《中国发展观察》采访报道组
1 个1 吨生物发酵罐的乳蛋白产量， 与牧场饲养的8 头奶牛的乳蛋白产量相当；奶牛产奶的成长期通常需要两年多， 而生物发酵罐从启动运行到产出乳蛋白5 天即可—在上海昌进生物科技有限公司（以下简称“上海昌进”），乳蛋白获取来源与产出效率的双重变革已从“梦想”走进“现实”。
驱动这种颠覆性变革的源动力，是近年来突飞猛进的合成生物技术。当前， 除了合成乳蛋白外，合成生物技术在母乳低聚糖（HMOs）、功能性益生菌等乳制品原料中的应用也日趋成熟，为在乳业中陆续开展商业化应用筑牢了基础。
2022 年3 月，习近平总书记在全国两会期间指出，发展生物科技、生物产业， 向植物动物微生物要热量、要蛋白。2022 年10 月， 习近平总书记在党的二十大报告中指出，树立大食物观， 发展设施农业，构建多元化食物供给体系。2025 年10 月， 党的二十届四中全会对“十五五”时期生物制造进一步作出部署。
接受《中国发展观察》杂志采访的多位人士认为，随着“大食物观”的积极践行、相关产业政策的持续加力、合成生物技术的不断突破，以及乳制品消费需求的日益多元，合成生物技术将为乳业未来发展注入更多新动能，甚至可能重构乳业未来的市场逻辑。
合成生物技术突破：从“格物致知” 到“建物致用”的范式革命
合成生物学并非简单的生物技术叠加，而是一场深刻的生物技术革命。中国工程院院士陈君石在接受《中国发展观察》杂志采访时表示，合成生物学既是一门新兴交叉学科，也是一项前沿技术，核心是利用微生物（如细菌、酵母） 或细胞作为“细胞工厂”，在发酵罐等可控环境中，通过其生长繁殖来生产目标产物。
合成生物学更是一种理解生命的新范式。它的思想源头是20 世纪初法国科学家提出的“从描述到分析，再到合成” 的科学认识论。正如中国科学院院士赵国屏所阐释的，其核心在于将工程学的“设计—构建—测试—学习”（DBTL）迭代范式引入生命科学领域。生命体被视为由“元件—模块—线路—底盘”构成的可编程系统。这使得人类不仅能“格物致知”（分析拆解生命），更能“建物致用”（合成构建所需产品）。
赵国屏院士在接受本刊采访时谈到， 合成生物学赋能生物技术走向“建物致用”，利用合成生物系统生产所需产品是产业化的基础。他说，植物中的天然化合物是巨大的宝库，涉及食品等多个领域，并且与人的健康等方面都有关系。
陈君石院士向本刊介绍，与传统的种植养殖相比，合成生物技术的核心优势包括资源节约、环境友好（减少土地、水资源压力，降低碳排放）、生产效率高、产品纯度高、易于控制食品安全风险（规避农药、兽药残留）等。其成本效益显著，是相关产业发展的重要经济驱动力。其产品涵盖食品（如细胞培养肉） 和食品配料/ 原料（ 如HMOs、酶、维生素、氨基酸等）。
上海昌进正是这一范式的实践者。该公司采用安全的可食用酵母作为底盘细胞，通过基因编辑技术，将编码牛乳β- 乳球蛋白的基因导入其中，将其改造为高效的“蛋白生产车间”。这种生产方式摆脱了对土地、牧草和活体动物的依赖，实现了“柔性化生产”—市场需求旺盛时能够加大产出，市场需求缩减时则可随时减产，从而有效规避传统乳业因生产周期较长而导致的供需失衡风险。
合成生物技术制备的乳原料与天然来源的乳原料是否完全等同？这一问题受到公众关注。受访人士普遍认为，两者在科学原理、分子结构、基本营养功能等方面高度一致，但在营养价值、生物利用效率及功能特性上仍存在细微差异。上海市疾病预防控制中心（ 上海市预防医学科学院） 有关人士在接受本刊采访时谈到，在营养价值方面， 合成乳蛋白的氨基酸组成可与天然蛋白保持一致，但天然乳制品中伴生的脂溶性维生素等成分需通过额外优化实现完全等同，可能出现某些营养成分不足； 在生物利用效率方面， 合成乳蛋白的分子折叠状态、修饰程度可能影响消化酶降解效率， 进而改变人体吸收速率；在功能特性方面，天然乳蛋白的部分生物活性与分子构象及伴生成分密切相关，合成乳蛋白需通过特定工艺修饰才能恢复等效功能，可能存在功能强弱差异。
合成生物原料的安全性与潜在未知风险也是公众关注的焦点。对此，陈君石院士表示，合成生物原料的安全性总体可控。一方面，其安全性首先取决于底盘微生物（如酵母）的安全性，而酵母在发酵过程中是否产生了有毒有害物质，属于技术上易于识别和解决的问题； 另一方面，我国在相关领域已建立审慎、严格的安全性评价与监管制度体系，为产业发展提供保障。
“新事物可能带来新型或未知风险， 但现有监管体系基本可以保障安全，无需过度担忧。”上海市疾病预防控制中心（上海市预防医学科学院）有关人士表示。例如，一是未知副产物风险，其安全性尚需进一步明确；二是致敏性变异风险，蛋白因工艺可能导致空间构象改变，引发过敏反应，此外杂蛋白可能也具有致敏风险；三是批次稳定性风险， 小试阶段安全的产品，可能在工业化放大生产中出现杂质含量波动。该人士认为，需要持续升级检测方法与风险评估模型，以实现更灵敏、更精准的风险识别与管控。
多路径突破，多企业布局：为乳业应用创造前提条件
近年来，随着合成生物技术的迅猛发展，国内领先的合成生物企业和头部乳企积极布局、创新探索，从合成乳蛋白到精准营养定制，在多个领域取得了显著进展。这些努力不仅为突破传统畜牧业面临的资源、环境与效率约束提供了新思路，也为极端情境下的营养保障以及满足日益多元化的营养需求开辟了新路径。
上海昌进生物科技有限公司董事长骆滨在接受本刊采访时介绍，该公司的核心技术涵盖微生物蛋白和生物合成蛋白两大领域。在微生物蛋白方面，该公司通过多组学数据解析微生物蛋白生成机制，并采用诱变进化和高通量筛选等方法建立了高效的育种筛选体系。在可食用微生物蛋白领域，培养周期、蛋白转化效率等方面均达到国际领先水平。2022 年，上海昌进的代表产品马克斯克鲁维蛋白获中国食品生产许可，2025 年又获美国FDA GRAS 市场准入，为中国首例。2025 年，上海昌进的多款产品在浦江创新论坛、上海国际生物医药产业周、中国国际工业博览会等重大活动上进行了展示，受到广泛关注。目前部分产品已形成一定销售规模。
在生物合成蛋白领域，上海昌进对可食用微生物的基因组学、转录组学、代谢组学进行分析，形成多维度的底盘元件库和模块化蛋白合成体系，已完成多类高价值蛋白的合成，其中最具代表性的产品为食用β- 乳球蛋白，2025 年入选中国工业和信息化部首批“生物制造标志性产品”，获美国FDA GRAS 市场准入（中国首例）。此外，该公司建立了蛋白质高效合成技术平台，储备了可进行申报的各类功能性合成蛋白产品10 个以上。
另据公开报道显示，我国国内代表性乳企也在合成生物领域纷纷展开布局。2022 年，蒙牛集团与合成生物企业弈柯莱生物科技（集团）股份有限公司合资成立虹摹生物科技（上海）有限公司， 专注于采用微生物发酵法生产母乳低聚糖。2025 年，伊利集团与合成生物企业杭州恩和生物科技有限公司共同成立合肥伊恩生物科技有限公司，聚焦合成生物技术在乳制品原料创新中的应用，包括母乳低聚糖、功能性益生菌等。
光明乳业股份有限公司则是另一家积极探索合成生物技术应用的头部乳业企业。光明乳业研究院相关人士向本刊介绍，作为乳品行业内唯一拥有企业类国家重点实验室的企业，光明乳业自2016 年起陆续开展母乳低聚糖、骨桥蛋白等高附加值组分微生物表达体系的研究与应用，以期实现精准替代与优化。2024 年光明乳业上市了皓高HMO 儿童奶粉，并对多种HMO 开展测试和研究， 稳步推进HMO 婴幼儿配方奶粉的研发与注册申报工作。
无论是上海昌进这样的专业合成生物企业，还是蒙牛、伊利、光明这样的大型乳企，都在积极探索合成生物技术的应用，力求在提升产品质量的同时降低生产成本，减少环境影响。这些探索不仅标志着我国在合成生物学领域的技术水平达到了一个新的高度，也为未来乳业的发展奠定了坚实的基础。未来， 随着更多研究成果的落地转化，合成生物学或将成为推动乳业乃至整个食品行业转型升级的关键力量。
合成生物赋能乳业未来：从精准营养到产业重塑
随着合成生物学前端技术的持续突破和产业赛道的加速布局，以β- 乳球蛋白、母乳低聚糖等为代表的合成生物产品在乳制品及相关食品领域的应用日益受到关注。
接受《中国发展观察》杂志采访的多位专家、企业代表和监管部门人士一致认为，与传统乳业产品相比，基于合成生物技术开发的乳源成分具有显著优势—其核心在于营养精准可控。通过定向设计蛋白质结构或调控代谢通路，可按需定制具备特定功能特性的营养分子， 从而精准满足不同人群的差异化营养需求。合成生物技术赋能乳业未来，或将从四方面展开。
第一，应用核心场景突破，多元领域拓展。工业和信息化部相关部门专家分析，合成生物技术来源的乳蛋白、母乳低聚糖、乳脂肪、益生菌制剂、天然风味物质等有望逐步普及。未来应用场景将向精准营养方向纵深发展，例如针对老年人、特殊疾病人群等开发定制化产品，进一步满足多元化需求，提升乳业竞争力。
第二，技术赋能食品供给，同时保障供给的安全、优质、高效。上海市疾病预防控制中心（上海市预防医学科学院）有关人士对本刊表示，合成生物技术在乳业中的应用是“技术赋能食品供给”的重要探索。该人士分析，相关技术将推动乳业发生三方面变革：一是风险防控模式变革，如传统乳业中常见的病原菌污染、抗生素残留问题，在合成生物食品原料生产中可通过菌株筛选、工艺控制从源头规避，但对合成生物食品原料创制过程中可能引入的风险因素需要加强防控；二是产品供给结构变革，该人士所在团队曾评估过一款非动物源合成生物蛋白的营养功能和体内消化率，发现其氨基酸评分和消化率接近天然牛乳蛋白，具有用于食品强化的潜力，这将拓展乳制品的功能边界；三是技术开发与应用变革，评价工作的核心将从自然存在的风险评估转向合成生物技术本身的安全性（如是否含有毒的代谢副产物）以及上市后的食用安全性和健康影响等。
第三，解决供需矛盾，助力进口替代与产业升级。多位合成生物企业人士强调，推动生物合成原料在乳制品中的应用，根本目的在于缓解国内乳制品行业的结构性供需矛盾，为关键原料的进口替代提供有效路径，推动乳业升级、提升产业整体竞争力。
在采访中，骆滨算了两笔账：第一笔是增量市场账。中国牛奶及乳制品消费存在巨大的增长空间，合成乳蛋白技术将在增量市场大有可为。中国奶业协会发布的《中国奶业质量报告（2025）》数据显示，我国年人均奶类消费量约为40.5 千克，而中国营养学会发布的《中国居民膳食指南（2022）》中奶及乳制品的推荐摄入量为每人每天300—500 克，意味着增量市场广阔。如果单纯依靠传统养殖模式来发展增量市场需要消耗大量资源，生物合成乳蛋白以其高效、集约的生产方式，能够跳出对土地和畜牧数量的依赖。他强调，采用合成生物技术制备乳原料主要是为了满足增量市场，并不是针对存量市场。
第二笔是进口替代账。公开报道显示，长期以来，我国企业使用的乳清蛋白大量依赖进口。如何有效破解这一难题，除了近年来我国国内企业在水解乳清蛋白制备技术上实现突破，自主生产能力逐步提升之外，合成乳蛋白是一个重要途径。骆滨分析，国内乳清蛋白的供应价格低于进口乳清蛋白的价格，说明进口乳清蛋白大规模占据国内市场并非价格因素而是国内生产量不足造成。合成乳蛋白生产一旦规模化落地，不仅能解决原料问题，还将进一步释放乳企的创新空间，助力其开发更多高附加值产品，提升产业整体竞争力。
第四，相关技术应用将呈现加速深入与多元化拓展趋势。工业和信息化部相关部门专家表示，随着政策红利持续释放，消费升级驱动，酶工程技术、人工智能技术等不断突破，未来合成生物技术在消费品中的应用将呈现多元拓展态势。
尽管前景广阔，多位受访人士也提醒，合成生物技术如在乳业进行大规模应用，仍不可避免地面临发酵体系优化、单位产能成本降低、获得消费者信任、完善相关法规与标准体系等新的挑战。
正如多位受访人士谈到的，无论如何，合成生物技术的赋能让我们看到乳业发展的一个美好愿景：不仅健康，更可持续；不仅营养，更加智能。
《中国发展观察》采访报道组成员：
高妍蕊 杜悦英 徐 静
执 笔：杜悦英 高妍蕊