料转化率和机体免疫力。
该物质的生产工艺包括化学合成法和生物发酵法，目前的生产方式仍以化学法为主。生物发酵法具有步骤少、副产物少、分离提纯简单、得率高、环境友好和生产成本低等优点，是未来研究发展的主流方向。目前利用基因工程菌生产5-ALA主要在大肠杆菌和谷氨酸棒杆菌中进行。1996年，van der Werf等将外源5-ALA合成酶编码基因hemA转入大肠杆菌，成功合成了2.94 g/L的5-ALA，之后随着各团队对不同菌株、不同酶的研究，以及对发酵过程的控制和发酵条件的优化，逐渐将5-ALA产量提升至25.05 g/L。
2.2.3 蛋白质类
生物活性物质中的蛋白质产品种类丰富，用途广泛，除具有一般蛋白质的营养作用外，还具有某些独特的生理活性，如抗氧化、抗衰老、免疫调节、保护心血管和镇痛等，在人类生命的进程中有着极其重要的地位，广泛应用于医药、护肤品、食品等多种领域，市场前景广阔。
活性蛋白的生产方法主要是从动物组织提取、化学合成及利用基因工程用微生物及病毒生产。动物蛋白大多从动物血液中提取，存在交叉感染和过敏反应等风险；植物提取工艺复杂、成本相对较高；化学合成适用于短肽的生产，合成蛋白质产率低下，成本和产能都无法满足工业化需求。合成生物学能够利用廉价碳源，大规模自动发酵蛋白质，同时为蛋白质序列及结构优化提供了便利的技术。以胶原蛋白为例，除了从动物组织中提取胶原之外，多家企业纷纷布局了重组胶原技术，利用微生物或其他细胞生产胶原蛋白，同时能够优化蛋白序列，提升重组胶原蛋白的生物活性。目前重组胶原技术主要的壁垒在于如何进行修饰实现胶原的三螺旋结构。随着技术和市场的快速发展，国家对于重组胶原蛋白的监管政策逐渐完善，近期国家药监局医疗器械技术审评中心公布了《重组胶原蛋白创面敷料注册审查指导原则》和《重组人源化胶原蛋白原材料评价指导原则》，进一步规范了重组胶原蛋白在医疗器械应用中的管理。
多肽是重要生物活性物质，广泛参与并调节生物体内各系统、器官和细胞功能活动，是细胞生理代谢不可或缺的参与者。目前多肽在药物应用的研究已有100余年，除医药领域外，还普遍应用于食品、保健品、日化产品、检测试剂盒、化妆品、生物材料和生物农药等领域。随着生物技术的高速发展，多肽产业已成为生物经济发展的重要组成。
根据多肽应用方向，可将多肽分为药物多肽、营养多肽、其他功能多肽。药物多肽是一类具有多种功效的生物分子，常见的多肽药物包括利拉鲁肽、索马鲁肽和胸腺五肽等，可以作为信号分子参与生理代谢，应用于治疗糖尿病、肿瘤、胃肠道疾病、心血管疾病和病毒类疾病等方面。营养多肽包括大豆肽、玉米肽、牡蛎肽和地龙蛋白肽等，它们可以调节生理功能、抗衰老、调节神经系统和增强机体免疫功能，常应用于功能性食品及保健品。抗菌多肽则具有抗细菌、抗真菌、抗病毒和癌细胞杀伤等功效，其中较为常见的有乳酸链球菌素、天蚕素和短杆菌肽等，多应用于医药领域以及农业生产中动植物病害的生物防治。美容多肽则能够抗皱、美白、祛斑、促进毛发生长、创伤修复和抗衰老，在皮肤自然老化及护理过程中发挥独特的效果，应用较广的美容多肽包括肉毒杆菌肽、芋螺肽、胜肽和蛇毒肽等。
在生产方面，多肽类产品的生产方法包括固相合成法、液相合成法、微生物发酵法、蛋白酶解法和基因工程法等[64]。尽管利用生物发酵合成多肽能够实现40个氨基酸的长肽链，但提高合成效率及降低长肽链合成成本仍是研究重点之一，目前多肽行业内企业仍以配套服务为核心，制剂企业偏少，龙头供应商包括罗氏、辉瑞、赛诺菲、诺华制药、翰宇药业和中肽生化等。据QYR发布，2021年全球多肽药物市场规模为285亿美元左右，在全球医药市场占比2.19%。同时，根据Global Info Research公布数据，2022年美容多肽市场规模约为21.41亿美元，预计2029年将达到46.7亿美元，年复合增长率约为11.8%。
核酸是由核苷酸单体通过磷酸二酯键连接而成的生物大分子，由戊糖、碱基和磷酸组成。核酸产业在国民经济中占据重要地位，涉及食品、医疗保健、农牧渔业和生化试剂等多个领域，如某些核苷酸作为调味剂，其鲜味是普通调味品的数十、上百倍；在保健行业，某些核酸类物质具有促进生长发育、延缓衰老等功效；在农牧渔业，核酸类物质也被用作肥料或饲料促进作物和畜禽生长；在医药行业，核酸类药物在抗病毒、癌症和慢性病治疗中广泛应用；在科研中，核酸类物质作为生化制剂已达数百种。
核酸类物质可分为核苷酸/核苷单体、核苷酸及核苷衍生物，核酸类生物活性物的典型代表为酵母RNA、多聚脱氧核糖核苷酸(polydeoxyribonucleotide, PDRN)等，它们具有作为前体物质参与机体核酸物质补救合成途径、促进肠道发育和菌群平衡、激活腺苷受体通路等功能，可应用于水光、关节注射、面部填充和滴眼液等医美药械以及功能食品、饲料添加剂等领域。核苷酸/核苷单体，例如腺苷、肌苷、尿苷和鸟苷等物质，可以增强能量代谢、促进蛋白质合成和提升免疫力，可应用于心脑血管、肝脏疾病治疗，神经保护、癌症辅助治疗，调味品、功能食品等产品中。核苷类衍生物由于其抗病毒和抗肿瘤活性，广泛应用于医药产业，其主要通过在体内转化为相应的5-磷酸核苷衍生物，从而在胞内核酸物质合成中整合到DNA/RNA分子内，发挥抑制细胞分化和诱导细胞凋亡的功效。另一方面，核苷类衍生物也能够作为细胞核苷代谢途径酶和病毒的逆转录酶等的抑制剂来发挥药理活性。
人类在公元前2600年就将植物天然产物作为小分子药物的重要来源，其中功能明确的天然产物主要包括萜类、苯丙素类、黄酮类和生物碱等，如二萜的紫杉二烯、三萜的甘草酸、苯丙素类的红景天苷、黄酮类的灯盏乙素和苄基异喹啉类生物碱的血根碱。天然产物生物活性诸多，在医药及化妆品领域应用广泛，此外在食品及保健品领域也有涉及。本节以萜类、苯丙素类、黄酮类和生物碱类4类物质为例，介绍了天然产物的功效、应用领域、生产工艺、法规情况以及主要供应商和产业规模等信息。
萜类化合物具有降糖和抗癌等功效，同时植物来源的萜类具有芳香气，被广泛应用于香料、香水、调味剂及化妆品等行业。生物碱由于具有N杂化结构，具有显著的抗癌活性。苯丙素化合物主要在抗氧化、心血管保护、抗病毒和凝血等方面有显著药理活性。
植物天然产物可以通过代谢工程、合成生物学等手段进行生产，例如通过代谢工程手段直接在植物、微生物等底盘细胞中促进萜类化合物的合成。苯丙素类的合成生物学手段是通过改造模式微生物，导入外源酶、以葡萄糖和廉价碳源为底物发酵合成。此外，通过构建共同的前体物质，可以获得丙二酰辅酶A大量积累的菌株，经由4-羟化酶的催化生成对-香豆酸，同时，通过表达甲基转移酶、P450酶等催化剂，还可以生成多种黄酮类化合物。生物碱类物质通常以L-色氨酸、牻牛儿基二磷酸盐(geranylgeranyl diphosphate, trisammonium salt, GPP)、L-酪氨酸和鸟氨酸为前体，在细胞色素P450、甲基转移酶、还原酶和脱羧酶等的催化下形成。
生产植物天然产物的海内外的供应商包括IFF、Givaudan、Symrise、Kerry Group PLC、ADM、Synthite Industries Ltd、Kalsec Inc、Carbery Group、DSM等以及国内的华熙生物、晨光生物、莱茵生物、红星药业、欧康医药、岳达生物、华康生物、康隆生物、博瑞生物等。根据前瞻产业研究院统计，2022年全球植物提取物市场规模达到344亿美元，同时中国医药保健品进出口商会及前瞻研究院数据显示，2022年我国植物提取物市场规模超过44亿美元。
活性脂质是存在于人体或者动植物体内发挥重要生理活性的一类物质，能够提供能量，同时是构成细胞膜的重要成分之一。除此之外，多种脂质已被证明参与细胞信号传导、基因表达调节、炎症反应和癌变等生理病理过程，由此可看出脂质与人体健康息息相关。本节以ω-3系多不饱和脂肪酸为例，介绍相关活性脂质产业的现状及发展趋势。
ω-3多不饱和脂肪酸主要是α-亚麻酸(α-linolenicacid, ALA)、二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid, EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid, DHA)，广泛存在于植物、鱼类及藻类生物中，能有效促进人体生长发育，具有抗炎、抗癌、预防心脑血管疾病、防治糖尿病和降血脂等重要的生理功能。其中，DHA可以促进脑细胞的生长发育，预防心脑血管疾病，以及调节中枢神经，素有“脑黄金”称号；ALA可以降低血脂、营养脑细胞、抗过敏、调整人体免疫系统、抗抑郁、抗肿瘤，以及抗衰老等；EPA则可预防血脂异常、调节血压、调节葡萄糖代谢、减肥、抗炎以及缓解抑郁。ω-3多不饱和脂肪酸的应用领域广泛，包括功能性食品及饮料、婴儿配方奶粉、药品和膳食补充品等。生产工艺主要有从深海鱼油中提取和以亚麻籽、大豆和油菜籽为原料提取等。此外，生物合成技术也在发展中，例如DHA的生物合成实现了较为广泛的产业化，但行业整体目前还不成熟。
3、 结论
生物活性物巨大的健康应用价值使其在生物经济中占据重要地位，而生物制造是重构可再生产业的新型制造模式。通过对不可持续的生产方式的替代以及对现有问题的解决，可以从根本上减轻高污染、高排放的加工模式。利用生物制造技术生产生物活性物，将在实现绿色生产的同时更好地满足民众对医药、食品、保健品和护理品等的需求，实现让生命更加鲜活的目标。
近年来，各国大力推进生物经济的发展，西方国家在生物制造领域的筹划逐步加宽加深，在大国贸易博弈及健康、食品、能源、材料、环境、碳中和等需求增加的环境下，生物制造行业面临着历史性的机遇与挑战。我国要紧紧抓住新一轮科技革命的重大机遇，加快高端人才培养，加强战略规划布局，制定关键发展目标与实施路径，推动生物制造技术及研发水平的提升。应加快生物活性物的市场开发，拓展其在医药、食品、保健品和护理品中的应用，让生物活性物在民生和社会经济发展中发挥出最大价值。未来，生物制造行业将以更快的速度向产业化、实用化方向发展，成为各国抢占先发优势的战略方向。