合成生物學(xué)行業(yè)研究1

四個(gè)維度闡釋合成生物學(xué)對(duì)世界和中國(guó)的戰(zhàn)略意義定義合成生物學(xué)——

設(shè)計(jì)改造生命系統(tǒng)合成生物學(xué)：設(shè)計(jì)改造生命系統(tǒng)，合成具有成本規(guī)模優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品。在此處需要指出我們更關(guān)注合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)上而并非學(xué)術(shù)上的定義，因此最終將落地到產(chǎn)品。整個(gè)流程可以分

為前端-菌株改造；后端-通過(guò)發(fā)酵過(guò)程實(shí)現(xiàn)生物生產(chǎn)。輸入端原料為菌株能夠利用的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如葡萄糖等。合成生物學(xué)具有劃時(shí)代意義——碳中和合成生物學(xué)應(yīng)用較為廣泛的合成化學(xué)品領(lǐng)域，劃時(shí)代意義體現(xiàn)在其完全符合“碳中和”的要求，將成為ESG投

資重點(diǎn)：1）生物基生產(chǎn)過(guò)程條件較傳統(tǒng)化工溫和，可以節(jié)約生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗。2）生物基生產(chǎn)原料多為

淀粉，葡萄糖等，相較于石油可再生。3）可以設(shè)計(jì)厭氧過(guò)程通路，完全不排放CO2甚至吸收CO2。

根據(jù)碳中和要求，目前階段某些化學(xué)品的石油基化工法產(chǎn)能已經(jīng)不再獲批，例如丁二酸。遠(yuǎn)期看，當(dāng)各企業(yè)的

碳配額明確后，減少的碳排放將直接轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益。按照目前中國(guó)碳交易市場(chǎng)價(jià)格，碳排放價(jià)格為42元/噸，

歐盟交易價(jià)格為90歐元/噸。目前碳交易國(guó)內(nèi)首批納入發(fā)電行業(yè)，根據(jù)相關(guān)規(guī)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(yè)也將陸續(xù)納入全國(guó)碳市場(chǎng)，屆時(shí)碳排放價(jià)格將進(jìn)一步走高。減排實(shí)例：以ADA工業(yè)生產(chǎn)為例對(duì)比碳排放及能源消耗。KA-油法工業(yè)生產(chǎn)ADA需要首先將環(huán)己烷高溫高壓氧

化為KA-油（環(huán)己醇與環(huán)己酮），進(jìn)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(jié)

晶得到己二酸，該過(guò)程產(chǎn)生的副產(chǎn)物戊二酸、丁二酸、戊酸、己酸經(jīng)進(jìn)一步精制得到己二酸。過(guò)程中產(chǎn)生的氣

體副產(chǎn)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(chǎn)中，而

N2O則不能回收，必需經(jīng)歷下游的處理。合成生物學(xué)方法已經(jīng)發(fā)展到可以利用葡萄糖生產(chǎn)己二酸，合成過(guò)程中

溫度保持在30℃，pH環(huán)境通過(guò)緩沖液維持，減少碳排放，氣體副產(chǎn)物排放與能源消耗。2

合成生物學(xué)百花齊放，主要分為平臺(tái)型與產(chǎn)品型公司合成生物學(xué)公司分類：平臺(tái)型與產(chǎn)品型合成生物學(xué)全過(guò)程由前端菌種改造，后端生物生產(chǎn)組成。根據(jù)企業(yè)發(fā)展的出發(fā)點(diǎn)，有更側(cè)重前端菌種改造的平

臺(tái)型公司，有在后端具備優(yōu)勢(shì)，做產(chǎn)品落地的產(chǎn)品型公司。從產(chǎn)業(yè)角度，在產(chǎn)品落地過(guò)程中，前端菌種改造是

基礎(chǔ)，后端放大生產(chǎn)工藝是保障。相輔相成，缺一不可，前后端均有關(guān)鍵指標(biāo)與KnowHow。從投資角度來(lái)看，利用規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)對(duì)石化產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行破壞式創(chuàng)新替代是當(dāng)務(wù)之急且切實(shí)可行的，因此中短期

看好具備規(guī)模生產(chǎn)能力的后端產(chǎn)品企業(yè)（中國(guó)具備天然優(yōu)勢(shì)）；而要想平臺(tái)不斷延伸并創(chuàng)造新的產(chǎn)品需求則需

要前端菌株的改造能力，因此中長(zhǎng)期來(lái)看，具備菌株改造優(yōu)化能力的前端企業(yè)更具備平臺(tái)潛力。合成生物學(xué)行業(yè)全景：百花齊放按照以上分類標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)類型公司均可以找到代表公司，整個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)百花齊放的業(yè)態(tài)。產(chǎn)品型公司根據(jù)產(chǎn)品

應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步分為化工品及消費(fèi)品兩類。平臺(tái)型公司與產(chǎn)品型公司可以互相轉(zhuǎn)化，平臺(tái)型公司同樣可能孵化

或生產(chǎn)產(chǎn)品；產(chǎn)品型公司打通某一代謝通路后可成為平臺(tái)公司。針對(duì)不同類型公司的投資路徑總結(jié)針對(duì)以上不同類型的合成生物學(xué)公司，我們分別總結(jié)投資路徑如下，并分別可以尋找海外市場(chǎng)的對(duì)標(biāo)：1）平臺(tái)

型公司要重點(diǎn)關(guān)注底盤細(xì)胞改造技術(shù)儲(chǔ)備與能力，基因組數(shù)據(jù)的積累程度。2）平臺(tái)型公司向下游延伸做產(chǎn)品后

，投資要點(diǎn)除去關(guān)注改造細(xì)胞的技術(shù)平臺(tái)外，需要額外關(guān)注選品邏輯與工業(yè)化生產(chǎn)能力。3）利用合成生物學(xué)進(jìn)

行化工品生產(chǎn)的公司投資要點(diǎn)為產(chǎn)品的成本優(yōu)勢(shì)（包括生產(chǎn)成本與綠色成本），具體可拆解為菌株本身生產(chǎn)效

率與后端發(fā)酵工藝及分離技術(shù)，其中菌株本身生產(chǎn)效率是基礎(chǔ)，后端工藝至關(guān)重要。4）以合成生物學(xué)方式生產(chǎn)

消費(fèi)品的公司投資要點(diǎn)更為關(guān)注產(chǎn)品本身的市場(chǎng)推廣，合成生物學(xué)將成為其構(gòu)建產(chǎn)品壁壘的一種手段。3

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

鍵技術(shù)突破，此后不斷優(yōu)化技術(shù)，奠定了在丙氨酸領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

2018年與2019年，公司分別將酶法生產(chǎn)的

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

物學(xué)方法生產(chǎn)產(chǎn)品落地的有L-丙氨酸，L-纈氨酸。公司的核心人員有董事長(zhǎng)郭恒華，直接和間接持有公司近30%的股權(quán)；首席科學(xué)家張學(xué)禮，直接和間接持有公

司3.9%的股權(quán)。“成本優(yōu)勢(shì)+碳中和”切入巴斯夫產(chǎn)業(yè)鏈華恒生物的收入結(jié)構(gòu)中L-丙氨酸占比最高，L-丙氨酸分為合成生物學(xué)發(fā)酵法與酶法，其中發(fā)酵法收入占比90%

以上。發(fā)酵法的優(yōu)勢(shì)在于成本優(yōu)勢(shì)與減少碳排放，與酶法相比，發(fā)酵法降低生產(chǎn)成本越50%。綜合近三年情況

，公司發(fā)酵法L-丙氨酸平均售價(jià)為1.6萬(wàn)元/噸，毛利率為46%左右，酶法生產(chǎn)的L-丙氨酸平均售價(jià)為2萬(wàn)元/噸，

毛利率在10-25%之間波動(dòng)。同時(shí)厭氧發(fā)酵完全杜絕二氧化碳的排放。成本優(yōu)勢(shì)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(yīng)鏈中L-丙氨酸環(huán)節(jié)。MGDA是巴斯夫

2010年開(kāi)發(fā)的新型環(huán)保螯合劑，下游為洗滌劑產(chǎn)品。華恒生物2013年與巴斯夫簽訂供應(yīng)合同，如今巴斯夫已經(jīng)

成為華恒生物最大的客戶。具備EMP-TCA代謝通路的進(jìn)化與拓展能力華恒生物目前成熟的合成生物學(xué)發(fā)酵產(chǎn)品有L-丙氨酸，L-纈氨酸正在大規(guī)模放量過(guò)程中。通過(guò)公司L-丙氨酸的生

產(chǎn)優(yōu)化過(guò)程，我們可以看到華恒生物以正反饋的形式進(jìn)行不斷進(jìn)化，經(jīng)過(guò)5代優(yōu)化達(dá)到最優(yōu)產(chǎn)量171g/L，優(yōu)化過(guò)

程并非線性。同時(shí)我們通過(guò)查詢專利，認(rèn)為公司已經(jīng)具備“糖酵解-三羧酸循環(huán)”的拓展能力，為未來(lái)基于同一

通路的其他產(chǎn)品落地打下基礎(chǔ)。基于可拓展的平臺(tái)化未來(lái)將不斷豐富管線基于華恒生物有規(guī)劃的品類及產(chǎn)能擴(kuò)充，我們可以梳理得到華恒生物落地及在研以下項(xiàng)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(shí)華恒生物于8月份公告與關(guān)聯(lián)方擬設(shè)立兩家合成生物平臺(tái)公司—禮合生

物與華恒香料。禮合生物注冊(cè)資本5000萬(wàn)元，公司出