（報(bào)告出品方/作者：中信證券，王喆、李超、盛夏）1建物致用：合成生物學(xué)集眾多優(yōu)勢于一身合成生物：建物致知，建物致用合成生物學(xué)廣義上是指通過構(gòu)建生物功能元件、裝置和系統(tǒng)，對(duì)細(xì)胞或生命體進(jìn)行遺傳學(xué)設(shè)計(jì)、改造，使其擁有滿足人類需求的生物功能，甚至

（報(bào)告出品方/作者：中信證券，王喆、李超、盛夏）

1 建物致用：合成生物學(xué)集眾多優(yōu)勢于一身

合成生物：建物致知，建物致用

合成生物學(xué)廣義上是指通過構(gòu)建生物功能元件、裝置和系統(tǒng)，對(duì)細(xì)胞或生命體進(jìn)行遺傳學(xué)設(shè)計(jì)、改造，使其擁有滿足人類需求的生物功能，甚至創(chuàng)造新的生物系統(tǒng)。“建物致 知、建物致用”是合成生物學(xué)的兩大愿景，也就是通過建造生物體系而了解生命、通過創(chuàng)造生物體系來服務(wù)人類。廣義上的合成生物學(xué)研究可以劃分為三個(gè)層面：一是利用已知功能的天然生物模塊構(gòu)建新型的代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)使其擁有特定的新功能；二是基因組 DNA 的 從頭合成以及生命體的重新構(gòu)建；三是完整的生物系統(tǒng)以及全新的人造生命體的創(chuàng)建。

合成生物學(xué)系多學(xué)科融合，展現(xiàn)出重大顛覆性。合成生物學(xué)是生物學(xué)、工程學(xué)、物理 學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)等學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，有望形成顛覆性生物技術(shù)創(chuàng)新，為破解人類社會(huì)面臨的資源與環(huán)境不足的重大挑戰(zhàn)提供全新的解決方案。合成生物學(xué)的顛覆性表現(xiàn)在： 一方面打破了非生命化學(xué)物質(zhì)和生命物質(zhì)之間的界限，“自下而上”地逐級(jí)構(gòu)筑生命活動(dòng)； 另一方面革新了當(dāng)前生命科學(xué)的研究模式，從讀取自然生命信息發(fā)展到改寫人工生命信息， 重塑碳基物質(zhì)文明。

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中的合成生物學(xué)多為狹義概念，即利用可再生的生物質(zhì)資源為原料生產(chǎn)各種 產(chǎn)品。具體而言，合成生物學(xué)通過構(gòu)建高效的細(xì)胞工廠，利用淀粉、葡萄糖、纖維素等可再生碳資源甚至 CO2為原料生產(chǎn)氨基酸、有機(jī)酸、抗生素、維生素、微生物多糖、可再生 化學(xué)品、精細(xì)與醫(yī)療化學(xué)品等。我們所更加關(guān)注的合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用以微生物細(xì)胞工廠 為核心，建立“原料輸入—菌株培育—發(fā)酵控制—提取純化—產(chǎn)品輸出”的工藝路線，從 而實(shí)現(xiàn)利用生物技術(shù)生產(chǎn)化學(xué)品的技術(shù)變革，并持續(xù)推進(jìn)生物制造技術(shù)工藝的升級(jí)和迭代。

微生物細(xì)胞工廠是合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的核心環(huán)節(jié)，經(jīng)歷了不同的歷史階段。20 世 紀(jì) 90 年代之前，主要通過非理性誘變及篩選技術(shù)獲得目標(biāo)產(chǎn)物高產(chǎn)菌株，“以時(shí)間（人力） 換水平”。20 世紀(jì) 90 年代以來，代謝工程學(xué)科逐步創(chuàng)立，利用重組 DNA 技術(shù)對(duì)生物體中 已知的代謝途徑進(jìn)行有目的的設(shè)計(jì)，構(gòu)建具有特定功能的細(xì)胞工廠。但由于微生物代謝網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)及其調(diào)控機(jī)制的復(fù)雜性，仍然需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。當(dāng)下，全基因組規(guī)模定 制工程化細(xì)胞工廠實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性發(fā)展，通過將高通量技術(shù)在全基因組范圍基因型空間的挖掘 與改造相結(jié)合，有望獲得生產(chǎn)效率更為高效、生產(chǎn)性能更加優(yōu)越的下一代微生物細(xì)胞工廠。

基于微生物細(xì)胞工廠的高效構(gòu)建，眾多生物基產(chǎn)品已成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。理論上，所有的有機(jī)化學(xué)品理論上都可以通過合成生物制造來生產(chǎn)。目前，包括生物基丁二酸、長鏈二 元酸、乙醇、1,4-丁二醇、異丁醇、1,3-丙二醇、異丁烯、L-丙氨酸、戊二胺、青蒿素等在 內(nèi)的眾多合成生物化學(xué)品已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。隨著合成生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，以及與人 工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的融合加深，未來更多的生物基產(chǎn)品有望通過合成生物法生產(chǎn)， 從而促進(jìn)生物經(jīng)濟(jì)形成，更好地服務(wù)于人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

生物合成集低成本、高質(zhì)量、高收率、環(huán)境友好度等優(yōu)勢于一身

合成生物學(xué)相較于化學(xué)工程優(yōu)勢顯著。與化學(xué)工程相比，合成生物學(xué)以可再生生物資 源替代不可再生化石資源，以綠色清潔的生物制造工藝替代高能耗高污染的石化、煤化工藝，從而可以擺脫對(duì)石油、煤等不可再生資源的依賴，解決化學(xué)工程過程中的高耗能和高 污染問題，生產(chǎn)過程更為安全、綠色、環(huán)保，并大幅度降低生產(chǎn)成本，對(duì)于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì) 的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。下面以生物法丙氨酸、1,3-丙二醇、長鏈二元酸、聚乳酸為例做 具體說明。

示例一：生物法丙氨酸。丙氨酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，是組成人體蛋白質(zhì)的 21 種氨基酸之一，廣泛應(yīng)用在日化、醫(yī)藥及保健品、食品添加劑和飼料等眾多領(lǐng)域。國內(nèi)丙 氨酸生產(chǎn)企業(yè)主要包括煙臺(tái)恒源、豐原生化、華恒生物等，國外丙氨酸生產(chǎn)企業(yè)主要為武 藏野。其中，煙臺(tái)恒源通過酶法生產(chǎn)L-丙氨酸，豐原生化采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-丙氨酸， 華恒生物擁有發(fā)酵法和酶法兩種生產(chǎn)路線，而武藏野通過化學(xué)合成法生產(chǎn) DL-丙氨酸。

生物發(fā)酵法在產(chǎn)品成本與質(zhì)量、工藝路線、環(huán)境友好度等方面優(yōu)勢顯著。從原料端來 看，生物發(fā)酵法制備丙氨酸以可再生葡萄糖等生物質(zhì)為原料，相較于化學(xué)合成法與酶法降低了對(duì)不可再生石化資源的依賴，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)資源對(duì)化石資源的替代。從工藝端來看，生 物發(fā)酵法避免了化學(xué)合成法的高溫高壓條件，反應(yīng)條件溫和且轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品質(zhì)量高，發(fā) 酵周期短，展現(xiàn)出綠色環(huán)保優(yōu)勢。尤其是厭氧發(fā)酵法，反應(yīng)無需通入空氣，減少發(fā)酵過程 的污染風(fēng)險(xiǎn)，且無二氧化碳排放，相較于酶法生產(chǎn) 1 摩爾丙氨酸產(chǎn)品降低 1 摩爾二氧化碳 排放量。

參看華恒生物以酶法和生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-丙氨酸的成本，根據(jù)其招股書披露，華恒生 物近年生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-丙氨酸的平均單位成本約 8635 元/噸，而酶法生產(chǎn) L-丙氨酸的平 均單位成本為 17,427 元/噸，發(fā)酵法生產(chǎn)成本僅為酶法的一半。華恒生物發(fā)酵法 L-丙氨酸 的近年平均毛利率約 46%，也遠(yuǎn)高于酶法的 25%，展現(xiàn)出極大的成本優(yōu)勢。另外，華恒 生物發(fā)酵法生產(chǎn) L-丙氨酸的轉(zhuǎn)化率在 95%以上，而酶法通常低于 67%，是合成生物學(xué)在 化學(xué)品生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益的典型實(shí)例。

示例二：生物法 1,3-丙二醇。1,3-丙二醇是一種重要的化工原料，最主要的用途是作 為聚合物單體合成性能優(yōu)異的高分子材料 PTT 等，也可作為有機(jī)溶劑應(yīng)用于油墨、印染、 涂料、潤滑劑、抗凍劑等行業(yè)，還可用作藥物合成中間體。全球 1,3-丙二醇的主要生產(chǎn)企 業(yè)包括 Shell、Degussa、DuPont 等，其中 Shell 和 Degussa 分別采用環(huán)氧乙烷法和丙烯 醛法的化學(xué)合成方法生產(chǎn) 1,3-丙二醇，DuPont 與 Genencor 合作致力于以微生物發(fā)酵法生 產(chǎn) 1,3-丙二醇。

生物法 1,3-丙二醇競爭優(yōu)勢顯著。化學(xué)合成法因其投資高、副產(chǎn)物多、選擇性差、操 作條件苛刻、化學(xué)原料不可再生且為易燃易爆劇毒的危險(xiǎn)品等缺點(diǎn)，很難形成持續(xù)性的大 規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。生物轉(zhuǎn)化法具有工藝選擇性高、操作條件溫和、原料可再生等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù) 1,3-丙二醇不同工藝生產(chǎn)成本的估算，生物發(fā)酵法生產(chǎn)成本約 1222 美元/噸，較丙烯醛法 降低約 38%，相較于環(huán)氧乙烷法降低約 30%，優(yōu)勢顯著。總的來看，生物發(fā)酵法已漸漸 成為生產(chǎn) 1,3-丙二醇的重要方法，在生產(chǎn)成本、安全性、環(huán)境友好度等方面具有競爭優(yōu)勢。

示例三：生物基長鏈二元酸。長鏈二元酸（DCA）作為一種精細(xì)化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于 高性能長鏈聚酰胺、高檔潤滑油、高檔熱熔膠、粉末涂料、高等香料、耐寒增塑劑、農(nóng)藥 和醫(yī)藥等諸多下游應(yīng)用市場。長鏈二元酸的制備工藝分為植物油裂解法、化學(xué)合成法和生 物發(fā)酵法三種，目前國內(nèi)市場上基本采用生物發(fā)酵法，在產(chǎn)產(chǎn)能約 9.7 萬噸/年；國際市場 上仍存?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)合成法約 2 萬噸/年在產(chǎn)產(chǎn)能；而植物油裂解法受限于產(chǎn)品產(chǎn)量，不適用于 大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

生物發(fā)酵法生產(chǎn)工藝占據(jù)主導(dǎo)。生物發(fā)酵法制備長鏈二元酸是以長鏈烷烴、玉米漿、 葡萄糖等原料，通過工程菌胞內(nèi)酶對(duì)長鏈烷烴氧化的特異性和專一性，將其催化合成為相 同鏈長的長鏈二元酸；之后對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行多級(jí)過濾、結(jié)晶、干燥等操作，進(jìn)一步提取產(chǎn)品。 而化學(xué)合成法從某一種低碳鏈的二元酸開始，通過脂化、還原、溴化、氰化和腈的水解等 一系列化學(xué)反應(yīng)步驟，最終合成得到多 2 個(gè)或 3 個(gè)碳原子的二元酸。

示例四：生物基聚乳酸。生物塑料是新生代塑料，是相對(duì)于石油基、不可降解的傳統(tǒng) 塑料而言的，指生物基的、生物可降解的以及二者兼具的塑料。其中，生物基生物可降解 塑料一方面原料來源于可再生生物質(zhì)資源，另一方面使用后可在自然環(huán)境條件下能降解成 對(duì)環(huán)境無害的物質(zhì)，在塑料污染治理趨緊的當(dāng)下受到廣泛關(guān)注。聚乳酸（PLA）是目前是 全球范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)化最成熟、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的生物基生物可降解塑料，預(yù)計(jì)未來產(chǎn) 能將大幅度提升，能緩解目前供不應(yīng)求的局面。

生物基聚乳酸由生物法乳酸聚合而成。聚乳酸的生產(chǎn)工藝分為以乳酸單體直接脫水縮 聚的一步法，以及先將乳酸脫水生成丙交酯、再開環(huán)聚合制得聚乳酸的兩步法，目前世界 上生產(chǎn)高品質(zhì)大分子量聚乳酸均采用兩步法。其中，乳酸多由微生物發(fā)酵法生產(chǎn)得到，采 用玉米、小麥、甜菜、番薯等淀粉質(zhì)原料得到葡萄糖，進(jìn)一步在乳酸菌的作用下發(fā)酵生產(chǎn) 乳酸。因其工藝相對(duì)簡單、原料充足、產(chǎn)品性能良好，生物發(fā)酵法成為世界上大部分乳酸 制造企業(yè)的生產(chǎn)方法。

生物基聚乳酸塑料相較于石油基傳統(tǒng)塑料能耗、水耗、碳排放優(yōu)勢顯著。生物基聚乳 酸塑料憑借原料的可再生性、生產(chǎn)使用過程中的低碳排放，以及廢棄后的可生物降解性等 優(yōu)勢，已在許多領(lǐng)域開始替代傳統(tǒng)石油基塑料。以玉米為原料的聚乳酸塑料能耗、水耗及碳排放量都遠(yuǎn)低于 PE、PP、PVC、PS、ABS 等石油基傳統(tǒng)塑料。隨著世界范圍內(nèi)垃圾分類和“限塑令”的強(qiáng)制性逐步升級(jí)，生物基聚 乳酸塑料替代傳統(tǒng)塑料的進(jìn)程正在加速，預(yù)計(jì)在未來具有廣闊的發(fā)展前景。

碳中和趨勢下合成生物企業(yè)成本優(yōu)勢有望進(jìn)一步放大

溫室氣體排放總量中占主導(dǎo)地位的是化石能源二氧化碳的排放。化石能源包括煤、 石油、天然氣等天然資源，是目前的主要能源來源之一，2020 年約占全球一次能源需求 的 83%。然而，全球溫室氣體排放中有三分之二以上來自化石燃料二氧化碳的排放，因此， 降低化石燃料在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例，推動(dòng)化石能源向新能源加快轉(zhuǎn)型，成為實(shí)現(xiàn)碳中 和目標(biāo)的必要途徑之一。

第三代生物合成直接利用 CO2生產(chǎn)燃料與化學(xué)品。合成生物技術(shù)歷經(jīng)三代革新，第一 代主要以植物油、廢棄食用油等為原料來合成生物燃料；第二代原料發(fā)展為非糧食類生物 質(zhì)，包括谷物秸稈、甘蔗渣等；第三代以大氣中的 CO2為原料進(jìn)行微生物利用，生產(chǎn)燃料 與化學(xué)品。目前，第三代生物合成已經(jīng)取得了初步進(jìn)展，已誕生成功應(yīng)用并在商業(yè)化模式 下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)例，例如 LanzaTech 公司與寶鋼集團(tuán)合作建立的利用鋼廠廢氣 CO、CO2 等氣體進(jìn)行生物乙醇的生產(chǎn)。未來，隨著 CO2 固定以及光能、電能能量捕獲技術(shù)的發(fā)展， 第三代生物合成有望成為二氧化碳減排的主要途徑之一。

隨著碳交易體系的推行，合成生物企業(yè)有望進(jìn)一步擴(kuò)大成本優(yōu)勢。碳排放權(quán)交易（碳 交易）是把碳排放權(quán)作為商品在市場上流通，利用市場機(jī)制控制溫室氣體排放。政府根據(jù) 企業(yè)的減排承諾，向企業(yè)分配碳排放配額。當(dāng)企業(yè)的碳排放量大于其所持有的碳排放權(quán)配 額時(shí)，需從市場上購買碳配額；反之，如果企業(yè)持有的碳排放權(quán)配額有所盈余，則可以在 市場上出售以獲取經(jīng)濟(jì)利益。未來隨著碳交易體系滲透領(lǐng)域的擴(kuò)張，低排放量的合成生物 企業(yè)未超出自身碳配額時(shí)，可以通過將售盈余配額出售給高碳排放的化工企業(yè)獲取一定利 益，間接導(dǎo)致生產(chǎn)成本的降低，從而助力合成生物企業(yè)在碳中和背景下的快速發(fā)展。

2 合成生物學(xué)蓬勃發(fā)展，市場空間廣闊

合成生物浪潮已至，迎來歷史性發(fā)展機(jī)遇

2000年，美國科學(xué)家成功構(gòu)建基因撥動(dòng)開關(guān)，標(biāo)志著合成生物學(xué)領(lǐng)域的興起。自此， 合成生物學(xué)歷經(jīng)數(shù)十年快速發(fā)展，成為繼 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)和基因組測序后的“第三 次生物科學(xué)革命”。

總的來看，合成生物學(xué)的發(fā)展大體經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一階段（2005 年以前）以基因線路在代謝工程領(lǐng)域的應(yīng)用為代表，這一時(shí)期的典型成果是青蒿素前體在 大腸桿菌中的合成；第二階段（2005~2011 年）工程化理念日漸深入，賦能技術(shù)平臺(tái)得到 重視，工程方法和工具不斷積淀；第三階段（2011~2015 年）基因組編輯的效率大幅提升， 合成生物學(xué)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展；第四階段（2015 年以后）合成生物學(xué)的“設(shè) 計(jì)?構(gòu)建?測試”循環(huán)擴(kuò)展至“設(shè)計(jì)?構(gòu)建?測試?學(xué)習(xí)”，生物技術(shù)與信息技術(shù)融合發(fā)展的特點(diǎn)愈加明顯。當(dāng)下，我們認(rèn)為合成生物學(xué)正面臨歷史性發(fā)展機(jī)遇，有望創(chuàng)造出巨大的社會(huì) 和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

機(jī)遇一：基礎(chǔ)科學(xué)研究逐步發(fā)展成熟，為合成生物的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提供了前提條件。近年 來，合成生物學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)研究高速發(fā)展，重大突破不斷涌現(xiàn)。例如，2013 年 CRISPR 基 因編輯技術(shù)、2014 年拓展遺傳密碼子、2015 年工程酵母菌合成阿片類藥物、2016 年新“蛋 白設(shè)計(jì)”、2018 年人工合成酵母基因組、2021 年 CRISPR 首次成功治愈兩種遺傳性血液 病等一系列顛覆性成果紛紛入選 Science 期刊年度十大科學(xué)突破。當(dāng)前，合成生物學(xué)的研 究已從單細(xì)胞向多細(xì)胞復(fù)雜生命體系的活動(dòng)機(jī)理，人工基因線路、底盤生物定量、可控設(shè) 計(jì)構(gòu)建，以及人工細(xì)胞設(shè)計(jì)調(diào)控層次化、功能多樣化的方向發(fā)展。

從論文發(fā)表總量來看，合成生物學(xué)在科學(xué)界的重視程度達(dá)到前所未有的高度，科研成 果持續(xù)積累。根據(jù) WebofScience 檢索結(jié)果發(fā)現(xiàn)，近年來合成生物學(xué)的相關(guān)文章逐年增加， 2020 年發(fā)表量超過 1.1 萬篇，表明其自興起逐漸引起科學(xué)界的廣泛關(guān)注。截至 2020 年年 底），在合成生物學(xué)研究領(lǐng)域，美國研究者發(fā)表的文章數(shù)量占比 34%；中國研究者占比 13%， 位居全球第二，在合成生物學(xué)發(fā)展中扮演著重要角色。總的來說，基礎(chǔ)科學(xué)研究的發(fā)展不 僅將人類對(duì)生命的認(rèn)識(shí)和改造能力提升到一個(gè)全新的層次，還極大地催生了生物合成學(xué)的 產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。

機(jī)遇二：基因組“讀-改-寫”技術(shù)迭代進(jìn)步，推動(dòng)合成生物學(xué)快速發(fā)展。基因組的“讀 -改-寫”技術(shù)是合成生物學(xué)研究的基石，基因組序列的讀取是后續(xù)修改和再造的基礎(chǔ)；基 因組序列的編輯是注釋序列功能的有效手段，可為基因組的從頭設(shè)計(jì)提供理論支撐；基因 組的合成再造可對(duì)野生型序列進(jìn)行全局設(shè)計(jì)，是對(duì)基因組相關(guān)功能和調(diào)控機(jī)制的再驗(yàn)證和 再利用。基因組的“讀-改-寫”技術(shù)的進(jìn)步一直在不斷拓展合成生物學(xué)應(yīng)用的深度和廣度， 成為推動(dòng)合成生物學(xué)快速發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>

以基因測序?yàn)槔瑥淖畛醯?Sanger 測序發(fā)展到二代測序以及三代測序，人類讀取基 因組序列的速度得到了飛躍式的提升，同時(shí)也極大地降低了測序成本，引領(lǐng)著復(fù)雜基因組、 大型基因組從草圖走向完成圖時(shí)代。2003 年，人類基因組計(jì)劃以近 30 億美元的成本完成 了人類全基因組的完整測序，而當(dāng)前僅需花費(fèi)不到 1000 美元。未來十年甚至更短時(shí)間內(nèi)， 基因測序成本有望降到 100 美元以下，且速度將進(jìn)一步加快。

機(jī)遇三：全球各國加快部署戰(zhàn)略規(guī)劃及政策支持，驅(qū)使合成生物研究及應(yīng)用不斷深入。 石化材料的生物制造技術(shù)是傳統(tǒng)化工產(chǎn)業(yè)升級(jí)變革的主要方向，合成生物學(xué)成為世界各國 必爭的科技戰(zhàn)略高地，被紛紛納入主要經(jīng)濟(jì)體的重點(diǎn)戰(zhàn)略發(fā)展領(lǐng)域。例如，美國政府通過 美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）、國立衛(wèi)生研究院（NIH）、農(nóng)業(yè)部（USDA）、國防部（DOD） 等聯(lián)邦機(jī)構(gòu)積極支持合成生物學(xué)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)。中國合成生物學(xué)發(fā)展舉措是全方 位的，包括政府管理機(jī)構(gòu)與科技界的大量互動(dòng)，持續(xù)規(guī)劃部署相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。（報(bào)告來源：未來智庫）

合成生物學(xué)蓬勃發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域迅猛擴(kuò)展

作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)之一，合成生物學(xué)已展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。合成生物學(xué)不 僅使人類對(duì)于生命本質(zhì)的認(rèn)知從“格物致知”上升至“建物致知”，同時(shí)也為醫(yī)療健康、 農(nóng)業(yè)、化工、食品和消費(fèi)品等領(lǐng)域的重大問題解決提供了新途徑，展現(xiàn)出前沿性、顛覆現(xiàn) 有工業(yè)生產(chǎn)流程、有應(yīng)用市場及能創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)等鮮明特征。例如，將細(xì)胞傳感器 用于臨床醫(yī)學(xué)、環(huán)境和食品監(jiān)測；通過細(xì)菌、細(xì)胞來治療疾病和幫助作物增產(chǎn)；利用微生 物細(xì)胞工廠生產(chǎn)化學(xué)品、材料、燃料、植物天然成分和替代蛋白等。

合成生物學(xué)為醫(yī)療健康領(lǐng)域的發(fā)展注入了強(qiáng)大動(dòng)力。醫(yī)藥健康是合成生物學(xué)影響最大 的下游領(lǐng)域，據(jù)麥肯錫預(yù)測，未來在全球范圍內(nèi)醫(yī)藥健康領(lǐng)域受到的直接經(jīng)濟(jì)影響約占合 成生物學(xué)總影響的 35%。合成生物學(xué)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，包括細(xì)胞免疫療法、 RNA 藥物、微生態(tài)療法、基因編輯相關(guān)應(yīng)用、體外檢測、醫(yī)療耗材、藥物成分生產(chǎn)和制藥 用酶等諸多方向。如利用 mRNA 技術(shù)快速人工合成疫苗，利用基因編輯技術(shù)治療遺傳疾病， 設(shè)計(jì)細(xì)胞行為和表型精確調(diào)控的免疫細(xì)胞治療腫瘤，開發(fā)快速、靈敏的診斷試劑，改造微 生物和合成人工噬菌體來治療疾病，改造微生物生產(chǎn)醫(yī)療耗材和藥物成分等。隨著合成生 物學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新及充分應(yīng)用，有望進(jìn)一步助力人們對(duì)腫瘤、瘧疾、菌株感染等疾病的預(yù)防、 診斷以及治療。

化工領(lǐng)域中合成生物學(xué)發(fā)展迅速，生物路線逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)路線的替代。合成生 物學(xué)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用主要包含材料和化學(xué)品、化工用酶、生物燃料等方向。例如，利用 改造后的酵母或其他微生物生產(chǎn)化學(xué)品、材料和油類，通過定向進(jìn)化結(jié)合高通量篩選尋找 在高溫高酸等特殊場景擁有高活性的酶等。根據(jù)張媛媛、曾艷、王欽宏于 2021 年在《合 成生物制造進(jìn)展》論文預(yù)測，未來十年，預(yù)計(jì)石油化工、煤化工產(chǎn)品的 35%可被合成生物 產(chǎn)品替代，從而緩解化石能源短缺等問題，對(duì)化工、材料、能源等領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛影響。

合成生物學(xué)有望推動(dòng)農(nóng)業(yè)持續(xù)增產(chǎn)，可能成為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。合成生物學(xué)在農(nóng) 業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要涉及作物增產(chǎn)、蟲害防治、動(dòng)物飼料及作物改良等方向。如利用微生物 固氮來幫助作物增產(chǎn)；利用無細(xì)胞系統(tǒng)生產(chǎn) RNA 藥物和天然產(chǎn)物衍生化合物來保護(hù)作物； 通過基因改造控制蟲害；通過生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)為牲畜提供蛋白飼料；利用基因編輯技 術(shù)改良作物等。我們認(rèn)為未來農(nóng)業(yè)將因合成生物學(xué)的技術(shù)發(fā)生顛覆性的變化，合成生物學(xué) 的發(fā)展勢必影響未來農(nóng)業(yè)的走向，展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展空間。

合成生物學(xué)推動(dòng)食品領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新，為食品行業(yè)的發(fā)展提供新的思路和活力。合成 生物學(xué)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用包含肉類和乳制品、飲品、食品安全、調(diào)味劑和添加劑等多個(gè)方 向。如利用微生物生產(chǎn)蛋白來提升人造肉的口感和營養(yǎng)，通過微生物來生產(chǎn)香料、甜味蛋 白和甜味劑，通過設(shè)計(jì)和改造酶來中和毒素等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高， 人們對(duì)食品安全、營養(yǎng)和風(fēng)味等愈加重視，合成生物學(xué)有望在食品領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

合成生物學(xué)在消費(fèi)品領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，涉及寵物食品、皮革、護(hù)膚品等方向。如利用微 生物發(fā)酵生產(chǎn)動(dòng)物蛋白食品來滿足寵物營養(yǎng)和健康需求，利用菌絲體或微生物發(fā)酵生產(chǎn)皮 革，通過改造微生物來生產(chǎn)香料、保濕劑和活性成分等用于護(hù)膚品。未來隨著消費(fèi)者對(duì)天 然和更加安全原料的增長需求，消費(fèi)品行業(yè)正逐漸轉(zhuǎn)向生物成分來源，合成生物學(xué)有望引 領(lǐng)消費(fèi)品領(lǐng)域的可持續(xù)創(chuàng)新浪潮。

新興技術(shù)創(chuàng)巨量市場，吸引全球資本涌入

在合成生物學(xué)應(yīng)用逐漸成熟的支撐下，合成生物學(xué)市場已具備成熟規(guī)模。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn) 業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2020 年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模達(dá) 68 億美元，同比增長 28.3%。隨著核 心技術(shù)不斷更迭，行業(yè)規(guī)模有望進(jìn)一步迅速擴(kuò)張，CB Insights 預(yù)計(jì) 2020-2025 年，全球 合成生物市場規(guī)模將保持 22.5%的高年均復(fù)合增速，至 2025 年突破 200 億美元。從區(qū)域 分布來看，全球合成生物學(xué)市場由北美洲主導(dǎo)，占 2019 年全球總市場規(guī)模的 58.5%；亞 太區(qū)是全球第三大市場，占 2019 年全球總市場份額的 15.1%，可發(fā)展空間廣闊。

隨著合成生物學(xué)市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大，資本的目光加速向合成生物學(xué)聚集。根據(jù) SynbioBeta 的數(shù)據(jù)，近十年合成生物學(xué)領(lǐng)域的融資大幅增加，從 2011 年的 4 億美元增長 至 2020 年的 78 億美元，年復(fù)合增長率達(dá) 37%；僅 2021 年上半年，合成生物學(xué)領(lǐng)域的融 資就超過 2020 年的總額，達(dá)到 89 億美元。同時(shí)，合成生物領(lǐng)域企業(yè)平均融資額呈現(xiàn)逐年 升高的趨勢，表明企業(yè)的體量不斷提升、規(guī)模不斷擴(kuò)大。從資本市場表現(xiàn)來看，隨著市場 滲透率的加快，合成生物行業(yè)有望迎來爆發(fā)期。

3 合成生物公司百家爭鳴

大批合成生物學(xué)相關(guān)公司相繼成立，商業(yè)模式可分為產(chǎn)品型及平臺(tái)型。截至目前，國外從事合成生物學(xué)領(lǐng)域的公司已多達(dá) 500 家，國內(nèi)公司也近數(shù)十家。總體來看，合成生物 學(xué)領(lǐng)域的公司主要分為兩類：一是產(chǎn)品型商業(yè)模式，即借助合成生物學(xué)手段生產(chǎn)面向市場 各領(lǐng)域的合成生物產(chǎn)品；二是平臺(tái)型商業(yè)模式，旨在提供生物體設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)等平臺(tái)化 的集成系統(tǒng)。

現(xiàn)階段，平臺(tái)型企業(yè)由于缺乏應(yīng)用層面的落地產(chǎn)品，盈利能力受限；相比之 下，產(chǎn)品型企業(yè)打通了從生物改造、發(fā)酵純化到產(chǎn)品改性的全產(chǎn)業(yè)鏈，近年來得到快速發(fā)展，盈利水平不斷提升，部分平臺(tái)型企業(yè)也演化出向產(chǎn)品型公司轉(zhuǎn)變的趨勢。因此，我們 更看好產(chǎn)品型公司的未來發(fā)展，代表性公司包括華恒生物、凱賽生物、新日恒力、圣泉集團(tuán)、科拓生物、三元生物、金丹科技、利爾化學(xué)、金達(dá)威等細(xì)分領(lǐng)域龍頭企業(yè)；同時(shí)也建 議關(guān)注具備應(yīng)用場景落地可能性的平臺(tái)型企業(yè)，代表性公司包括 GinkgoBioworks、 Zymergen 等。

產(chǎn)品型公司：生產(chǎn)面向市場各領(lǐng)域的合成生物產(chǎn)品

國內(nèi)合成生物學(xué)企業(yè)以產(chǎn)品型為主，以微生物發(fā)酵工藝為基礎(chǔ)。合成生物學(xué)已展現(xiàn)出 巨大的應(yīng)用潛力，催生了大量的產(chǎn)品導(dǎo)向型公司，涉及醫(yī)療健康、農(nóng)業(yè)、化工、食品和消 費(fèi)品等諸多領(lǐng)域。產(chǎn)品型公司以微生物發(fā)酵工藝為基礎(chǔ)，歷經(jīng)菌株篩選及培育、高效發(fā)酵 工藝、純化工藝調(diào)控等環(huán)節(jié)，定向生產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)品。產(chǎn)品的生產(chǎn)從實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段到產(chǎn)業(yè)化 放大階段往往需要經(jīng)歷漫長的研究探索和生產(chǎn)實(shí)踐，才能在工業(yè)菌種創(chuàng)制、發(fā)酵過程智能 控制、高效后提取等環(huán)節(jié)形成完備的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，核心產(chǎn)品型企業(yè)因此受益。

凱賽生物：生物基材料全球引領(lǐng)者

凱賽生物成立于 2000 年，以合成生物學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，聚焦聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈，規(guī)模化 產(chǎn)品涵蓋上游長鏈二元酸（DC11~DC18）、戊二胺及下游生物基聚酰胺。公司生產(chǎn)的生物 法長鏈二元酸系列產(chǎn)品在全球市場處于主導(dǎo)地位，按在產(chǎn)產(chǎn)能計(jì)，近年全球市占率超過 50%，并于 2018 年被工信部評(píng)為制造業(yè)單項(xiàng)冠軍。公司與杜邦、艾曼斯、贏創(chuàng)、諾和諾 德等國際知名企業(yè)建立了良好的商務(wù)合作關(guān)系。目前公司癸二酸、生物基聚酰胺、戊二胺 等產(chǎn)品產(chǎn)能逐步釋放，規(guī)模化后有望打開公司盈利空間，市場前景廣闊。

公司擁有一系列生物基聚酰胺產(chǎn)品的完整生產(chǎn)平臺(tái)，產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢凸顯。公司產(chǎn)品已覆 蓋縮聚型聚酰胺生產(chǎn)過程中所需的關(guān)鍵原材料及聚合產(chǎn)品，通過生物法能夠生產(chǎn)從碳九到 碳十八（目前以 DC12、DC13 為主）的各種鏈長的二元酸，結(jié)合自有的生物基戊二胺產(chǎn) 品，具備通過不同單體組合得到更多高性能聚酰胺的完整平臺(tái)，展現(xiàn)出開拓多個(gè)潛在市場 的能力。如聚酰胺 56 產(chǎn)品性能接近通用型聚酰胺 66，戊二胺與長鏈二元酸（十六碳以上） 聚合得到的長鏈聚酰胺產(chǎn)品具有接近聚酰胺 11、12 的低溫柔韌性能。

四大核心技術(shù)是公司生產(chǎn)各類產(chǎn)品的基石。公司擁有合成生物學(xué)手段開發(fā)微生物代謝 途徑和構(gòu)建高效工程菌、微生物代謝調(diào)控和微生物高效轉(zhuǎn)化技術(shù)、生物轉(zhuǎn)化/發(fā)酵體系的分 離純化技術(shù)、聚合工藝及其下游應(yīng)用開發(fā)技術(shù)四大核心技術(shù)，均已應(yīng)用于主營業(yè)務(wù)，在提 升產(chǎn)品競爭力、降低產(chǎn)品成本的同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量、性能亦不斷提升。隨著公司持續(xù)地新技 術(shù)開發(fā)和升級(jí)，不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程并引入數(shù)字化、智能化管理方式，成本優(yōu)勢有望進(jìn) 一步加強(qiáng)。

公司業(yè)績近年來整體上行，有望進(jìn)一步加速發(fā)展。2016~2019 年，公司營收及盈利持 續(xù)增長，2020 年受新冠疫情的影響業(yè)績有所下滑。2021 年以來，公司業(yè)績恢復(fù)增長，前 三個(gè)季度實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 16.3 億元，同比增長 42%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 4.9 億元，同比增長 53%。隨著癸二酸、生物基戊二胺、生物基聚酰胺新建產(chǎn)能的落地，公司業(yè)績有望進(jìn)一步 實(shí)現(xiàn)大發(fā)展。

公司境內(nèi)外市場逐漸擴(kuò)大，主營業(yè)務(wù)毛利保持較高水平。隨著與客戶的業(yè)務(wù)合作關(guān)系 日益穩(wěn)固和合作規(guī)模的日益擴(kuò)大，公司整體銷售收入規(guī)模逐年擴(kuò)大。生物法長鏈二元酸應(yīng) 用領(lǐng)域的拓展使國內(nèi)市場更加得以開拓，境內(nèi)收入占比逐年增加。境內(nèi)市場的開拓有利于 公司更充分地利用國內(nèi)和國際兩個(gè)市場，更好地分散單一市場風(fēng)險(xiǎn)，保障業(yè)績平穩(wěn)增長。 另外，公司生物法長鏈二元酸技術(shù)壁壘高，毛利呈逐年上升趨勢，2020 年公司生物法長 鏈二元酸單體毛利率達(dá)到 60.6%、混合酸毛利率達(dá)到 49.8%。未來隨著新產(chǎn)品產(chǎn)能擴(kuò)大， 工藝流程進(jìn)一步改進(jìn)，預(yù)計(jì)毛利率仍有較大提升空間。

華恒生物：合成生物細(xì)分領(lǐng)域的絕對(duì)龍頭

華恒生物丙氨酸系列產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模居行業(yè)前列，是全球規(guī)模最大的丙氨酸系列產(chǎn)品 生產(chǎn)企業(yè)之一。公司深耕自主研發(fā)，突破厭氧發(fā)酵技術(shù)瓶頸，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，在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)了微生物厭氧發(fā)酵規(guī) 模化生產(chǎn) L-丙氨酸產(chǎn)品，在工藝轉(zhuǎn)化率、環(huán)境友好度、生產(chǎn)成本等方面優(yōu)勢顯著。基于厭 氧發(fā)酵法生產(chǎn)丙氨酸的核心技術(shù)，公司進(jìn)一步布局了 L-纈氨酸、L-異亮氨酸、L-亮氨酸等 產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品矩陣不斷完善。

通過多年的技術(shù)研發(fā)和實(shí)踐積累，公司丙氨酸系列產(chǎn)品展現(xiàn)出卓越的技術(shù)優(yōu)勢。對(duì)于 L-丙氨酸產(chǎn)品，隨著厭氧發(fā)酵工藝的不斷成熟，公司厭氧發(fā)酵法生產(chǎn) L-丙氨酸的產(chǎn)量占比 較高，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益得以顯著提升，使 L-丙氨酸產(chǎn)品成本相較于酶法降低約 50%。對(duì)于 DL-丙氨酸和 β-丙氨酸產(chǎn)品，公司采用酶法工藝生產(chǎn)，以常溫常壓的溫和反應(yīng)條件替代了 傳統(tǒng)化學(xué)合成法，在能耗節(jié)約、成本降低等方面更具優(yōu)勢，為公司在丙氨酸行業(yè)中的領(lǐng)先 地位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

公司近年業(yè)績總體呈上升趨勢。2012-2019 年，公司營業(yè)總收入與凈利潤持續(xù)上升， 2019 年?duì)I業(yè)總收入達(dá) 4.9 億元，凈利潤達(dá) 1.2 億元。2020 年受疫情影響，公司業(yè)績有所 下滑，營業(yè)總收入與凈利潤同比分別下降 0.8%、4.2%。2021 年以來，公司業(yè)績大幅回升， 2021 年前三季度營收同比增長 72%，歸母凈利潤同比增長 20%。隨著公司 L-纈氨酸、L異亮氨酸、L-亮氨酸等項(xiàng)目，未來盈利有望底部復(fù)蘇并繼續(xù)保持增長。

公司獲跨國巨頭高度認(rèn)可，外銷占比高。近年來，公司外銷占比保持在一半以上，與 巴斯夫、味之素、德之馨、帝斯曼、伊藤忠等世界化工巨頭建立了良好的合作關(guān)系。同時(shí)， 公司境內(nèi)市場得到連年開拓，占比不斷提升。根據(jù)公司招股說明書，2020 年外銷、內(nèi)銷 的收入分別為 2.4、2.3 億元，分別占總營業(yè)收入的比例為 51%、49%。另外，公司產(chǎn)品 的外銷毛利率顯著高于內(nèi)銷毛利率，且呈現(xiàn)逐年遞增的態(tài)勢。

新日恒力：生物基材料順利轉(zhuǎn)型

新日恒力新建 5 萬噸/年月桂二酸項(xiàng)目，躋身產(chǎn)品型合成生物企業(yè)。新日恒力于 2017 年購買中國科學(xué)院微生物研究所月桂二酸生產(chǎn)技術(shù)，建設(shè) 5 萬噸/年月桂二酸項(xiàng)目，并設(shè)立 子公司恒力新材負(fù)責(zé)項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營。月桂二酸是碳鏈上含有 12 個(gè)碳原子的脂肪族長鏈二元酸的一種，主要用于生產(chǎn)長鏈尼龍的原料。據(jù)公司公告，2021 年 10 月，月桂二酸 項(xiàng)目正式投產(chǎn)，已開啟二分之一產(chǎn)能，標(biāo)志著公司轉(zhuǎn)型圓夢。

控股股東中能集團(tuán)布局生物合成聚酰胺的上下游一體化，助力公司可持續(xù)發(fā)展。受產(chǎn) 業(yè)積極政策的影響，控股股東中能集團(tuán)近年來將發(fā)展生物合成長鏈/高溫聚酰胺專業(yè)領(lǐng)域作 為公司戰(zhàn)略性發(fā)展的目標(biāo)和方向，與大同市政府合作共建生物基新材料生態(tài)產(chǎn)業(yè)園。生物 基新材料生態(tài)產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)包括長碳鏈二元酸項(xiàng)目、生物基新材料一體化項(xiàng)目、煤質(zhì)活性 炭及環(huán)保項(xiàng)目三個(gè)子項(xiàng)目。公司產(chǎn)品月桂二酸是制備長鏈聚酰胺 PA612 和 PA1212 的主要 原料，生物合成聚酰胺上下游一體化一方面利好新日恒力上游月桂二酸原料的合理利用， 視市場情況調(diào)整自用與外銷的比率，從而獲得最大經(jīng)濟(jì)效益；另一方面助力下游長鏈聚酰 胺產(chǎn)品建立起成本優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

公司業(yè)績有望底部復(fù)蘇。受行業(yè)趨勢、業(yè)務(wù)變動(dòng)等因素的影響，公司近年來業(yè)績波動(dòng) 較大。2020 年，子公司華輝環(huán)保收購寧夏天福，進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)和規(guī)模，公司 成功扭虧為盈，實(shí)現(xiàn)盈利 0.21 億元，同比增長 147%。據(jù)公司公告，5 萬噸/年月桂二酸項(xiàng) 目投產(chǎn)后，可實(shí)現(xiàn)年?duì)I業(yè)收入 21.45 億元、凈利潤 5.45 億元，有望成為公司業(yè)績的主力增 長點(diǎn)，促進(jìn)公司盈利能力底部復(fù)蘇。

圣泉集團(tuán)：酚醛樹脂行業(yè)絕對(duì)龍頭

圣泉集團(tuán)系國內(nèi)酚醛樹脂、呋喃樹脂產(chǎn)銷量最大的企業(yè)，集合成樹脂及復(fù)合材料、生 物質(zhì)化工材料及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體。公司將農(nóng)作物廢棄物玉米芯、秸稈 中的半纖維素、木質(zhì)素、纖維素三大成分提純并高效利用，形成了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生 物質(zhì)精煉技術(shù)，不僅生產(chǎn)木糖、L-阿拉伯糖、表面活性劑等生物質(zhì)化工產(chǎn)品，同時(shí)利用木 質(zhì)素、半纖維素制成木質(zhì)素酚、糠醛等用于生產(chǎn)呋喃和酚醛樹脂，形成了生物質(zhì)化工產(chǎn)業(yè) 與合成樹脂產(chǎn)業(yè)一體化產(chǎn)業(yè)鏈條，實(shí)現(xiàn)了對(duì)植物秸稈的循環(huán)利用。

公司產(chǎn)品沿產(chǎn)業(yè)鏈不斷縱深延伸。截至 2020 年末，公司酚醛樹脂、呋喃樹脂產(chǎn)能分 別達(dá)到 36 萬噸/年和 10 萬噸/年，產(chǎn)銷規(guī)模均居國內(nèi)第一、世界前列。同時(shí)，公司通過持 續(xù)科技創(chuàng)新與應(yīng)用拓展，產(chǎn)品進(jìn)一步延伸至陶瓷過濾器、固化劑、涂料、保溫冒口、電子 級(jí)環(huán)氧樹脂、高強(qiáng)低密度酚醛 SMC、口罩等，產(chǎn)品矩陣不斷完善。公司通過 IPO 募投項(xiàng) 目擴(kuò)大公司酚醛樹脂及其高端復(fù)合材料、陶瓷過濾器和冒口、高端電子化學(xué)品的生產(chǎn)能力， 有利于鞏固行業(yè)領(lǐng)先地位。

公司營收整體穩(wěn)健增長，合成樹脂及復(fù)合材料占比最高。2020 年，全球新冠疫情爆 發(fā)，公司衛(wèi)生防護(hù)用品業(yè)務(wù)大幅提升，帶動(dòng)業(yè)績迅猛增長。2020 年公司實(shí)現(xiàn)營收 83.2 億 元，同比增長 41%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 8.8 億元，同比增長 86%。2021 年前三季度公司實(shí) 現(xiàn)營收 63.6 億元，同比增長 1%，扣除衛(wèi)生防護(hù)用品外的業(yè)務(wù)營收實(shí)現(xiàn) 43%的同比增長。 其中，合成樹脂及復(fù)合材料營收占比最高，除 2020 年以外常年保持在 65%左右，成為公 司業(yè)績的主要增長動(dòng)力。

科拓生物：國內(nèi)益生菌產(chǎn)業(yè)第一股

科拓生物是一家主要從事復(fù)配食品添加劑、食用益生菌制品以及動(dòng)植物微生態(tài)制劑研 發(fā)、生產(chǎn)與銷售的高新技術(shù)企業(yè)。公司擁有 1 萬余株乳酸菌的菌種資源庫，掌握了益生菌 分離、篩選、評(píng)價(jià)、培養(yǎng)、冷凍干燥和保藏的全套技術(shù)。目前，公司形成了“兩個(gè)基礎(chǔ)， 三大系列”的良好業(yè)務(wù)布局，兩個(gè)基礎(chǔ)是指食品配方、復(fù)配食品添加劑配方及相應(yīng)工藝技 術(shù)以及乳酸菌菌種資源庫和益生菌菌株篩選、評(píng)價(jià)及生產(chǎn)、儲(chǔ)藏的相關(guān)工藝技術(shù)；三大系 列是指復(fù)配食品添加劑、食用益生菌制品和動(dòng)植物微生態(tài)制劑。

公司業(yè)績近年來整體上行，毛利水平高位運(yùn)行。2016~2020 年，公司營業(yè)收入及歸母 凈利潤持續(xù)增長，年均復(fù)合增長速率分別達(dá)到 6.8%和 70.1%。2021 年前三個(gè)季度，公司 實(shí)現(xiàn)營收 2.7 億元，同比增長 10.0%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 0.8 億元，同比增長 17.0%。從營 收分業(yè)務(wù)占比來看，復(fù)配食品添加劑業(yè)務(wù)是公司各項(xiàng)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)和現(xiàn)有業(yè)績的基石，營收 占比常年維持在 80%左右；食用益生菌制品業(yè)務(wù)在公司經(jīng)營業(yè)績中的占比不斷提高，2020 年達(dá)到 23.7%。另外，公司毛利率保持高位運(yùn)行，2020 年復(fù)配食品添加劑、動(dòng)植物微生 態(tài)制劑、食用益生菌制品毛利率分別達(dá)到 46.3%、59.8%、52.4%。

金丹科技：聚乳酸產(chǎn)業(yè)鏈集大成者

金丹科技系國內(nèi)乳酸生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)，擁有高效工程菌種的選育、乳酸及衍生產(chǎn) 品的制備、提純等多項(xiàng)核心技術(shù)和關(guān)鍵工藝。同時(shí)，公司積極布局乳酸產(chǎn)業(yè)鏈一體化，在 掌握有機(jī)胍催化生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)軍乳酸下游可降解環(huán)保新材料丙交酯及聚乳酸領(lǐng)域， 產(chǎn)業(yè)鏈一體化帶來的規(guī)模優(yōu)勢和成本優(yōu)勢將為公司產(chǎn)品提供有力競爭。在可降解材料的方 面，公司還進(jìn)一步開發(fā)生物降解聚酯 PBAT，通過與聚乳酸、淀粉等材料共混直接生產(chǎn)生 物降解制品以提升產(chǎn)品附加值。

公司產(chǎn)能擴(kuò)張潛力大，生產(chǎn)規(guī)模化進(jìn)一步提升。公司目前擁有乳酸產(chǎn)能 10.5 萬噸/年， 乳酸鹽和乳酸酯產(chǎn)能 2.3 萬噸/年，淀粉產(chǎn)能 20 萬噸/年，石膏制品產(chǎn)能 6.5 萬噸/年，各類 乳酸及乳酸鹽產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于食品、飼料、生物降解材料、工業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域。另外，根 據(jù) 2021 年中報(bào)，公司成功建設(shè) 1 萬噸/年丙交酯生產(chǎn)線，已經(jīng)能穩(wěn)定產(chǎn)出符合設(shè)計(jì)要求的 丙交酯產(chǎn)品。在建產(chǎn)能方面，公司計(jì)劃新增乳酸產(chǎn)能 25 萬噸/年，淀粉產(chǎn)能 20 萬噸/年， 石膏制品 20 萬噸/年，PBAT 產(chǎn)能 6 萬噸/年，規(guī)模優(yōu)勢進(jìn)一步擴(kuò)大有利于拓展發(fā)展空間。

公司經(jīng)營穩(wěn)健，營收持續(xù)加速增長。2016~2020 年，公司營業(yè)收入及歸母凈利潤持續(xù) 增長，年均復(fù)合增速分別達(dá)到 15.1%和 22.2%。2021 年前三個(gè)季度，公司實(shí)現(xiàn)營收 10.1 億元，同比增長 40.6%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 1.1 億元，同比增長 7.7%。未來，隨著乳酸、 聚乳酸、PBTA 等新建產(chǎn)能的陸續(xù)投產(chǎn)，公司業(yè)績有望保持高速增長勢頭，經(jīng)濟(jì)效益大幅 提高。

三元生物：赤蘚糖醇全球霸主

三元生物自 2007 年成立以來專注深耕赤蘚糖醇產(chǎn)品十余年，先后攻克菌種選育、配 方優(yōu)化、發(fā)酵控制、結(jié)晶提取等多個(gè)環(huán)節(jié)的工藝難題，逐步發(fā)展成為全球赤蘚糖醇行業(yè)內(nèi) 產(chǎn)能及產(chǎn)量最大、市場占有率最高的企業(yè)。截至 2021 年 6 月末，公司擁有赤蘚糖醇產(chǎn)能 8.5 萬噸/年，產(chǎn)能利用率超過 90%。公司 IPO 募資新建 5 萬噸/年赤蘚糖醇產(chǎn)能，預(yù)計(jì)將 于 2023 年投產(chǎn)，市場份額有望進(jìn)一步提升。公司在鞏固赤蘚糖醇行業(yè)優(yōu)勢地位的基礎(chǔ)上， 推出赤蘚糖醇與甜菊糖苷、羅漢果甜苷、三氯蔗糖等高倍甜味劑復(fù)配的產(chǎn)品，進(jìn)一步延伸 了赤蘚糖醇產(chǎn)業(yè)鏈，提升了公司的市場競爭力和盈利能力。

赤蘚糖醇細(xì)分市場量價(jià)齊升，助力公司業(yè)績大幅擴(kuò)張。2016~2020 年，公司營業(yè)收入 及歸母凈利潤持續(xù)增長，年均復(fù)合增速分別達(dá)到 72.6%和 88.4%。2021 年前三個(gè)季度， 公司實(shí)現(xiàn)營收 13.1 億元，同比增長 132.3%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 4.4 億元，同比增長 155.9%。 從營收分業(yè)務(wù)占比來看，赤蘚糖醇業(yè)務(wù)是公司現(xiàn)有業(yè)績的基石，2021H1 收入占比約 91.5%。 同時(shí)，公司毛利率總體穩(wěn)中有升，2021H1 達(dá)到 44.3%的較高水平。未來，隨著 5 萬噸/ 年赤蘚糖醇項(xiàng)目的投產(chǎn)，公司進(jìn)一步擴(kuò)大龍頭企業(yè)優(yōu)勢，業(yè)績有望持續(xù)高速提升。

利爾化學(xué)：草銨膦和氯代吡啶類除草劑雙龍頭

利爾化學(xué)成立于 1993 年，經(jīng)過近三十年發(fā)展開拓了除草劑、殺菌劑、殺蟲劑三大系 列共 40 余種原藥、100 余種制劑以及 2-甲基吡啶等部分化工中間體。其中，公司擁有草 銨膦產(chǎn)能 15400 噸/年，系國內(nèi)最大規(guī)模的草銨膦原藥生產(chǎn)企業(yè)；擁有畢克草產(chǎn)能 2800 噸 /年、毒莠定產(chǎn)能 3000 噸/年、氟草煙 1300 噸/年，氯代吡啶類除草劑產(chǎn)能產(chǎn)量穩(wěn)居國內(nèi)前 茅。

積極布局 L-草銨膦，依托專利技術(shù)助力行業(yè)領(lǐng)先。據(jù)我們統(tǒng)計(jì)，目前全球草銨膦的產(chǎn)能合計(jì)約 5.25 萬噸（包含輝豐股份待復(fù)產(chǎn) 0.5 萬噸），規(guī)劃產(chǎn)能約 12.25 萬噸；而全球草 銨膦市場空間在 10 億美金左右，折合原藥用量僅 3.5 萬噸/年，行業(yè)存在著產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)。 與消旋的 DL-草銨膦相比，L-型草銨膦的理論效果約為外消旋產(chǎn)品的 1.8-2 倍，而成本上 不超過消旋產(chǎn)品的 1.5 倍，具有較大的調(diào)價(jià)空間，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)普通草銨膦的快速替代。

公 司在廣安及綿陽基地分別規(guī)劃 3000 噸/年和 30000 噸/年 L-草銨膦在建產(chǎn)能。從合成工藝 上來看，利爾化學(xué)采用合成生物學(xué)方法，參考公司《一種 L-高絲氨酸生產(chǎn)菌株及其構(gòu)建方 法和應(yīng)用》，公司通過 Lambda-Red 重組、FLP-FRT 重組和 CRISPR/Cas9 技術(shù)，對(duì)野生 大腸桿菌 MG1655 進(jìn)行基因的敲除和編輯，得到的L-高絲氨酸生產(chǎn)菌株能夠利用葡萄糖和少量氮源代謝生產(chǎn) L-高絲氨酸。公司再利用自有的 MDP 經(jīng)過 3步反應(yīng)即可制備高手性 的 L-草銨膦，避免了丙烯醛及氫氰酸等化合物的使用，有望顯著降低生產(chǎn)成本。

近年來公司業(yè)績保持穩(wěn)定增長。2016~2020 年，公司營業(yè)收入及歸母凈利潤持續(xù)增長， 年復(fù)合增速分別達(dá)到 25.8%和 30.9%。2021 年前三個(gè)季度，得益于主要產(chǎn)品銷量及價(jià)格 同比增加，公司實(shí)現(xiàn)營收 42.8 億元，同比大幅增長 27.4%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 6.1 億元，同 比大幅增長 46.8%。（報(bào)告來源：未來智庫）

金達(dá)威：國內(nèi)營養(yǎng)健康全產(chǎn)業(yè)鏈龍頭

金達(dá)威成立于 1997 年 11 月，逐步發(fā)展成為貫穿上游原材料供應(yīng)?中游保健品生產(chǎn)加 工?下游終端產(chǎn)品銷售的營養(yǎng)健康全產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)。營養(yǎng)保健食品原料產(chǎn)品涵蓋輔酶 Q10 系列、維生素 A 系列、維生素 D3 系列、維生素 K2 系列、NMN 原料等；營養(yǎng)保健食 品終端產(chǎn)品包括膳食補(bǔ)充劑、能量補(bǔ)充劑、運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)食品、功能性營養(yǎng)食品等。其中，公 司采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的微生物發(fā)酵工藝生產(chǎn)輔酶 Q10，目前已成為全球最大輔酶 Q10 生產(chǎn)廠家之一、國內(nèi)最大的輔酶 Q10 出口企業(yè)。

公司近年?duì)I收、利潤總體穩(wěn)中有升。憑借在營養(yǎng)保健原料端的深度布局，以及終端產(chǎn) 品品類的多樣性、成分的科學(xué)性，公司近年經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)步提升。2016~2020 年，公司營業(yè) 收入及歸母凈利潤年均復(fù)合增速分別達(dá)到 20.5%和 33.7%。2021 年前三個(gè)季度，公司實(shí) 現(xiàn)營收 27.0 億元，同比增長 5.3%；實(shí)現(xiàn)歸母凈利潤 6.7 億元，同比減少 16.2%。未來隨 著維生素 A、維生素 D3、玻尿酸等新建產(chǎn)能的落地，公司業(yè)績有望步入高速發(fā)展期。

保健品終端業(yè)務(wù)比重上升，維生素 A 與輔酶 Q10 優(yōu)勢競爭地位保持。自 2015 年公司 步入保健品終端銷售業(yè)務(wù)，保健品逐步發(fā)展成為公司主營業(yè)務(wù)之一，2020 年其營收占比 已達(dá)到 52.65%；同時(shí)公司保健品盈利水平呈現(xiàn)穩(wěn)步上升態(tài)勢，2021年實(shí)現(xiàn)毛利率 35.19%。 對(duì)于維生素 A 和輔酶 Q10 傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，由于公司供應(yīng)端的龍頭競爭力，疊加價(jià)格上揚(yáng)有利 因素，其毛利率維持在 70-80%的高位運(yùn)行。

平臺(tái)型公司：提供集成化的合成生物學(xué)平臺(tái)

典型平臺(tái)型企業(yè)多分布在國外，以微生物開發(fā)技術(shù)為基礎(chǔ)。平臺(tái)型企業(yè)依托涵蓋軟件 工程、生化工具、自動(dòng)化平臺(tái)、機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)科學(xué)、代碼庫等理論與技術(shù)在內(nèi)的集成化 平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到微生物開發(fā)、最終規(guī)模化生產(chǎn)的進(jìn)程。其中，微生物細(xì)胞工廠的 開發(fā)是平臺(tái)型企業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，依賴于“設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”的循環(huán)迭代：首先利用系 統(tǒng)生物學(xué)工具建立微生物的代謝模型，設(shè)計(jì)微生物細(xì)胞工廠改進(jìn)目標(biāo)；接著通過基因工程 手段進(jìn)行菌株構(gòu)建；對(duì)菌株進(jìn)行表征，并結(jié)合高通量分析或組學(xué)分析等手段對(duì)目標(biāo)參數(shù)進(jìn) 行評(píng)估；根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn)；重復(fù)迭代，直至獲得滿足需求性狀的目的微生 物細(xì)胞工廠。

Zymergen：合成生物學(xué)領(lǐng)域平臺(tái)型巨頭

Zymergen 成立于 2013 年，總部位于加州埃默里維爾，是典型的合成生物學(xué)領(lǐng)域平 臺(tái)型公司。公司利用生化工具、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)化等理論與技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新產(chǎn)品與材料，經(jīng) “設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”的循環(huán)迭代最終完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到規(guī)模化生產(chǎn)的進(jìn)程。2014 年 1 月，公司獲得 200 萬美元種子輪融資，隨后的幾年內(nèi)又分別進(jìn)行了 A 至 D 輪的融資。2021 年 4 月 22 日，公司正式在納斯達(dá)克上市，成為合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)重要的里程碑。

Zymergen 尚未從產(chǎn)品銷售中獲得收入，當(dāng)前收入主要來源于研發(fā)服務(wù)協(xié)議和合作收 益。2021 年前三個(gè)季度，公司實(shí)現(xiàn)營收 1370 萬美元，其中研發(fā)服務(wù)協(xié)議收入占比為 76.2%， 對(duì)外合作收入占比為 23.8%。此外，由于下游市場推廣受阻，公司首款產(chǎn)品 Hyaline 的預(yù) 期銷售延緩，2021 年前三個(gè)季度，公司凈虧損增加至 2.6 億美元。因此，盡管公司已經(jīng)實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)器學(xué)習(xí)和合成生物學(xué)的技術(shù)融合，真正到應(yīng)用層面仍需考慮后續(xù)產(chǎn)品落地和 量產(chǎn)的難度。

GinkgoBioworks：致力于生物鑄造平臺(tái)的獨(dú)角獸企業(yè)

GinkgoBioworks 成立于 2009 年，是一家專注于生物鑄造廠、代碼庫以及由此產(chǎn)生 的下游價(jià)值的合成生物獨(dú)角獸企業(yè)。GinkgoBioworks 由麻省理工學(xué)院合成生物學(xué)領(lǐng)域?qū)?家 TomKnight 教授及幾位研究生于美國波士頓創(chuàng)立，以為客戶提供微生物的研發(fā)服務(wù)為主 要業(yè)務(wù)，致力于對(duì)微生物進(jìn)行基因改造用于生產(chǎn)高端化學(xué)材料或優(yōu)化化工業(yè)生產(chǎn)。在公開 上市之前，GinkgoBioworks 已經(jīng)在 9 輪融資中籌集了 8 億美元，其中包括比爾·蓋茨資 產(chǎn)管理公司的參投。2021 年 5 月，GinkgoBioworks 通過 SPAC 在紐約交易所上市。

GinkgoBioworks 目前仍處于虧損狀態(tài)，但生物鑄造平臺(tái)的快速發(fā)展使得公司營收呈 現(xiàn)高速增長趨勢。2020 年，盡管公司經(jīng)營受到全球新冠疫情的影響，實(shí)現(xiàn) 7670 萬美元營 收，相較于 2019 年的 5420 萬美元增長 42%。2021 年以來，公司營收大幅提升，前三季 度達(dá)到 1.65 億美元，同比增長 271%。預(yù)計(jì)未來 GinkgoBioworks 的生物鑄造廠的代工收 入和新項(xiàng)目的增長將繼續(xù)推升公司業(yè)績，實(shí)現(xiàn)扭虧為盈。

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