目前，百福安生物在上海落地的研发中心以及在苏州落地的中试基地，不仅拥有先进的工业酶基因挖掘与改造平台，还针对不同类型的酶功能元件平台搭建了不同种类、不同用途的产品开发平台。百福安生物正利用高性能的生物元器件组合合成多种产品类别。
（来源：百福安丨点击图片查看企业详细信息 ↑↑↑）
百福安生物自成立以来，依靠独有的酶技术平台与近 20 家下游公司达成了技术合作，完成了多项产品技术的从头研发和规模化量产，比如与苏州开元民生合作打造了一条年产 300 吨地尔硫卓的酶法生产线；受苏州富士莱药业委托，原创研发并在全球率先建成了年产 100 吨的 (R)- 硫辛酸酶法生产线；与厦门欧米克公司合作建成了全球首条年产 30 吨高端香料 ( R )- 烷基内酯酶法生产线，等等诸多案例。百福安生物于 2021 年进入新起点、新征程，积极开拓以多元研发主导的产品平台化路线。
公司科学创始人许建和于 1987 年本科毕业于清华大学化学系，1995 年获得了华东理工大学和日本京都大学联合培养博士学位。长期以来，许建和一直致力于推动生物制造技术的实际落地和开花结果，迄今在产业化方面获得发明专利授权 90 多项。
深耕生物化工 30 余年，助力科研成果落地
许建和是改革开放以来国内生物化学工程的首批研究者之一，致力于合成生物学领域中新型酶催化剂的研究开发和生物催化过程技术的产业化应用，将绿色生物制造过程从实验室里的微孔板扩大应用到企业的大规模生产线，拥有丰富的工程化专业知识和实践经验。
图丨许建和（来源：受访者丨点击查看专家详细信息 ↑↑↑）
博士毕业后，他就在华理开启了生物化工和合成生物技术的研究之路。他表示，华理的生物化工专业在国内首屈一指，且从建校之初的抗生素制造工学开始，就是一个国内独具特色和优势的重要学科分支，70 年来为全国生物化工和合成生物学领域输送了大量优秀专业人才。这也是他博士毕业后选择留在华理开展科研与教学工作的原因之一。
2006 至 2017 年，许建和曾担任生物反应器工程国家重点实验室主任，在许建和的引导和带动下，该实验室以生物反应系统的工程化和智能化为核心，同时结合企业的生产需求和产业的发展方向，让生物技术落地于实际生产，从而取得一系列成果问世，不断彰显生物化工的社会价值。深耕生物化工近三十年，许建和已经申请多项专利，也因此获上海市技术发明一等奖、杜邦杰能科中国酶工程杰出贡献奖和谈家桢生命科学创新奖等荣誉。
许建和告诉生辉 SynBio，生物化工的最终目的，就是将生物技术运用在生产过程中，并且大批量、高效率地制造目标产品。为了完成这一目标，许建和身体力行地践行产学研相结合的理念，在工程应用领域中成果同样显著。
已构建数量达 3000 种的工业先导酶元件库
近年来，在双碳目标的推动下，绿色生物催化剂正成为各大跨国企业巨头争相研发和专利保护的关键材料。其中，酶是一种温和、可再生的天然催化剂，赋予了生物催化过程绿色环保和可持续性特征，被称为生物制造产业的核心 “芯片”。
近年来，非天然结构的复杂底物不断涌现，但自然界缺少催化其精准合成的酶基因，因此酶元件的设计、挖掘、编辑和重构是痛点。酶作为一种承载合成生物学与人工智能等高新技术、浓缩高密度高竞争性知识产权与诀窍的纳微尺寸“工业芯片”，已广泛应用于医药制造、临床诊断、高端农药、营养保健、食用香料、动物饲料、洗涤助剂、纺织造纸、生物能源以及废物降解等诸多行业，能有效地撬动和扩大了下游应用行业的生产效率和边际效益，在经济、社会和环境效益方面发挥了显著的“催化剂”和“放大器”作用。
许建和表示，生物酶合成法原料天然，能耗少，对环境的污染小。在合成过程中用料省，降低了企业的生产成本，而且用酶法合成催化剂生产的药物纯度高、杂质少，相对药效更好。但天然的酶分子可能不太稳定或者活性很低，工业上应用的成本则会很高，导致产业化困难重重。因此，掌握酶在工业应用上的难点和痛点是工业化应用的关键，且需要大量工程实践经验的积累。
基于许建和多年开发高活性和高选择性酶催化元件的实践经验，并通过对天然酶和人工酶元件进行科学规划和统计分析，已构建了一个数量达 3000 余种且具有完全知识产权、广谱通用和极具代表性的系列化工业先导酶实体库。
利用上述便于高通量筛选和功能定位的工业先导酶库以及生物信息学检索技术，可以在全球基因信息数据中快速搜寻其工业先导酶背后所代表的大量基因家族 / 亚家族，以及这些家族所覆盖的百万级酶的结构信息及上亿条同源序列，从而在源头上助力高附加值功能化学品的低成本和高效率制造。
其中，手性胺系列酶库包括胺脱氢酶、亚胺还原酶、单胺氧化酶、氨基转移酶和氨基酰化酶等，多功能手性醇系列酶库则包括 P450 羟化酶、Baeyer-Villiger 单加氧酶、羰基还原酶 / 醇脱氢酶、醛缩酶、烯键水合酶、环氧水解酶、内酯水解酶、羟腈水解酶和羟腈裂解酶等多类型合成工具酶。
（来源：百福安）
这些高性能、多样化的生物元器件有着广阔的应用空间，可用于催化合成包括手性醇、手性胺、香料、寡肽、萜类、甾体、酰胺等在内的十多种产品类别，并拓展到医药、化工、农业、保健、美妆等众多应用领域。
中国生物催化工程领域开拓者之一，专注合成手性醇和手性胺科学研究
手性胺是重要的手性合成助剂以及医药、天然产物合成的关键中间体。但这种重要的具有光学活性的手性胺类化合物并不容易得到，它们的工业生产主要分为化学合成法或结晶拆分法，一般需要使用昂贵且对水或氧十分敏感的手性金属络合物催化剂以及高压、无氧等苛刻反应条件，同时存在对映选择性差、产品收率低和废弃物排放多等缺点，因此工业生产的绿色化和可持续性问题亟待解决。
2016 年，许建和团队曾在新型醇脱氢酶和胺脱氢酶的设计创制及联合应用方面取得了突破性进展。利用辅因子自给自足、内部循环的两种新酶元件，独立开发出了一条基于廉价消旋醇催化制备手性胺的双酶协同催化反应新途径，通过该途径仅需消耗廉价的氨水和外消旋醇即可生产难合成、高价值的手性胺，打破了手性胺合成的技术瓶颈，并实现 “近零排放”(避免了常规辅酶再生所需的高浓度葡萄糖及副产物葡萄糖酸)。
（来源： Nature Chemistry ）
除了手性胺，许建和还针对复杂手性醇类产品进行系统研究。手性羟基在药物和其它生物活性分子中也广泛存在，并往往与其它官能团一起共同发挥作用，例如抗结核药物乙胺丁醇和抗艾滋药物埃替格韦等。化学合成法通常存在反应条件苛刻和选择性不高等问题，而生物酶法则特别擅长适合解决此类化学家也比较棘手的立体化学选择性问题。2019 年，许建和通过对野生型亮氨酸脱氢酶进行定向分子改造，首次开发出对 α- 羟基酮类底物具有胺化还原活力的胺脱氢酶突变体，并利用该酶实现了 (S)-2 - 氨基 - 1 - 己醇和抗结核病药物乙胺丁醇手性前体 (S)-2 - 氨基丁醇等系列手性氨基醇的高效酶法制备。
（来源：ACS ）
许建和团队一直致力于不同用途的手性化学品的研究工作，不仅构建了先进的工业酶基因挖掘与改造平台，还针对不同类型的酶功能元件平台搭建了不同种类、不同用途的手性化合物合成平台。利用高性能的生物元器件组合合成多种化合物类别，如医药中间体、手性化合物、香精香料、维生素等行业急需而常规方法难以合成的小吨位、高价值生物活性化学品。
不过， 许建和说道，从实验室到生产线，优化和放大是亟需解决的关键工程问题。实验室探索阶段，合成规模相对较小，显然无法和实际工业过程划上等号，且无法发现扩大化生产之后可能出现的卡脖子问题。同时，大规模生产中的传质和传热过程需要进一步优化，而在实验室制备时并不需要考虑这些令科学家们头疼的工程技术问题。实验室的成果想要从试管放大到生产规模，潜在风险非常大且不可避免。因此，中试模拟是不可或缺的。
探索产学研结合之道，以 “中试” 加速规模化生产
生物化工的最终目的，就是将生物技术运用于生产过程，并且大批量地制造目标产品。为了实现这一目标，许建和身体力行地践行产学研紧密结合的理念，在工程应用领域中成果同样显著。其主持完成的代表性项目：生物催化剂的快速定制改造及高效合成手性化学品的关键技术，在与苏州富士莱医药股份有限公司的深度合作之下，成功地运用于 (R)- 硫辛酸的创新生产工艺之中，这在全球范围内属于开天辟地第一回。
图 | 许建和教授（来源：许建和）
硫辛酸具有与维生素类似的功能，其抗氧化性在医疗和保健上具有极高的价值，达维生素 E 的 500 倍。合作企业通过绿色酶催化工艺合成的硫辛酸系列产品获得世界卫生组织良好生产规范 (Good Manufacturing Practice, GMP) 的认证。
基于酶的构效关系解析和定向进化策略，许建和团队成功将天然羰基还原酶的催化效率提高 960 倍，稳定性提高 1940 倍，得到高性能的 (R)- 硫辛酸合成酶催化剂；在化学工艺上，该团队创新地采用 “酶 - 化学” 偶联合成技术，相比于化学全合成工艺，使得产品合成步骤缩短一半，产品收率提高一倍以上，生产成本降低 27%，三废排放减少 45%。该项目完整见证了高效酶催化剂从实验室到工业应用的技术进化之旅。
不过，许建和也提醒道，“从实验室到生产线，优化和放大是亟需解决的关键工程问题。实验室的成果想要从试管放大到生产规模，蕴藏的风险非常大。因此，中试模拟是不可或缺的。” 研发探索阶段，合成规模相对较小，显然无法和实际工业过程划上等号，且无法发现扩大化生产之后可能出现的问题。同时，大规模生产中的传质和传热过程需要进一步优化，而在实验室制备时并不需要考虑这些令科学家们头疼的工程技术问题。
图 | 团队近期工作，一种新的羟基腈裂解酶用于系列非天然氰基化合物的合成（来源：ACS Catalysis）
基于此考虑，许建和团队从 2003 年起，就开始与江苏金坛的一家企业合作进行中试，2012 年，其团队在扬子江畔的苏州常熟市国家开发区独立筹建生物合成中试工厂，付出诸多心血，最终搭建起完备的中试规模生产线，主要包括发酵制酶单元、催化反应单元、产品纯化单元等。
其中，分离过程需要通过一系列的化工工艺，诸如萃取、离心、膜过滤、结晶和溶剂回收等单元操作实现反应产物的提取和纯化。“生物化工的内涵正体现于此，既包括了上游的生物制酶过程，又包括了催化反应和产品分离的化工过程，二者缺一不可。” 许建和说道。
目前，中试生产的产量大概在一至十公斤，发酵罐体积三百升，反应釜的容量处于 10 至 100 升的范围。许建和认为，这样的条件完全可以模拟量产工厂的规模化生产工艺，从而找出其中存在的关键工程问题，然后进行系统优化，解决之后再放大，就可使产业化进程进一步加快。
生物合成或将逐渐替代部分化学合成，想象无限，但路途遥远
据 Transparency Market Research 数据，2018 年全球合成生物学市场空间已达到 49.6 亿美元，预计至 2027 年将超过 400 亿美元，市场空间巨大。
与此同时，在化学品合成中，生物合成的比例会提高到一个新的阶段。而且，合成生物学的潜力远不止于此。随着资本的投入、技术的累积、以及全行业自动化和人工智能技术的普及程度上升至临界点时，在未来，合成生物学将逐渐形成更加完整的产业链，生物制造的产品有望覆盖 30% 甚至一半左右化学产品 (特别是各种天然产物和精细化学品) 的制造，实现化工产业的生物化和可持续发展，这是大趋势。
不过许建和也表示，对于生物制造而言，这既是机遇也是挑战。因为生物系统比化学系统更加复杂和难于预测，其研发周期更长且挑战性更强，我们也需要理性地看待。
