編者按：在上節(jié)文章《合成生物行業(yè)分析（上）》中闡述到，目前的合成生物企業(yè)在商業(yè)模式上主要分為產(chǎn)品型和平臺型。產(chǎn)品型公司的核心是選品能力，本節(jié)文章將選擇幾個重點(diǎn)的選品方向進(jìn)行具體分析。

合成生物行業(yè)分析（下）

瑞鵬資產(chǎn) 程嫄婷

在上節(jié)文章《合成生物行業(yè)分析（上）》中闡述到，目前的合成生物企業(yè)在商業(yè)模式上主要分為產(chǎn)品型和平臺型。其中產(chǎn)品型公司是當(dāng)前國內(nèi)合成生物學(xué)領(lǐng)域基數(shù)最大的一類型企業(yè)。產(chǎn)品型公司的核心是選品能力，在選品時需要從法規(guī)、市場、可替代性、銷售上進(jìn)行多維度綜合考慮。本節(jié)文章將選擇幾個重點(diǎn)的選品方向進(jìn)行具體分析。

一、生物基大宗商品

（一）合成生物制備生物基大宗商品概況

生物基材料是利用谷物、豆科、秸稈等可再生生物質(zhì)為原料制造的新型材料，包括生物合成、生物加工、生物煉制過程獲得的生物醇、有機(jī)酸、烷烴、烯烴等基礎(chǔ)生物基化學(xué)品。生物基大宗商品的產(chǎn)品規(guī)模在千噸、萬噸級以上，屬于重資產(chǎn)投入，核心是成本控制、產(chǎn)業(yè)化能力及規(guī)模效應(yīng)。只有成本足夠低廉，才能實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有大化工產(chǎn)品的替代。

中國生物基產(chǎn)品正在向大宗產(chǎn)品滲透，而以糧食作為碳源（玉米、小麥、淀粉）勢必?zé)o法大規(guī)模用于生物制造產(chǎn)業(yè)，發(fā)展“不與民爭糧”的生物質(zhì)碳源平臺是生物制造可持續(xù)發(fā)展的重要前提。目前，秸稈制糖是合成生物學(xué)制備大宗商品材料的解決方案之一。中國秸稈資源量巨大，2022年秸稈綜合利用市場規(guī)模為2065.4億元，同比2021年增長6.41%。秸稈在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被視為副產(chǎn)品或廢棄物，農(nóng)作物秸稈的價格僅是糧食的十分之一，而糖類物質(zhì)含量卻與糧食籽粒相近（糧食約70% ，秸稈約65%），且產(chǎn)量巨大、性質(zhì)穩(wěn)定，是生物質(zhì)資源利用中避免糧食消耗的最佳替代品之一。非糧生物質(zhì)中農(nóng)作物秸稈以及農(nóng)業(yè)剩余物中含有大量的纖維素（植物細(xì)胞壁），在原料預(yù)處理、糖化和發(fā)酵效率等方面難度較大，如何實(shí)現(xiàn)高效、低成本的綜合開發(fā)、收儲秸稈，是非糧生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵問題之一。

（二）生物基大宗商品-生物基可降解材料

在碳中和碳達(dá)峰的發(fā)展背景下，相關(guān)政策持續(xù)在限制塑料用品上發(fā)力，并鼓勵推動可降解材料的發(fā)展。國家市場監(jiān)督管理總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布公告稱，《GB/T41010-2021生物降解塑料與制品降解性能及標(biāo)識要求》《GB/T41008-2021生物降解飲用吸管》兩個國家推薦性標(biāo)準(zhǔn)于2022年6月1日實(shí)施。我國是全球最大的塑料生產(chǎn)國與消費(fèi)國，塑料消費(fèi)量占全球的比重達(dá)15%。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，我國每年塑料的表觀消費(fèi)量在8000萬噸左右，塑料制品的表觀消費(fèi)量在6000萬噸左右。

隨著政策力度加大以及可降解塑料應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，一旦實(shí)現(xiàn)大規(guī)模替代將為可降解塑料提供巨大的市場空間。預(yù)計(jì)到2025年，預(yù)計(jì)我國可降解塑料需求量可到238萬噸，市場規(guī)?？蛇_(dá)477億元，到2030年，預(yù)計(jì)我國可降解塑料需求量可到428萬噸，市場規(guī)?？蛇_(dá)855億元。

生物可降解材料性能各異，其中PLA（聚乳酸）和PHA（聚羥基脂肪酸酯）是目前國內(nèi)生物基可降解材料的主要發(fā)展方向。

根據(jù)海正生物招股書中數(shù)據(jù)，2021年國內(nèi)PLA的市場價格在2.5-2.9萬元/噸，PHA為5.1-6.2萬元/噸，而傳統(tǒng)塑料PE、PS、PP的市場價格在0.8-1.4萬元/噸。PLA、PHA相比傳統(tǒng)塑料的材料成本高出數(shù)倍，成本的明顯差距是限制生物基可降解材料發(fā)展的主要原因。

相比PLA聚焦于日常應(yīng)用場景，PHA更容易降解，可以落地的領(lǐng)域更為豐富，能夠布局到高端領(lǐng)域中。目前，PHA的廠商傾向與已具備量產(chǎn)能力的PLA企業(yè)合作，以獲得雙方的優(yōu)勢（更低的成本、更好的性能）。例如，面向萬億市場的紡織纖維市場，微構(gòu)工場和同杰良共同開啟聚PLA和PHA共混纖維、無紡布方面的合作。在PHA產(chǎn)能有限、成本未能很好控制的當(dāng)下，PHA+PLA是創(chuàng)新企業(yè)發(fā)展的選擇方案之一。投資重點(diǎn)關(guān)注PLA企業(yè)對丙交酯技術(shù)的掌握能力，以及PHA企業(yè)的降本增效能力。

（三）生物基大宗商品-PDO

PDO（1,3-丙二醇）是一種無色、無臭、具吸濕性的粘稠狀透明液體。下游應(yīng)用的80%是與對苯二甲酸聚合生產(chǎn)優(yōu)異的聚酯材料聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT），PTT是傳統(tǒng)纖維制品的升級換代，性能較PET、PA6、PA66更好，滌綸長絲、滌綸短纖、錦綸纖維及氨綸市場均為PTT潛在的主要替代市場。在日化學(xué)品領(lǐng)域，PDO可替代傳統(tǒng)石化來源的1,3-丁二醇等其他二元醇；在醫(yī)藥領(lǐng)域，一些醫(yī)藥品種需要用PDO作原料中間體或作特殊溶劑；在聚氨酯領(lǐng)域，PDO部分替代乙二醇、1，2-丙二醇、丁二醇等多元醇用于合成聚氨醋，不僅顯著改善傳統(tǒng)聚氨醋的加工性能，還賦予聚氨醋生物基原料標(biāo)示，聚氨醋在汽車內(nèi)飾、家具、涂料、服裝、家電等眾多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用；在可降解塑料市場領(lǐng)域，PDO部分替代BDO參與聚合，可顯著改善PBS和PBAT的加工性能和抗拉裂性能。

根據(jù)Markets and Markets，2020年全球PDO市場規(guī)模約4億美元，預(yù)計(jì)至2025年將增長至近7億美元，21-25年CAGR達(dá)11.4%。從國內(nèi)市場規(guī)模來看，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年中國PDO需求量約4.3萬噸，15-20年CAGR達(dá)26%，而受限于國內(nèi)工業(yè)化技術(shù)和量產(chǎn)瓶頸，PDO仍主要依賴進(jìn)口，2020年進(jìn)口依賴度約78%，進(jìn)口產(chǎn)品主要來自杜邦，并由其在中國地區(qū)的PTT聚酯代工企業(yè)加工生產(chǎn)PTT聚酯。

PDO（1,3-丙二醇）市場需求的80%由下游的PTT纖維拉動。1,3-丙二醇價格為PTT纖維的主要彈性成本，因此1,3-丙二醇價格下降是推動下游PTT纖維放量的關(guān)鍵因素。PTT相較PET、PBT、PA6等纖維多方面性能占優(yōu)，但受限于PDO供給等因素，PTT價格相比PET、PBT和PA6不占優(yōu)勢，限制了其應(yīng)用拓展。

從國內(nèi)市場競爭格局來看，杜邦公司處于生物法制備PDO的壟斷地位，2022年華峰化學(xué)收購了杜邦2大生產(chǎn)基地。國內(nèi)可生物法制備PDO的企業(yè)有張家港美景榮化學(xué)年產(chǎn)能1萬噸、蘇州蘇震生物（東方盛虹子公司）年產(chǎn)能2萬噸、廣東清大智興年產(chǎn)能2.4萬噸、以及華恒生物擬新建年產(chǎn)能5萬噸。其中，國內(nèi)僅華峰化學(xué)（收購了杜邦產(chǎn)線）、清大智興掌握了葡萄糖路徑（成本優(yōu)勢明顯）制備PDO的技術(shù)。

投資重點(diǎn)關(guān)注是否掌握了葡萄糖制備工藝。

（四）生物基大宗商品-FDCA

FDCA（2,5-峽喃二甲酸）是唯一具有共軛芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的生物基平臺分子，經(jīng)糖脫水成五羥甲基糠醛（HMF），再得呋喃二甲酸（FDCA）能替代傳統(tǒng)石油基路線產(chǎn)物PX（對二甲苯）、PTA（對苯二甲酸），并由此衍生出其他廣泛的應(yīng)用。

作為重要的大宗有機(jī)原料之一，PTA在紡織工業(yè)、石油化工中發(fā)揮著重要作用，用于生產(chǎn)聚酯纖維、瓶級聚酯、膜級聚酯，生活中的服裝、琳瑯滿目的食品包裝中都有PTA的身影，全球?qū)TA以及下游應(yīng)用的需求至少可以達(dá)到萬億級的市場規(guī)模。因PTA的來源是石油，且PTA的生產(chǎn)具有工藝流程復(fù)雜、物耗能耗大、副產(chǎn)物多、廢水排放量大、污染物濃度高等特點(diǎn)，對環(huán)境并不友好。相比之下，F(xiàn)DCA是一種新型生物質(zhì)材料，具有可回收、生物可降解的環(huán)保特性；在高阻隔性包裝、高性能纖維、電子包裝材料、高端醫(yī)療器械、特種工程等戰(zhàn)略性新材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，F(xiàn)DCA也被認(rèn)為是石油衍生物對苯二甲酸PTA的最合適的替代物。

目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難點(diǎn)在于：（1）5-羥甲基糠醛（HMF）是葡萄糖和果糖脫水后的產(chǎn)物，從糖到HMF的轉(zhuǎn)化率低，且HMF活性很大，后端分離純化的問題阻礙了產(chǎn)業(yè)發(fā)展；（2）用于生產(chǎn)PEF聚酯的重要原料呋喃二甲酸（FDCA）大規(guī)模市場可接受的噸級價格不超過3-5萬元/噸，而FDCA的成本中70-80%都來自于HMF的成本（其他的HMF衍生物的成本結(jié)構(gòu)也都類似），當(dāng)前，絕大部分生產(chǎn)商的成本依然在十幾萬元/噸以上，因此，只有把HMF的成本降低到1-2萬元/噸的區(qū)間，才真正能夠把整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來。

從國內(nèi)的競爭情況來看，國內(nèi)最早制備HMF的企業(yè)是寧波糖能，主要競爭對手為中科國生，其他競爭企業(yè)如云上新材、合肥利夫，主要是采購HMF做下游FDCA應(yīng)用的研發(fā)。投資重點(diǎn)關(guān)注企業(yè)是否掌握了HMF的制備工藝。

二、化妝品原料

（一）合成生物制備化妝品原料概況

目前化妝品原料的生產(chǎn)技術(shù)主要包括四大類型：動植物提取技術(shù)、化學(xué)合成技術(shù)、生物發(fā)酵技術(shù)、合成生物技術(shù)。天然植物提取技術(shù)、生物發(fā)酵技術(shù)和合成生物技術(shù)是目前行業(yè)的主流，其中合成生物技術(shù)也是未來生產(chǎn)技術(shù)的主要發(fā)展方向。

合成生物技術(shù)受到了政策與資本的大力加持，但由于大宗原料的規(guī)?；a(chǎn)難度較高、食品農(nóng)業(yè)與醫(yī)療領(lǐng)域的審批較嚴(yán)格等影響，合成生物技術(shù)在化妝品原料領(lǐng)域率先得到了廣泛應(yīng)用?；瘖y品活性原料具有規(guī)模相對較小、價值量高、大量原料已獲批準(zhǔn)的特點(diǎn)，契合合成生物技術(shù)當(dāng)前發(fā)展階段，使得合成生物化妝品原料快速發(fā)展，涌現(xiàn)出一批新興企業(yè)推動化妝品活性原料的廣泛使用。

合成生物學(xué)生產(chǎn)化妝品原料的優(yōu)勢為：（1）提升產(chǎn)率。華熙生物首席科學(xué)家郭學(xué)平表示，采用微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)透明質(zhì)酸的產(chǎn)率是16-17g/L，而2020年華熙生物實(shí)驗(yàn)室采用合成生物技術(shù)，產(chǎn)率提高至74g/L。（2）降低生產(chǎn)成本。以華恒生物為例，其研發(fā)構(gòu)建了以可再生葡萄糖為原料厭氧發(fā)酵生產(chǎn)L-丙氨酸的微生物細(xì)胞工廠。2019年通過該生物合成的L-丙氨酸平均售價為1.58萬元/噸，而傳統(tǒng)酶法生產(chǎn)的平均售價為2.03萬元/噸。（3）綠色環(huán)保。生物基生產(chǎn)過程條件較傳統(tǒng)化工溫和，可以節(jié)約生產(chǎn)過程中的能源消耗。

根據(jù)Synbio統(tǒng)計(jì)的合成生物泛美容健康企業(yè)的選品上來看，麥角硫因、依克多因、NMN已經(jīng)是很成熟的產(chǎn)品。如依克多因（Ectoin）是一種氨基酸衍生物，具有增強(qiáng)皮膚免疫力、保濕鎖水、加速細(xì)胞修復(fù)、修復(fù)紫外線損傷等功效，依克多因被廣泛添加于護(hù)膚產(chǎn)品中。依克多因己有30多年的化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用歷史，2019年受益于德國默克公司部分專利項(xiàng)目過期，中國化妝品企業(yè)逐步引進(jìn)依克多因。自默克公司的專利到期后，德國默克和 BiOpAG的依克多因價格由之前的112000-15000元/千克降至10000-13000元/千克，同時本土廠商開始布局研發(fā)生產(chǎn)，2020年中旬國產(chǎn)依克多因價格約 6000-8000 元/千克。目前，市場中多家公司已具備規(guī)模化生產(chǎn)能力，如華熙生物2022年依克多因原料銷售額實(shí)現(xiàn)翻倍增長；中科欣揚(yáng)依克多因產(chǎn)能約10噸，單位產(chǎn)量70g/L，純度達(dá)99.99%。

在合成生物制備化妝品原料領(lǐng)域，需要核心關(guān)注市場天花板高、差異化明顯、有技術(shù)門檻的選品，如蝦青素、CBD、SOD、三類重組人膠原蛋白等。

（二）三類重組人膠原蛋白

膠原蛋白是一種天然的生物高分子材料，具有良好的生物相容性、生物可降解性和生物活性等優(yōu)良特性，因此在醫(yī)學(xué)、食品、化妝品、保健品等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。人體中共發(fā)現(xiàn)有28種不同類型的膠原蛋白，其中有幾類膠原蛋白含量較高、分布較為廣泛：（1）I 型膠原蛋白，含量最高，占成人體內(nèi)膠原蛋白總量的 80-90%，分布于真皮、骨骼、牙齒、肌腱等部位；（2）II 型膠原蛋白，主要分布于軟骨以及眼睛的玻璃體、角 膜、神經(jīng)視網(wǎng)膜等部位，維護(hù)器官和組織正常功能；（3）III 型膠原蛋白，主要分布在皮膚真皮、心血管、胃腸道等部位，主要功能是維持組織彈性和基本結(jié)構(gòu)，嬰兒階段含量能達(dá)到 80%，隨著年齡增長會大幅流失，是抗衰抗老主力軍。

合成生物學(xué)技術(shù)生產(chǎn)的重組膠原蛋白克服了傳統(tǒng)動物膠原蛋白可能存在的病毒隱患、排異反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)、功能性、吸收性不確定等多重弊端，具有良好的生物相容性和安全性以及很低的抗原性，因而可以廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，包括醫(yī)用敷料、人工骨支架、注射填充物、人工血管等等。

中國膠原蛋白市場規(guī)模的增速較快，重組膠原蛋白的市場規(guī)模有望于2023年超越動物源性膠原蛋白市場規(guī)模。據(jù)弗若斯特沙利文，2017-2022年，中國膠原蛋白整體的市場規(guī)模從97億元增至397億元，CAGR 高達(dá) 33%。預(yù)計(jì)到 2027年，中國膠原蛋白的市場規(guī)模將達(dá)到1738 億元。按零售額計(jì)算，中國重組膠原蛋白產(chǎn)品的市場規(guī)模從 2017年的15億元增長至 2021 年的 108 億元，CAGR 為 63%，并預(yù)計(jì)將在2027 年進(jìn)一步增至 1083 億元，占到中國膠原蛋白市場的 62.3%。

根據(jù)國家藥監(jiān)局對于重組膠原蛋白官方定義的說明，重組膠原蛋白目前分三類：重組類膠原蛋白、重組人源化膠原蛋白、重組人膠原蛋白。其中重組人膠原蛋白是最好的，最接近人體內(nèi)天然膠原蛋白結(jié)構(gòu)，具有三螺旋結(jié)構(gòu)。目前重組膠原蛋白最大的難點(diǎn)在于穩(wěn)定三螺旋結(jié)構(gòu)的搭建，膠原蛋白獨(dú)特的三螺旋結(jié)構(gòu)是起到支撐皮膚和刺激細(xì)胞再生作用的關(guān)鍵原因，不僅能支撐皮膚硬度、使皮膚堅(jiān)固，還對皮膚的彈性、疤痕愈合有重要作用，更能延緩皮膚衰老。目前市場上布局重組膠原蛋白的公司都在積極往更穩(wěn)定的三螺旋結(jié)構(gòu)、更完整的基因序列表達(dá)、更接近人體同源膠原蛋白的方向不斷突破。

國內(nèi)重組膠原蛋白競爭激烈，行業(yè)頭部有巨子生物、錦波生物等，但都是基于微生物細(xì)胞（大腸桿菌等）為底盤開發(fā)，重組膠原蛋白為線性無法有三螺旋結(jié)構(gòu)，并且以一、二類器械為主，國內(nèi)錦波生物的薇旖美是唯一一款獲國家藥品監(jiān)督管理局獲三類醫(yī)療器械上市的重組III型人源化膠原蛋白注射劑，于2021年6月獲批。穩(wěn)定的全長三螺旋三型重組人膠原蛋白需要基于CHO細(xì)胞（中國倉鼠卵巢細(xì)胞）開發(fā)，相較于合成生物學(xué)領(lǐng)域常用的微生物細(xì)胞系，CHO細(xì)胞由于與人類細(xì)胞系的近似性，CHO 細(xì)胞在對一些復(fù)雜的功能蛋白的折疊和修飾上具有非常顯著的優(yōu)勢。國內(nèi)掌握CHO細(xì)胞開發(fā)的企業(yè)極少，其在生物醫(yī)藥、醫(yī)美領(lǐng)域具有強(qiáng)烈的需求。

三、食品行業(yè)

（一）合成生物制備食品產(chǎn)品概況

在食品領(lǐng)域，合成生物學(xué)為大規(guī)模食品生產(chǎn)建立了新方法，開發(fā)了多種功能的替代蛋白、合成天然稀有產(chǎn)物、提供微生物油脂、生產(chǎn)食品添加劑和食品原料，以及研發(fā)風(fēng)味、形態(tài)可控的食品產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)更安全、更營養(yǎng)和更可持續(xù)的食品獲得方式。

（二）食品行業(yè)-HMOs

母乳低聚糖（HMOs）由3-14個單糖組成，為直鏈或支鏈結(jié)構(gòu)，可形成上千種結(jié)構(gòu)，目前已發(fā)現(xiàn)超過200種。人類母乳中的所含母乳低聚糖（HMOs）的量比其他哺乳動物乳汁高10-100倍，其稀有性及獨(dú)特的營養(yǎng)價值已得到廣泛認(rèn)可。HMOs在支持嬰幼兒等人群的特征腸道菌群建立和免疫方面發(fā)揮重要作用。

根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2022-2026年中國母乳低聚糖（HMOs）行業(yè)應(yīng)用市場需求及開拓機(jī)會研究報(bào)告》顯示，2021年，全球母乳低聚糖（HMOs）行業(yè)規(guī)模已達(dá)到3.8億美元以上，預(yù)計(jì)2027年將達(dá)到9億美元。同時，合成生物學(xué)的迅猛發(fā)展為母乳低聚糖（HMOs）的工業(yè)化生產(chǎn)、應(yīng)用場景帶來更多可能性。

美國和歐盟已經(jīng)批準(zhǔn)7種HMOs（2’-FL，3-FL，LNT，LNnT，3’SL，6’SL，混合成分2’-FL/DFL）可應(yīng)用于嬰幼兒配方奶粉。澳大利亞和新西蘭食品標(biāo)準(zhǔn)局、新加坡、馬來西亞、泰國和韓國等國也批準(zhǔn)了多種HMOs的應(yīng)用，而批準(zhǔn)的添加水平主要依據(jù)各國/地區(qū)母乳中HMOs的含量情況而制定。在我國，國家衛(wèi)生健康委員會除了已公開征求過意見的2’-FL和LNnT外，2023年5月4日，國家衛(wèi)生健康委員會公示平臺發(fā)布了我國首個6’-SL的受理信息；又受理了包括3’-SL在內(nèi)的3個HMOs產(chǎn)品，衛(wèi)健委不久后將有機(jī)會根據(jù)三新食品的要求推動對HMOs進(jìn)行審批上市。

HMOs產(chǎn)業(yè)的海外競爭格局更加激烈，已經(jīng)批準(zhǔn)多款HMOs，帝斯曼（收購了丹麥公司Glycom)、巴斯福（與 Glycosyn 合作）、日本麒麟（自研）、科漢森（收購了德國公司 Jennewe in Biotechnologie）等益生菌、化工龍頭企業(yè)均有涉及。當(dāng)前國內(nèi)同類型企業(yè)大多處于初創(chuàng)階段。由于食品監(jiān)管嚴(yán)格，國內(nèi)政策尚不明朗，需要有較好的海外銷售渠道，或者與下游產(chǎn)業(yè)方合作銷售。