问题——关键原料供给与绿色制造的“双重约束” 医药、精细化工、化妆品等产业链中，一些高附加值化合物长期面临来源受限、成本偏高与环保压力叠加的难题：一类依赖动植物天然提取，受资源禀赋和生态保护限制；另一类依赖化学合成，往往步骤繁琐、能耗和溶剂用量大、过程控制难度高。以角鲨烯为例——传统主要从鲨鱼肝油提取——既受资源波动影响，也与海洋生态保护目标存在冲突，稳定供给与绿色替代的需求日益迫切。 原因——生物制造从“能做”到“做得好”，卡在底层技术与工程放大 生物制造利用微生物发酵生产目标化合物，是替代传统路径的重要方向，但产业化并不是简单“把菌养起来”。一上，生物合成常涉及多步反应，需要多种酶连续协作；如果只是把酶堆叠一起，容易出现通路衔接不畅、反应中断、效率低等问题。另一上，工业化生产还要同时解决菌株稳定性、底物利用率、杂质控制、分离纯化，以及从摇瓶到吨级乃至百吨级发酵罐的放大规律等工程难题。生物催化底层能力不足、工艺系统性不够，成为规模化应用的主要瓶颈。 影响——打通“从资源到产品”的绿色路径，重塑供应链安全与生态价值 针对上述痛点，魏东芝团队在长期研究基础上提出并完善多酶协同催化体系：通过“定制化酶设计”和多酶级联生物催化，让不同酶在时间、空间和反应条件上更好协同；并结合细胞器工程等方法优化细胞内反应“分区”，提升通量与效率。团队研发的角鲨烯发酵新工艺，使酵母可在发酵罐中直接生成高纯度角鲨烯，单次20吨发酵规模的产能可替代约3000头鲨鱼的提取量。对应的产品已获得国内外多项认证，应用于疫苗佐剂、医药、化妆品、保健品等领域。其意义不仅在于形成可复制的绿色工艺路线，也在于推动关键原料来源从“受限资源”转向“可再生制造”，增强产业链韧性并助力生态保护。 对策——以通用底层能力构建“工具箱”，把产业问题纳入科研坐标系 据介绍，团队围绕同一方向持续攻关20余年，形成由多酶级联、生物催化过程优化、工业酶快速精准定制、无抗生素发酵体系与自主酶库等组成的技术体系。其核心思路是将复杂合成拆解为可调控的模块化单元，通过多酶协同提升整体效率与选择性，并在常温常压下完成原料转化，降低能耗与副产物。同时，团队把工程化放大前移为研发的关键环节：在研究机构内部按工业标准建设中试级发酵系统，提前验证控制策略与放大规律，尽量打通从实验室到产业化的“最后一公里”。这种以底层技术为牵引、以工程数据为支撑的路线，使“多酶协同催化体系”不仅服务于单一产品，也可扩展至医药、化工等20余种原料的生物制造。 前景——从单点突破走向标准牵引，生物制造有望加速进入规模化应用期 业内认为，随着绿色低碳转型推进，生物基产品需求将持续增长。多酶协同催化体系的优势在于通用性和可迁移性：以玉米、秸秆等可再生生物质为原料，通过酶与微生物的系统化设计，在更温和、更清洁的条件下完成“拆解—转化—成型”的全流程，为更多精细化学品提供可持续的供给路径。下一步，围绕菌株性能、过程控制、分离纯化与质量标准的协同创新仍是重点；同时，推动关键环节国产化，建立可对标国际的评价体系与生产规范，有助于形成更具竞争力的产业生态。这项目获得2025年度中国石油和化学工业联合会科学技术奖科技进步奖特等奖，也反映出行业对底层创新与产业化能力的关注正在上升。
从实验室基础研究到产业化应用，魏东芝团队二十余年的持续投入表明，核心技术突破离不开长期积累。在“双碳”目标背景下，这项成果不仅反映了我国生物制造领域的研发能力，也为关键原料提供了更绿色、可持续的替代路径。随着技术体系更完善，这套由中国团队打造的“生物工具箱”有望加快推动涉及的产业的绿色转型与升级。