本刊记者 崔晓萌

“这些发酵罐中，有数万亿肉眼看不见的微生物正不知疲倦地为我们干活——它们吃下玉米淀粉、葡萄糖等，吐出各类我们需要的产品。”微元合成创始人刘波告诉本刊记者。

走进刘波的办公室，他递来一小杯透明黏稠的液体，“尝一尝，这就是我们用微生物生产出来的阿洛酮糖，它跟蜂蜜口感很像”。

记者接过杯子抿了一口，甜味和街边糖人摊上刚熬好的糖浆相似。刘波补充道：“它几乎不产生热量，不升血糖，糖尿病患者也能吃。”

研发中心一角

合成技术带来“甜蜜事业”

在微元合成的研发中心，一面墙壁上贴着一幅巨大的细胞代谢通路图——密密麻麻的箭头和化学式铺满了整面墙。

“这是我们看了几十年的图。”刘波指着它说，人吃了五谷杂粮，食物第一步变成葡萄糖，然后继续在体内经过无数步生化反应。每一个箭头就是一个酶，每一步都是一次生化反应。

“先认识生命的运行逻辑以及各类物质在身体中的变化，再去设计一个途径让生物合成我们想要的产品。”刘波说。

阿洛酮糖的技术就是基于这样的科学逻辑研发的。

阿洛酮糖在自然界中含量较低，少量存在于无花果、小麦叶中，直接提取难度大、成本高。它与葡萄糖、果糖互为同分异构体，正因如此，人体内的代谢酶“认不出”它，糖吃进去之后能直接排出体外，不升血糖，也不产生热量。另一方面，它又保留了完整的糖的骨架，口感与蔗糖几乎一致，还能参与美拉德反应，用于烘焙。

刘波说，当下大家都在追求既安全健康，口感又纯正的甜味。阿洛酮糖是个好的选择。

“我们创业时就决定做‘糖’生意。”刘波称。

过去，阿洛酮糖长期面临生产成本高、工艺流程复杂的难题。生产需经两步转化，单次转化效率仅10%左右，且产物中混有葡萄糖、果糖。要把它们分离，就像“在红豆、绿豆、黄豆里面挑绿豆”。复杂的工艺之下，市场价格长期是白砂糖的数倍，一般用于高端食品和特医食品领域。

合成生物制造的方式，是通过底层技术设计一条自然界中不存在的路径，让设计好的生命体将淀粉糖在体内转化成阿洛酮糖。“10个原料进去，全都变成产品，不用挑，所以成本一下就下来了。”刘波说。

2025年7月，微元合成成为全国首家获批的通过生物发酵工艺生产阿洛酮糖的食品原料企业。

目前，微元合成旗下秦皇岛等地的工厂，阿洛酮糖等多款产品已经量产。2026年5月，微元合成收购了全球第二大木糖醇生产企业豫鑫糖醇，进一步推动阿洛酮糖产能扩增，同时推动木糖醇、甘露醇等产品的生物发酵工艺量产。

行业在快速发展。三元生物阿洛酮糖总产能将达2万吨；百龙创园国内现有1.5万吨产能；中粮科技成都基地已投产，平凉1万吨项目也已开工；金禾实业、中大恒源已建成万吨级产线。

“现在，大家喝的很多饮品中、吃的面包里已经用上了阿洛酮糖，大家能够低价享受健康糖，还能减少我国食糖的进口依赖。这个产品具备广阔的市场空间。”刘波称。

刘波与团队围绕项目关键节点展开研讨

在微生物体内设计“小工厂”

在微元合成研发中心的保菌间，有多个零下80摄氏度的冰箱，里面储存着超过15万株菌种。“这里面有的能成功转化为产品，有的不能，但都是我们的宝贝。”刘波笑着说。

生物制造并非新生概念，此前酿酒、制醋，所采用的发酵手段就是生物制造。

过去“细胞工厂”的菌株长期处于“靠天吃饭”，自然界筛到什么用什么。而现在不同，人们开始对微生物进行设计和改造。

刘波介绍：“合成一个新的生命体，先要从大自然中寻找或人工设计出合成目标物质所需的酶和基因，通过基因编辑技术将其整合至底盘微生物，然后通过基因编辑做优化，进而对细胞代谢网络进行重构，形成全新的生命体，再‘喂’它葡萄糖、淀粉，甚至是甲醇等原料，通过发酵，使其产出高附加值的产品。”

在菌株构建完成后，菌株会进入实验室的“工作罐”中——从1升的小罐子到50升的中试罐，再一步步“长大”。

在一间摆有多个发酵罐的实验室外，能听到屋内机器发出的轻微的嗡鸣声，门口液晶屏上有温度、溶氧等实时参数。

刘波告诉记者：“我们有9个这样的实验室，有上百个这样的罐子，这些罐子每天都在运转，微生物24小时不停生长。”

“设计一个产品，我们经常尝试数十条路线，最后保留效率最高的。”刘波说，“我们相当于在微生物体内设计了一个小工厂。”

1吨叶黄素，生产时间从一年缩短至10天内

刘波认为，合成生物实际上还是“制造业”，要用智能手段赋能传统制造业。

生物制造的“智”，一方面体现在将AI 技术应用于菌种设计中。另一方面就体现在制造端，用新技术盘活老产能。

发酵工厂与化工厂最大的区别在于，化工厂通常生产固定产品，而发酵工厂换一个菌种，就能换一个产品，设备无须大改。

很多发酵工厂的人员、设备、上下游配套等基础设施比较完备。“我们对并购的工厂生产线进行简单调整，换上我们新设计的菌种就能改产木糖醇、甘露醇等，产能利用率和附加值一下子就都上来了。”刘波说。

这样一方面能免去自建工厂的巨大成本和较长周期，另一方面闲置产能也被利用起来了。

“未来，生物制造能够在很大程度上替代化工生产，核心逻辑是成本更低。其替代程度取决于合成生物技术的发展水平。”刘波说。

例如，250亩万寿菊种植一年，采摘、烘干、提纯后能产出1吨叶黄素。如今利用生物合成，100立方米的发酵罐，不到10天即可生产1吨。“利用合成生物技术生产叶黄素不仅可以降低成本，还更加绿色环保。”刘波称。

目前，不只糖醇类产品管线，微元合成还开发了一系列类胡萝卜素（玉米黄素、叶黄素、α-胡萝卜素）等高附加值化合物。

生物法生产的空间巨大

许多合成生物项目倒在了中试这一“死亡之谷”。实验室指标漂亮，一到量产就出问题。

刘波说，在实验过程中可以采用许多工程化上很难实现的“不理性”的手段。“指标是高了，但工厂里不适用。”想做产业化技术，从一开始就要把工程化的约束框进来，在研发阶段就必须考虑量产场景。

“实验室做出来只是第一步，工厂能跑起来才算数。”

2025年，微元合成在秦皇岛的生物制造基地建成。刘波告诉记者，当时站在工地上看工厂一天天起来，“感觉真正有了自己的技术落地载体。公司的业务闭环了，我们把前端研发到后端生产制造的全链条跑通了”。

如今，北京昌平区聚集了超过160家合成生物制造企业，合成生物赛道企业收入占全市一半以上，诞生多项首创创新产品。相关成果已应用于生物医药、美丽经济、化工能源、农业等众多领域。

据介绍，全世界60%的含碳化合物理论上都能通过生物法生产。目前行业内能做到的还不到5%，有巨大的空间。

刘波说：“今年我们已经完成了几轮融资，其中一个重点是甲醇生物制造大宗生物基产品管线的研发与布局。接下来，我们将加速布局包括大宗氨基酸、生物基材料单体在内的产品管线，并利用非粮碳源进行生物制造，让生物制造满足更多需求。”