編者按：在上節文章《合成生物行業分析（上）》中闡述到，目前的合成生物企業在商業模式上主要分爲産品型和平台型。産品型公司的核心是(shì)選品能力，本節文章将選擇幾個重點的選品方向進行具體分析。
合成生物行業分析（下(xià)）
瑞鵬資産 程嫄婷
在上節文章《合成生物行業分析（上）》中闡述到，目前的合成生物企業在商業模式上主要分爲産品型和平台型。其中産品型公司是(shì)當前國内合成生物學領域基數最大的一類型企業。産品型公司的核心是(shì)選品能力，在選品時需要從法規、市場、可替代性、銷售上進行多維度綜合考慮。本節文章将選擇幾個重點的選品方向進行具體分析。
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(shì)利用谷物、豆科、稭稈等可再生生物質爲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、有機酸、烷烴、烯烴等基礎生物基化學品。生物基大宗商品的産品規模在千噸、萬噸級以上，屬于重資産投入，核心是(shì)成本控制、産業化能力及規模效應。隻有成本足夠低廉，才能實現(xiàn)對現(xiàn)有大化工産品的替代。
中國生物基産品正在向大宗産品滲透，而以糧食作爲碳源（玉米、小(xiǎo)麥、澱粉）勢必無法大規模用于生物制造産業，發展“不與民争糧”的生物質碳源平台是(shì)生物制造可持續發展的重要前提。目前，稭稈制糖是(shì)合成生物學制備大宗商品材料的解決方案之一。中國稭稈資源量巨大，2022年稭稈綜合利用市場規模爲2065.4億元，同比2021年增長6.41%。稭稈在傳統農業生産中被視爲副産品或廢棄物，農作物稭稈的價格僅是(shì)糧食的十分之一，而糖類物質含量卻與糧食籽粒相(xiàng)近（糧食約70% ，稭稈約65%），且産量巨大、性質穩定，是(shì)生物質資源利用中避免糧食消耗的最佳替代品之一。非糧生物質中農作物稭稈以及農業剩餘物中含有大量的纖維素（植物細胞壁），在原料預處理、糖化和發酵效率等方面難度較大，如何實現(xiàn)高效、低成本的綜合開發、收儲稭稈，是(shì)非糧生物質産業化應用的關(guān)鍵問題之一。
（二）生物基大宗商品-生物基可降解材料
在碳中和碳達峰的發展背景下(xià)，相(xiàng)關(guān)政策持續在限制塑料用品上發力，并鼓勵推動可降解材料的發展。國家市場監督管理總局、國家标準化管理委員(yuán)會發布公告稱，《GB/T41010-2021生物降解塑料與制品降解性能及标識要求》《GB/T41008-2021生物降解飲用吸管》兩個國家推薦性标準于2022年6月1日實施。我國是(shì)全球最大的塑料生産國與消費(fèi)國，塑料消費(fèi)量占全球的比重達15%。根據相(xiàng)關(guān)數據，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。
随着政策力度加大以及可降解塑料應用的不斷擴大，一旦實現(xiàn)大規模替代将爲可降解塑料提供巨大的市場空間。預計到2025年，預計我國可降解塑料需求量可到238萬噸，市場規模可達477億元，到2030年，預計我國可降解塑料需求量可到428萬噸，市場規模可達855億元。
生物可降解材料性能各異，其中PLA（聚乳酸）和PHA（聚羟基脂肪酸酯）是(shì)目前國内生物基可降解材料的主要發展方向。
根據海正生物招股書(shū)中數據，2021年國内PLA的市場價格在2.5-2.9萬元/噸，PHA爲5.1-6.2萬元/噸，而傳統塑料PE、PS、PP的市場價格在0.8-1.4萬元/噸。PLA、PHA相(xiàng)比傳統塑料的材料成本高出數倍，成本的明顯差距是(shì)限制生物基可降解材料發展的主要原因。
相(xiàng)比PLA聚焦于日常應用場景，PHA更容易降解，可以落地的領域更爲豐富，能夠布局到高端領域中。目前，PHA的廠商傾向與已具備量産能力的PLA企業合作，以獲得雙方的優勢（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，微構工場和同傑良共同開啓聚PLA和PHA共混纖維、無紡布方面的合作。在PHA産能有限、成本未能很好控制的當下(xià)，PHA+PLA是(shì)創新企業發展的選擇方案之一。投資重點關(guān)注PLA企業對丙交酯技術的掌握能力，以及PHA企業的降本增效能力。
（三）生物基大宗商品-PDO
PDO（1,3-丙二醇）是(shì)一種無色、無臭、具吸濕性的粘稠狀透明液體。下(xià)遊應用的80%是(shì)與對苯二甲酸聚合生産優異的聚酯材料聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT），PTT是(shì)傳統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爲PTT潛在的主要替代市場。在日化學品領域，PDO可替代傳統石化來源的1,3-丁二醇等其他二元醇；在醫藥領域，一些醫藥品種需要用PDO作原料中間體或作特殊溶劑；在聚氨酯領域，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，不僅顯著改善傳統聚氨醋的加工性能，還賦予聚氨醋生物基原料标示，聚氨醋在汽車内飾、家具、塗料、服裝、家電等衆多領域已得到廣泛應用；在可降解塑料市場領域，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Markets and Markets，2020年全球PDO市場規模約4億美元，預計至2025年将增長至近7億美元，21-25年CAGR達11.4%。從國内市場規模來看，據統計，2020年中國PDO需求量約4.3萬噸，15-20年CAGR達26%，而受限于國内工業化技術和量産瓶頸，PDO仍主要依賴進口，2020年進口依賴度約78%，進口産品主要來自杜邦，并由其在中國地區的PTT聚酯代工企業加工生産PTT聚酯。
PDO（1,3-丙二醇）市場需求的80%由下(xià)遊的PTT纖維拉動。1,3-丙二醇價格爲PTT纖維的主要彈性成本，因此1,3-丙二醇價格下(xià)降是(shì)推動下(xià)遊PTT纖維放(fàng)量的關(guān)鍵因素。PTT相(xiàng)較PET、PBT、PA6等纖維多方面性能占優，但(dàn)受限于PDO供給等因素，PTT價格相(xiàng)比PET、PBT和PA6不占優勢，限制了其應用拓展。
從國内市場競争格局來看，杜邦公司處于生物法制備PDO的壟斷地位，2022年華峰化學收購了杜邦2大生産基地。國内可生物法制備PDO的企業有張家港美景榮化學年産能1萬噸、蘇州蘇震生物（東方盛虹子公司）年産能2萬噸、廣東清大智興年産能2.4萬噸、以及華恒生物拟新建年産能5萬噸。其中，國内僅華峰化學（收購了杜邦産線(xiàn)）、清大智興掌握了葡萄糖路徑（成本優勢明顯）制備PDO的技術。
投資重點關(guān)注是(shì)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(shì)唯一具有共轭芳香環結構的生物基平台分子，經糖脫水成五羟甲基糠醛（HMF），再得呋喃二甲酸（FDCA）能替代傳統石油基路線(xiàn)産物PX（對二甲苯）、PTA（對苯二甲酸），并由此衍生出其他廣泛的應用。
作爲重要的大宗有機原料之一，PTA在紡織工業、石油化工中發揮着重要作用，用于生産聚酯纖維、瓶級聚酯、膜級聚酯，生活中的服裝、琳琅滿目的食品包裝中都有PTA的身影，全球對PTA以及下(xià)遊應用的需求至少可以達到萬億級的市場規模。因PTA的來源是(shì)石油，且PTA的生産具有工藝流程複雜(zá)、物耗能耗大、副産物多、廢水排放(fàng)量大、污染物濃度高等特點，對環境并不友(yǒu)好。相(xiàng)比之下(xià)，FDCA是(shì)一種新型生物質材料，具有可回收、生物可降解的環保特性；在高阻隔性包裝、高性能纖維、電子包裝材料、高端醫療器械、特種工程等戰略性新材料領域具有廣闊的應用前景，FDCA也被認爲是(shì)石油衍生物對苯二甲酸PTA的最合适的替代物。
目前産業發展的難點在于：（1）5-羟甲基糠醛（HMF）是(shì)葡萄糖和果糖脫水後的産物，從糖到HMF的轉化率低，且HMF活性很大，後端分離(lí)純化的問題阻礙了産業發展；（2）用于生産PEF聚酯的重要原料呋喃二甲酸（FDCA）大規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衍生物的成本結構也都類似），當前，絕大部分生産商的成本依然在十幾萬元/噸以上，因此，隻有把HMF的成本降低到1-2萬元/噸的區間，才真正能夠把整個産業發展起來。
從國内的競争情況來看，國内最早制備HMF的企業是(shì)甯波糖能，主要競争對手爲中科國生，其他競争企業如雲上新材、合肥利夫，主要是(shì)采購HMF做下(xià)遊FDCA應用的研發。投資重點關(guān)注企業是(shì)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産技術主要包括四大類型：動植物提取技術、化學合成技術、生物發酵技術、合成生物技術。天然植物提取技術、生物發酵技術和合成生物技術是(shì)目前行業的主流，其中合成生物技術也是(shì)未來生産技術的主要發展方向。
合成生物技術受到了政策與資本的大力加持，但(dàn)由于大宗原料的規模化生産難度較高、食品農業與醫療領域的審批較嚴格等影響，合成生物技術在化妝品原料領域率先得到了廣泛應用。化妝品活性原料具有規模相(xiàng)對較小(xiǎo)、價值量高、大量原料已獲批準的特點，契合合成生物技術當前發展階段，使得合成生物化妝品原料快速發展，湧現(xiàn)出一批新興企業推動化妝品活性原料的廣泛使用。
合成生物學生産化妝品原料的優勢爲：（1）提升産率。華熙生物首席科學家郭學平表示，采用微生物發酵技術生産透明質酸的産率是(shì)16-17g/L，而2020年華熙生物實驗室采用合成生物技術，産率提高至74g/L。（2）降低生産成本。以華恒生物爲例，其研發構建了以可再生葡萄糖爲原料厭(yàn)氧發酵生産L-丙氨酸的微生物細胞工廠。2019年通過該生物合成的L-丙氨酸平均售價爲1.58萬元/噸，而傳統酶法生産的平均售價爲2.03萬元/噸。（3）綠色環保。生物基生産過程條件較傳統化工溫和，可以節約生産過程中的能源消耗。
根據Synbio統計的合成生物泛美容健康企業的選品上來看，麥角硫因、依克多因、NMN已經是(shì)很成熟的産品。如依克多因（Ectoin）是(shì)一種氨基酸衍生物，具有增強皮膚免疫力、保濕鎖水、加速細胞修複、修複紫外線(xiàn)損傷等功效，依克多因被廣泛添加于護膚産品中。依克多因己有30多年的化妝品領域的應用曆史，2019年受益于德國默克公司部分專利項目過期，中國化妝品企業逐步引進依克多因。自默克公司的專利到期後，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生産，2020年中旬國産依克多因價格約 6000-8000 元/千克。目前，市場中多家公司已具備規模化生産能力，如華熙生物2022年依克多因原料銷售額實現(xiàn)翻倍增長；中科欣揚依克多因産能約10噸，單位産量70g/L，純度達99.99%。
在合成生物制備化妝品原料領域，需要核心關(guān)注市場天花闆高、差異化明顯、有技術門檻的選品，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(shì)一種天然的生物高分子材料，具有良好的生物相(xiàng)容性、生物可降解性和生物活性等優良特性，因此在醫學、食品、化妝品、保健品等領域中被廣泛應用。人體中共發現(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、分布較爲廣泛：（1）I 型膠原蛋白，含量最高，占成人體内膠原蛋白總量的 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、神經視網膜等部位，維護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(shì)維持組織彈性和基本結構，嬰兒階段含量能達到 80%，随着年齡增長會大幅流失，是(shì)抗衰抗老主力軍。
合成生物學技術生産的重組膠原蛋白克服了傳統動物膠原蛋白可能存在的病毒隐患、排異反應風險、功能性、吸收性不确定等多重弊端，具有良好的生物相(xiàng)容性和安全性以及很低的抗原性，因而可以廣泛應用于生物醫學領域，包括醫用敷料、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模的增速較快，重組膠原蛋白的市場規模有望于2023年超越動物源性膠原蛋白市場規模。據弗若斯特沙利文，2017-2022年，中國膠原蛋白整體的市場規模從97億元增至397億元，CAGR 高達 33%。預計到 2027年，中國膠原蛋白的市場規模将達到1738 億元。按零售額計算，中國重組膠原蛋白産品的市場規模從 2017年的15億元增長至 2021 年的 108 億元，CAGR 爲 63%，并預計将在2027 年進一步增至 1083 億元，占到中國膠原蛋白市場的 62.3%。
根據國家藥監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(shì)最好的，最接近人體内天然膠原蛋白結構，具有三螺旋結構。目前重組膠原蛋白最大的難點在于穩定三螺旋結構的搭建，膠原蛋白獨特的三螺旋結構是(shì)起到支撐皮膚和刺激細胞再生作用的關(guān)鍵原因，不僅能支撐皮膚硬度、使皮膚堅固，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定的三螺旋結構、更完整的基因序列表達、更接近人體同源膠原蛋白的方向不斷突破。
國内重組膠原蛋白競争激烈，行業頭部有巨子生物、錦波生物等，但(dàn)都是(shì)基于微生物細胞（大腸杆菌等）爲底盤開發，重組膠原蛋白爲線(xiàn)性無法有三螺旋結構，并且以一、二類器械爲主，國内錦波生物的薇旖美是(shì)唯一一款獲國家藥品監督管理局獲三類醫療器械上市的重組III型人源化膠原蛋白注射劑，于2021年6月獲批。穩定的全長三螺旋三型重組人膠原蛋白需要基于CHO細胞（中國倉鼠卵巢細胞）開發，相(xiàng)較于合成生物學領域常用的微生物細胞系，CHO細胞由于與人類細胞系的近似性，CHO 細胞在對一些複雜(zá)的功能蛋白的折疊和修飾上具有非常顯著的優勢。國内掌握CHO細胞開發的企業極少，其在生物醫藥、醫美領域具有強烈的需求。
三、食品行業
（一）合成生物制備食品産品概況
在食品領域，合成生物學爲大規模食品生産建立了新方法，開發了多種功能的替代蛋白、合成天然稀有産物、提供微生物油脂、生産食品添加劑和食品原料，以及研發風味、形态可控的食品産品，實現(xiàn)更安全、更營養和更可持續的食品獲得方式。
（二）食品行業-HMOs
母乳低聚糖（HMOs）由3-14個單糖組成，爲直鏈或支鏈結構，可形成上千種結構，目前已發現(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，其稀有性及獨特的營養價值已得到廣泛認可。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揮重要作用。
根據新思界産業研究中心發布的《2022-2026年中國母乳低聚糖（HMOs）行業應用市場需求及開拓機會研究報告》顯示，2021年，全球母乳低聚糖（HMOs）行業規模已達到3.8億美元以上，預計2027年将達到9億美元。同時，合成生物學的迅猛發展爲母乳低聚糖（HMOs）的工業化生産、應用場景帶來更多可能性。
美國和歐盟已經批準7種HMOs（2’-FL，3-FL，LNT，LNnT，3’SL，6’SL，混合成分2’-FL/DFL）可應用于嬰幼兒配方奶粉。澳大利亞和新西蘭食品标準局、新加坡、馬來西亞、泰國和韓國等國也批準了多種HMOs的應用，而批準的添加水平主要依據各國/地區母乳中HMOs的含量情況而制定。在我國，國家衛生健康委員(yuán)會除了已公開征求過意見(jiàn)的2’-FL和LNnT外，2023年5月4日，國家衛生健康委員(yuán)會公示平台發布了我國首個6’-SL的受理信息；又(yòu)受理了包括3’-SL在内的3個HMOs産品，衛健委不久後将有機會根據三新食品的要求推動對HMOs進行審批上市。
HMOs産業的海外競争格局更加激烈，已經批準多款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、化工龍頭企業均有涉及。當前國内同類型企業大多處于初創階段。由于食品監管嚴格，國内政策尚不明朗，需要有較好的海外銷售渠道，或者與下(xià)遊産業方合作銷售。
