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1、 證券研究報告證券研究報告 請務必閱讀正文之后第請務必閱讀正文之后第 48 頁起的免責條款和聲明頁起的免責條款和聲明 擁抱擁抱合成生物學合成生物學產業化加速階段的成長產業化加速階段的成長高高確定性確定性 新材料行業合成生物學專題報告一2023.2.1 中信證券研究部中信證券研究部 核心觀點核心觀點 李超李超 新材料行業首席 分析師 S1010520010001 合成生物合成生物學學技術正快速向實用化、產業化方向發展技術正快速向實用化、產業化方向發展，當前階段合成生物學產業，當前階段合成生物學產業鏈上我們更看好產品類公司，其鏈上我們更看好產品類公司，其高估值本質是成長邏輯高估值本質是成長邏輯，建

2、議遵循“低成本替，建議遵循“低成本替代、高技術壁壘、開發新產品的潛力”三條主線去判斷相關標的的成長確定性，代、高技術壁壘、開發新產品的潛力”三條主線去判斷相關標的的成長確定性，重點推薦華恒生物、嘉必優，建議關注凱賽生物、川寧生物、金城醫藥、萊茵重點推薦華恒生物、嘉必優，建議關注凱賽生物、川寧生物、金城醫藥、萊茵生物、利安隆、星湖科技。生物、利安隆、星湖科技。合成生物學是合成生物學是 21 世紀最值得關注的行業之一世紀最值得關注的行業之一。合成生物學是一門發展迅猛的前沿交叉學科，被廣泛應用于各種產業，在推動科學革命的同時，合成生物學技術正快速向實用化、產業化方向發展。生物制造是合成生物學最先落地

3、也是近年來最重要的應用場景，相比其他生產方式，生物制造的核心優勢在于憑借助細胞工廠的高效代謝系統降低成本和減少排放；相比傳統發酵，生物制造的關鍵在于定向、高效地設計和構建菌種。隨著 DNA 合成、基因測序和基因編輯等基礎技術及一系列不斷擴展的技術的進步，合成生物學有望加速發展，生物制造或成為對標化工的龐大產業。應用領域分布廣泛，合成生物學是萬億級賽道應用領域分布廣泛，合成生物學是萬億級賽道。合成生物學技術應用涵蓋平臺開發、醫療健康、化工、農業和食品、消費品、能源等重點領域。根據 Markets and Markets 預測，2026 年全球合成生物學市場規模將達到 307 億美元，對應2021

4、-2026 年 CAGR 為 26.5%。結合麥肯錫的預測，中長期（2030-2040 年）來看合成生物學每年帶來的經濟影響或超萬億美元。我們認為當前時點醫療健康和化工領域的產業化進度相對領先，整體上看合成生物學的產業化進度還處于初期，隨著未來各環節技術的進步，下游各領域的發展前景和市場空間均非常廣闊。行業行業料料即將迎來即將迎來加速發展加速發展，當前產品類公司更佳，當前產品類公司更佳。根據 SynbioBeta，全球合成生物學初創公司融資火熱，2021 年融資額高達 180 億美元，幾乎相當于2009-2020 年所有融資額的總和；各國政府高度重視合成生物學，相繼出臺多項支持政策，我國“十四

5、五”生物經濟發展規劃明確將合成生物學列為重點發展方向。在資本市場和各國政策的孵化下，預計合成生物學行業即將迎來加速發展，上中游的技術和商業模式成熟尚需時日，下游產品類公司是產業鏈的核心盈利環節。我們尤其看好中國生物制造企業競爭力。風險因素：風險因素：下游需求不及預期；產能建設不及預期；行業競爭加??；原材料價格波動；新產品研發進度或市場推廣不及預期。投資策略投資策略：我們認為中國生物制造產品類公司的高估值本質是成長邏輯，投資生物制造公司的核心在于判斷其新產品能否實現低成本替代、能否形成壁壘，分析新產品和產能帶來的成長確定性。重點推薦華恒生物（通過產學研結合+產業化能力打造多產品管線，新產品和產能

6、落地的確定性較強）、嘉必優（新國標落地+帝斯曼專利到期打開國內外市場空間，募投項目投產短期放量確定性強，合成生物學新產品打開長期空間），建議關注凱賽生物（生物基聚酰胺是潛在空間高達千萬噸級別的大體量產品，其已布局百萬噸產能，靜待市場推廣取得突破后的快速增長）、川寧生物、金城醫藥、萊茵生物、利安隆、星湖科技。新材料新材料行業行業 評級評級 強于大市（維持）強于大市（維持）新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 2 重點公司盈重點公司盈利預測、估值及投資評級利預測、估值及投資評級 簡稱簡稱 代碼代碼 收盤價收盤價 EPS P

7、E 評級評級 21 22E 23E 24E 21 22E 23E 24E 華恒生物 688639.SH 169.01 1.55 2.78 4.18 6.35 109 61 40 27 買入 嘉必優 688089.SH 49.78 1.07 0.99 1.40 1.71 47 50 36 29 買入 凱賽生物 688065.SH 65.32 1.04 1.26 1.66 2.22 63 52 39 29 買入 資料來源：Wind，中信證券研究部預測 注：股價為 2023 年 1 月 31 日收盤價 WWlWqVkYvW8VuMyQbRaO8OoMnNoMpMlOpPsQiNmMpNbRmMxOv

8、PpOwOuOmQvM 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 3 目錄目錄 投資聚焦投資聚焦.6 投資邏輯.6 風險因素.6 合成生物學是合成生物學是 21 世紀最值得關注的行業之一世紀最值得關注的行業之一.7 合成生物學發展迅猛，生物制造前景廣闊.7 底層技術不斷進步，助力合成生物學釋放潛力.10 應用領域分布廣泛，合成生物學是萬億級賽道應用領域分布廣泛，合成生物學是萬億級賽道.14 當前產品類公司更佳，萬億級賽道如日方升.14 醫療健康：制藥與治療過程將更具經濟性和高效性.16 化工：低成本+可持續，化工產品的制造

9、將被重塑.18 農業和食品：更高效的農業生產和更綠色健康的食品.21 消費品：創造多元化的選擇和更美好的生活.24 能源：生物燃料+生物制氫，幫助人類擺脫化石能源依賴.26 行業即將迎來加速發展，投資遵循三條主線行業即將迎來加速發展，投資遵循三條主線.29 資本市場融資火熱+各國支持政策頻出，合成生物學即將迎來加速發展.29 看好中國生物制造企業競爭力，影響估值的核心因素是成長性.32 投資建議遵循“低成本替代+高技術壁壘+開發新產品的潛力”三條主線.37 重點公司分析重點公司分析.38 華恒生物：產學研結合+產業化能力打造多產品管線.38 嘉必優：新國標落地+帝斯曼專利到期，配方奶粉營養素龍

10、頭啟航.41 凱賽生物：深耕聚酰胺產業鏈，百萬噸產能蓄勢待發.44 其他布局合成生物學的公司.46 風險因素風險因素.47 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 4 插圖目錄插圖目錄 圖 1：合成生物學發展歷程和代表性進展.7 圖 2：合成生物學相關應用領域及產品.8 圖 3：生物制造示意圖.8 圖 4：青草可以借助奶牛的代謝系統轉化為牛奶.9 圖 5：L-丙氨酸的兩種生產方式.9 圖 6：生物制造和傳統發酵對比.10 圖 7：基因測序成本.11 圖 8：基因測序速度.11 圖 9：CRISPR-Cas 系統作用機制.

11、11 圖 10：設計-構建-測試-學習（DBTL）過程.12 圖 11：微生物細胞工廠設計和構建策略效率以及性能對比.13 圖 12：合成生物學企業圖譜.14 圖 13：全球合成生物學市場規模.15 圖 14：合成生物學在下游各領域的產業化進展情況.16 圖 15：全球醫藥 CDMO 市場規模及生物藥占比.17 圖 16：中國醫藥 CDMO 市場規模及生物藥占比.17 圖 17：全球和中國生物藥市場規模預測.18 圖 18：2015-2022 年累計限制一次性塑料的國家和地區數目.19 圖 19：塑料包裝成為快消品公司最關注的 ESG 議題.19 圖 20：2027 年全球生物基塑料產能預測.

12、20 圖 21：全球 PHA 市場規模預測.20 圖 22：1961-2020 年全球人口和人均耕地面積變化.21 圖 23：2020 年全球微生物肥料需求分布.22 圖 24：全球微生物肥料市場規模預測.22 圖 25：每 100g 植物肉和牛肉中含有的物質.23 圖 26：消費者選擇植物肉的原因.24 圖 27：全球植物肉市場規模預測.24 圖 28：母乳中的活性營養成分含量.25 圖 29：全球 HMOs 市場規模預測.25 圖 30：中國膠原蛋白產品市場規模預測.25 圖 31：中國重組膠原蛋白產品在主要下游市場的滲透率預測.25 圖 32：2021 年全球終端用油消費占比.26 圖

13、33：生物能源的溫室氣體減排效果.26 圖 34：2011-2021 年生物燃料消費量及占石油燃料消費量的比例.27 圖 35：部分歐洲國家規定的生物柴油摻混比例.27 圖 36：三代生物煉制的過程比較.27 圖 37：中國制氫來源.28 圖 38：不同制氫技術的成本估算.28 圖 39：全球合成生物學領域融資額.29 圖 40：2021 年全球合成生物學細分領域融資額占比.29 圖 41：WOS 核心合集中以合成生物學為主題的論文發表數量.34 圖 42：2015 年和 2019 年中國生物發酵產品的產量和出口量.34 圖 43：Ginkgo 的營業收入、凈利潤和經營活動凈現金流.35 新材

14、料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 5 圖 44：Amyris 的營業收入、凈利潤和經營活動凈現金流.35 圖 45：凱賽生物的營業收入、凈利潤和經營活動凈現金流.35 圖 46：華恒生物的營業收入、凈利潤和經營活動凈現金流.35 圖 47：Amyris 的歷史股價.36 圖 48：Ginkgo Bioworks 的歷史股價.36 圖 49：合成生物學公司和傳統發酵公司的估值對比.36 圖 50：合成生物學公司 PEG 和 CS 風格類別板塊平均 PEG 對比.36 圖 51：生物制造的三大核心優勢.37 圖 52：20

15、18 年至 2022 年 Q1-Q3 華恒生物營業收入及增速.38 圖 53：2018 年至 2022 年 Q1-Q3 華恒生物歸母凈利潤及增速.38 圖 54：全球丙氨酸市場需求及增速預測.39 圖 55：全球 L-纈氨酸市場需求及增速預測.39 圖 56：華恒生物多產品管線研發和落地模式.39 圖 57：2018 年至 2022 年 Q1-Q3 嘉必優營業收入及增速.41 圖 58：2018 年至 2022 年 Q1-Q3 嘉必優歸母凈利潤及增速.41 圖 59：全球及中國 ARA 和藻油 DHA 市場規模及增速.42 圖 60：帝斯曼補償款情況.43 圖 61：嘉必優 ARA 和藻油 D

16、HA 產能情況.43 圖 62：2018 年至 2022 年 Q1-Q3 凱賽生物營業收入及增速.44 圖 63：2018 年至 2022 年 Q1-Q3 凱賽生物歸母凈利潤及增速.44 圖 64：生物法癸二酸和裂解法癸二酸在生產中的碳原子利用率.45 圖 65：尼龍 5X 系列產品的應用場景.45 表格目錄表格目錄 表 1：DNA 合成技術.12 表 2：生物革命在細分領域的具體案例和帶來的經濟影響.15 表 3：化學品和材料下游行業領先企業的可持續承諾情況與經濟影響.19 表 4：各類生物可降解材料比較.20 表 5：合成生物學在農業領域的應用.21 表 6：2022 年部分融資額在億元以

17、上的國內融資事件統計.29 表 7：全球合成生物學戰略布局演進.31 表 8：部分國外合成生物學企業.32 表 9：部分國內合成生物學企業.33 表 10：華恒生物產品管線梳理.40 表 11：2010 年國標和新國標對比.42 表 12：嘉必優主要儲備在研產品.43 表 13：凱賽生物主要產品的產能情況.46 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 6 投資聚焦投資聚焦 投資邏輯投資邏輯 合成生物學被廣泛應用于各種產業，在推動科學革命的同時，合成生物學技術正快速向實用化、產業化方向發展，生物制造是合成生物學最先落地也是

18、近年來最重要的應用場景。在合成生物學產業鏈上，上中游的技術和商業模式成熟尚需時日，下游產品類公司是產業鏈上的核心盈利環節，從投資角度看，當前階段產品類公司更佳。資本市場融資火熱+各國支持政策頻出，合成生物學料即將迎來加速發展。我們認為中國生物制造產品類公司的高估值本質是成長邏輯，建議遵循三條主線去判斷相關標的的成長確定性：1）能否通過低成本替代實現短期業績兌現；2）能否依靠高技術壁壘保證中期競爭格局穩定性；3）能否發揮開發新產品的潛力打開長期成長空間。重點推薦華恒生物（通過產學研結合+產業化能力打造多產品管線，新產品和產能落地的確定性較強）、嘉必優（新國標落地+帝斯曼專利到期打開國內外市場空間

19、，募投項目投產短期放量確定性強，合成生物學新產品打開長期空間），建議關注凱賽生物（生物基聚酰胺是潛在空間高達千萬噸級別的大體量產品，其已布局百萬噸產能，靜待市場推廣取得突破后的快速增長）、川寧生物、金城醫藥、萊茵生物、利安隆、星湖科技。風險因素風險因素 下游需求不及預期；產能建設不及預期；行業競爭加??；原材料價格波動；新產品研發進度或市場推廣不及預期。新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 7 合成生物學是合成生物學是 21 世紀最值得關注的行業之一世紀最值得關注的行業之一 合成生物學發展迅猛，生物制造前景廣闊合成生物學

20、發展迅猛，生物制造前景廣闊 合成生物學是一門發展迅猛的前沿交叉學科。合成生物學是一門發展迅猛的前沿交叉學科。合成生物學（Synthetic biology）是一門匯集生物學、基因組學、工程學和信息學等多種學科的交叉學科，其實現的技術路徑是運用系統生物學和工程學原理，以基因組和生化分子合成為基礎，綜合生物化學、生物物理和生物信息等技術，旨在設計、改造、重建生物分子、生物元件和生物分化過程，以構建具有生命活性的生物元件、系統以及人造細胞或生物體。1980 年，Barbara Hobom 開始使用“合成生物學”這一概念來表述基因重組技術，隨著基因合成技術、基因測序技術等在 20 世紀八十年代、九十年

21、代不斷成熟，對生命的研究進入了基因組時代，也為合成生物學的發展奠定了實質性的、全面的物質基礎。合成生物學在進入 21 世紀后發展迅猛，2004 年美國 MIT 出版的技術評論就把合成生物學選為將改變世界的十大技術之一；2010 年合成生物學位列Science雜志評出的十大科學突破第 2 名和Nature雜志盤點的 12 件重大科學事件第 4 名；2013 年國際著名咨詢機構麥肯錫公司將合成生物學評為能夠引起人類生活以及全球經濟發生革命性進展的顛覆性科技。圖 1：合成生物學發展歷程和代表性進展 資料來源：合成生物學的醫學應用（張強，顧明亮），Nature，Science，中信證券研究部 合成生物

22、學類似于合成生物學類似于計算機計算機編程編程，改造生命體相當于，改造生命體相當于編寫新的編寫新的“程序程序”。合成生物學借助生命體高效的代謝系統，通過基因編輯技術改造生命體以設計合成，使得在生物體內定向、高效組裝物質和材料。我們認為，合成生物學類似于計算機編程，細胞是生命體的結構與生命活動的基本單位，而細胞代謝與基因表達密切相關，因此可以把基因組比作“造物主”編寫的“程序”，生命體的活動按照該“程序”運作，而人類通過生物技術和基因技術的進步對基因的理解不斷深化，直至能夠自行通過基因編輯設計代謝途徑，相當于對“造物主”的“程序”進行反向編譯，在理解“編程語言”后自行編寫能夠實現特定目的的新“程序

23、”。生物制造是合成生物學生物制造是合成生物學的重要應用場景。的重要應用場景。合成生物學被廣泛應用于各種產業，在推動科學革命的同時，合成生物學技術正快速向實用化、產業化方向發展。合成生物學技術應用涵蓋平臺開發、醫藥、化工、能源、食品和農業等重點領域，簡單來看，合成生物學能 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 8 夠改造的生命體包括動物、植物、微生物（細胞），但是動物和植物都是更加復雜的生命系統，以目前的技術手段難以實現理想的結果，因此通過改造微生物（細胞）來進行發酵生產（即生物制造）成為合成生物學最先落地也是近年來最重

24、要的應用場景。圖 2：合成生物學相關應用領域及產品 資料來源：全球合成生物學發展現狀及對我國的啟示（王曉梅，楊小薇，李輝尚等）生物制造有望成為對標化工的龐大產業。生物制造有望成為對標化工的龐大產業。生物制造作為一種革命性的生產方式，以改造后生物體作為高效細胞微工廠，進行定向化、高效化、大規?；镔|加工與轉化，為社會發展提供工業商品。根據麥肯錫的數據，原則上全球經濟物質投入中的 60%可由生物產生，加之其生產過程綠色、條件溫和、原材料取得便利，未來發展空間非常廣闊。生物制造具有高效、清潔、可再生等特點，是綠色、低碳、可持續的經濟發展模式，在能源、化工等領域具有改變世界工業格局的潛力。根據白宮簡報

25、拜登總統將啟動國家生物技術和生物制造計劃，到本世紀末，生物制造可能占全球制造業產出的三分之一以上，價值接近 30 萬億美元。盡管生物制造產業還有很長的路要走，但我們認為其有望發展成為對標化工的龐大產業。圖 3：生物制造示意圖 資料來源：凱賽生物招股說明書 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 9 相比其他相比其他生產生產方式，生物制造的核心優勢在于憑借助細胞工廠的高效代謝系統降低成方式，生物制造的核心優勢在于憑借助細胞工廠的高效代謝系統降低成本本和減少排放和減少排放。生產是通過若干物理過程或化學過程將原材料加工轉化成產

26、品的過程，以某些流程復雜的化工生產為例，從原材料到最終產物往往要經過數步化學反應，其中每一步涉及的轉化率、催化劑、設備折舊、能源消耗等因素都將增加生產成本，因此對于這些生產過程，制造費用往往明顯高于原材料成本，而如果能構建出高效的細胞工廠將原材料轉化成同樣的產品，將有效降低成本，因為原材料到產物的一系列化學反應將在細胞內進行（即借助代謝系統），只需要提供適宜發酵的條件，遠比自行進行反應容易。打個比方，想要通過化學反應將青草轉化成牛奶，無疑是十分困難的，而將青草喂給奶牛再擠出牛奶，顯然更容易，本質是利用了奶牛的代謝系統。舉個實際例子，華恒生物構建了以可再生葡萄糖為原料厭氧發酵生產 L-丙氨酸的微

27、生物細胞工廠，相比傳統的生產方式，實現了降本減排。根據中科院天津工業生物技術研究所統計，和石化路線相比，目前生物制造產品平均節能減排 30%-50%，未來潛力將達到 50%-70%，這對化石原料替代、高能耗高物耗高排放工藝路線替代以及傳統產業升級，將產生重要的推動作用。圖 4：青草可以借助奶牛的代謝系統轉化為牛奶 資料來源：90 設計網，中信證券研究部繪制 圖 5：L-丙氨酸的兩種生產方式 資料來源：華恒生物官網 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 10 生物制造和傳統發酵的關鍵區別在于菌種生物制造和傳統發酵的關鍵區

28、別在于菌種。傳統發酵往往通過對野生菌種采取各種誘變方式，選育出高產優質菌種，隨著下游各領域對產品需求的多元化，天然存在的微生物中缺乏所需產物的代謝途徑，或其代謝途徑調控復雜，所需產物難以實現過量積累。盡管存在相對成熟的人工代謝調控方法基因修飾如密碼子優化、過量表達、競爭途徑敲除等和發酵條件控制如溫度、pH、供氧量、培養基碳氮比、前體物質添加等，但是傳統改造屬于靜態調控，改造菌種往往遇到瓶頸。生物制造的核心在于用合成生物學技術構建高效細胞工廠，借助編輯工具和生物元件進行代謝通路的移植或動態調控。將合成生物學工具應用于定向進化，能縮短菌種定向進化周期，增加突變體篩選效率，將其應用于代謝工程，在將生

29、物系統作為一個整體進行工程改造前提下，通過動態控制各復雜途徑表達量，可以迅速提升產品多樣性。圖 6：生物制造和傳統發酵對比 資料來源：合成生物學構建微生物工程菌研究進展（高欣，柳羽哲，江澤沅等），中信證券研究部 底層技術不斷底層技術不斷進步，進步，助力助力合成生物學合成生物學釋放潛力釋放潛力 合成生物學的發展得益于多種底層技術的進步。合成生物學的發展得益于多種底層技術的進步。合成生物學本身的發展和增長要歸功于多種技術的融合，包括 DNA/RNA 設計和合成、基因測序和基因編輯等基礎技術，以及一系列不斷擴展的技術，如計算、生物信息學、多組學、人工智能、自動化、3D 生物打印和精密發酵等。近些年，

30、生命科學領域的一系列技術創新，如 CRISPR/Cas9 基因編輯、干細胞重編程和單細胞測序等，正在為合成生物學提供新技術和工具，這些基礎技術和工具的發展和應用加速了合成生物學的商業化落地進程?；驕y序成本下降速度基因測序成本下降速度快于快于摩爾定律。摩爾定律。解析基因組中的信息是現代生物學研究的基礎，發起于 1990 年的“人類基因組計劃”歷時 13 年、耗資約 30 億美元，完成了人類基因圖譜的測繪。然而，只有當基因測序變得足夠快捷和便宜時，人類所知的各種生物的基因圖譜的潛力才能被充分釋放出來。隨著下一代測序技術（高通量測序）和第三代測序技術（單分子測序）的發展，目前基因測序成本的下降速度

31、已經快于摩爾定律，2019 年在美國人類個體全基因組測序的價格已低于 1000 美元，并且這一價格有望在未來 10 年內降至 100美元以下。測序的成本下降和通量提升帶動了生物數據的大量產生，以便人類能夠更好地理解生物學。新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 11 圖 7：基因測序成本（單位：美元，縱坐標為對數刻度）資料來源：麥肯錫，美國國家人類基因組研究所 圖 8：基因測序速度（單位：千字節/天，縱坐標為對數刻度）資料來源：麥肯錫，美國國家人類基因組研究所 以以 CRISPR 系統為代表的新型基因編輯技術飛速發展，在

32、諸多生物學領域中得到廣泛系統為代表的新型基因編輯技術飛速發展，在諸多生物學領域中得到廣泛應用。應用?；蚓庉嬀褪菍δ繕嘶蚣捌滢D錄產物進行編輯（定向改造），實現特定 DNA 片段的加入、刪除，特定 DNA 堿基的缺失、替換等，以改變目的基因或調控元件的序列、表達量或功能。CRISPR/Cas 技術是新涌現的基因編輯工具，能夠完成 RNA 導向的 DNA 識別及編輯，它使用一段序列特異性向導 RNA 引導核酸內切酶到靶點處，從而進行基因編輯，其開發更是為構建更高效的基因定點修飾技術提供了全新的平臺。與傳統基因編輯工具相比較，CRISPR 系統作為一種新型編輯工具，具有省時間、易構建、精度高等特點

33、，成為近年基因組編輯的熱門工具，當前已被廣泛應用于基因敲除、基因沉默和基因激活等方面，極大擴展了基因編輯技術的應用范圍。圖 9：CRISPR-Cas 系統作用機制 資料來源：合成生物學構建微生物工程菌研究進展（高欣，柳羽哲，江澤沅等）DNA 合成合成技術歷經四代，技術歷經四代，成本下降空間仍很成本下降空間仍很大。大。DNA 合成技術可分為柱合成技術、芯片合成技術、超高通量芯片合成技術和酶促合成技術，其中酶 DNA 合成則在合成速度、長度、效率及成本等方面擁有化學合成無法比擬的潛力，成為 DNA 合成技術發展的前沿方向。根據 NHGRI Genome Sequencing Program 和 S

34、ynthesis，近 15 年測序成本下降超 10000 倍，oligo 合成（一般 20-200nt 長度）成本只下降約 10 倍，目前長鏈 DNA（一般 200nt 以上長度）的單堿基合成成本是其測序成本的 1 億倍，DNA 合成的高成本使得快 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 12 速測序的價值降低，市場上缺乏高質量、低成本、按需合成 DNA 的解決方案。隨著 DNA合成技術的進步，DNA 合成的成本及門檻都會進一步降低，為合成生物學的發展提供支持。表 1：DNA 合成技術 柱柱合成技術合成技術 芯片合成技術

35、芯片合成技術 超高通量芯片超高通量芯片合成技術合成技術 酶促酶促合成技術合成技術 技術原理 亞磷酰胺三酯合成法 噴墨法 光化學法 電化學法 半導體結合電化學法 微陣列法 酵母體內DNA 合成法 連接介導 DNA合成法 技術特點 成本高，通量小，錯誤率底 較高品質，引物長 品質一般，引物短 較高品質，引物長 成本低，高品質，通量高 技術通量及成本優勢，試劑消耗量少 實現體內合成 簡單易用，DNA突變率較低 發展限制 合成成本，合成儀器的開發 高技術門檻和專利壁壘 極高技術門檻和專利壁壘 技術的成熟度 資料來源：生輝微信公眾號，金斯瑞生物微信公眾號，中信證券研究部 人工智能有望加速菌種改造人工智能

36、有望加速菌種改造 DBTL 循環。循環。隨著代謝負擔的增加和生物反應器條件的壓力變化，底盤細胞生理特性往往變得不可預測，研發人員需要從大量的實驗數據以及舊文獻中的“教訓”中學習。在微生物菌種開發過程中，通常涉及到設計-構建-測試-學習（DBTL）循環，這種方法集成了菌株計算設計、基因工程改造、發酵測試和組學分析，以提升菌種性能，解決生產瓶頸。然而，DBTL 可能會進入無效循環，其眾多的工程周期只會產生大量的信息，而不會導致產品性能的突破。將將人工智能納入 DBTL 循環有助于加速菌種開發，從長遠來看，知識挖掘和標準數據庫構建、人工智能與代謝網絡等機理模型的集成將減少實驗室在 DBTL 方面的工

37、作量，將主要工作負擔從人類轉移到計算機，加快微生物細胞工廠的開發。圖 10：設計-構建-測試-學習（DBTL）過程 資料來源：The second decade of synthetic biology:20102020（Fankang Meng&Tom Ellis）新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 13 全基因組全基因組規模定制工程規模定制工程有望進一步提升菌種的構建效率和性能有望進一步提升菌種的構建效率和性能。早期的誘變育種采取非理性手段進行菌種改造，是典型的“以時間（人力）換水平”的策略。隨著生物學知識的積累

38、，經典代謝工程的發展使得對生物代謝網絡進行理性/半理性設計成為可能，以DBTL循環為基本流程，菌種改造效率得到顯著提升。系統代謝工程的建立進一步使得研發人員能夠結合組學和生物信息學手段獲取生物學知識，從系統層次進行菌種的設計，進一步加快菌種的構建效率。然而，由于微生物代謝網絡結構及其調控機制的復雜性和“生命暗物質”的廣泛存在，目前代謝工程主流采用的 DBTL 循環，通常從菌種概念設計到滿足實際應用需求，需要 50-300 人年和數億美元的投入。隨著高通量研究技術的發展，由數據驅動的全基因組規模定制工程化有望克服這些難題，通過將高通量技術在全基因組范圍基因型空間的挖掘與改造相結合，有望以更低的開

39、發成本、更短的研發周期獲得生產效率更為高效、生產性能更加優越的下一代定制化菌種。圖 11：微生物細胞工廠設計和構建策略效率以及性能對比 資料來源：微生物細胞工廠的設計構建：從誘變育種到全基因組定制化創制（袁姚夢，邢新會，張翀）合成生物學是合成生物學是 21 世紀最值得關注的行業之一。世紀最值得關注的行業之一。美國 ODASA（Office of the Deputy Assistant Secretary of the Army）發布的 2016-2045 年新興科技趨勢報告 中明確提出，合成生物學的進步將推動人類跨入生物科技的新紀元。馬斯克在 2022 年 G20 峰會上和印尼教育、文化、研

40、究和技術部長交流時表示“可持續能源、人工智能、合成生物學是最令人激動、最被需要的三大領域”。我們認為在物理、化學、生物三大學科中，人類對生物學的探索最慢：經典物理學在 16-17 世紀開始發展，經典力學、熱力學、電磁學等分支學科相繼成熟，為第一次工業革命和第二次工業革命打下基礎；近代化學在 18 世紀開始發展，拉瓦錫用定量化學實驗闡述了燃燒的氧化學說，19 世紀近代原子論和分子學說相繼提出，20 世紀開始化工產業才迎來大規模發展；細胞學說、達爾文進化論、孟德爾遺傳定律等生物學里程碑事件發生在 19 世紀，1953 年發現 DNA 雙螺旋結構后，生物學迎來蓬勃發展，21 世紀的生物革命將改變經濟

41、、社會和人們的生活。新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 14 應用應用領域領域分布廣泛，合成生物學是萬億分布廣泛，合成生物學是萬億級級賽道賽道 當前產品類公司當前產品類公司更佳更佳，萬億級賽道萬億級賽道如日方升如日方升 上中游技術成熟尚需時日，下游產品類公司是產業鏈上的核心盈利環節。上中游技術成熟尚需時日，下游產品類公司是產業鏈上的核心盈利環節。合成生物學產業生態覆蓋面龐大，不同技術和產業落地方向多元，且都有相當的市場規模?；诖?，可以將整個合成生物學產業分為大致的上、中、下游。其中，上游開發使能技術，包括DNA/R

42、NA 合成、測序與組學，以及數據相關的技術、產品和服務；中游是對生物系統和生物體進行設計、開發的技術平臺；下游是涉及人類衣食住行方方面面的應用開發和產品落地。就我們對產業發展的判斷，上中游的“賣水人”也許在未來能夠高效率、低成本地提供菌種設計和構建解決方案后將在產業鏈上占據核心位置，但這可能是數十年后的事情，當前技術的成熟度和下游“挖礦人”的規模不足以支撐上中游企業尤其是平臺類公司單靠“賣水”盈利，因此我們預計在未來數年內產品類公司（通過自主研發、產學研結合等方式獲取優質菌種并實現大規模生產和商業化銷售）將是產業鏈上的核心盈利環節。圖 12：合成生物學企業圖譜 資料來源：合成生物學產業發展與投

43、融資戰略研究（曾正陽，劉心宇，馬銘駒）短期來看短期來看，Markets and Markets 預計預計 2026 年全球合成生物學市場規模達到年全球合成生物學市場規模達到 307 億億美元，對應美元，對應 2021-2026 年年 CAGR 為為 26.5%。根據 Deep Tech，全球合成生物學市場規模由 2016 年的 35.3 億美元增長至 2021 年的 73.7 億美元，對應 2016-2021 年 CAGR 為83.6%，其中醫療健康領域是第一大應用領域且增速最快，2021 年全球醫療健康領域合成生物學市場規模為 68.7 億美元，對應 2016-2021 年 CAGR 為 1

44、05.6%。此外，工業化學品是醫療健康外第二大應用領域，2021 年對應市場規模為 18.2 億美元。根據 Markets and Markets，2021 年全球合成生物學市場規模高達 95 億美元（不同機構的統計口徑不同，導致市場規模有差異），該機構預計 2026 年達到 307 億美元，對應 2021-2026 年 CAGR為 26.5%。新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 15 圖 13：全球合成生物學市場規模（單位：億美元）資料來源：Deep Tech，中信證券研究部 中中長期來看，長期來看，合成生物學每年

45、合成生物學每年帶來的經濟影響帶來的經濟影響或或超萬超萬億美元。億美元。根據麥肯錫發布的生物革命：創新改變經濟、社會和人們的生活，其收集到大約 400 個實用案例，并以此為基礎構建未來初步可預見的管線。麥肯錫主要通過 4 個價值增益驅動因素評估生物科學的進步及其應用對經濟和社會的直接影響，包括減少疾病負擔、提高質量、降低成本、環境效益，預計在未來 10-20 年，這些應用可能每年對全球產生 2-4 萬億美元的直接經濟影響。盡管并非全部案例均與合成生物學相關，但顯然合成生物學貢獻了絕大部分，因此我們預計 2030-2040 年合成生物學每年帶來的經濟影響或超萬億美元。表 2：生物革命在細分領域的具

46、體案例和帶來的經濟影響 領域領域 現狀現狀 2020 年前年前 短期短期 2020-2030 年年 中期中期 2030-2040 年年 長期長期 2040 年以后年以后 2030-2040 每年影響每年影響 占比占比 人類健康和機能 病原體篩查 無創產前檢查 CAR-T 細胞療法治療液體腫瘤 液體活檢 基因驅動預防媒介傳播疾病 CAR-T 細胞療法治療實體腫瘤 由干細胞產生的可移植器官 進行醫學目的的胚胎編輯（例如通過CRISPR）0.5-1.3 萬億美元 約35%農業、水產養殖和食品 標記輔助育種（用作食品的作物和動物）食品來源、安全性和真實性的遺傳追蹤（如過敏原、物種和病原體）植物基蛋白質

47、 作物微生物組診斷和益生菌治療 培育肉 生長更快的轉基因動物 通過增強光合作用加快生長的基因工程作物 0.8-1.2 萬億美元 約36%消費品和服務 DTC 基因測試 基于遺傳和微生物組的個性化膳食服務 DTC 基因測試：關于健康和生活方式的個人見解 基于“組學”數據監測個人健康、營養和健康狀況的生物監測傳感器 基因治療皮膚衰老 0.2-0.8 萬億美元 約19%材料、化學品和能源 藥物生產的新生物路線（例如，多肽）生物農藥、肥料等新材料（如 RNAi 殺蟲劑）改進食品和飼養原料現有的發酵工藝（如氨基酸，有機酸）生物聚合物等新材料（如 PLA，PET）生物太陽能電池和生物電池 0.2-0.3

48、萬億美元 約8%其他 用于法醫的 DNA 測序 生物捕集二氧化碳 生物修復環境污染 小于 0.1 萬億美元 約1%合計 2-4 萬億美元 100%資料來源：麥肯錫（含預測），中信證券研究部 注：挑選的案例預計在所在時點將經歷快速增長 18.728.430.835.946.368.76.99.710.611.114.418.15.78.59.310.914.018.2020406080100120140201620172018201920202021醫療健康科研服務工業化學品農業食品和飲料其他消費品 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后

49、的免責條款和聲明 16 我們認為當前時點我們認為當前時點醫療健康和化工領域的產業化進度醫療健康和化工領域的產業化進度相對領先。相對領先。盡管合成生物學在眾多下游領域均有廣闊的應用前景，但受限于技術成熟度和市場拓展等因素，下游各領域的產業化進度（結合通過產業化案例數和對應的市場規模判斷）各不相同，其中醫療健康和化工領域的產業化進度相對領先，我們認為原因主要是：1）醫療健康領域本身就是建立在生物技術之上的，前沿的生物技術也會首先在醫療健康領域得到應用，此外在醫療健康領域產品效果的重要性大于產品價格，因此成本往往不會成為產業化的限制因素；2）化工領域對降低成本的訴求非常強烈，因此一旦生物制造在某類產

50、品上展現出成本優勢，往往能迅速替代現有競品實現放量，此外大企業不斷加強對環保、低碳、可持續的重視，也有利于合成生物學產品的產業化。歸根結底，限制合成生物學產業化的本質是技術，整體上看合成生物學的產業化進度還處于初期，隨著未來各環節技術的進步，下游各領域的發展前景和市場空間均非常廣闊。圖 14：合成生物學在下游各領域的產業化進展情況 資料來源：各公司公告，各公司官網，中信證券研究部（含預測）注：下游各領域的產業化進度為中信證券研究部根據 Deep Tech 的數據和自身的主觀判斷得出的定性預測，僅供參考 醫療健康：醫療健康：制藥與治療過程將更具經濟性和高效性制藥與治療過程將更具經濟性和高效性 合

51、成生物學在醫療健康領域的應合成生物學在醫療健康領域的應用最為用最為深入。深入。目前合成生物學技術應用于醫療健康產業主要有兩種方式：一種是對微生物進行設計和改造，使微生物可以生產某種藥物分子，或其本身作為活性藥物，實現治療疾病的功能；另外一種是基于合成生物學的工程化思維和設計理念，對哺乳動物細胞進行改造，使其具備相應的功能，如用于器官移植、細胞治療和疫苗生產等。新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 17 生物藥在醫藥市場中占據越來越重要的生物藥在醫藥市場中占據越來越重要的地位地位。生物制藥是指從生物來源中制造、提取、或半

52、合成藥品，早期主要是直接從動植物中提取，如牛胰島素，隨著現代生物技術在 20世紀 80 年代興起，現代生物制藥技術逐漸發展為以生物工程為主導、發酵工程為中心的包括細胞工程、酶工程的現代生物體系，由于改造基因和蛋白質的傳統方式已經達到了技術和經濟的瓶頸，合成生物學就成為關鍵的新工具。和傳統的化學藥相比，生物藥屬于大分子，結構復雜，理化性質不穩定，生產運輸條件較高，研發和生產的難度、成本都較高，但是生物藥的治療靶點更為精確，經常能帶來更好的療效和更低的毒副作用。隨著技術的進步，生物藥研發和生產的難點被逐漸克服，可靠的功效使其在醫藥市場中的重要性不斷提升。根據 Frost&Sullivan 預測（轉

53、引自奧浦邁招股說明書），全球醫藥 CDMO 市場規模將由 2020 年的 424 億美元增長至 2025 年的 856 億美元，其中生物藥 CDMO 占比由42.5%提升至53.7%，對應全球生物藥CDMO市場規模2020-2025年的CAGR為20.7%；中國醫藥 CDMO 市場規模將由 2020 年的 317 億元增長至 2025 年的 937 億元，其中生物藥 CDMO 占比由 28.7%提升至 48.9%，對應中國生物藥 CDMO 市場規模 2020-2025 年的 CAGR 為 38.1%。圖 15：全球醫藥 CDMO 市場規模及生物藥占比 資料來源：Frost&Sullivan（含

54、預測，轉引自奧浦邁招股說明書），中信證券研究部 圖 16：中國醫藥 CDMO 市場規模及生物藥占比 資料來源：Frost&Sullivan（含預測，轉引自奧浦邁招股說明書），中信證券研究部 預計預計 2020-2030 年全球和中國生物藥市場規模年全球和中國生物藥市場規模 CAGR 分別為分別為 10.5%和和 14.1%。根據Frost&Sullivan（轉引自珈創生物招股說明書），憑借生物藥卓越的療效、生物科技的顯著發展以及研發投入不斷增加，全球和中國生物藥市場規模在 2020 年分別達到 2979 億美元和 3457 億元，該機構預計在 2030 年分別達到 8049 億美元和 1294

55、3 億元，對應2020-2030 年的 CAGR 分別為 10.5%和 14.1%。得益于可支付能力的提高、患者群體的增長以及醫保覆蓋范圍的擴大，中國市場增速更快。0%10%20%30%40%50%60%02004006008001000全球醫藥CDMO市場規模（億美元）全球生物藥CDMO占比0%10%20%30%40%50%60%02004006008001000中國醫藥CDMO市場規模（億元）中國生物藥CDMO占比 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 18 圖 17：全球和中國生物藥市場規模預測 資料來源：Fro

56、st&Sullivan（含預測，轉引自珈創生物招股說明書），中信證券研究部 注：中國的市場規模按照6.5：1 換算為美元 醫療健康醫療健康領域領域與生物技術息息相關，將受到合成生物學深遠的影響。與生物技術息息相關，將受到合成生物學深遠的影響。一方面，合成生物學融合了基因療法和細胞療法，將轉染了具有治療功能的人工合成基因回路的工程化細胞植入生物體內以實現治療疾病的目的，是臨床治療手段的重大變革。另一方面，與傳統治療方式（如藥物治療、放射治療以及手術治療等）相比，合成生物學可在更大的時空范圍內，通過影響機體的特定生物學過程而重建生命內穩態，以達到治療疾病的目的，更是一種醫學模式和治療理念的轉變?；?/p>

57、工：低成本化工：低成本+可持續可持續，化工產品的制造將被重塑，化工產品的制造將被重塑 相比傳統化工，生物制造具有低成本相比傳統化工，生物制造具有低成本+可持續優勢?？沙掷m優勢。合成生物學在化工領域的應用主要包含材料、化學品、化工用酶、油類和潤滑劑等多方面。如利用改造后的酵母或其他微生物生產化學品、材料和油類，通過定向進化結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 OECD 的報告，生物制造可以降低工業過程能耗、物耗，減少廢物排放與空氣、水及土壤污染，以及大幅度降低生產成本，提升產業競爭力。例如通過生物制造生產 1，3-丙二醇，與石油路線相比，CO2減排 63%，原料成本下降

58、37%，能耗減少 30%，成功創造了一個化纖原料擺脫石油價格體系的范例。OECD 預計 2023 年世界上35%的化工產品將被生物制造產品所取代，生物制造產業將逐步形成可再生資源持續發展的經濟形態?？沙掷m已經成為企業不可忽視的重要因素?？沙掷m已經成為企業不可忽視的重要因素。越來越多的企業正在做出多種類型的可持續承諾，其中大部分是化學和材料企業，麥肯錫 2021 年的調查發現近 50%的領先企業承諾減少“范圍 3”溫室氣體排放，包括與原料和原料上游生產相關的排放，同時承諾企業數量從 2016 年到 2021 年以 34%的 CAGR 增長，比 2006 年到 2015 年的 14%顯著增加。針對

59、“范圍 3”做出的承諾正在對化學品和材料下游行業超過 4 萬億美元的收入產生影響，涉及到的化學品和材料的產值約 5000 億美元，在這種趨勢下，生物制造的可持續優勢不僅僅有利于企業自身，對整個產業鏈更加重要。2048220223962611286429793366379042454755530158746420699175518049224 282 336 403 480 53265479494410951249141115661707184419910100020003000400050006000700080009000全球生物藥市場規模（億美元）中國生物藥市場規模（億美元）新材料新材料行

60、業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 19 表 3：化學品和材料下游行業領先企業的可持續承諾情況與經濟影響 項目項目 服裝行業服裝行業 汽車行業汽車行業 電子行業電子行業 快消行業快消行業 包裝行業包裝行業 合計合計 無承諾企業占比 21%24%13%14%13%承諾“范圍 1、2”企業占比 35%26%35%4%46%承諾“范圍 3”企業占比 44%50%52%82%41%受影響的收入（億美元）4300 23000 9000 6900 1600 44800 涉及到的化學品和材料的產值（億美元）700 1100 700 1250 1

61、600 5350 資料來源：麥肯錫，中信證券研究部 注：溫室氣體議定書將溫室氣體（GHG）排放分為三組或“范圍”，“范圍 1”涵蓋自有或受控來源的直接排放，包括燃料和車輛燃燒的排放；“范圍 2”涵蓋購買的電力、蒸汽、加熱和冷卻產生的間接排放；“范圍 3”排放不由公司直接擁有，但涵蓋了公司價值鏈中發生的所有其他間接排放，包括上游排放和下游排放。生物可降解材料有望替代傳統塑料。生物可降解材料有望替代傳統塑料。塑料作為石化產業重要的下游領域之一，其制造所需要的石油消耗量占據全球石油產量的 8%。根據 NRDC 預測，如果按照目前的趨勢發展，2050 年全球塑料將消耗全世界 20%的石油。塑料污染問題

62、逐漸成為僅次于氣候變化的全球第二大環境議題，塑料一旦泄漏到土壤、水體等自然環境中，便難以降解，會造成視覺污染、土壤污染、水體污染等各種環境破壞，處置方式不當還會影響溫室氣體排放，給脆弱的生態環境帶來持久性危害。另外，微塑料進入食物鏈也可能對人體健康帶來嚴重危害。各國相繼出臺限塑政策，第五屆聯合國環境大會上 175 個國家和地區通過了終止塑料污染決議（草案），將在 2024 年底前完成首個全球“限塑令”，同時塑料污染治理和可循環包裝應用也成為全球主要快速消費品公司亟需解決的重要 ESG 議題。生物可降解材料具有類似塑料的物理和機械性能，結合了傳統塑料的優點，同時又具有白色污染難降解的解決方案，有

63、望成為傳統塑料的最佳替代。圖 18：2015-2022 年累計限制一次性塑料的國家和地區數目 資料來源：The Nicholas Institute for Energy，Environment&Sustainability（含預測），中信證券研究部 圖 19：塑料包裝成為快消品公司最關注的 ESG 議題 資料來源：WWF（轉引自 PHA 生物可降解塑料產業白皮書（普華永道）PHA 是最具前景的生物可降解材料。是最具前景的生物可降解材料。生物可降解材料分為石油基和生物基，主要的可降解材料如 PBAT、PBS、PLA、PHA 等的單體（PBAT 的己二酸和丁二醇、PBS 的丁二酸、PLA 的乳酸

64、）或聚合物本身（PHA）理論上均可通過生物制造的方式生產?？紤]到原材料的可持續性和生產過程的安全性，生物基可降解材料更有優勢，根據 European Bioplastics 預測，2027 年全球生物基塑料產能將達到 629 萬噸，可降解塑料占到 56.5%，其中 PLA 和 PHA 分別占 37.9%和 11.8%。相對于其他可降解材料，PHA 在降解性能和應用領域方面均更優：降解性能上，PHA 的降解范圍更廣，可以在淡水、海水、土壤、堆肥、821551231370204060801001201401602005201020152022預期未來限制一次性塑料的國家和地區（個）新材料新材料行業

65、行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 20 甚至有機污泥中生物降解，還可以通過與其他材料共混來提高終產品的可降解性；物理性能上，PHA 是系列聚合物，既可以對共聚物的單體結構進行選擇搭配，亦可以與其他可降解材料復配，提升共混物的物理機械性能。根據PHA 生物可降解塑料產業白皮書（普華永道，2022 年）預測，短期內，PHA 生產成本仍將高于 PLA，其市場需求主要為不便于回收、易泄漏到環境中的場景，市場規模約 629 億元；長期看，隨著 PHA 生產成本不斷下探，其有望在包裝領域完全替代 PP、PE，市場規模達到 1.2 萬億元。表

66、4：各類生物可降解材料比較 項目項目 淀粉基淀粉基 PBAT PLA PHA 資源利用 生物基 石油基 生物基 生物基 生產方法 化學改性 化學合成 化學合成 生物合成 材料主要性質 強度 一般 較高 高 較高 韌性 差 好 差 較好 阻隔性 差 差 一般 好 其他 不耐水解 柔性單一 透明性好，脆性較大 生物相容，性能可調 加工性能 差 較好 較好 較好 儲存性能 差 一般 差 較好 降解性能 堆肥 土壤 水體 資料來源：PHA 生物可降解塑料產業白皮書（普華永道），中信證券研究部 圖 20：2027 年全球生物基塑料產能預測 資料來源：European Bioplastics（含預測），中

67、信證券研究部 圖 21：全球 PHA 市場規模預測 資料來源：PHA 生物可降解塑料產業白皮書（含預測）（普華永道），中信證券研究部 看好未來看好未來生物制造生物制造在化工領域突破大體量在化工領域突破大體量產品產品。生物制造在一些細分領域已經完全取代傳統化工，例如，長鏈二元酸是是一類用途極其廣泛的重要精細化工產品，針對長久以來化學合成長鏈二元酸技術的不足，凱賽生物以石油中的副產物正烷烴為原料，采用微生物發酵的方法生產長鏈二元酸，顯著降低了成本和污染，是世界上首個使用生物法產品取代石油化學法產品的商業成功案例。但無論是凱賽生物的長鏈二元酸、華恒生物的丙氨酸、杜邦的 1，3-丙二醇，都是需求在十萬

68、噸級或更小的產品，而在百萬噸級需求的化工產品中尚未有成功替代的案例，我們認為隨著合成生物學技術的進步，生物制造必然會在化工領域突破大體量產品。目前已經有公司取得進展，東麗株式會社開發出一種 100%生物基己二酸的生物合成方法，并已經開始探討擴大研究規模，目標在 2030 年左右實現該技術的實用化。37.9%18.7%11.8%8.9%6.0%4.7%12.0%PLAPAPEPHAPPPTT其他628.63553.312422.0020004000600080001000012000140002025E2030E2040E全球PHA市場規模（億元）新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物

69、學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 21 農業和食品農業和食品：更高效的農業生產和更綠色健康的食品：更高效的農業生產和更綠色健康的食品 合成生物學有望改善人類面臨的合成生物學有望改善人類面臨的糧食短缺糧食短缺困境困境。全球人口從 1961 年的 30.7 億增長到2020 年的 78.2 億，在此期間全球人均耕地卻減少約一半，原因除人口因素外還包括工業化和城鎮化進程加快以及氣候問題。人類生存所面臨的糧食危機越來越嚴重，聯合國糧農組織預計至 2050 年全球糧食產量需增產 70%才能滿足需求，以快速且可持續的方式在更少的土地上生產更多的糧食是農業界所面臨的巨大挑戰。

70、隨著合成生物學的快速發展，其在農業領域的應用如作物增產、牲畜和動物飼料及添加劑、害蟲防治等方面和在食品領域的應用如肉類和乳制品、飲品、食品安全、調味劑和添加劑等方面的潛力日益凸顯。圖 22：1961-2020 年全球人口和人均耕地面積變化 資料來源：世界銀行，中信證券研究部 合成生物學能夠從多個方面提高農業生產力合成生物學能夠從多個方面提高農業生產力，其比轉基因技術更加高級，其比轉基因技術更加高級。對于植物作物，利用合成生物學可以提高光合作用效率來增加產量、促進自主固氮來減少化肥使用、重塑代謝通路來改良農產品品質以及高效防治蟲害；對于牲畜，主要是利用合成生物學高效提供蛋白飼料。合成生物學技術與

71、轉基因技術在農業上的應用有一部分重疊，前者是建立在后者基礎之上的，兩者主要不同是轉基因技術將個別外源基因轉移到某生物基因組內，使之能表達有益的蛋白質，而合成生物學則一方面是從頭設計和構建自然界中不存在的人工生物體系，另一方面從對現有生物的重新設計和改造的角度看，其通常是轉移一組基因，因而要在更大規模更多層次上涉及到細胞網絡，如代謝網絡等。因此，合成生物學對農業產生的影響和帶來的前景將超過轉基因技術。表 5：合成生物學在農業領域的應用 途徑途徑 方法方法 應用案例應用案例 提高植物作物光合作用效率 提高 Rubisco 酶活性 用野生小麥中具有高 CO2 底物特異性的 Rubisco 替代栽培小

72、麥中的 Rubisco 酶后，固碳效率理論上將會增加 20%引入碳濃縮機制 2016 年，Tobias Erb 研究小組發表了第一個用于體外固定 CO2 的全合成代謝途徑。該途徑由來自 9 種不同生物的 17 種酶組成，比天然碳固定途徑的效率提高了 5 倍，并且完全對氧氣不敏感 減少（光）呼吸過程CO2 損失 美國伊利諾伊大學的 Donald R.Ort 課題組采用合成生物學手段重新設計光呼吸過程以降低光呼吸通量，使得轉基因煙草的生物量較野生型增加了 40%提高光能利用效率 我國的郭房慶研究組通過遺傳工程手段分別在擬南芥、煙草和水稻中創建了一條全新的 D1 蛋白合成途徑，使得光合作用效率提高，

73、從而增加了植物的生物量和產量 促進自主固氮 建立固氮酶或共生固國際上許多研究團隊已開始借助菌根共生體系的部分信號通路并將其引入非豆科植物體，人工構0.00.10.20.30.40102030405060708090196119631965196719691971197319751977197919811983198519871989199119931995199719992001200320052007200920112013201520172019全球人口（億人，左軸）全球人均耕地面積（公頃，右軸）新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之

74、后的免責條款和聲明 22 途徑途徑 方法方法 應用案例應用案例 氮 建非豆科作物結瘤固氮體系，實現非豆科植物自主固氮 合成植物微生物組 致力于改善作物根系微生物群的 Pivot Bio 公司，已經實現了通過人工構建微生物群來增強植物根系的固氮能力，并最終減少化學肥料的使用 重塑代謝通路 合成/改良代謝途徑 科學家們將維生素 A 的合成前體-胡蘿卜素合成中的 2 個關鍵基因，來源于玉米的八氫番茄紅素合成酶基因 PSY 和噬夏孢歐文菌中的八氫番茄紅素脫氫酶基因 Crt I 導入水稻胚乳中，使得水稻籽粒的胡蘿卜素含量提高了 23 倍，實現了通過日常飲食來滿足攝入維生素 A 的需求 防治蟲害 生物農藥

75、 美國公司 Green Light 致力于在農業和醫療領域開發高性能的 RNA 產品，其雙鏈 RNA 噴劑產品可用于害蟲、雜草和有害真菌的防治；美國公司 Ag Biome 致力于將微生物群落用于植物遺傳性狀分析、生物農藥研制，以及開發新型農作物保護產品 改造害蟲基因 英國公司 Oxitec 主要通過改造害蟲基因，以及利用蟲際傳播來控制和減少害蟲，從而避免害蟲傳播疾病和毀壞農作物 為牲畜提供高效蛋白飼料 微生物發酵生產 美國公司 Calysta 正在利用天然氣和微生物發酵生產蛋白飼料。該產品可用于魚類、牲畜及寵物營養的蛋白替代，且已經在多個國家獲得批準使用 新一代酶解決方案 美國公司 Agriv

76、ida 首款產品 Grain 酵素植酸酶可以提高動物飼料的消化率，減少動物體內的營養抑制劑，從而使畜牧養殖業受益 資料來源：合成生物學在現代農業中的應用與前景（吳杰，趙喬），全球合成生物行業發展前沿分析（邱偉龍，廖秀靈，羅巍等），中信證券研究部 預計預計 2026 年全球微生物肥料市場規模將達到年全球微生物肥料市場規模將達到 44.7 億美元。億美元。微生物肥料是指以微生物的生命活動為核心，使農作物獲得特定的肥料效應的一類肥料制品，從傳統的菌種篩選到菌種改造設計、多高效復合菌系制造、肥料菌株功能挖掘等技術的應用，合成生物學實現了肥料菌株研發的多樣性、調控性和精確性。根據 Markets and

77、 Markets，北美是全球使用微生物肥料最多的地區，其次是歐洲，2020年美國的微生物肥料使用比例高達60-70%，歐洲許多國家達到45-60%。Markets and Markets預計全球微生物肥料市場規模將在2021年達到 22.5 億美元，并以 11.9%的 CAGR 增長，在 2026 年達到 44.7 億美元。隨著合成生物學技術不斷進步，微生物肥料的增產效果、方便程度、生產成本都將持續改善，為解決人類面臨的糧食危機做出貢獻。圖 23：2020 年全球微生物肥料需求分布 資料來源：Markets and Markets，中信證券研究部 圖 24：全球微生物肥料市場規模預測 資料來源

78、：Markets and Markets（含預測），中信證券研究部 28%23%22%16%11%北美歐洲亞太拉丁美洲其他22.544.7010203040502021E2026ECAGR=11.9%全球微生物肥料市場規模（億美元）新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 23 傳統畜牧業傳統畜牧業存在諸多問題存在諸多問題，植物肉提供，植物肉提供優質優質解決方案。解決方案。隨著全球的肉類消費需求增長，傳統畜牧業規模擴張導致動物疫情頻發、濫用抗生素、溫室氣體排放等問題。根據聯合國糧農組織的數據，2015 年全球畜牧業溫室氣體

79、排放約為 7.1Gt 二氧化碳當量，占人類活動溫室氣體排放總量的 15%左右。在此背景下人造肉作為畜牧產品的替代品被開發出來，人造肉分為細胞肉和植物肉，目前細胞肉由于技術難、成本高等因素無法規模量產，植物肉以植物蛋白、氨基酸和脂肪為基礎，添加經合成生物學技術改造的酵母合成的植物性血紅蛋白而制成，已經實現大規模商業化生產。相比傳統畜牧業，每生產 1 公斤植物肉，為環境節省了 93%的土地浪費與破壞、99%的生產用水和 90%的溫室氣體排放，除此之外，根據美國農業部的研究，普通肉類中含有的激素等，會導致癌癥、心臟病等疾病患病風險大幅增加。從營養學角度，植物肉具有零膽固醇、零激素、零反式脂肪酸、零抗

80、生素，富含人體必需氨基酸等優點，更符合人們對飲食健康的要求。根據2021 中國植物肉行業洞察白皮書（星期零，彭博商業周刊），目前植物蛋白肉的研究以及專利申請主要集中于植物蛋白纖維化加工技術、血紅蛋白的生產與應用、風味物質的生產與應用三方面，其中后兩者均依靠合成生物學實現。一方面，采用經改造的微生物生產的血紅蛋白，可以賦予植物蛋白類似肉制品的顏色，并且可以彌補植物蛋白鐵元素含量不足的問題；另一方面，采用經改造的微生物生產多種脂肪、維生素、風味物質，并結合熱加工處理方法，使植物蛋白肉的口感接近于真實肉制品。圖 25：每 100g 植物肉和牛肉中含有的物質 資料來源：USDA，中信證券研究部 環保健

81、康生活是大勢所趨，預計環保健康生活是大勢所趨，預計 2025 年全球人造肉市場規模達到年全球人造肉市場規模達到 279 億美元。億美元。環保方面，根據普華永道的數據，如果全世界用植物肉取代 10%的動物肉消費，人類將節約1.76 億噸二氧化碳排放，相當于 27 億棵樹的吸收量；將釋放 3800 萬公頃土地，相當于云南省的面積；將減少 86 億立方米用水，相當于渭河一年的總流量。健康方面，根據美國心臟協會發表的研究Centered Diet and Risk of Incident Cardiovascular Disease During Young to Middle Adulthood（Y

82、uni Choi，Nicole Larson，Lyn M Steffen 等），最常吃植物性食物的人患心血管疾病，如心臟病、中風、心力衰竭和其他疾病的風險降低了16%，他們死于心血管疾病的風險也降低了 31%到 32%。環保和健康的生活方式是人類發展的趨勢，也是消費者選擇植物肉的重要原因。Markets and Markets 預計 2025 年全球人造肉市場規模達到 279 億美元，對應 2021-2025 年的 CAGR 為 14.9%。19.204.53.414817.1771200254050100150200250300蛋白質/g膽固醇/mg脂肪/g膳食纖維/g卡路里/千卡植物肉牛肉

83、 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 24 圖 26：消費者選擇植物肉的原因 資料來源：2021 中國植物肉行業洞察白皮書（星期零，彭博商業周刊），中信證券研究部 圖 27：全球植物肉市場規模預測 資料來源：Markets and Markets（含預測），中信證券研究部 消費品消費品：創造：創造多元化的多元化的選擇和選擇和更更美好美好的的生活生活 合成生物學正在為消費者提供多元化的產品。合成生物學正在為消費者提供多元化的產品。合成生物學在消費品領域的應用主要包含人類營養、寵物食品、皮革、護膚品等多方面。如利用微生物

84、發酵生產動物蛋白食品來滿足寵物營養和健康需求，利用菌絲體或微生物發酵生產皮革，通過改造微生物來生產香料、保濕劑和活性成分等用于護膚品。Amyris 以甘蔗為原料進行酵母發酵合成法尼烯，再以法尼烯為原料通過化學反應合成角鯊烯和角鯊烷，替代了鯊魚肝油和高精度橄欖油的提取技術路線，提供更加環保、更加純凈的可持續化妝品原料。合成生物學助力嬰幼兒配方奶粉營養素添新品。合成生物學助力嬰幼兒配方奶粉營養素添新品。HMOs（母乳低聚糖）是母乳中僅次于乳糖的第二大類碳水化合物成分和第三大營養成分，與母乳中其他活性營養相比，HMOs的含量是乳鐵蛋白的 12 倍，免疫球蛋白的 6 倍。HMOs 的結構超過 200

85、多種，目前已確定結構的 30 多種，每一種結構的 HMO 都有獨特的功能性，人類對 HMOs 的研究超過 130年，在合成生物學技術的加持下，2016 年前后才實現商業化。目前，在 HMOs 生產工藝上，實現量產的制備方法包括酶法和發酵法。根據母乳低聚糖（HMOs）行業市場調研（恒魯生物），2021 年全球 HMOs 市場規模為 3.8 億美元，仍處于導入期階段；隨著產品價格逐步降低，其在嬰幼兒配方奶粉、功能食品和飲料、營養補充劑等領域的滲透率將不斷提升，在保守/中性/樂觀三種情景下，預計 2027 年全球 HMOs 市場規模分別達到9.57/13.60/18.38 億美元，對應 2022-2

86、027 年 CAGR 分別為 14.1%/22.4%/30.0%。0.7%8%14%27%50%0%10%20%30%40%50%60%宗教信仰新潮好吃環保健康1391601842112432790%4%8%12%16%20%050100150200250300202020212022E 2023E 2024E 2025E全球植物肉市場規模（億美元）YoY 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 25 圖 28：母乳中的活性營養成分含量 資料來源：奶粉速遞，中信證券研究部 圖 29：全球 HMOs 市場規模預測（單位：億

87、美元）資料來源：母乳低聚糖（HMOs）行業市場調研（恒魯生物）（含預測），中信證券研究部 合成生物學助力重組膠原蛋白滲透率快速提升。合成生物學助力重組膠原蛋白滲透率快速提升。膠原蛋白是用于化妝品領域的關鍵生物活性成分，主要功效是皮膚修護和抗衰老，膠原蛋白可分為重組膠原蛋白（合成生物學制造）和動物源性膠原蛋白（動物組織提?。?。重組膠原蛋白具有包括生物活性及生物相容性更高、免疫原性更低、漏檢病原體隱患風險更低、水溶性更佳、無細胞毒性以及可進一步加工優化等內在優勢，在化妝品領域的應用逐漸普及。根據 Frost&Sullivan 預測（轉引自巨子生物招股說明書），中國重組膠原蛋白產品市場規模將由 20

88、21 年的 108 億元增長至 2027 年的 1083 億元，對應 2021-2027 年 CAGR 為 46.8%；中國重組膠原蛋白在整個膠原蛋白市場中的滲透率將由 2021 年的 37.7%提升至 2027 年的 62.3%，在主要下游市場中，功效性護膚品/醫用敷料/肌膚煥活應用領域重組膠原蛋白滲透率均明顯提升。圖 30：中國膠原蛋白產品市場規模預測 資料來源：Frost&Sullivan（含預測，轉引自巨子生物招股說明書），中信證券研究部 圖 31：中國重組膠原蛋白產品在主要下游市場的滲透率預測 資料來源：Frost&Sullivan（含預測，轉引自巨子生物招股說明書），中信證券研究部

89、 142.442.31.170246810121416母乳低聚糖-乳清蛋白免疫球蛋白乳鐵蛋白含量（g/L）02468101214161820保守情況中性情況樂觀情況0%10%20%30%40%50%60%70%0500100015002000動物源性膠原蛋白重組膠原蛋白重組膠原蛋白滲透率14.9%18.5%0.9%30.5%26.1%9.7%0%5%10%15%20%25%30%35%功效性護膚品醫用敷料肌膚煥活應用2021年2027年 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 26 能源：生物燃料能源：生物燃料+生物制氫

90、，幫助人類擺脫化石能源依賴生物制氫，幫助人類擺脫化石能源依賴 環保和環保和減排壓力下減排壓力下生物能源生物能源再受重視。再受重視。目前合成生物學在能源領域的應用主要包含生物乙醇、柴油和丁醇等方向，能源類合成生物學公司是整個合成生物學行業中起落較大的一個類別。2010-2020 年，隨著國際環境的變化，加上頁巖油開采的商業化落地，使得國際原油價格劇烈波動，這無疑擊穿了一眾該類別公司的生物燃料夢想。根據 IEA，2021 年全球石油消耗的產業占比中，交通用汽柴油和航空用油合計占比 54%，通過開發生物能源來減少燃料用油的意義重大，而且其發展的最大推動力已經不再是比化石能源廉價，而是比化石能源環保。

91、IEA 的一項分析指出，為了阻止全球的升溫超過 2，生物能源在總能源需求中的占比需要從 2015 年的 4.5%提高到 2060 年的 17%，但是截至目前，生物能源的產量遠低于達到這個目標所需的速度。圖 32：2021 年全球終端用油消費占比 資料來源：IEA，中信證券研究部 圖 33：生物能源的溫室氣體減排效果 資料來源：歐盟2018 RED，中信證券研究部 生物能源推廣加速，生物能源推廣加速，預計預計 2025 年生物柴油市場空間超年生物柴油市場空間超 3000 億元億元。根據Statistical Review of World Energy 2022（BP），全球生物燃料消費量由 2

92、011 年的 117 萬桶/天增長到 2021 年的 184 萬桶/天，生物燃料消費量占石油燃料（汽油+柴油+煤油+燃油）消費量的比例由 2011 年的 1.90%提高到 2021 年的 2.95%，提升空間巨大。各國對于交通運輸領域的生物能源使用都有指標，歐盟的 2021 年修訂版 RED（可再生能源指令）中，要求 2030 年成員國交通運輸部門中生物燃料占總燃料的比例和生物能源占總能源的比例的目標分別提高到 26%和 40%。生物柴油摻混入化石柴油中制成混合柴油在減少有害氣體排放的同時無需額外改動，有效降低了使用門檻。根據卓越新能招股說明書披露，北歐國家如瑞典、芬蘭、挪威等 2020 年目

93、標生物柴油摻混比例均達到 20%及以上，歐洲主要經濟體德國、法國、英國等也在設置更高的要求。隨著生物柴油摻混比例的政策性提升，OECD-FAO 預計 2025 年全球生物柴油需求量將達到 5122 萬噸，按照 6000 元/噸的價格保守測算，市場空間可達 3073 億元。盡管目前生物柴油主要采用化學法生產，但未來具有反應條件溫和、無污染排放等優點的生物酶法、發酵法將扮演越來越重要的角色。48%22%13%6%11%交通用汽柴油化工用油工業用油航空用油其他用油71%70%60%53%0%10%20%30%40%50%60%70%80%甜菜基乙醇 甘蔗基乙醇生物柴油玉米基乙醇溫室氣體減排百分比平均

94、值 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 27 圖 34：2011-2021 年生物燃料消費量及占石油燃料消費量的比例 資料來源：Statistical Review of World Energy 2022（BP），中信證券研究部 圖 35：部分歐洲國家規定的生物柴油摻混比例 資料來源：卓越新能招股說明書，中信證券研究部 合成生物學實現從二氧化碳到生物燃料的直接轉化合成生物學實現從二氧化碳到生物燃料的直接轉化，有望解決成本問題，有望解決成本問題。生物煉制是利用農業廢棄物、植物基淀粉、木質纖維素等生物基原料生產各種化學

95、品、燃料的過程，第一代生物煉制主要以植物油、廢棄食用油等為原料來合成生物燃料，第二代生物煉制原料主要為非糧食生物質，包括谷物秸稈、甘蔗渣等。第三代生物煉制旨在利用微生物細胞工廠將可再生能源和二氧化碳轉化為燃料和化學品，微生物是第三代生物煉制的核心，其中自養微生物是一種以二氧化碳作為主要或唯一的碳源，以無機氮化物作為氮源，通過細菌光合作用或化能合成作用獲得能量的微生物。目前采用一些經過合成生物學改造的光能或化能自養微生物，已經可以實現從二氧化碳合成生產燃料和化學品，產業化落地后有望解決制約生物能源發展的成本問題。圖 36：三代生物煉制的過程比較 資料來源：微生物利用二氧化碳合成燃料及化學品第三代

96、生物煉制（王凱，劉子鶴，陳必強等），中信證券研究部 注：粉色部分為第一代生物煉制，灰色部分為第二代生物煉制，紅色部分為第三代生物煉制 1171211321401461521571691811711841.5%1.8%2.1%2.4%2.7%3.0%050100150200生物燃料消費量（萬桶/天）占汽油+柴油+煤油+燃油消費量比例21%20%20%9.75%9%8.2%8.5%6%0%5%10%15%20%25%2019年強制混合比例2020年目標混合比例 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 28 生物制氫有望成為未

97、來最理想的能源解決方案之一。生物制氫有望成為未來最理想的能源解決方案之一。氫氣憑借清潔高效、熱值高、可持續、應用廣泛等突出優勢，被譽為“21 世紀的終極能源”，制氫的主要技術路線分為五種：石油、煤炭、天然氣等化石能源重整制氫；電解水制氫；利用冶金、焦化、氯堿等過程中的工業副產氣制氫；太陽能光解水制氫以及生物制氫。目前傳統化石能源制氫技術仍在全球范圍內占據絕對主流位置，根據2022 年中國氫能行業白皮書（頭豹研究院），中國制氫來源中化石能源制氫占比接近 2/3。但在綠色能源轉型與“雙碳”目標的時代背景下，以化石能源產“灰氫”的方式終究只能作為暫時的過渡性手段，以生物制氫為代表的可再生能源制“綠氫

98、”技術被認為是屬于未來的、最為理想的能源解決方案之一。但受限于技術尚未成熟、設備及儲運設施不完善等因素，生物制氫生產成本較高，短期內是制約其實現商業化應用的關鍵問題。圖 37：中國制氫來源 資料來源：2022 年中國氫能行業白皮書（頭豹研究院），中信證券研究部 圖 38：不同制氫技術的成本估算 資料來源：生輝微信公眾號，中信證券研究部 合成生物學將成為生物制氫突破的關鍵。合成生物學將成為生物制氫突破的關鍵。根據 2022 年科技部、國家發展改革委、工業和信息化部等 9 部門發布的科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022-2030 年），前沿和顛覆性低碳技術包括新型綠色氫能技術，即研究基于合成生物

99、學、太陽能直接制氫等綠氫制備技術。通過合成生物學技術從提升菌種光能吸收效率、提高菌種產氫率、改用廉價原料等方面取得突破，生物制氫有望逐步具有經濟性。中國氫能聯盟預測，2050 年中國氫能需求量將達到近 6000 萬噸，假設屆時生物制氫占比 10%，產氫量約為 600 萬噸，我們按照 2 萬元/噸的價格測算，市場規模高達 1200 億元。64%4%32%化石能源制氫電解水制氫工業副產制氫402113101040918273645有機物發酵光化學制氫熱分解蒸汽綠藻光解水電解水制氫煤與生物質制氫成本（MBTU）新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正

100、文之后的免責條款和聲明 29 行業即將迎來行業即將迎來加速發展加速發展，投資遵循三條主線，投資遵循三條主線 資本市場融資火熱資本市場融資火熱+各國支持政策頻出，合成生物學即將迎來各國支持政策頻出，合成生物學即將迎來加速發展加速發展 全球合成生物學初創全球合成生物學初創公司公司融資火熱。融資火熱。近年來，隨著相關技術不斷成熟，合成生物學產業百花齊發，全球范圍內大量初創公司如雨后春筍般出現，也帶動了資本市場對這一創新浪潮的關注。根據 SynBioBeta 統計，2019-2021 年全球合成生物學初創公司融資額達到31/78/180 億美元，其中 2021 年融資額幾乎相當于從 2009-2020

101、 年所有融資額的總和?？梢哉f 2021 年是合成生物學初創公司最好的一年。從融資的領域看，應用端（即產品類公司）占比達到 77.4%（SynBioBeta 數據），保持絕對領先優勢，生物體工程平臺排名第二，也印證了前文“當前階段產品類公司更佳”的判斷。圖 39：全球合成生物學領域融資額（單位：百萬美元）資料來源：SynBioBeta 圖 40：2021 年全球合成生物學細分領域融資額占比 資料來源：SynBioBeta，中信證券研究部 注：其他包括云實驗室/自動化、基因合成和測序、生物計算輔助設計 CAD 2022 年中國合成生物學投年中國合成生物學投融融資方興未艾。資方興未艾。根據新道藍谷及

102、各公司官網，中國在合成生物學領域的投融資起步較晚，2015-2020 年，每年中國合成生物學領域投融資數量僅有個位數，直到 2021 年實現爆發，僅一年就有 16 例。2022 年國內合成生物學賽道依然備受關注，多家頭部投資機構紛紛布局，藍晶微生物、引航生物、中科欣揚、柯泰亞生物等企業相繼完成一級市場融資，近岸蛋白、巨子生物、川寧生物等企業相繼完成 IPO 登陸 A股。整體上看，產品研發公司的數量和融資額多于技術服務公司。表 6：2022 年部分融資額在億元以上的國內融資事件統計 類型類型 公司公司 介紹介紹 時間時間 輪次輪次 金額金額 產品研發 藍晶微生物 藍晶微生物是一家基于合成生物學技

103、術，進行分子與材料創新的企業，主要產品為 PHA 2022.01.10 B 輪 8.7 億元人民幣 酶賽生物 酶賽生物擅長酶和菌種相關的催化技術，專業的技術團隊在酶的進化、菌種改造、酶的發酵、產業化生產等方面都有豐富的經驗 2022.01.24 C 輪 1.5 億元人民幣 引航生物 引航生物專注于合成生物學技術的創新研究，從事醫藥、人類營養、動物營養及植物保護領領域工業生物技術的研發、生產及銷售 2022.02.28 C 輪、C+輪 超 4 億元人民幣 中科欣揚 中科欣揚專注于全球的醫療、食品和化妝品功能性原料開發 2022.02.23 B 輪 2 億元人民幣 態創生物 態創生物目前在售物質達

104、 30 余種，包括小分子肽、赤蘚糖醇和大宗商品，可為科技護膚、食品飲料、家居清潔、生物醫藥等領域提供研產一體化解決方案 2022.03.14 A+輪 數億元人民幣 金坤生物 金坤生物自主完成聚乳酸、聚谷氨酸等多項高分子材料以及醫療器械等領域和2022.05.13 A 輪 數億元人77.4%14.8%7.8%應用生物體工程平臺其他 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 30 類型類型 公司公司 介紹介紹 時間時間 輪次輪次 金額金額 新型合成生物材料的設計、合成、表征、改性、加工成型以及高新技術含量的產品研發和生產 民幣

105、 昌進生物 昌進生物聚焦在微生物合成蛋白的研究、開發、產業化 2022.06.23 A 輪 1.4 億元人民幣 摩珈生物 摩珈生物多年來致力于開發綠色環保的生物制造方法，用以取代高污染、高能耗的傳統化工生產技術，主要產品為維生素 B5 和生物基聚合物 2022.06.23 B 輪 8000 萬美元 近岸蛋白 近岸蛋白打破傳統蛋白設計理念，實現定向進化蛋白質性能，根據客戶需求研發生產出高性能抗體及符合藥企質量體系生產要求的酶及試劑 2022.09.29 IPO 17.42 億元人民幣 巨子生物 巨子生物設計、開發和生產以重組膠原蛋白為關鍵生物活性成分的專業皮膚護理產品 2022.11.04 IP

106、O 4.96 億元港幣 柯泰亞生物 柯泰亞生物通過高端生物制造為個護、營養、醫藥等市場提供天然、綠色、可持續的創新原料產品 2022.11.09 A+輪 超億元人民幣 川寧生物 川寧生物是一家抗生素中間體制造商，采用生物發酵、化學提取及酶解技術，為用戶提供硫氰酸紅霉素、頭孢系列中間體等產品 2022.12.27 IPO 10.22 億元人民幣 技術服務 鎂伽科技 鎂伽科技專注于機器人和人工智能技術的研發并將其深度融合于行業應用，為客戶提供先進的智能自動化產品與解決方案 2022.04 C 輪 3 億美元 安序源 安序源深耕于精準醫療和大健康領域，研發上游核心技術，生產制造新一代基因測序及診斷高

107、端設備，并提供完整產業解決方案 2022.06.20 B 輪 近億美元 通用生物 通用生物是基因組研究和基因技術應用的生物技術公司，提供優質、高效的科研級、工業級和診斷司法級應用的修飾/標記（探針）、RNA、多肽定制化合成服務 2022.06.29 PreIPO 1 億元人民幣 擎科生物 擎科生物從事合成基因組學與生物合成產品的研究及開發，業務范圍涵蓋合成基因組學產品及服務、生命科學研究設備及原料、生物制造 CRO/CDMO 三大方向 2022.12.05 B 輪 4 億元人民幣 新芽基因 新芽基因是國內首家致力于利用堿基編輯技術進行全身性給藥的基因治療藥物研發公司 2022.12.07 A

108、輪 數千萬美元 資料來源：新道藍谷，各公司官網，中信證券研究部 各國政府高度重視合成生物學，相繼出臺多項支持政策。各國政府高度重視合成生物學，相繼出臺多項支持政策。近年來，合成生物學得到世界各國的高度重視，全球主要國家政府陸續出臺合成生物學相關扶持政策，國際合成生物學科研和產業發展十分迅猛。全球主要國家相繼建立合成生物學研究中心，形成了遍布全球的合成生物學研究網絡，以美國、英國為主導的國外發達國家在合成生物學研究領域發展進程較快。歐盟最早通過第六研究框架計劃從政策層面、以項目資助的方式促進合成生物學發展，法國、德國等成員國針對合成生物學及相關技術分別制定了針對本國的研究發展戰略。英國政府于 2

109、012 年和 2016 年相繼發布合成生物學路線圖和英國合成生物學戰略計劃，是首個在國家層面通過路線圖方式推動合成生物學發展的國家。美國從多個維度來推動合成生物學的發展，自 2019 年開始連續 3 年發布了工程生物學：下一代生物經濟的研究路線圖、微生物組工程：下一代生物經濟研究路線圖和工程生物學與材料科學：跨學科創新研究路線圖等合成生物學相關領域的研究路線圖。中國政府也高度重視合成生物學的發展，2008 年香山會議首次探討了合成生物學背景、進展和展望，并連續多年開展了合成生物學專題學術討論，2022 年“十四五”生物經濟發展規劃明確將合成生物學列為重點發展方向。新材料新材料行業行業合成生物學

110、專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 31 表 7：全球合成生物學戰略布局演進 年份年份 國家國家/地區地區/組織組織 政策政策/文件文件/行動行動 2002 歐盟 第六研究與創新框架計劃 2003 MIT（美國）創辦首屆 iGEM 競賽 2007 歐盟 啟動“合成生物學：新出現的科學技術”引導項目；第七研究與創新框架計劃 2008 中國 國家中長期科學與技術發展規劃綱要 2009 德國 合成生物學機遇與風險 2009 英國 合成生物學范圍、應用和意義 2009 法國 國家研究與創新戰略 2009 美國 創新戰略 2010 美國 新方向合成生物學和

111、新興技術的倫理問題 2010 德國 國家生物經濟研究戰略 2010 中國 “973”國家重點基礎研究發展計劃 2011 英國 合成生物學的跨國監管 2011 中國 “十二五”生物技術發展規劃；“十二五”現代生物制造科技發展專項規劃 2012 英國 合成生物學路線圖 2012 美國 國家生物經濟藍圖 2013 中國 國家重大科技基礎設施建設中長期規劃 2014 OECD 合成生物學政策新議題 2014 歐洲 合成生物學下一步行動 2014 德國 國家生物經濟政策戰略 2015 中國 合成生物學發展戰略 2015 中國 “十三五”國家科技創新規劃 2015 印度 國家生物技術發展戰略 2016 英

112、國 合成生物學戰略計劃 2016 中國 “十三五”生物技術創新專項規劃 2017 法國 生物經濟戰略：2018-2020 年行動計劃 2018 美國 合成生物學時代的生物防御 2018 澳大利亞 合成生物學 2030 年的展望 2018 英國 2030 年生物經濟戰略 2018 中國 國家重點研發計劃“合成生物學”重點專項 2019 美國 加強基因合成的安全性治理建議；合成生物學產業實踐、生物安全機遇以及政府潛在作用；工程生物學：下一代生物經濟的研究路線圖 2019 英國 生物技術領域實施計劃 2019 日本 生物戰略 2019 俄羅斯 基因技術發展規劃 2019 韓國 生物健康產業創新戰略

113、2020 美國 微生物組工程：下一代生物經濟研究路線圖 2020 德國 國家生物經濟戰略 2021 美國 生物經濟格局：生物技術、合成生物學和工程生物學機遇；工程生物學與材料學科：跨學科創新研究路線圖 2021 歐盟 新基因組技術當前和未來的市場應用 2022 中國 “十四五”生物經濟發展規劃 2022 中國 科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022-2030 年）2022 美國 芯片與科學法案 2022 美國 國家生物技術和生物制造計劃 2023 中國 加快非糧生物基材料創新發展三年行動方案 資料來源：全球合成生物學發展現狀及對我國的啟示（王曉梅，楊小薇，李輝尚），中國政府網，工信部，中信證券

114、研究部 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 32 2022 年以來國內出臺三項年以來國內出臺三項合成生物學相關合成生物學相關重要政策。重要政策。2022 年 5 月 10 日，國家發改委印發了“十四五”生物經濟發展規劃，指出合成生物學作為前沿生物技術，要加強原創性、引領性基礎研究，推動合成生物學技術創新，突破生物制造菌種計算設計、高通量篩選、高效表達、精準調控等關鍵技術，有序推動在新藥開發、疾病治療、農業生產、物質合成、環境保護、能源供應和新材料開發等領域應用。2022 年 8 月 18 日，科技部等九部門聯合印發了

115、科技支撐碳達峰碳中和實施方案（20222030 年），其中前沿顛覆性低碳技術創新行動中涉及到新型綠色氫能技術、二氧化碳高值化轉化利用技術，需要以合成生物學為基礎進行創新。2023 年 1 月 9 日工信部等六部門聯合印發了加快非糧生物基材料創新發展三年行動方案，提出以非糧生物質開發利用技術突破為基礎，深化生物化工與傳統化工耦合、工業與農業融合，以技術、模式創新為動力，促進生物基材料優性能、降成本、增品種、擴應用，提升生物基材料產業協同創新、規模生產、市場滲透能力，推動非糧生物基材料產業加快創新發展。初創初創公司公司面臨“考核面臨“考核期期”，合成生物學”，合成生物學料料即將迎來即將迎來加速發展

116、加速發展。在資本市場和各國政策的孵化下，合成生物學初創公司如雨后春筍般出現，但是他們的“蜜月期”馬上將要結束，投資者的關注點從概念和故事轉向產品的落地，我們預計在這個過程中將有眾多初創公司被淘汰，存活下來的公司也需要不斷去研發和落地新產品來支撐估值，最終脫穎而出的初創公司或許會成為新的標桿。預計未來，越來越多的初創公司會登陸二級市場，越來越多的上市公司會布局合成生物學相關領域，在機遇和挑戰當中，合成生物學賽道將迎來加速發展?？春每春弥袊袊镏圃焐镏圃炱髽I競爭力，企業競爭力，影響影響估值的核心因素是成長估值的核心因素是成長性性 國外企業集中在美國，上中游國外企業集中在美國，上中游環節環節較

117、多較多且領先且領先。Amyris 和 Ginkgo Bioworks 是國外合成生物學企業的標桿：Amyris 是合成生物學領域第一家在納斯達克上市（2010 年）的企業，同時也是平臺型公司的鼻祖和典型代表，經過長期的產業探索，其逐步成為頗有影響力的法尼烯和長鏈碳氫化合物生產商。另一家代表性公司是 Ginkgo Bioworks，2021 年 5月宣布以 175 億美元的價格通過 SPAC 方式正式上市，2022 年完成對 Zymergen 的收購以整合 Zymergen 強大的自動化和軟件能力，以及其在多種生物工程方法上的豐富經驗，來顯著增強 Ginkgo Bioworks 的合成生物學平臺

118、。除此之外，其他合成生物學企業也大多來自美國。整體上看，國外使能技術類、平臺類合成生物學企業較多且技術領先。表 8：部分國外合成生物學企業 領域領域 公司公司 國家國家 簡介簡介 平臺類 Ginkgo Bioworks 美國 Gingko Bioworks 依靠其自動化的菌株開發工程、蛋白質工程和發酵工程平臺，能夠高通量開發和評估微生物菌株，為客戶提供基于微生物菌株的解決方案 Amyris 美國 Amyris 通過建立生物鑄造廠將特意設計的基因線路自動化裝載到活細胞中，并輔以高通量測試，利用機器學習技術運行 DBTL 周期循環，來實現工程化的海量試錯以加速設計周期；Amyris 同樣注重產品，

119、服務于香精香料、化妝品、藥品和營養保健品市場 Inscripta 美國 Inscripta 基于 CRISPR 基因編輯原理開發出一類 CRISPR 酶家族 MADzymes，并借此建立全球首個數字化基因組工程臺式平臺 Onyx DNA/RNA合成 Twist Bioscience 美國 Twist 建立了高通量、低成本的新一代硅基 DNA 合成平臺，可以大量合成高質量的 DNA 片段及基因，用于藥物開發實驗和臨床診斷等場景 Synthego 美國 Synthego 基于生物信息學、機器學習和自動化，開發了一套自動化合成 RNA 的系統，用于打造 CRISPR 工具包和 sgRNA 文庫，以服

120、務制藥行業的客戶 DNA Script 法國 DNA Script是酶促DNA合成技術的行業領導者，主要利用無模板酶技術來制造和合成DNA，新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 33 領域領域 公司公司 國家國家 簡介簡介 現已研發出世界上第一臺使用酶促技術的臺式 DNA 打印機 SYNTAX 軟件 Benchling 美國 Benchling 為研究人員提供用于設計和運行各種生命科學實驗的平臺，該平臺可進行實驗數據分析和共享研究結果 Synthace 英國 Synthace 構建了一個云軟件平臺 Antha，這是一種

121、計算機輔助的生物學軟件平臺，可以對實驗室的設備、協議及工藝流程進行自動化編程，形成可共享及擴展的工作流 醫療健康 Moderna 美國 Moderna 開發的 mRNA-1273 在 25d 內完成了 COVID-19 疫苗的序列設計和生產，并破紀錄地用 63d 完成從序列設計到首個受試者給藥 Antheia 美國 Antheia 通過酵母發酵來生產阿片類藥物分子 Demetrix 美國 Demetrix 將目標瞄向了大麻素，正在利用改造后的酵母探索 100 多種大麻素的產業化生產 化工 Genomatica 美國 Genomatica 已將生物基 1，4-丁二醇和丁二醇的工藝商業化 Cind

122、erBio 美國 CinderBio 的主要產品是一種超穩定酶，該酶由在酸性火山熱泉中提取培養的微生物制成，在高溫高酸等苛刻場景中仍然具有高活性 C16 Biosciences 美國 C16 Biosciences 主要利用微生物發酵生產棕櫚油的替代品 能源 LanzaTech 美國 LanzaTech 主要利用細菌將鋼廠或垃圾填埋場等排放的二氧化碳、甲烷等廢氣轉化為燃料和化學品 農業 Pivot Bio 美國 Pivot Bio 研發出針對玉米作物的微生物固氮產品促使特定的微生物在作物根部釋放氮，以滿足作物日常氮需求 食品 Impossible Foods 美國 Impossible Foo

123、ds 通過改造后的酵母發酵生產豆血紅蛋白，用于制作植物肉產品，使植物肉的味道和顏色更像真肉 消費品 Modern Meadow 美國 Modern Meadow 通過改造后的酵母發酵生產膠原蛋白，繼而在此基礎上加工制作出皮革 資料來源：全球合成生物行業發展前沿分析（邱偉龍，廖秀靈，羅巍等），合成生物學產業發展與投融資戰略研究（曾正陽，劉心宇，馬銘駒），各公司官網，中信證券研究部 中國主要是產品類中國主要是產品類公司，商業化成功案例較多。公司，商業化成功案例較多。凱賽生物和華恒生物是國內合成生物學企業的標桿：凱賽生物以石油中的副產物正烷烴為原料，采用微生物發酵的方法生產長鏈二元酸，顯著降低了成本

124、和污染，是世界上首個使用生物法產品取代石油化學法產品的商業成功案例；華恒生物突破厭氧發酵技術瓶頸，在國際上首次成功實現了微生物厭氧發酵規?；a L-丙氨酸產品，是行業內擁有厭氧發酵法生產 L-丙氨酸完整知識產權的優勢企業之一。此外，巨子生物、軒凱生物、引航生物、首鋼朗澤等一眾國內產品類公司都取得了單個或多個合成生物學產品商業化的成功。表 9：部分國內合成生物學企業 領域領域 公司公司 簡介簡介 平臺類 恩和生物 恩和生物側重開發自動化、高通量的工業生物研發平臺，其品類涵蓋醫藥、化工、食品等多個領域 藍晶微生物 藍晶微生物的研發平臺覆蓋了分子結構設計、微生物菌株開發、小試與中試生產、材料改性加

125、工等實現產品定制化開發所必需的全部環節，其主打的生物可降解材料產品PHA 已完成了落地 DNA/RNA合成 金斯瑞生物科技（1548.HK）金斯瑞生物科技為全球廣受認同的生命科學研究與應用服務及產品供貨商，于全球基因合成服務市場中位居第一及于全球 DNA 合成服務市場中位居第三，分別占 25.6%及 10.6%的市場份額 泓迅科技 泓迅科技專注于新一代 DNA 技術及其應用，現已逐步建立起從寡核苷酸、DNA 片段到染色體/基因組合成和構建的完整的合成生物學平臺 醫療健康 百葵銳生物 百葵銳生物致力于合成生物學技術在醫藥領域高效生物合成，建立蛋白精準設計和蛋白分子機器技術的全態鏈合成生物學平臺，

126、以實現生物醫藥、生物材料的創新、高效、綠色制造 引航生物 引航生物專注于合成生物學領域應用的創新研究，從事醫藥、營養保健及動物保健產品工業生物技術的研發、生產及銷售，旨在實現重要化學品的生物制造，為相關領域企業提供生物制造的產品 金坤生物 金坤生物是一家致力于生物醫用高分子材料及高端醫療器械研發、生產、銷售的集團型公司，主攻第四代生物醫用材料聚左旋乳酸（PLLA，即童顏針主要材料）、聚乙丙交酯、聚己內酯的研發、生產與銷售，尤其專注于 PLLA 在醫療美容和生活美容領域的應用和產業化 化工 凱賽生物（688065.SH）凱賽生物目前實現商業化生產的產品主要聚焦聚酰胺產業鏈，為生物基聚酰胺以及可用

127、于生物基聚酰胺生產的原料，包括 DC12（月桂二酸）、DC13（巴西酸）等生物法長鏈二元酸系列產品和生物基戊二胺，是全球領先的利用生物制造規?；a新型材料的企業之一 華恒生物（688639.SH）華恒生物堅持“以可再生生物資源替代不可再生石化資源，以綠色清潔的生物制造工藝替代高能耗高污染的石化工藝“的發展路徑，當前主要產品包括丙氨酸系列和 L-纈氨酸，同時有數個新產品產能在建 酶賽生物 酶賽生物擅長酶和菌種相關的催化技術，專業的技術團隊在酶的進化、菌種改造、酶的發酵、產業化生 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 3

128、4 領域領域 公司公司 簡介簡介 產等方面都有豐富的經驗 能源 首鋼朗澤 首鋼朗澤自主研發合成生物學技術將含 CO、CO 的工業尾氣轉化為生物乙醇及飼料蛋白等高價值產品，將無機碳和氮直接轉化為有機碳和氮，實現工業體系重塑 農業 軒凱生物 軒凱生物立足于工業生物技術、合成生物學的持續研發和產業化，主要產品為生物助劑產品和生物制劑產品，應用于植物營養領域、動物營養領域和日化領域 食品 昌進生物 昌進生物聚焦在微生物合成蛋白的研究、開發、產業化 消費品 嘉必優（688089.SH）嘉必優以生物技術為立足之本，集成工業菌種定向優化技術、發酵精細調控技術、高效分離純化制備技術，通過可持續的微生物合成制造

129、方式，為全球營養與健康領域的客戶提供高品質的營養素產品與創新的解決方案 巨子生物（2367.HK）巨子生物研發、生產、銷售以重組膠原蛋白為核心成分的專業皮膚護理產品，同時開發和生產基于稀有人參皂苷技術的功能性食品 資料來源：各公司公告，各公司官網，中信證券研究部 得益于理論研究和產業基礎，得益于理論研究和產業基礎，看好看好中國中國生物制造生物制造企業競爭力。企業競爭力。簡單來講，生物制造的成功關鍵在于菌種設計和構建、大規模發酵工藝兩點，前者取決于合成生物學的理論研究，后者取決于發酵產業的能力。根據 Web of Science，核心合集中以合成生物學為主題的全球論文發表量自 2000 年開始不

130、斷增加，其中中國論文發表量自 2008 年開始快速增加，2022 年中國占比已經超過美國，位居世界第一。根據中國生物發酵產業協會，中國生物發酵產品的產量由 2015 年的 2426 萬噸提升至 2019 年的 3065 萬噸，出口量由 2015 年的 344 萬噸提升至 2019 年的 527 萬噸，我國生物發酵產品中氨基酸、有機酸、淀粉糖及多元醇等產能和產量多年穩居世界第一位。因此，得益于深厚的理論研究和堅實的產業基礎，我們現階段看好中國生物制造企業的競爭力。圖 41：WOS 核心合集中以合成生物學為主題的論文發表數量 資料來源：Web of Science，中信證券研究部 圖 42：201

131、5 年和 2019 年中國生物發酵產品的產量和出口量 資料來源：中國生物發酵產業協會，中信證券研究部 美國平臺類公司經營情況不佳，中國產品類公司穩定增長。美國平臺類公司經營情況不佳，中國產品類公司穩定增長。由于研發投入和包括股權激勵在內各類費用導致營業支出過高，2019 年至 2022Q1-Q3，Ginkgo Bioworks 和 Amyris的凈利潤和經營活動凈現金流均為負值，相比之下凱賽生物和華恒生物的歸母凈利潤和經營活動凈現金流整體呈增長態勢。美國平臺類龍頭公司財務表現遠差于中國產品類龍頭公司，再次驗證我們“當前階段產品類公司更佳”的判斷。0%5%10%15%20%25%30%35%05

132、00100015002000美國（篇）中國（篇）其他（篇）中國占比242634430655270500100015002000250030003500生物發酵產品產量（萬噸）生物發酵產品出口量（萬噸）20152019 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 35 圖 43：Ginkgo 的營業收入、凈利潤和經營活動凈現金流 資料來源：Ginkgo Bioworks 公司公告，中信證券研究部 圖 44：Amyris 的營業收入、凈利潤和經營活動凈現金流 資料來源：Amyris 公司公告，中信證券研究部 圖 45：凱賽生物的

133、營業收入、凈利潤和經營活動凈現金流 資料來源：凱賽生物公司公告，中信證券研究部 圖 46：華恒生物的營業收入、凈利潤和經營活動凈現金流 資料來源：華恒生物公司公告，中信證券研究部 美國平臺類公司的股價和估值美國平臺類公司的股價和估值對對國內產品類公司國內產品類公司不具備不具備參考參考價值價值。2008 年初 Amyris計劃以甘蔗為原料每年生產 10 億加侖的生物燃料，每桶價格可低至 60 美元，然而原油價格暴跌、頁巖油開采的商業化落地以及其自身產業化不達預期使得 Amyris 股價暴跌。2021年 Ginkgo Bioworks 以 175 億美元的價格通過 SPAC 方式正式上市，如今市值

134、約縮水為1/5。平臺類公司享受了各種概念和投資故事的估值溢價，在沒有如預期般兌現業績后，泡沫必然破裂，相較之下國內的產品類公司的商業模型更加穩健，因此美國平臺類公司的股價和估值對國內產品類公司來說不具備參考價值。3.79-19.28-1.48-25-20-15-10-505營業收入（億美元）凈利潤（億美元）經營活動凈現金流（億美元）2019202020212022Q1-Q31.94-3.79-4.33-5-4-3-2-101234營業收入（億美元）凈利潤（億美元）經營活動凈現金流（億美元）2019202020212022Q1-Q318.38 4.86 6.49 0510152025營業收入（億

135、元）歸母凈利潤（億元）經營活動凈現金流（億元）2019202020212022Q1-Q39.84 2.17 2.47 024681012營業收入（億元）歸母凈利潤（億元）經營活動凈現金流（億元）2019202020212022Q1-Q3 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 36 圖 47：Amyris 的歷史股價 資料來源：Wind，中信證券研究部 圖 48：Ginkgo Bioworks 的歷史股價 資料來源：Wind，中信證券研究部 中國產品類公司的高估值本質是成長邏輯。中國產品類公司的高估值本質是成長邏輯。截至

136、 2023 年 1 月 20 日，合成生物學公司華恒生物、凱賽生物、嘉必優的 PE（2023）分別為 43.0、40.4、33.1，顯著高于傳統發酵公司金丹科技、中糧科技、梅花生物，我們認為產品類公司的高估值是有業績增速支撐的，按照 PEG=PE（2023）/g（2022E-2024E）計算，華恒生物、凱賽生物、嘉必優的PEG 分別為 1.11、1.21、0.85，高于 CS 成長板塊公司 PEG 的平均值 0.82 且在其中位于前列，國內產品類公司的高估值本質是成長邏輯。圖 49：合成生物學公司和傳統發酵公司的估值對比 資料來源：Wind，中信證券研究部 注：股價為 2023 年 1 月 2

137、0日收盤價，盈利預測采用 Wind 一致預期 圖 50：合成生物學公司 PEG 和 CS 風格類別板塊平均 PEG 對比 資料來源：Wind，中信證券研究部 注：PEG=PE（2023）/g（2022E-2024E），股價截至 2023 年 1 月 20 日，盈利預測采用Wind 一致預期，CS 風格類別板塊中剔除無盈利預測和負 PEG 個股后求算術平均值 010020030040050060020102011201220132014201520162017201820192020202120222023收盤價（美元）02468101214162021-092021-102021-112021

138、-122022-012022-022022-032022-042022-052022-062022-072022-082022-092022-102022-112022-122023-01收盤價（美元）43.0 40.4 33.1 16.3 13.7 6.5 05101520253035404550PE（2023）1.21 1.11 0.85 0.82 0.71 0.65 0.00.20.40.60.81.01.21.4PEG 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 37 投資投資建議建議遵循“低成本替代遵循“低成本替代

139、+高技術壁壘高技術壁壘+開發新產品的潛力”三條主線開發新產品的潛力”三條主線 低成本替代、高技術壁壘和開發新產品的潛力是生物制造的三大核心低成本替代、高技術壁壘和開發新產品的潛力是生物制造的三大核心優勢：優勢：1）低成本替代：）低成本替代：根據麥肯錫，原則上全球經濟物質投入中的 60%可由生物產生，其中大約 1/3 是從自然界中提取的，另外約 2/3 是通過化學方法合成。無論是用生物制造替代天然提取還是化學合成，其關鍵均在于成本優勢，低成本是在存量市場競爭中快速獲取份額的核心競爭力，也是促進下游需求、創造增量市場的驅動力。低成本替代是生物制造公司短期業績兌現的關鍵。2）高技術壁壘：）高技術壁壘

140、：相比傳統發酵工程中對菌種的培育和改造手段，合成生物學利用先進的模塊和系統設計以及新的基因組編輯方法，對模式工程菌中復雜的代謝途徑進行工程化改造，涉及基因編輯工具（CRISPR/Cas 技術）、基因組合成方法、定向進化技術等前沿生物技術和基因技術，整體上看新菌種的研發需要大量時間、資金的投入，壁壘較高，行業競爭格局相對不易惡化。高技術壁壘是生物制造公司中期穩定性的保證。3）開發新產品的潛力：）開發新產品的潛力：隨著醫藥、食品、化學品等領域產品需求的多元化，天然存在的微生物中缺乏所需產物的代謝途徑，或其代謝途徑調控復雜，所需產物難以實現過量積累，而通過合成生物學構建高效的細胞工廠能夠拓寬微生物的

141、生產領域和提升微生物生產效率。越來越多利用生物學創造的新穎材料具有高品質、全新功能、可生物降解，以及通過顯著減少碳排放方式生產等特性。例如，利用蘑菇根而不是動物皮毛制作皮革；用酵母代替石油化學生產塑料等。開發新產品的潛力打開生物制造公司的長期成長空間。圖 51：生物制造的三大核心優勢 資料來源：中信證券研究部繪制 關注能夠關注能夠通過新產品和產能落地實現快速成長通過新產品和產能落地實現快速成長的生物制造公司的生物制造公司。從生物制造龍頭公司的發展路徑來看，生物制造的三大核心優勢貫穿始終。在發展早期階段，生物制造公司通過某一合成生物學單品的落地，對化學法競品實現低成本替代，并在這個過程中不斷積累

142、來提升前端菌種開發（自身研發能力、產學研結合資源）和后端發酵工藝的能力。得益于高技術壁壘和先發優勢，生物制造公司往往能在所在行業取得較高的市場份額并維持，但是其所在行業體量可能無法支撐公司持續發展壯大，因此生物制造公司在充分積累后，會通過開發新產品的方式來拓寬業務線，如華恒生物的纈氨酸、D-泛酸鈣、1，3-丙二醇、丁二酸、蘋果酸等，凱賽生物的生物基尼龍 5X 系列產品等，而決定新產品能否成功的因素又回到了低成本替代和高技術壁壘。綜上，我們認為投資生物制造公司的核心在于判斷其新產品能否實現低成本替代、能否形成壁壘，分析新產品和產能帶來的成長確定性。新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物

143、學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 38 重點公司重點公司分析分析 華恒生物：產學研結合華恒生物：產學研結合+產業化能力打造多產品管線產業化能力打造多產品管線 華恒生物是全球領先的小品種氨基酸供應商。華恒生物是全球領先的小品種氨基酸供應商。華恒生物是一家以合成生物學技術為核心，通過生物制造方式，主要從事生物基產品，如氨基酸和維生素產品研發、生產、銷售的高新技術企業，主要產品包括丙氨酸系列產品（L-丙氨酸、DL-丙氨酸、-丙氨酸）、L-纈氨酸、D-泛酸鈣和熊果苷（-熊果苷和-熊果苷）等，可廣泛應用于日化、醫藥及保健品、食品添加劑、飼料等眾多領域。經過多年的創新發展，

144、華恒生物已經成為全球領先的通過生物制造方式規?；a小品種氨基酸產品的企業之一。2021 年華恒生物 L-纈氨酸產品開始放量，對收入和利潤形成明顯貢獻，2022 年 Q1-Q3 華恒生物實現營業收入 9.84億元，同比增長 58.4%；實現歸母凈利潤 2.17 億元，同比增長 112.6%。根據其 2022 年度業績預增公告，華恒生物預計 2022 年實現歸母凈利潤 3.00-3.25 億元，同比增長78.3%-93.2%。圖 52：2018 年至 2022 年 Q1-Q3 華恒生物營業收入及增速 資料來源：華恒生物公司公告，中信證券研究部 圖 53：2018 年至 2022 年 Q1-Q3

145、華恒生物歸母凈利潤及增速 資料來源：華恒生物公司公告，中信證券研究部 華恒生物華恒生物實現實現 L-丙氨酸和丙氨酸和 L-纈氨酸的厭氧發酵生產，奠定纈氨酸的厭氧發酵生產，奠定細分領域細分領域龍頭地位。龍頭地位。日化領域的需求量占 L-丙氨酸總需求量的 50%以上，受益于 MGDA 市場快速發展，丙氨酸需求保持 10%以上增速。華恒生物突破厭氧發酵技術瓶頸，在國際上首次成功實現了微生物厭氧發酵規?；a L-丙氨酸產品，全球市占率約 50%。L-纈氨酸主要應用于飼料及保健品領域，近年來由于飼料原料如豆粕價格升高等因素，氨基酸精確配方飼料迎來了很大發展，L-纈氨酸在飼料里的添加量大幅增長，L-纈氨

146、酸需求保持 20%以上增速。華恒生物實現厭氧發酵法生產 L-纈氨酸技術，菌種性能高效，發酵技術先進，產能位居行業前列，市場占有率逐步提升。4.214.914.879.549.84-20%0%20%40%60%80%100%120%02468101220182019202020212022Q1-Q3營業收入（億元）YoY0.761.261.211.682.17-20%0%20%40%60%80%100%120%0.00.51.01.52.02.520182019202020212022Q1-Q3歸母凈利潤（億元）YoY 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1

147、 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 39 圖 54：全球丙氨酸市場需求及增速預測 資料來源：中國生物發酵產業協會（含預測），中信證券研究部 圖 55：全球 L-纈氨酸市場需求及增速預測 資料來源：中國生物發酵產業協會（含預測），中信證券研究部 華恒生物通過產學研結合華恒生物通過產學研結合+產業化能力打造多產品管線。產業化能力打造多產品管線。華恒生物堅持和發展已有的產學研相結合的技術合作創新模式，與中科院天工所、中科院微生物研究所、北京化工大學、浙江工業大學等高?？蒲袡C構建立長期的合作關系，在新產品研發方向上，華恒生物堅持“成本優勢”和“綠色低碳”兩大原則，一方面繼續在氨基酸領域橫向拓展（異亮

148、氨酸）、縱向延伸（D-泛酸鈣），發揮自身一體化優勢；另一方面進入到體量更大的化工新材料等領域（1，3-丙二醇、丁二酸、蘋果酸），并向產業鏈上游延伸，從玉米深加工做起，實現核心原材料葡萄糖的自產。華恒生物拓展的生物制造新產品與核心產品丙氨酸、纈氨酸的厭氧發酵法相比，在關鍵技術、工藝流程、生產設備等方面有著諸多共通之處，華恒生物可以將既有的工業菌種創制、發酵過程智能控制、高效后提取、產品應用開發環節等技術優勢和生產經驗復制于新產品的工業化生產過程，形成與現有主要產品的協同發展。圖 56：華恒生物多產品管線研發和落地模式 資料來源：華恒生物公司公告，中信證券研究部 3.54.04.55.15.76.

149、47.28.114%13%13%12%12%13%13%0%2%4%6%8%10%12%14%16%0123456789全球丙氨酸需求（萬噸）YoY0.71.42.63.34.35.56.78.292%86%25%32%28%22%22%0%20%40%60%80%100%0123456789全球L-纈氨酸需求（萬噸）YoY 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 40 華恒生物現有產能規劃有望實現約華恒生物現有產能規劃有望實現約 60 億元收入億元收入，成長，成長確定性較高確定性較高。我們預計 2023年公司 1.6

150、萬噸三支鏈氨基酸（纈氨酸和異亮氨酸）項目和 7000 噸-丙氨酸衍生物（D-泛酸鈣）項目將投產，2024 年 5 萬噸 1，3-丙二醇、丁二酸、蘋果酸項目投產，當前已有產能和規劃產能的 7 個主要產品 2025 年對應市場空間約 200 億元，華恒生物現有產能規劃有望取得 30%市場份額，即對應約 60 億元收入，未來的成長空間、路徑和速度的確定性較高。表 10：華恒生物產品管線梳理 產品產品 應用領域應用領域 產能情況產能情況 行業需求行業需求 競爭格局競爭格局 丙氨酸 L-丙氨酸 新型綠色螯合劑 MGDA（收入占比超 50%）、維生素 B6以及食品添加劑 當前超 3 萬噸，預計 2023年

151、有 7000 噸-丙氨酸產能投產 當前全球需求約 7 萬噸，市場規模約 12 億元，預計未來增速約 10%2022年全球市場份額約50%，競爭對手包括豐原生化、煙臺恒源等 DL-丙氨酸 食品調味劑-丙氨酸 維生素 B5 及保健品 纈氨酸 飼料及保健品 當前超 3 萬噸，預計 2023年投產的 1.6 萬噸三支鏈氨基酸產能中大部分用于纈氨酸生產 當前全球需求約 7 萬噸，市場規模約 15 億元，預計未來增速超 20%2022年全球市場份額約40%，競爭對手包括韓國希杰、梅花生物和寧夏伊品等 D-泛酸鈣 飼料添加劑（75%）、食品添加劑（15%）、醫藥（10%）當前產能 300 噸，預計2023

152、年 7000 噸產能投產 當前全球需求超 2 萬噸，價格波動較大 競爭對手包括億帆醫藥、新發藥業、兄弟科技等，預計新產能投產后將面臨較為激烈的競爭 異亮氨酸 飼料添加劑、營養補劑 預計2023年投產的1.6萬噸三支鏈氨基酸產能中小部分用于異亮氨酸生產 當前全球需求約 2 萬噸，市場規模約 10 億元 競爭對手包括味之素、贏創、阜豐生物等 1，3-丙二醇 PTT（80%）、化妝品、醫藥等 預計 2024 年 5 萬噸產能投產 當前全球需求約 10 萬噸，市場規模約 30 億元，隨著更多 1，3-丙二醇產能和PTT 產能投產，預計全球需求將快速增長 華峰集團（收購原杜邦產線）份額約 80%，其他競

153、爭對手包括清大智興 丁二酸 PBS（超 50%）、BDO、食品、醫藥、農業 預計 2024 年 5 萬噸產能投產 國內丁二酸需求量約 3-5 萬噸，預計 2025 年將超過 20萬噸 化學法和發酵法并存，發酵法競爭對手包括山東蘭典 蘋果酸 食品飲料（超 80%）、醫藥、化工 預計 2024 年 5 萬噸產能投產 當前全球需求超 10 萬噸，市場規模超 20 億元，對檸檬酸有較大的替代潛力 當前全球蘋果酸產量大部分來自于化工合成法，發酵法替代趨勢明顯 資料來源：華恒生物公司公告，中信證券研究部預測 風險因素：風險因素：D-泛酸鈣價格波動；行業競爭加??；原材料價格波動；公司新產品研發進度或市場推廣

154、不及預期。新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 41 嘉必優：新國標落地嘉必優：新國標落地+帝斯曼帝斯曼專利到期，配方奶粉營養素龍頭啟航專利到期，配方奶粉營養素龍頭啟航 嘉必優是國內嬰幼兒配方奶粉營養素龍頭。嘉必優是國內嬰幼兒配方奶粉營養素龍頭。嘉必優以生物技術為立足之本，集成工業菌種定向優化技術、發酵精細調控技術、高效分離純化制備技術，通過可持續的微生物合成制造方式，為全球營養與健康領域的客戶提供高品質的營養素產品與創新的解決方案。嘉必優的主營業務包括多不飽和脂肪酸 ARA 和藻油 DHA 以及 SA、天然-胡蘿卜素

155、等多個系列產品的研發、生產與銷售，產品廣泛應用于嬰幼兒配方食品、膳食營養補充劑、營養健康食品、特殊醫學用途配方食品、寵物營養食品、經濟動物飼料以及個人護理及化妝品等領域。2018 年至 2022 年 Q1-Q3 嘉必優營業收入穩健增長，由于原材料漲價、產品降價、客戶和業務結構變化等因素毛利率有所下滑，導致 2021 年和 2022 年 Q1-Q3 歸母凈利潤承壓。我們預計隨著募投項目 2023 年投產爬坡，嘉必優業績有望快速釋放。圖 57：2018 年至 2022 年 Q1-Q3 嘉必優營業收入及增速 資料來源：嘉必優公司公告，中信證券研究部 圖 58：2018 年至 2022 年 Q1-Q3

156、 嘉必優歸母凈利潤及增速 資料來源：嘉必優公司公告，中信證券研究部 嘉必優市場份額提升空間巨大。嘉必優市場份額提升空間巨大。ARA 及藻油 DHA 對于嬰幼兒的大腦和視網膜發育具有重要的意義，已經成為全球嬰幼兒配方奶粉企業普遍選擇添加的營養素，因此嬰幼兒配方奶粉行業對于 ARA 和藻油 DHA 的持續需求將為行業市場容量增長奠定良好的基礎。根據 Coherent Market Insights 預計，2026 年全球及中國 ARA 和藻油 DHA 的市場容量分別將達到12.26億美元和2.15億美元，分別對應2018-2026年CAGR為13.45%和16.47%。目前嘉必優 ARA 及藻油

157、DHA 產品在全球市場的份額不到 10%，與行業龍頭帝斯曼仍然存在較大的差距，隨著募投項目 2023 年如預期投產爬坡，嘉必優市占率有望提升。2.863.123.233.512.730%1%2%3%4%5%6%7%8%9%10%0.00.51.01.52.02.53.03.54.020182019202020212022Q1-Q3營業收入（億元）YoY0.971.181.311.290.78-30%-25%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%0.00.20.40.60.81.01.21.420182019202020212022Q1-Q3歸母凈利潤（億元）YoY 新材

158、料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 42 圖 59：全球及中國 ARA 和藻油 DHA 市場規模及增速 資料來源：Coherent Market Insights（含預測），中信證券研究部 新國標落地新國標落地+帝斯曼專利到期打開國內外市場空間帝斯曼專利到期打開國內外市場空間，募投項目投產短期放量確定性強，募投項目投產短期放量確定性強。2021 年 3 月 18 日，嬰幼兒配方食品新國家標準正式頒布，并將于 2023 年 2 月 22 日正式實施。相較于 2010 年標準，新國標對嬰幼兒奶粉營養素的要求做了較大的調整，對

159、在嬰兒和較大嬰兒配方食品中 DHA 的添加量新增了關于下限值的規定，即每 100kJ 食品中DHA 添加量下限值為 3.6mg，提高了 DHA、ARA 添加量的上限值，明確 DHA 與 ARA 的比例不得低于 1:1。我們預測中國嬰幼兒配方奶粉 ARA/DHA 市場規模有望受益于新國標實施而明顯增長。嘉必優與帝斯曼就專利糾紛達成和解，嘉必優海外銷售范圍和數量受限制，但獲得了帝斯曼的采購或者現金補償的權利，并贏得了發展的時間。2023 年，帝斯曼 ARA 相關專利在各個國家的保護期均會到期，屆時嘉必優生產和銷售 ARA 產品將不再受到限制，有望迎來提高境外市場 ARA 份額的機會。預計嘉必優募投

160、項目將于 2023 年Q1 投產，ARA 和藻油 DHA 合計產能將翻倍，為短期放量提供產能基礎。表 11：2010 年國標和新國標對比 國家標準國家標準 產品產品 2010 標準（標準（mg/100kJ）新國標標準（新國標標準（mg/100kJ）食品安全國家標準嬰兒配方食品 ARA 14 DHA 添加量19.1 DHA 7 3.69.6 食品安全國家標準較大嬰兒配方食品 ARA 14 DHA 添加量19.1 DHA 7 3.69.6 食品安全國家標準幼兒配方食品 ARA 14 19.1 DHA 7 9.6 資料來源：食品安全國家標準（http:/ 4.474.825.35.946.717.6

161、58.8810.3912.260.630.70.80.921.061.241.481.772.150.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%0246810121420182019E2020E2021E2022E2023E2024E2025E2026E全球市場規模（億美元）中國市場規模（億美元）全球YoY中國YoY 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 43 圖 60：帝斯曼補償款情況 資料來源：嘉必優公司公告，中信證券研究部 圖 61：嘉必優 ARA 和藻油 DHA 產能情況 資料來源：嘉必優

162、公司公告，中信證券研究部 以合成生物學為底層技術，新產品布局豐富。以合成生物學為底層技術，新產品布局豐富。嘉必優重點落地“三拓展”發展戰略（即拓展產品品類、拓展產品應用領域、拓展產品市場區域），著力構建“一主兩翼”業務格局（“一主”即人類營養領域，“兩翼”即動物營養領域、個人護理及化妝品領域），截至2022 年上半年，基于構建的合成生物學技術平臺，嘉必優開展了 2-FL、3-SL、蝦青素、依克多因、EPA、麥角硫因等高附加值產品的開發。表 12：嘉必優主要儲備在研產品 應用領域應用領域 產品名稱產品名稱 研發進展研發進展 人體營養 HMOs 2-FL 已完成中試，獲得 96%純度的產品，正在進

163、行法規許可申報階段，3-SL 已完成實驗室全套工藝優化和驗證，正在進行中試前準備 EPA 基于合成生物學技術平臺開展產品開發 OPO 結構脂 完成中試研究，開始產業化推動 動物營養 裂壺藻粉 完成生產工藝優化及產品定型 過瘤胃 完成產品定型 化妝品原料 蝦青素 進入中試階段，并產出了蝦青素菌體，具備產業化基礎-熊果苷 基于地衣芽孢桿菌的-熊果苷合成項目底物轉化效率達到行業領先水平，正在進行中試前準備 光甘草定 完成菌種構建 依克多因 完成依克多因合成細胞工廠的構建-PGA 基于合成生物學技術平臺開展產品開發 麥角硫因 基于合成生物學技術平臺開展產品開發 資料來源：嘉必優公司公告，中信證券研究部

164、 風險因素：風險因素：下游需求不及預期；行業競爭加??；原材料價格波動；公司新產品研發進度或市場推廣不及預期。2972378446113596347812270%5%10%15%20%25%30%35%40%45%010002000300040005000帝斯曼補償款（萬元）占利潤總額比例4205701055550100200300400500600募投項目投產前募投項目投產后ARA（噸）DHA（噸）新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 44 凱賽生物：凱賽生物：深耕聚酰胺產業鏈，百萬噸產能蓄勢待發深耕聚酰胺產業鏈，百萬

165、噸產能蓄勢待發 凱賽生物是全球領先的生物制造新材料企業。凱賽生物是全球領先的生物制造新材料企業。凱賽生物是一家以合成生物學等學科為基礎，利用生物制造技術，從事新型生物基材料的研發、生產及銷售的高新技術企業，是全球領先的利用生物制造規?；a新材料的企業之一。凱賽生物通過生物制造方法生產長鏈二元酸系列產品，既能滿足下游聚合要求的質量標準，同時經濟性及綠色環保優勢突出，在市場競爭中將以英威達為代表的傳統化學法長鏈二元酸擠出市場。隨著凱賽生物生物基戊二胺產業化技術的突破，通過生物基戊二胺與各種二元酸或二元酸的組合物縮聚，可生產系列生物基聚酰胺產品，包括 PA56、PA510、PA5X 等，進一步打開

166、凱賽生物的成長空間。受到疫情反復、化工法聚酰胺降價等因素影響，凱賽生物的生物基聚酰胺市場開拓不及預期，2022 年 Q1-Q3 凱賽生物實現營業收入 18.38 億元，同比增長 4.8%；實現歸母凈利潤 4.86 億元，同比增長 2.2%。圖 62：2018 年至 2022 年 Q1-Q3 凱賽生物營業收入及增速 資料來源：凱賽生物公司公告，中信證券研究部 圖 63：2018 年至 2022 年 Q1-Q3 凱賽生物歸母凈利潤及增速 資料來源：凱賽生物公司公告，中信證券研究部 長鏈二元酸全球龍頭，癸二酸投產進一步鞏固領先地位長鏈二元酸全球龍頭，癸二酸投產進一步鞏固領先地位。凱賽生物能夠生產從十

167、碳到十八碳的各種鏈長二元酸，主要下游應用是合成高性能長鏈聚酰胺，具備開拓多個潛在市場的能力。目前凱賽生物產品已經占有全球市場主導地位，除癸二酸以外的長鏈二元酸全球市場份額達 80%，與杜邦、艾曼斯、贏創、諾和諾德等主要下游客戶建立了良好穩定的商業合作關系。同樣是長鏈二元酸的癸二酸（DC10）全球市場需求高達 11 萬噸，其傳統生產方式為蓖麻油水解裂解制取，存在污染嚴重、原料依賴進口等問題，凱賽生物開發生物法制備癸二酸的工藝，生產工藝安全、環境友好，成本相對化學法大大降低，且產品純度大大提高。2022 年 9 月底公司 4 萬噸生物法癸二酸項目完成調試，生產線試生產的產品已經獲得國內聚合應用客戶

168、的認可并開始形成銷售，國際客戶正在驗收過程中。預計凱賽生物的生物法癸二酸將對化學法癸二酸形成替代，快速提升市場份額，成為新的業績增長點。17.5719.1614.9721.9718.38-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%051015202520182019202020212022Q1-Q3營業收入（億元）YoY4.664.794.586.084.86-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%0123456720182019202020212022Q1-Q3歸母凈利潤（億元）YoY 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023

169、.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 45 圖 64：生物法癸二酸和裂解法癸二酸在生產中的碳原子利用率 資料來源：凱賽生物公司公告，中信證券研究部 凱賽生物凱賽生物聚焦生物基聚酰胺，積極探索下游應用。聚焦生物基聚酰胺，積極探索下游應用。凱賽生物攻克生物基戊二胺的技術瓶頸后，便開始在生物基戊二胺的基礎上開發生物基聚酰胺，2013 年 5000 噸生物基聚酰胺生產線在山東金鄉工廠成功完成產業化試驗運行，其產品已被總后列為部隊換裝材料，科技部還為此設立了專項“國家支撐計劃”。凱賽生物依托生物基聚酰胺產品打造應用于紡織領域的產品并命名為“泰綸”，可用于輕運動時尚服裝、工服等領域；應用于工程材料

170、的產品命名為“ECOPENT”，可用于電子電器、汽車零部件、扎帶等領域；與滌綸共聚改性的產品命名為“賽綸”。生物基聚酰胺與連續玻璃纖維或者碳纖維制成的復合材料，正在多個領域進行應用開發和測試，有望進入“以塑代鋼、以塑代鋁、以塑代塑”用于替代金屬、替代熱固型材料的大場景應用階段。圖 65：尼龍 5X 系列產品的應用場景 資料來源：凱賽生物公司公告，中信證券研究部 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 46 凱賽生物凱賽生物和山西政府共同打造“和山西政府共同打造“山西合成生物產業生態園區山西合成生物產業生態園區”，開創生物

171、制造集群化開創生物制造集群化的先河的先河。2020 年 10 月，凱賽生物與山西綜改示范區簽署合作協議，共同在山西綜改示范區投資打造“山西合成生物產業生態園區”，目前年產 4 萬噸生物法癸二酸項目已經投產，年產 240 萬噸玉米深加工及 500 萬噸生物發酵液項目、年產 50 萬噸生物基戊二胺及 90 萬噸生物基聚酰胺項目正在建設，我們預計 2023 年部分投產，產業園一期建設完畢后，將成為全球最具代表性的合成生物產業基地。產業園將重點構建“玉米加工戊二胺生物基聚酰胺工業絲、民用絲”，“烷烴長鏈二元酸長鏈聚酰胺特種尼龍”，“植物秸稈木質素生物樹脂生物碳纖維復合材料”，“農林廢棄物纖維素乳酸聚乳

172、酸生物降解塑料”等特色產業鏈，形成生物基化學品、生物環保材料、生物醫用材料 3個產業集群，引領全球的千億級生物基綠色新材料產業發展。表 13：凱賽生物主要產品的產能情況 主要產品主要產品 現有產能（萬噸現有產能（萬噸/年）年）在建產能（萬噸在建產能（萬噸/年）年）預計投產時間預計投產時間 生物法長鏈二元酸 7.5（DC11 及以上）+4（癸二酸）生物基戊二胺 5 50 2023 年部分投產 生物基聚酰胺 10.3（3000 噸中試線）90（生物基聚酰胺）2（長鏈聚酰胺）2023 年部分投產（生物基聚酰胺）2023 年（長鏈聚酰胺）資料來源：凱賽生物公司公告，中信證券研究部 風險因素：風險因素：

173、下游需求不及預期；原材料價格波動；公司新產品研發進度或市場推廣不及預期。其他其他布局合成生物學的布局合成生物學的公司公司 川寧生物川寧生物：打造合成生物學一體化研發、生產型公司。：打造合成生物學一體化研發、生產型公司。川寧生物是國內生物發酵技術產業化應用規模較大的企業之一，是抗生素中間體領域規模領先、產品類型齊全、生產工藝較為先進的企業之一。川寧生物根據國際生物技術產業研發趨勢和市場情況，在上海設立研究院聚焦合成生物學和酶工程領域的研發，著力開發綠色可持續的高附加值生物產品，向保健和化妝品原料中的高附加值天然產物（紅沒藥醇、光甘草定）、生物農藥、動物保健類產品、可降解生物基新材料及其他品類的醫

174、藥中間體等方向發展。金城醫藥金城醫藥：已經形成整條產業鏈的合成生物學平臺已經形成整條產業鏈的合成生物學平臺。金城醫藥以生物研究院為基礎，面向生物催化（酶催化）和生物合成（細胞工廠）兩大主要方向，建設金城合成生物學研發平臺，聚焦多手性催化和高難度化學合成的酶催化產品以及高附加值的生物合成產品。目前已經成功實現煙堿和培南類醫藥中間體 4AA 的手性酶催化產品產業化落地，實現谷胱甘肽、腺苷蛋氨酸和蝦青素三個高附加值生物合成產品的成果轉化，同時在研多個生物催化和生物合成產品，已經形成從上游研發、中試放大到產業化落地整條產業鏈的合成生物學平臺。萊茵生物萊茵生物：探索天然甜味劑的合成生物學相關技術探索天然

175、甜味劑的合成生物學相關技術。萊茵生物是全球植物提取行業的領軍企業，主要系列有：天然甜味劑提取物、工業大麻提取物、茶葉提取物及其他保健護膚提取物等。結合自身行業特點和優勢，萊茵生物逐步加大合成生物學技術應用于主營的天然、健康功能性成分領域的投入，設立合成生物學相關技術應用的全資子公司，主要圍繞天然甜味劑等公司核心產品領域相關的生物合成技術產業化能力建設，開展新產品、新 新材料新材料行業行業合成生物學專題報告一合成生物學專題報告一2023.2.1 請務必閱讀正文之后的免責條款和聲明 47 技術的成果轉化和投資，致力于將新公司打造成為國內領先的天然甜味劑領域生物合成技術成果轉化基地。利安隆利安?。汉?/p>

176、成生物學打造第三生命曲線。合成生物學打造第三生命曲線。利安隆是高分子材料抗老化產品門類全球配套最完整的兩家公司之一，通過整合內部新興產業并成立生命科學事業部，開始培育第三生命曲線。生命科學事業部目前涉及兩個產業方向，分別是核酸藥物賽道與合成生物學賽道，其中在合成生物學賽道，利安隆已與天津大學建立產學研合作關系，目前已順利完成聚谷氨酸和紅景天苷兩個創新成果的所有權轉讓，合成生物學研發團隊已開展轉移技術的驗證和放大工作，正在積極對接其他項目。星湖科技星湖科技：并購伊品生物并購伊品生物，開拓生物發酵新產品開拓生物發酵新產品。2022 年星湖科技完成對伊品生物的并購，伊品生物長期專注于生物發酵技術的研

177、發和應用，產品市場已覆蓋全國 30 多個省、市、自治區，并出口至 50 多個國家和地區，已發展成為具有行業競爭優勢、集產學研為一體的現代化生物制造企業。十四五期間，伊品生物將以“動物營養+食品營養+植物營養+生物基新材料”為主要業務方向，依托“成本領先、技術創新、結構均衡、綠色發展”的戰略方針，持續創新，以進一步挖掘現有產品潛力，開拓生物發酵細分領域新產品，優化產品結構，鞏固行業地位。風險因素風險因素 下游需求不及下游需求不及預期預期。如果相關公司下游行業需求增速放緩甚至回落，則將導致相關產品需求下滑，產品價格面臨降低風險，進而影響公司的盈利。產能建設不及預期產能建設不及預期。如果相關公司產能

178、建設慢于原定計劃，則可能導致相關公司錯失市場機會，在后續的競爭中處于不利地位，進而影響公司的盈利。行業競爭加劇行業競爭加劇。如果相關公司所處行業中有較多新進入者或原有廠商大幅擴產，則將導致行業格局惡化，產品價格面臨降低風險，進而影響公司的盈利。原材料價格波動原材料價格波動。如果相關公司產品原材料價格上漲卻無法對應提高產品價格，則將導致相關公司盈利能力降低。新產品研發進度或市場推廣不及預期新產品研發進度或市場推廣不及預期。合成生物學企業需要依靠新產品的落地實現成長，如果出現新產品研發失敗、研發時間過長、市場拓展受阻等情況，則將影響公司的盈利。48 分析師聲明分析師聲明 主要負責撰寫本研究報告全部

179、或部分內容的分析師在此聲明：（i）本研究報告所表述的任何觀點均精準地反映了上述每位分析師個人對標的證券和發行人的看法；（ii）該分析師所得報酬的任何組成部分無論是在過去、現在及將來均不會直接或間接地與研究報告所表述的具體建議或觀點相聯系。一般性聲明一般性聲明 本研究報告由中信證券股份有限公司或其附屬機構制作。中信證券股份有限公司及其全球的附屬機構、分支機構及聯營機構（僅就本研究報告免責條款而言，不含 CLSA group of companies），統稱為“中信證券”。本研究報告對于收件人而言屬高度機密，只有收件人才能使用。本研究報告并非意圖發送、發布給在當地法律或監管規則下不允許向其發送、發

180、布該研究報告的人員。本研究報告僅為參考之用，在任何地區均不應被視為買賣任何證券、金融工具的要約或要約邀請。中信證券并不因收件人收到本報告而視其為中信證券的客戶。本報告所包含的觀點及建議并未考慮個別客戶的特殊狀況、目標或需要，不應被視為對特定客戶關于特定證券或金融工具的建議或策略。對于本報告中提及的任何證券或金融工具，本報告的收件人須保持自身的獨立判斷并自行承擔投資風險。本報告所載資料的來源被認為是可靠的，但中信證券不保證其準確性或完整性。中信證券并不對使用本報告或其所包含的內容產生的任何直接或間接損失或與此有關的其他損失承擔任何責任。本報告提及的任何證券或金融工具均可能含有重大的風險，可能不易

181、變賣以及不適合所有投資者。本報告所提及的證券或金融工具的價格、價值及收益可跌可升。過往的業績并不能代表未來的表現。本報告所載的資料、觀點及預測均反映了中信證券在最初發布該報告日期當日分析師的判斷，可以在不發出通知的情況下做出更改，亦可因使用不同假設和標準、采用不同觀點和分析方法而與中信證券其它業務部門、單位或附屬機構在制作類似的其他材料時所給出的意見不同或者相反。中信證券并不承擔提示本報告的收件人注意該等材料的責任。中信證券通過信息隔離墻控制中信證券內部一個或多個領域的信息向中信證券其他領域、單位、集團及其他附屬機構的流動。負責撰寫本報告的分析師的薪酬由研究部門管理層和中信證券高級管理層全權決

182、定。分析師的薪酬不是基于中信證券投資銀行收入而定，但是，分析師的薪酬可能與投行整體收入有關，其中包括投資銀行、銷售與交易業務。若中信證券以外的金融機構發送本報告，則由該金融機構為此發送行為承擔全部責任。該機構的客戶應聯系該機構以交易本報告中提及的證券或要求獲悉更詳細信息。本報告不構成中信證券向發送本報告金融機構之客戶提供的投資建議，中信證券以及中信證券的各個高級職員、董事和員工亦不為（前述金融機構之客戶）因使用本報告或報告載明的內容產生的直接或間接損失承擔任何責任。評級說明評級說明 投資建議的評級標準投資建議的評級標準 評級評級 說明說明 報告中投資建議所涉及的評級分為股票評級和行業評級（另有

183、說明的除外）。評級標準為報告發布日后 6 到 12 個月內的相對市場表現，也即：以報告發布日后的 6 到 12 個月內的公司股價（或行業指數）相對同期相關證券市場代表性指數的漲跌幅作為基準。其中：A 股市場以滬深 300指數為基準，新三板市場以三板成指（針對協議轉讓標的）或三板做市指數（針對做市轉讓標的）為基準；香港市場以摩根士丹利中國指數為基準；美國市場以納斯達克綜合指數或標普 500 指數為基準；韓國市場以科斯達克指數或韓國綜合股價指數為基準。股票評級股票評級 買入 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅 20%以上 增持 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅介于 5%20%之間 持有 相對同期

184、相關證券市場代表性指數漲幅介于-10%5%之間 賣出 相對同期相關證券市場代表性指數跌幅 10%以上 行業評級行業評級 強于大市 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅 10%以上 中性 相對同期相關證券市場代表性指數漲幅介于-10%10%之間 弱于大市 相對同期相關證券市場代表性指數跌幅 10%以上 49 特別聲明特別聲明 在法律許可的情況下，中信證券可能（1）與本研究報告所提到的公司建立或保持顧問、投資銀行或證券服務關系，（2）參與或投資本報告所提到的公司的金融交易，及/或持有其證券或其衍生品或進行證券或其衍生品交易，因此，投資者應考慮到中信證券可能存在與本研究報告有潛在利益沖突的風險。本研究

185、報告涉及具體公司的披露信息，請訪問 https:/ 本研究報告在中華人民共和國（香港、澳門、臺灣除外）由中信證券股份有限公司（受中國證券監督管理委員會監管，經營證券業務許可證編號：Z20374000）分發。本研究報告由下列機構代表中信證券在相應地區分發：在中國香港由 CLSA Limited（于中國香港注冊成立的有限公司）分發；在中國臺灣由 CL Securities Taiwan Co.,Ltd.分發；在澳大利亞由 CLSA Australia Pty Ltd.（商業編號：53 139 992 331/金融服務牌照編號：350159）分發；在美國由 CLSA（CLSA Americas,LL

186、C 除外）分發；在新加坡由 CLSA Singapore Pte Ltd.（公司注冊編號：198703750W）分發；在歐洲經濟區由 CLSA Europe BV 分發；在英國由 CLSA（UK）分發；在印度由 CLSA India Private Limited 分發（地址：8/F,Dalamal House,Nariman Point,Mumbai 400021；電話：+91-22-66505050；傳真：+91-22-22840271；公司識別號：U67120MH1994PLC083118）；在印度尼西亞由 PT CLSA Sekuritas Indonesia 分發；在日本由 CLSA

187、 Securities Japan Co.,Ltd.分發；在韓國由 CLSA Securities Korea Ltd.分發；在馬來西亞由 CLSA Securities Malaysia Sdn Bhd 分發；在菲律賓由 CLSA Philippines Inc.（菲律賓證券交易所及證券投資者保護基金會員）分發；在泰國由 CLSA Securities(Thailand)Limited 分發。針對不同針對不同司法管轄區的聲明司法管轄區的聲明 中國大陸：中國大陸：根據中國證券監督管理委員會核發的經營證券業務許可，中信證券股份有限公司的經營范圍包括證券投資咨詢業務。中國香港：中國香港：本研究報告

188、由 CLSA Limited 分發。本研究報告在香港僅分發給專業投資者（證券及期貨條例（香港法例第 571 章）及其下頒布的任何規則界定的），不得分發給零售投資者。就分析或報告引起的或與分析或報告有關的任何事宜，CLSA 客戶應聯系 CLSA Limited 的羅鼎，電話：+852 2600 7233。美國：美國：本研究報告由中信證券制作。本研究報告在美國由 CLSA（CLSA Americas,LLC 除外）僅向符合美國1934 年證券交易法下 15a-6 規則界定且 CLSA Americas,LLC 提供服務的“主要美國機構投資者”分發。對身在美國的任何人士發送本研究報告將不被視為對本報

189、告中所評論的證券進行交易的建議或對本報告中所述任何觀點的背書。任何從中信證券與 CLSA 獲得本研究報告的接收者如果希望在美國交易本報告中提及的任何證券應當聯系CLSA Americas,LLC（在美國證券交易委員會注冊的經紀交易商），以及 CLSA 的附屬公司。新加坡：新加坡：本研究報告在新加坡由 CLSA Singapore Pte Ltd.，僅向（新加坡財務顧問規例界定的）“機構投資者、認可投資者及專業投資者”分發。就分析或報告引起的或與分析或報告有關的任何事宜，新加坡的報告收件人應聯系 CLSA Singapore Pte Ltd，地址：80 Raffles Place,#18-01,

190、UOB Plaza 1,Singapore 048624，電話：+65 6416 7888。因您作為機構投資者、認可投資者或專業投資者的身份，就 CLSA Singapore Pte Ltd.可能向您提供的任何財務顧問服務，CLSA Singapore Pte Ltd 豁免遵守財務顧問法（第 110 章）、財務顧問規例以及其下的相關通知和指引（CLSA 業務條款的新加坡附件中證券交易服務 C 部分所披露）的某些要求。MCI（P）085/11/2021。加拿大：加拿大：本研究報告由中信證券制作。對身在加拿大的任何人士發送本研究報告將不被視為對本報告中所評論的證券進行交易的建議或對本報告中所載任何

191、觀點的背書。英國：英國：本研究報告歸屬于營銷文件，其不是按照旨在提升研究報告獨立性的法律要件而撰寫，亦不受任何禁止在投資研究報告發布前進行交易的限制。本研究報告在英國由 CLSA（UK）分發，且針對由相應本地監管規定所界定的在投資方面具有專業經驗的人士。涉及到的任何投資活動僅針對此類人士。若您不具備投資的專業經驗，請勿依賴本研究報告。歐洲經濟區：歐洲經濟區：本研究報告由荷蘭金融市場管理局授權并管理的 CLSA Europe BV 分發。澳大利亞：澳大利亞：CLSA Australia Pty Ltd(“CAPL”)(商業編號：53 139 992 331/金融服務牌照編號：350159)受澳大

192、利亞證券與投資委員會監管，且為澳大利亞證券交易所及 CHI-X 的市場參與主體。本研究報告在澳大利亞由 CAPL 僅向“批發客戶”發布及分發。本研究報告未考慮收件人的具體投資目標、財務狀況或特定需求。未經 CAPL 事先書面同意，本研究報告的收件人不得將其分發給任何第三方。本段所稱的“批發客戶”適用于公司法（2001）第 761G 條的規定。CAPL 研究覆蓋范圍包括研究部門管理層不時認為與投資者相關的 ASX All Ordinaries 指數成分股、離岸市場上市證券、未上市發行人及投資產品。CAPL 尋求覆蓋各個行業中與其國內及國際投資者相關的公司。印度：印度：CLSA India Pri

193、vate Limited，成立于 1994 年 11 月，為全球機構投資者、養老基金和企業提供股票經紀服務（印度證券交易委員會注冊編號：INZ000001735）、研究服務（印度證券交易委員會注冊編號：INH000001113）和商人銀行服務（印度證券交易委員會注冊編號：INM000010619）。CLSA 及其關聯方可能持有標的公司的債務。此外，CLSA 及其關聯方在過去 12 個月內可能已從標的公司收取了非投資銀行服務和/或非證券相關服務的報酬。如需了解 CLSA India“關聯方”的更多詳情，請聯系 Compliance-I。未經中信證券事先書面授權，任何人不得以任何目的復制、發送或銷售本報告。未經中信證券事先書面授權，任何人不得以任何目的復制、發送或銷售本報告。中信證券中信證券 2023 版權所有。保留一切權利。版權所有。保留一切權利。