我國(guó)擁有世界最大的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)了全球大部分的氨基酸,、有機(jī)酸,、抗生素和維他命等。近年來(lái),，我國(guó)的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)也延伸到工業(yè)產(chǎn)品,，包括能源、化工產(chǎn)品以及材料等,。
由于發(fā)酵產(chǎn)業(yè)對(duì)能源,、糧食和水的消耗巨大，該產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)該向著原料到產(chǎn)品的高轉(zhuǎn)化率,、節(jié)能及節(jié)水的方向發(fā)展,。對(duì)不同的產(chǎn)品，也應(yīng)該設(shè)立不同的節(jié)能減排目標(biāo),。
對(duì)于我國(guó)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的定位,，除了應(yīng)繼續(xù)鞏固發(fā)酵產(chǎn)品最大生產(chǎn)國(guó)地位之外，更應(yīng)該向高端方向發(fā)展,，實(shí)現(xiàn)部分代替石油,，生產(chǎn)大宗材料,、能源、化工產(chǎn)品等,。
盡管,，這個(gè)過(guò)程可能是漫長(zhǎng)甚至是充滿風(fēng)險(xiǎn)的。
合成生物學(xué)助力
我國(guó)發(fā)展發(fā)酵產(chǎn)業(yè)應(yīng)該擴(kuò)展到利用農(nóng)業(yè)生物質(zhì),，如纖維素,、非糧淀粉、非糧脂肪酸等為原料,，生產(chǎn)材料,、能源、化工產(chǎn)品等,，逐漸減少對(duì)石油的依賴,。
要想發(fā)展生物發(fā)酵這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，就不得不在技術(shù)上作好儲(chǔ)備,。
目前,，我國(guó)的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)在硬件方面已經(jīng)達(dá)到很高的水平，因此,，解決節(jié)能減排的工作重點(diǎn)應(yīng)該放在菌種的改良上,。
合成生物學(xué)提出的方法，則是對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)菌種根本性的改造,，包括代謝通路的重構(gòu),、基因組的改造和全細(xì)胞的改造。
總的來(lái)說(shuō),，發(fā)展發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的目的就是要構(gòu)建一個(gè)逐漸可以與化工過(guò)程相競(jìng)爭(zhēng)的工業(yè)生物產(chǎn)業(yè),。
提高菌種效率是關(guān)鍵 如上所述，發(fā)酵產(chǎn)業(yè)需解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是菌種的效率等,。例如如何使微生物細(xì)胞更快地生長(zhǎng),、如何實(shí)現(xiàn)跨種屬染色體在一個(gè)細(xì)胞內(nèi)共存、如何解除微生物總體調(diào)控等,。（詳見圖表）
可以說(shuō),，上述菌種的改造工作，事實(shí)上也是合成生物學(xué)正在研究的題目,。其中,，復(fù)合功能微生物的構(gòu)建是重要方向。希望因此獲得一個(gè)能快速生長(zhǎng),、能進(jìn)行多種基因整合,、抗染菌、允許多個(gè)染色體在細(xì)胞中共存,，從而獲得多種性能,，能生產(chǎn)多種產(chǎn)品的微生物制造平臺(tái)菌株,。
現(xiàn)階段，菌種改造的工作更為急迫,。近期和中期菌種改造研究的重要應(yīng)用領(lǐng)域包括改造控制生長(zhǎng)速度的微生物基因組,，使微生物細(xì)胞更快地生長(zhǎng)；限制細(xì)胞群體效應(yīng),，使發(fā)酵能達(dá)到更高的密度等,。
菌種改造研究的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：
改造控制生長(zhǎng)速度的微生物基因組，使微生物細(xì)胞更快地生長(zhǎng),，利用快速生長(zhǎng)的微生物菌株生產(chǎn)大宗化工產(chǎn)品,，提高生物過(guò)程相對(duì)于化工過(guò)程的競(jìng)爭(zhēng)性。
限制細(xì)胞群體效應(yīng),，使發(fā)酵能達(dá)到更高的密度,，提高生物產(chǎn)品單位時(shí)間和單位體積的生產(chǎn)效率。
實(shí)現(xiàn)跨種屬染色體在一個(gè)細(xì)胞共存,，使細(xì)胞具有多種功能（特別是利用纖維素快速生長(zhǎng)獲得目標(biāo)產(chǎn)物）,。
開發(fā)（發(fā)明）一種普適的構(gòu)建最小基因組微生物底盤的技術(shù)，在此基礎(chǔ)上整合獲得功能性代謝路徑,，用于可控制造各種生物化工產(chǎn)品,；
大片段基因的獲得和在染色體里的整合和表達(dá)技術(shù)的開發(fā)，解決復(fù)雜化合物的微生物發(fā)酵生產(chǎn)問(wèn)題,。
獲得能使多個(gè)染色體在一個(gè)細(xì)胞中共存的機(jī)制,，實(shí)現(xiàn)復(fù)合功能微生物的構(gòu)建，特別是利用纖維素快速生長(zhǎng)獲得目標(biāo)產(chǎn)物的復(fù)合功能微生物菌株,。
實(shí)現(xiàn)低成本染色體的化學(xué)合成，可以低成本地合成優(yōu)化的生物或化學(xué)產(chǎn)物合成途徑來(lái)進(jìn)行表達(dá)生產(chǎn),。
解除微生物總體調(diào)控的機(jī)制,，最大程度地獲得目標(biāo)產(chǎn)物，如材料和能源等,。
開發(fā)制動(dòng)刪除內(nèi)顯子的DNA刪除技術(shù),，獲得新的、快速生長(zhǎng)的真核微生物,。
總之,，提高菌種的效率是提高我國(guó)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。
開拓先進(jìn)發(fā)酵工藝技術(shù)
此外,，發(fā)酵工業(yè)具有高耗能,、高耗水和不連續(xù)、易染菌的缺點(diǎn),，也導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)業(yè)成本的增加,，減少了其競(jìng)爭(zhēng)性,。
未來(lái)發(fā)酵產(chǎn)業(yè)應(yīng)該向著無(wú)高溫滅菌、低耗水和連續(xù)發(fā)酵方向發(fā)展,，以最終達(dá)到節(jié)能減排的目的,。
最近，我國(guó)在嗜鹽發(fā)酵生產(chǎn)生物塑料聚羥基脂肪酸酯（PHA）方面,，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了至少兩周的開放發(fā)酵,，使PHA 成為有競(jìng)爭(zhēng)性產(chǎn)業(yè)的步伐又向前邁進(jìn)了一步。
未來(lái),，可以利用海水為介質(zhì),、發(fā)掘嗜鹽菌在高 pH值、高溫和高鹽濃度條件下的特點(diǎn),，建立一個(gè)能進(jìn)行無(wú)高溫滅菌,、低耗水（利用海水）和連續(xù)發(fā)酵的、有競(jìng)爭(zhēng)性的發(fā)酵產(chǎn)業(yè),。（生物谷Bioon.com）
