合成生物學行業研究1

四個維度闡釋合成生物學對世界和中國的戰略意義定義合成生物學——

設計改造生命系統合成生物學：設計改造生命系統，合成具有成本規模優勢的產品。在此處需要指出我們更關注合成生物學產業上而并非學術上的定義，因此最終將落地到產品。整個流程可以分

為前端-菌株改造；后端-通過發酵過程實現生物生產。輸入端原料為菌株能夠利用的營養物質如葡萄糖等。合成生物學具有劃時代意義——碳中和合成生物學應用較為廣泛的合成化學品領域，劃時代意義體現在其完全符合“碳中和”的要求，將成為ESG投

資重點：1）生物基生產過程條件較傳統化工溫和，可以節約生產過程中的能源消耗。2）生物基生產原料多為

淀粉，葡萄糖等，相較于石油可再生。3）可以設計厭氧過程通路，完全不排放CO2甚至吸收CO2。

根據碳中和要求，目前階段某些化學品的石油基化工法產能已經不再獲批，例如丁二酸。遠期看，當各企業的

碳配額明確后，減少的碳排放將直接轉化為經濟效益。按照目前中國碳交易市場價格，碳排放價格為42元/噸，

歐盟交易價格為90歐元/噸。目前碳交易國內首批納入發電行業，根據相關規定，“十四五”期間石化、化工、

建材、鋼鐵、有色、造紙、航空等高排放行業也將陸續納入全國碳市場，屆時碳排放價格將進一步走高。減排實例：以ADA工業生產為例對比碳排放及能源消耗。KA-油法工業生產ADA需要首先將環己烷高溫高壓氧

化為KA-油（環己醇與環己酮），進一步在銅、釩催化下利用硝酸氧化，在消去氮氧化合物與水后，在硝酸中結

晶得到己二酸，該過程產生的副產物戊二酸、丁二酸、戊酸、己酸經進一步精制得到己二酸。過程中產生的氣

體副產物包括碳氧化合物與氮氧化合物，其中，NO、NO2可完全回收，以硝酸的形式返回到工藝生產中，而

N2O則不能回收，必需經歷下游的處理。合成生物學方法已經發展到可以利用葡萄糖生產己二酸，合成過程中

溫度保持在30℃，pH環境通過緩沖液維持，減少碳排放，氣體副產物排放與能源消耗。2

合成生物學百花齊放，主要分為平臺型與產品型公司合成生物學公司分類：平臺型與產品型合成生物學全過程由前端菌種改造，后端生物生產組成。根據企業發展的出發點，有更側重前端菌種改造的平

臺型公司，有在后端具備優勢，做產品落地的產品型公司。從產業角度，在產品落地過程中，前端菌種改造是

基礎，后端放大生產工藝是保障。相輔相成，缺一不可，前后端均有關鍵指標與KnowHow。從投資角度來看，利用規模生產優勢對石化產業鏈進行破壞式創新替代是當務之急且切實可行的，因此中短期

看好具備規模生產能力的后端產品企業（中國具備天然優勢）；而要想平臺不斷延伸并創造新的產品需求則需

要前端菌株的改造能力，因此中長期來看，具備菌株改造優化能力的前端企業更具備平臺潛力。合成生物學行業全景：百花齊放按照以上分類標準，各個類型公司均可以找到代表公司，整個行業呈現百花齊放的業態。產品型公司根據產品

應用場景進一步分為化工品及消費品兩類。平臺型公司與產品型公司可以互相轉化，平臺型公司同樣可能孵化

或生產產品；產品型公司打通某一代謝通路后可成為平臺公司。針對不同類型公司的投資路徑總結針對以上不同類型的合成生物學公司，我們分別總結投資路徑如下，并分別可以尋找海外市場的對標：1）平臺

型公司要重點關注底盤細胞改造技術儲備與能力，基因組數據的積累程度。2）平臺型公司向下游延伸做產品后

，投資要點除去關注改造細胞的技術平臺外，需要額外關注選品邏輯與工業化生產能力。3）利用合成生物學進

行化工品生產的公司投資要點為產品的成本優勢（包括生產成本與綠色成本），具體可拆解為菌株本身生產效

率與后端發酵工藝及分離技術，其中菌株本身生產效率是基礎，后端工藝至關重要。4）以合成生物學方式生產

消費品的公司投資要點更為關注產品本身的市場推廣，合成生物學將成為其構建產品壁壘的一種手段。3

A股相關公司及投資分析華恒生物：打通EMP-TCA代謝通路的平臺型產品公司華恒生物成立于2005年，2011年前以酶法工藝生產L-丙氨酸，DL-丙氨酸。2011年實現厭氧生物基L-丙氨酸關

鍵技術突破，此后不斷優化技術，奠定了在丙氨酸領域的領先地位。

2018年與2019年，公司分別將酶法生產的

β-丙氨酸與D-泛酸鈣推進上市。公司于2014年掛牌“新三板”，2021年4月公司科創版上市。目前通過合成生

物學方法生產產品落地的有L-丙氨酸，L-纈氨酸。公司的核心人員有董事長郭恒華，直接和間接持有公司近30%的股權；首席科學家張學禮，直接和間接持有公

司3.9%的股權?！俺杀緝瀯?碳中和”切入巴斯夫產業鏈華恒生物的收入結構中L-丙氨酸占比最高，L-丙氨酸分為合成生物學發酵法與酶法，其中發酵法收入占比90%

以上。發酵法的優勢在于成本優勢與減少碳排放，與酶法相比，發酵法降低生產成本越50%。綜合近三年情況

，公司發酵法L-丙氨酸平均售價為1.6萬元/噸，毛利率為46%左右，酶法生產的L-丙氨酸平均售價為2萬元/噸，

毛利率在10-25%之間波動。同時厭氧發酵完全杜絕二氧化碳的排放。成本優勢與綠色低碳的理念使華恒生物成功切入巴斯夫螯合劑MGDA供應鏈中L-丙氨酸環節。MGDA是巴斯夫

2010年開發的新型環保螯合劑，下游為洗滌劑產品。華恒生物2013年與巴斯夫簽訂供應合同，如今巴斯夫已經

成為華恒生物最大的客戶。具備EMP-TCA代謝通路的進化與拓展能力華恒生物目前成熟的合成生物學發酵產品有L-丙氨酸，L-纈氨酸正在大規模放量過程中。通過公司L-丙氨酸的生

產優化過程，我們可以看到華恒生物以正反饋的形式進行不斷進化，經過5代優化達到最優產量171g/L，優化過

程并非線性。同時我們通過查詢專利，認為公司已經具備“糖酵解-三羧酸循環”的拓展能力，為未來基于同一

通路的其他產品落地打下基礎?；诳赏卣沟钠脚_化未來將不斷豐富管線基于華恒生物有規劃的品類及產能擴充，我們可以梳理得到華恒生物落地及在研以下項目：其中三支鏈氨基酸

與β-丙氨酸為合成D-泛酸鈣的原料。同時華恒生物于8月份公告與關聯方擬設立兩家合成生物平臺公司—禮合生

物與華恒香料。禮合生物注冊資本5000萬元，公司出