2023年合成生物學(xué)在食品微生物制造中的應(yīng)用與前景研究分析報(bào)告

導(dǎo)語:合成生物推動新食品加速創(chuàng)新

自1953年沃森和克里克解密DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)后，人類進(jìn)入到了基因時代；1976年基因

測序方法問世；2000年人類基因圖譜繪制完成，對基因組的研究進(jìn)一步深入，從此開啟

合成生物學(xué)的新紀(jì)元。生物學(xué)的研究已經(jīng)由定性描述發(fā)展為定量描述，直至今天的生命

創(chuàng)造。

合成生物學(xué)旨在通過設(shè)計(jì)和構(gòu)建人工的生物系統(tǒng)，在基因組學(xué)、代謝組學(xué)、生物信息學(xué)

等基礎(chǔ)生物學(xué)認(rèn)知之上，對生物系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、解耦和抽提。合成生物學(xué)的研究和操

作對象可以是某一個基因、代謝通路、細(xì)胞、多細(xì)胞乃至生物個體，也可以是利用生物

學(xué)原理的體系如分子芯片、生物傳感器等。識別和定義生物學(xué)元件使之標(biāo)準(zhǔn)化為確定的

輸入輸出關(guān)系，將其在復(fù)雜的生物學(xué)功能中解耦為簡單的要素，再抽提要素建立關(guān)系使

之構(gòu)建為可調(diào)用的模塊化部件，最終通過各類部件實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功能。借助工程化思維，可

以構(gòu)建基因電路、基因組人工合成、理性設(shè)計(jì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)。

在應(yīng)用層面，合成生物學(xué)作為一種生物制造生產(chǎn)方式，隨著技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)業(yè)已覆蓋

醫(yī)藥制造、化工生產(chǎn)、創(chuàng)新能源、新材料、食品、農(nóng)業(yè)等多個行業(yè)，在食品領(lǐng)域也不斷取

得引人注目的研究成果，如血紅蛋白、母乳中關(guān)鍵成分2'-巖藻糖基乳糖，以及乳鐵蛋白

的合成等。

2021年12月29日農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)《"十四五"全國農(nóng)業(yè)農(nóng)村科技發(fā)展規(guī)劃》，明確“突

破合成生物技術(shù)，構(gòu)建高效細(xì)胞工廠和人工合成生物體系”，發(fā)展未來食品制造的“合

成蛋奶油、功能重組蛋白等營養(yǎng)型食品的培養(yǎng)和制造技術(shù)“。2022年5月10日國家

印發(fā)《"十四五"生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，是中國首部生物經(jīng)濟(jì)五年規(guī)劃，確定了生物

DEEPFECH3

導(dǎo)語:合成生物推動新食品加速創(chuàng)新

經(jīng)濟(jì)發(fā)展的具體任務(wù)，明確提出“發(fā)展合成生物學(xué)技術(shù)，探索研發(fā)‘人造蛋白'等新型食

品，實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)迭代升級，降低傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境資源壓力。”2022年10月16

日，黨的報(bào)告中提出“樹立大食物觀"、”構(gòu)建多元化食物供給體系''，推動包括

生物技術(shù)在內(nèi)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，構(gòu)建新的增長引擎。

"大食物觀”拓展了傳統(tǒng)的食物邊界，"新食品"應(yīng)運(yùn)而生。從生命活動角度看，能量

是生物體運(yùn)轉(zhuǎn)的保障，食物即能量的，要從耕地資源生產(chǎn)食物，轉(zhuǎn)變?yōu)槿轿?、?/p>

途徑開發(fā)食物資源，向植物、動物、微生物等要熱量要蛋白。創(chuàng)新蛋白、食品原料和

食品工業(yè)配料，開發(fā)用于食品生產(chǎn)的細(xì)胞工廠，以科技手段賦能食品產(chǎn)業(yè)，拓展食品邊

界，運(yùn)用新技術(shù)將更多的生產(chǎn)場景引入食品領(lǐng)域，成為"新食品”的關(guān)鍵推動力。

以合成生物學(xué)為技術(shù)革新的源頭，帶動一系列產(chǎn)業(yè)變革。以構(gòu)建細(xì)胞工廠為主要思路，

涉及基因工程、代謝工程、蛋白質(zhì)工程等一系列生物技術(shù)，是生物食品產(chǎn)業(yè)中最前沿與

最活躍的領(lǐng)域。配合下游發(fā)酵技術(shù)、分離純化技術(shù)等科學(xué)方法，是把理論研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化

為實(shí)際產(chǎn)品、生產(chǎn)過程和系統(tǒng)服務(wù)的全面產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造新的生產(chǎn)模式和經(jīng)濟(jì)形態(tài)。

本報(bào)告選取合成生物技術(shù)在新食品中應(yīng)用的典型場景，重點(diǎn)關(guān)注替代蛋白、食品添加

劑與食品原料的創(chuàng)新；同時,微藻作為新興的植物基食品，亦可作為合成生物的底盤細(xì)

胞，本報(bào)告也將關(guān)注其應(yīng)用與發(fā)展?jié)摿Α?/p>

DEEPFECH4

■Chapter1

■技術(shù)驅(qū)動下的新食品

|刈.I

--合成生物學(xué)成為推動新食品發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

合成生物學(xué):構(gòu)建高效表達(dá)的細(xì)胞工廠

?分子水平理性構(gòu)建細(xì)胞

-合成生物為食品生產(chǎn)帶來新方法

精密發(fā)酵：生產(chǎn)放大的必經(jīng)之路

?原料與設(shè)備，決定生產(chǎn)成本的兩個關(guān)鍵項(xiàng)

?發(fā)酵革新，向理性設(shè)計(jì)邁進(jìn)

分離純化：高效率獲得目標(biāo)產(chǎn)物

技術(shù)與商業(yè)化成熟度

?食品成為全球合成生物市場重要增長極

?市場、政策雙推動，新食品賽道走向下半場

?價(jià)值鏈各環(huán)節(jié)極具潛力的研發(fā)方向

DEEPFECH5

合成生物學(xué):構(gòu)建高效表達(dá)的細(xì)胞工廠

1900年孟德爾遺傳規(guī)律的重新發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著遺傳學(xué)的誕生，1953年DNA分子雙螺旋結(jié)

構(gòu)模型的建立標(biāo)志著對生命的研究進(jìn)入基因時代，2000年具有"邏輯線路”的基因元

件在大腸桿菌細(xì)胞中被構(gòu)建，生命科學(xué)的發(fā)展從此進(jìn)入合成生物學(xué)時代，一場跨越百年

的生物學(xué)革命，帶領(lǐng)人類迅速由“觀測和描述"進(jìn)入"創(chuàng)造"階段。即使人類對生命的

本質(zhì)認(rèn)識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，仍然抵擋不住生命科學(xué)的工程化進(jìn)程，合成生物學(xué)為生命科學(xué)研

究提供了可定量、可計(jì)算、可預(yù)測的全新方法論，為人類社會發(fā)展的重大問題提供了全

新的生物學(xué)解決方案。

2004年《麻省理工科技評論》將合成生物學(xué)評為當(dāng)年十大突破性技術(shù)之一，下表梳理

了2000-2022年合成生物學(xué)研究代表性進(jìn)展。

關(guān)鍵技術(shù)時間概述

利用生物基因元件在大腸桿菌中構(gòu)建邏輯（門）線

生物開關(guān)和振蕩模型2000年

路，將工程科學(xué)的研究理念引入生命科學(xué)領(lǐng)域

在大腸桿菌底盤細(xì)胞中，采用異源基因元件，成功

青蒿素前體生物合成2003年合成青蒿素前體，展示了合成生物技術(shù)提升代謝工

程能力的巨大應(yīng)用前景

通過改變大腸桿菌氨基酸生物合成途徑，生產(chǎn)出生

氨基酸代謝生物燃料2008年

物原料異丁醇

第一個完全由合成基因組構(gòu)成的絲狀支原體原核

原核生物基因組合成2010年

生物

利用CRISPR-Cas9技術(shù)對目標(biāo)DNA剪切，從而達(dá)至（1

CRISPR-Cas92012年

基因編輯的目的，成為基因編輯手段的里程碑

首次組裝起真核生物合成染色體,并在酵母細(xì)胞內(nèi)

真核生物染色體合成2014年

正常發(fā)揮功能

人工合成最小細(xì)菌2016年構(gòu)建出只有473個基因的原核生物

素合成2019年首次在酵母菌中合成素及其相關(guān)衍生物

CC）2人工合成淀粉2021年首次實(shí)現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成

表1|2000-2022年合成生物學(xué)研究代表性進(jìn)展（：公開資料、DeepTech）

DEEPFECH6

分子水平理性構(gòu)建細(xì)胞

合成生物學(xué)在分子水平上對生命系統(tǒng)開展了重新設(shè)計(jì)和改造，形成了三大技術(shù)領(lǐng)域的

分支，分別是“基因電路"、”基因組人工合成"、"理性設(shè)計(jì)細(xì)胞工廠”。

合成生物學(xué)實(shí)現(xiàn)了理論方法和應(yīng)用實(shí)踐螺旋上升的態(tài)勢，基因電路的研究建立模塊化

工具庫，特別是基因編輯技術(shù)的突破，空前加快了細(xì)胞代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，工程應(yīng)用的提升

擴(kuò)大了合成生物學(xué)的研究領(lǐng)域；面對生命科學(xué)的復(fù)雜問題，積極引進(jìn)AI等數(shù)字化技術(shù)，

建立結(jié)構(gòu)化和抽象化的科研，提升研究效率，賦能產(chǎn)業(yè)化。

基因電路

?構(gòu)建細(xì)胞控制系統(tǒng)，使細(xì)胞進(jìn)入多種穩(wěn)定狀態(tài)

?模擬生物發(fā)育過程信號進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞

?積累模塊化基因元件

?生物開關(guān)、邏輯門、振蕩模型等突破性技術(shù)

02基因組人工合成

?構(gòu)建更小的生物基因組

?建立高度可控和可預(yù)測的生物細(xì)胞

?取得了原核生物基因組合成、真核生物染色體合成等成果

03理性設(shè)計(jì)細(xì)胞工廠

88?改造和轉(zhuǎn)移一系列基因，理性設(shè)計(jì)人工生物體系

?代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)天然產(chǎn)物的從頭合成

?代表成果有青蒿素前體生物合成、氨基酸代謝生物燃料、

素合成、CC）2人工合成淀粉等

圖1I合成生物三大技術(shù)領(lǐng)域（：公開資料、DeepTech）

DEEPFECH7

合成生物為食品生產(chǎn)帶來新方法

科學(xué)家通過調(diào)整代謝通路中各種基因元件的表達(dá)，通過“設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”循環(huán)

的工程方法，構(gòu)建高效細(xì)胞工廠。以理性設(shè)計(jì)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)為手段，降低副產(chǎn)物，減少抑制

物，提升生產(chǎn)效率，其產(chǎn)業(yè)已覆蓋醫(yī)藥制造、化工生產(chǎn)、創(chuàng)新能源、新材料、食品、農(nóng)業(yè)等

多個行業(yè)。

在食品領(lǐng)域,合成生物學(xué)為研發(fā)賦能，為大規(guī)模食品生產(chǎn)建立新方法，開發(fā)多種功能的

替代蛋白、合成天然稀有產(chǎn)物、提供微生物油脂、生產(chǎn)食品添加劑和食品原料，研發(fā)風(fēng)

味、質(zhì)構(gòu)、形態(tài)可控的食品產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)更安全、更營養(yǎng)和更可持續(xù)的食品獲得方式。

值得注意的是，用作食品領(lǐng)域的底盤細(xì)胞需要較為謹(jǐn)慎的選擇，盡管歐美等其他國家對

大腸桿菌等非食品級的細(xì)胞所表達(dá)的產(chǎn)物接受程度較高，但選擇食品安全級底盤細(xì)胞

仍然非常有必要，如酵母菌、枯草芽抱桿菌、谷氨酸棒桿菌等都是比較好的選擇，對此

類底盤細(xì)胞的合成生物學(xué)開發(fā)尚需加速成熟。

類別釋義應(yīng)用舉例

?細(xì)胞培養(yǎng)肉

?微生物發(fā)酵蛋白：酵母蛋白

以食品技術(shù)替代動物蛋

替代蛋白?人造奶：乳清蛋白、酪蛋白

白

?肌紅蛋白

?魚肉

?甜味劑：赤薛糖醇、甜菊糖昔、阿洛酮糖

?甜味蛋白：索馬甜、巴西甜蛋白

?營養(yǎng)強(qiáng)化劑：母乳寡糖

改善食品品質(zhì)的化學(xué)合

食品添加劑色素：胡蘿卜素、花青素

成或天然物質(zhì)?B-

?維生素：維生素E

?香精香料：香蘭素

?其他：抗氧化劑、防腐劑

無傳統(tǒng)食用習(xí)慣的新研

新食品原料透明質(zhì)酸、擬微球藻、萊茵衣藻

制食品原料

營養(yǎng)或調(diào)節(jié)生理活動的

功能食品原料人參皂甘、膠原蛋白、四氫。密嚏、麥角硫因

食品成分

表2|合成生物細(xì)胞工廠在食品領(lǐng)域應(yīng)用(：公開資料、DeepTech)

DEEPFECH8

精密發(fā)酵:生產(chǎn)放大的必經(jīng)之路

發(fā)酵，即借助微生物的生命活動，來獲得微生物菌體、直接代謝產(chǎn)物或刺激代謝產(chǎn)物的

過程。中國有著悠久的發(fā)酵歷史，如酸奶、酒類、泡菜、醬油等都是傳統(tǒng)的發(fā)酵食品。隨

著近代工業(yè)的發(fā)展，氨基酸工業(yè)（谷氨酸鈉為代表）、有機(jī)酸工業(yè)（檸檬酸為代表）、酶

制劑工業(yè)（淀粉酶為代表）、淀粉糖工業(yè)和酵母工業(yè)等，形成了中國相當(dāng)規(guī)模的發(fā)酵工

業(yè)體系。

中國作為發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)大國，在維生素、抗生素、氨基酸等領(lǐng)域始終處于國際產(chǎn)量前

列，但仍然存在著較大的產(chǎn)業(yè)升級空間，截至2021年核心菌種自主率不足20%,其中氨

基酸的菌種自主率不足5%,大量核心技術(shù)和精密設(shè)備依賴于進(jìn)口，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程緩

慢等都是面臨的巨大挑戰(zhàn)。

精密發(fā)酵作為發(fā)酵領(lǐng)域的一個分支，以微生物為細(xì)胞工廠，通過發(fā)酵獲得高純度目標(biāo)產(chǎn)

物。精密發(fā)酵并非新鮮事物，在中國有著較成熟的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，如利用基因工程改造微生

物來生產(chǎn)人類胰島素、生長激素、酶，以及維生素和部分營養(yǎng)補(bǔ)充劑等。相較于傳統(tǒng)發(fā)

酵，精密發(fā)酵作為最"年輕"的發(fā)酵技術(shù)之一，承擔(dān)著合成生物學(xué)下游生產(chǎn)的巨大任務(wù)。

研發(fā)、小試

?概念驗(yàn)證?提高發(fā)酵產(chǎn)率

夕?細(xì)胞工廠構(gòu)建?確定最佳工藝路線

?從。到1產(chǎn)品開發(fā)?工業(yè)原料替代化學(xué)試劑

產(chǎn)業(yè)化

中試

?技術(shù)參數(shù)穩(wěn)定

?驗(yàn)證和使用方法

?重資產(chǎn)、高投入

?確定經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

?提供大量標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品

?提供少量產(chǎn)品

圖2I精密發(fā)酵從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化路徑（：DeepTech）

DEEPFECH9

原料與設(shè)備,決定生產(chǎn)成本的兩個關(guān)鍵項(xiàng)

精密發(fā)酵另一個重要領(lǐng)域是培養(yǎng)基的研發(fā)，由于細(xì)胞工廠的底盤細(xì)胞和目標(biāo)產(chǎn)物不同,

需設(shè)計(jì)針對性的培養(yǎng)基。在成熟的發(fā)酵產(chǎn)業(yè)鏈中，各參與企業(yè)的競爭，實(shí)質(zhì)上是對工藝、

成本、穩(wěn)定性和規(guī)模的控制，培養(yǎng)基與發(fā)酵菌種的適配，簡化工藝流程，提升整個生物

反應(yīng)效率，降低成本，提升產(chǎn)品批次間的穩(wěn)定性，才能真正實(shí)施于大規(guī)模生產(chǎn)。

在生產(chǎn)過程中，培養(yǎng)基總成本占有較大比重，按菌種和產(chǎn)物的不同，成本可達(dá)38%-72%,

有機(jī)碳源通常是發(fā)酵成本中的主要組成。在培養(yǎng)基成分上選擇天然物料，優(yōu)先考慮農(nóng)業(yè)

生物質(zhì)廢料作為原料，可以實(shí)現(xiàn)成本可控、環(huán)境友好，如以木質(zhì)纖維素替代蔗糖、淀粉

等碳源；除生物質(zhì)外，甘油和Cl（CO、CO2、甲烷和甲酸鹽等）資源作為碳源也受到了廣

泛關(guān)注。

在培養(yǎng)基中避免或減少使用昂貴的生長

因子和誘導(dǎo)劑有利于進(jìn)一步降低成本。

由于工業(yè)級培養(yǎng)基存在較多的抑制劑和

不可發(fā)酵組分等雜質(zhì)，需要深入解析底

盤細(xì)胞的耐受機(jī)制并針對性改造。

發(fā)酵設(shè)備全球產(chǎn)能仍然有限，用于精密

發(fā)酵的發(fā)酵設(shè)備僅占3%,占比低的原因

是由技術(shù)和市場雙重決定的，一方面精

密發(fā)酵要求工藝設(shè)備的溶氧、pH、溫度、

進(jìn)排氣控制的精度高；另一方面由于產(chǎn)

物附加值比較高，往往生產(chǎn)規(guī)模較小。同

時，中國工藝設(shè)備自主率仍然比較低，發(fā)

酵產(chǎn)線的建造和調(diào)試依賴進(jìn)口。

圖3|精密發(fā)酵原料、產(chǎn)物（：DeepTech）

DEEPFECH10

發(fā)酵革新，向理性設(shè)計(jì)邁進(jìn)

發(fā)酵過程微生物的生長狀態(tài)尚未完全解析，與合成生物學(xué)對細(xì)胞的理性設(shè)計(jì)不同，目

前對發(fā)酵的工藝控制仍以經(jīng)驗(yàn)為主，尚未有數(shù)學(xué)模型能完全預(yù)測生物發(fā)酵過程。合成生

物學(xué)的不斷發(fā)展，通過不同條件不同發(fā)酵階段的樣品多組學(xué)分析解析代謝特征，以實(shí)現(xiàn)

發(fā)酵過程的定向調(diào)控，提升目標(biāo)產(chǎn)量，減少雜質(zhì)產(chǎn)生。一旦微生物在大規(guī)模發(fā)酵的生長

代謝狀態(tài)被清晰描繪，就可以顛覆現(xiàn)有的發(fā)酵工業(yè)邏輯，由"自上而下"的經(jīng)驗(yàn)摸索，

轉(zhuǎn)變?yōu)?自下而上”的理性設(shè)計(jì)。

與此同時，傳統(tǒng)化工行業(yè)的巨頭也沒有坐以待斃，如杜邦、巴斯夫、LG化學(xué)、帝斯曼等

都已在合成生物方面有了很多布局，而他們有著更多的產(chǎn)業(yè)化成功經(jīng)驗(yàn)。黎明前的黑暗,

風(fēng)平浪靜卻又危機(jī)四伏，如何打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游是擺在已度過早期研發(fā)階段公司面前

的現(xiàn)實(shí)問題。

精密發(fā)酵在傳統(tǒng)工業(yè)的革新上，生物醫(yī)藥領(lǐng)域已經(jīng)給出了可借鑒的路徑，CMO合同加

工外包在已發(fā)展出成熟的商業(yè)模式，甚至已經(jīng)成為了中國新藥獲批上市的。在精

密發(fā)酵領(lǐng)域，是否能夠創(chuàng)新出相似于CMO的生產(chǎn)模式(而非現(xiàn)有的OEM代工生產(chǎn)模

式)，以知識技術(shù)密集型服務(wù),

最大程度發(fā)揮生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、資

源和技術(shù)優(yōu)勢，有待市場和

創(chuàng)新者的實(shí)踐。隨著工業(yè)

4.0的進(jìn)程，以機(jī)器人、智能

傳感器、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)

和大數(shù)據(jù)作為主要推動力的

新技術(shù)，為未來食品的發(fā)展

提供無限想象。

圖4|發(fā)酵競爭力影響因素(：TrendsinBiotechnology)

DEEPFECHn

分離純化:高效率獲得目標(biāo)產(chǎn)物

產(chǎn)物分離純化作為大規(guī)模生產(chǎn)流程中的最下游，在傳統(tǒng)的食品工業(yè)發(fā)酵中并非高成本

環(huán)節(jié)，發(fā)酵用微生物往往作為產(chǎn)品的一部分（如發(fā)酵乳制品、活性酵母），或以混合物作

為最終產(chǎn)品（如醬油、泡菜等）。

在新食品產(chǎn)業(yè)中，產(chǎn)品的分離純化成為了不可或缺的一個環(huán)節(jié)，成本占比隨之提升，如

食品添加劑、香精香料、乙醇、檸檬酸等，都需要以純物質(zhì)作為產(chǎn)品。在細(xì)胞工廠中，產(chǎn)

物大都在細(xì)胞內(nèi)積累，首先需要對細(xì)胞進(jìn)行破碎，此過程往往產(chǎn)生大量的能源消耗；然

后采用過濾、沉淀、離心、干燥等技術(shù)將目標(biāo)產(chǎn)物分離。值得注意的是，此分離純化的方

式仍然較為粗放，仍需進(jìn)一步精制，但提純技術(shù)在近些年并未有重大突破，在食品組分

要求更加清晰的替代蛋白、食品添加劑、新食品原料、功能食品原料等領(lǐng)域，提純技術(shù)

亟待更大的突破。

研究如何從混合物中把一種或幾種物質(zhì)分離出來，是一個應(yīng)用性很強(qiáng)的領(lǐng)域，涉及物理、

化學(xué)、生物學(xué)等方面的知識和操作技術(shù)。參考生物醫(yī)藥領(lǐng)域，生產(chǎn)環(huán)節(jié)下游需要通過分

離純化提高產(chǎn)品的純度和收率，保障產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性，因此分離純化成為生物藥成本

降低的重要環(huán)節(jié)。以生物技術(shù)指導(dǎo)下的未來食品的發(fā)展，將會更多地依賴分離純化技術(shù),

食品作為消費(fèi)類產(chǎn)品，成本控制勢必成為市場競爭的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

發(fā)

酵料

原

發(fā)

酵式

方

原

料制

控

放

大徑

路

底盤細(xì)胞■理性設(shè)計(jì)

真核生物基因組產(chǎn)品

無細(xì)胞系統(tǒng)代謝網(wǎng)絡(luò)

研發(fā)階段

圖5I合成生物學(xué)從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化歷程（：DeepTech）

DEEPFECH12

食品成為全球合成生物市場重要增長極

據(jù)CBInsights預(yù)測，到2024年全球合成生物學(xué)市場規(guī)模將從2020年的68億美元，躍升

至189億美元。從不同下游行業(yè)應(yīng)用來看，波士頓咨詢（BCG）預(yù)測到2026年，醫(yī)療、科

研和工業(yè)化工產(chǎn)品三大應(yīng)用行業(yè)的全球市場規(guī)模都將超過60億美元，食物和飲料、農(nóng)

業(yè)和消費(fèi)品將迎來大幅提升，將迎來超過40%的高增長率。

2019202020212026e

圖6|食品飲料行業(yè)全球合成生物市場規(guī)模（單位：百萬美元；數(shù)據(jù)：BCG）

麥肯錫預(yù)測生物技術(shù)的革命在食品領(lǐng)域?qū)⒕劢褂贑RISPR技術(shù)、微生物組、蛋白質(zhì)技術(shù)

的應(yīng)用；革命性的能力在于細(xì)胞構(gòu)建、高精度控制、細(xì)胞改造能力提升、高通量研發(fā)手

段等。

現(xiàn)有短期中期長期

{-2022)(2023-2030)(2030-2040)(2040-)

?功能性營養(yǎng)組分

?食品添加劑生產(chǎn)?替代蛋白

?細(xì)胞培養(yǎng)肉

?基因工程作物?基于微藻的產(chǎn)品?增強(qiáng)光合作用作物

?食品品質(zhì)控制

?食品溯源追蹤?微生物組應(yīng)用

?減少碳排放

表3I合成生物學(xué)技術(shù)在食品各應(yīng)用領(lǐng)域爆發(fā)加速點(diǎn)預(yù)測（數(shù)據(jù)：麥肯錫、DeepTech）

DEEPFECH13

市場、政策雙推動，新食品賽道走向下半場

近年合成生物學(xué)在食品領(lǐng)域垂直賽道中，我們明確的看到了一些變化，企業(yè)逐步從平臺

型全能企業(yè)，分化出專注于某一垂直領(lǐng)域的企業(yè)，在細(xì)分市場站穩(wěn)腳跟后，開始布局更

有技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)品壁壘的新興市場；上下游產(chǎn)業(yè)鏈逐步貫通，從專注于研發(fā)到產(chǎn)業(yè)鏈建

設(shè)，樹立領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)業(yè)化標(biāo)桿。

合成生物研發(fā)型企業(yè)大多已基本完成技術(shù)體系的搭建，已有多物質(zhì)量產(chǎn)能力的企業(yè)

（態(tài)創(chuàng)生物2022年在售原料達(dá)30余種），自身獨(dú)特菌種資源庫的企業(yè)（中科欣揚(yáng)建設(shè)極

端環(huán)境微生物資源庫），柔性化研發(fā)和生產(chǎn)平臺的企業(yè)（元育生物微藻柔性生產(chǎn)平臺），

合成生物在食品領(lǐng)域的競爭下半場，將考驗(yàn)產(chǎn)品交付能力、精細(xì)化運(yùn)營能力和產(chǎn)品盈利

能力。

市場擁抱

隨著“后疫情時代“人們對健康的關(guān)注,帶來了新變化和新機(jī)會：

?市場對營養(yǎng)強(qiáng)化劑類的替代蛋白和具備健康功效的功能物質(zhì)呼聲越來越高

?用戶對微生物蛋白有了更多的了解，開始嘗試新鮮的味覺體驗(yàn)

?減糖健康追求仍然是飲料類主旋律，對新型甜味劑等食品添加劑持擁抱態(tài)度

?越來越多具備健康功效的功能性物質(zhì)進(jìn)入大眾視野

政策積極:

中國將合成生物作為生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù),積極的市場政策正在展現(xiàn):

?國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“合成生物學(xué)”重點(diǎn)專項(xiàng)不斷引領(lǐng)新的技術(shù)潮流

?中國對轉(zhuǎn)基因食品添加劑的監(jiān)管逐步進(jìn)入常規(guī)化審批

?"雙碳"潮流的背景下"負(fù)碳"發(fā)酵迎來更多機(jī)會

DEEPFECH14

價(jià)值鏈各環(huán)節(jié)極具潛力的研發(fā)方向

合成生物在新食品價(jià)值鏈各環(huán)節(jié)都有著亟待突破的創(chuàng)新方向：建立研發(fā)壁壘，提高元件

數(shù)據(jù)庫的容量，積累底盤開發(fā)能力經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合產(chǎn)業(yè)化難度思考細(xì)胞改造；提升放大生產(chǎn)

能力，沉淀放大經(jīng)驗(yàn)，積累相關(guān)數(shù)據(jù)，關(guān)注發(fā)酵的產(chǎn)率優(yōu)化，開發(fā)智能設(shè)備輔助生產(chǎn)。

2生產(chǎn)細(xì)胞研發(fā)

底盤細(xì)胞研發(fā)

底盤細(xì)胞選擇有限，細(xì)胞代謝生產(chǎn)代謝尚未解析，生產(chǎn)放大

痛點(diǎn)痛點(diǎn)

研究不夠深入中產(chǎn)量損失較多

?高通量的底盤細(xì)胞篩選，尋?基于發(fā)酵過程開展動態(tài)代謝

突破突破

找具有改造潛力的細(xì)胞過程的研究

?代謝通路研究的突破，實(shí)現(xiàn)?開發(fā)適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的高魯

目標(biāo)代謝物產(chǎn)量調(diào)控棒性細(xì)胞

3培養(yǎng)基研發(fā)

培養(yǎng)基作為生產(chǎn)中最高成本支出項(xiàng)，未能得到較好優(yōu)化，產(chǎn)品

痛點(diǎn)

成本較高，底物-產(chǎn)物轉(zhuǎn)化代謝效率較低；發(fā)酵過程碳足跡較高

突破?使用農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)能替代高成本原料

?針對目標(biāo)產(chǎn)物定制培養(yǎng)基，以提升代謝效率

?采用無機(jī)碳源以實(shí)現(xiàn)綠色低碳生產(chǎn)

4發(fā)酵與純化技術(shù)研發(fā)

發(fā)酵中生物過程尚未解析，生物反應(yīng)器與精密發(fā)酵細(xì)胞適配性

痛點(diǎn)

差；下游純化成本高，傳統(tǒng)方法高損耗高耗能

突破創(chuàng)新生物反應(yīng)器，開發(fā)數(shù)字化生產(chǎn)體系

通過生產(chǎn)細(xì)胞的開發(fā)降低副產(chǎn)物，減少產(chǎn)物分離純化成本

?發(fā)酵液原位產(chǎn)物回收用于精密發(fā)酵

DEEPFECH15

Chapter2

(新食品全球政策環(huán)境

--全球政策利好進(jìn)一步加強(qiáng)

?美國:技術(shù)和商業(yè)領(lǐng)先,積極推動合成生物跨學(xué)科應(yīng)用

?澳洲&歐洲：建設(shè)科研和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，制定發(fā)展路線

?中國：審批與監(jiān)管仍然嚴(yán)格，戰(zhàn)略部署及政策支持明顯

DEEPFECH16

美國：技術(shù)和商業(yè)領(lǐng)先,積極推動合成生物跨學(xué)科應(yīng)用

美國作為合成生物技術(shù)的先驅(qū)者，具有最活躍的市場和技術(shù)氛圍，據(jù)數(shù)據(jù)顯示，全球

600余家合成生物學(xué)企業(yè)中有400余家來自美國，是合成生物學(xué)全球最大的區(qū)域市場。

政策監(jiān)管層面的相對寬松，鞏固了這一領(lǐng)先優(yōu)勢地位。

2022年《國家生物技術(shù)和生物制造計(jì)劃》

提供超過20億美元資金投入，推進(jìn)啟動該計(jì)劃，包括美國國防部將

在5年內(nèi)投資10億美元，用于國內(nèi)生物工業(yè)制造基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等。

該計(jì)劃將加速生物技術(shù)創(chuàng)新，并在多個領(lǐng)域發(fā)展美國的生物經(jīng)濟(jì)，

包括制藥、農(nóng)業(yè)、食品、塑料和能源等一系列行業(yè)。

《2021美國創(chuàng)新與競爭法案》

在未來五年內(nèi)，將2500億美元投入科技產(chǎn)業(yè)與發(fā)展，包括用于應(yīng)

對中國等國的科技競爭。法案尤其強(qiáng)調(diào)了關(guān)于基礎(chǔ)研究科技創(chuàng)新

與技術(shù)轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。首次確定了十大關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)領(lǐng)域，合成

生物學(xué)技術(shù)位列其中。

2019年《工程生物學(xué)：下一代生物經(jīng)濟(jì)研究路線圖》

強(qiáng)調(diào)了生物分子工程、工程DNA、宿主工程和數(shù)據(jù)科學(xué)4條關(guān)鍵技

術(shù)路徑。在未來20年內(nèi)從健康與醫(yī)學(xué)、糧食和農(nóng)業(yè)、環(huán)境生物技術(shù)、

工業(yè)生物技術(shù)以及能源5個領(lǐng)域展開合成生物學(xué)投資。

DEEPFECH17

澳洲&歐洲：建設(shè)科研和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施,制定發(fā)展路線

英國較早重視合成生物學(xué)發(fā)展，學(xué)科基礎(chǔ)建設(shè)處于國際領(lǐng)先水平，重視基礎(chǔ)建設(shè)和初創(chuàng)

企業(yè)的支持，2016年即發(fā)布合成生物學(xué)戰(zhàn)略計(jì)劃。歐盟最早擬定合成生物學(xué)發(fā)展路線，

促進(jìn)其發(fā)展歐洲循環(huán)生物經(jīng)濟(jì)。

2023年英國《基因技術(shù)（精準(zhǔn)育種）條例草案》（即將推出）

核心

為基因編輯技術(shù)開發(fā)的精確培育植物和動物提供法律支持，將引入

一套基于科學(xué)的基因編輯技術(shù)監(jiān)管體系。目前仍處于立法程序。

2021年澳大利亞《國家合成生物學(xué)路線圖》

短期（2021-2025年）要提升合成生物學(xué)的應(yīng)用能力，并論證其商

業(yè)可行性；中期（2025-2030年）要推動合成生物學(xué)初步實(shí)現(xiàn)商業(yè)

化發(fā)展，建立群聚效應(yīng)；長期（2030-2040年）要重點(diǎn)發(fā)展由市場

決定的合成生物學(xué)優(yōu)先應(yīng)用方向，實(shí)現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化增長。

2021年英國《生命科學(xué)十年戰(zhàn)略計(jì)劃》

指出英國已在合成生物學(xué)領(lǐng)域投資約4500萬英鎊，并計(jì)劃制定相

關(guān)技術(shù)路線圖，為建立世界領(lǐng)先的合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)所需的行動提供

建議，并不斷加大對合成生物學(xué)的初創(chuàng)企業(yè)投資。

2018年歐盟“工業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新與合成生物學(xué)^（舊ISBA）”

旨在支持工業(yè)生物技術(shù)和合成生物學(xué)來促進(jìn)歐洲向循環(huán)生物經(jīng)濟(jì)

的轉(zhuǎn)型。為學(xué)術(shù)科研人員、大企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)提供研究設(shè)施及培訓(xùn)、

科研補(bǔ)貼等。

DEEPFECH18

中國：審批與監(jiān)管仍然嚴(yán)格，戰(zhàn)略部署及政策支持明顯

中國對新食品的審批結(jié)果由"三新食品"公告公布，包括新食品原料、食品添加

劑新品種和食品相關(guān)產(chǎn)品新品種。新食品原料的審批周期平均約為12個月，部分食品

添加劑新品種申報(bào)周期較短，如葡糖氧化酶從受理到批準(zhǔn)周期也需要6個月時間。

生產(chǎn)或進(jìn)口食品添加劑新品種，應(yīng)當(dāng)向提交相關(guān)產(chǎn)品的食品安全性評估材料，若

生產(chǎn)過程中涉及到轉(zhuǎn)基因技術(shù)，則會由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部首先評估其生物安全性。

2022年共批準(zhǔn)"三新食品"75種，其中新食品原料批準(zhǔn)5個，受理申請14個，中止審查

和不予許可各3個；食品添加劑新品種32個，酶制劑新品種占比40%,大多數(shù)為轉(zhuǎn)基因

o審批整體數(shù)量與2021年相比有所減少。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部

圖7|"三新食品"審批流程（數(shù)據(jù)：公開資料、DeepTech）

DEEPFECH19

中國：審批與監(jiān)管仍然嚴(yán)格，戰(zhàn)略部署及政策支持明顯

中國正在大力推進(jìn)對合成生物學(xué)研究和開發(fā)的戰(zhàn)略部署及政策支持，合成生物學(xué)市場

規(guī)模不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2025年有望突破70億美元。

2022年轉(zhuǎn)基因“食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑”公開征求意見

2021年初，開放"其他轉(zhuǎn)基因食品添加劑的申報(bào)和審批工作"通道，受

理其行政許可申請。此前，2017年起只允許轉(zhuǎn)基因酶制劑新品種的審批。

2022年10月，中國國家食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估中心發(fā)布了2'-巖藻糖基乳糖(2'-FL)

的公開征求意見，用于生產(chǎn)的菌種為大腸桿菌，工體菌種為螺桿菌。

2022年"新型食品、食品工業(yè)化升級、降低傳統(tǒng)養(yǎng)殖環(huán)境壓力"

印發(fā)《"十四五"生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，將生物經(jīng)濟(jì)作為今后一段時期中

國科技經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，加快發(fā)展高通量基因測序技術(shù)，加強(qiáng)微流控、高靈

敏等生物檢測技術(shù)研發(fā)，推動合成生物學(xué)技術(shù)創(chuàng)新。并明確提出“發(fā)展合成生物

學(xué)技術(shù)，探索研發(fā)人造蛋白等新型食品，實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)化迭代升級，降低傳統(tǒng)

養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境資源壓力”O(jiān)

2018年“合成生物學(xué)研發(fā)計(jì)劃”2020年”合成生物創(chuàng)新中心”

科技部啟動“合成生物學(xué)”重點(diǎn)研發(fā)布《關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興

發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)，突破基本科學(xué)問題，圍產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長點(diǎn)增長極

繞物質(zhì)轉(zhuǎn)化、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療水的指導(dǎo)意見》，聚焦重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)投資

平提高、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)等重大需求,構(gòu)建領(lǐng)域，加快生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展步伐,

實(shí)用性的人工生物體系，促進(jìn)生物支持包括建設(shè)合成生物技術(shù)創(chuàng)新中

產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與經(jīng)濟(jì)綠色增長。心在內(nèi)的四個領(lǐng)域。

DEEPFECH20

■Chapters

「替代蛋白：未來食品的重要標(biāo)志

以合成生物手段高效生產(chǎn)替代蛋白

?乳蛋白：人造奶關(guān)鍵成分

-卵蛋白：用途廣泛的蛋白產(chǎn)品

?微生物蛋白：蛋白質(zhì)的新渠道

代表企業(yè)分析

未來替代蛋白技術(shù)高潛力應(yīng)用方向

?高附加值蛋白

-微生物蛋白

DEEPFECH21

以合成生物手段高效生產(chǎn)替代蛋白

替代蛋白作為蛋白補(bǔ)充產(chǎn)品逐步走入大眾的視野，消費(fèi)者往往出于對營養(yǎng)和健康的需

求，對其有著越來越多的興趣和包容性。與傳統(tǒng)肉類生產(chǎn)相比，以細(xì)胞工廠生產(chǎn)替代蛋

白可以減少養(yǎng)殖業(yè)周期波動帶來的不確定性。

雖然替代蛋白具有巨大的潛力，但就技術(shù)和市場成熟度來看仍然處于初期階段，截至

2020年替代蛋白市場僅占全球蛋白質(zhì)零售市場的2%,據(jù)波士頓咨詢（BCG）數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)

2035年替代蛋白會占到全球蛋白質(zhì)消費(fèi)的11%-22%。市場大規(guī)模采用替代蛋白的關(guān)鍵

拐點(diǎn)為成本競爭力和消費(fèi)者偏好。

以微生物為生物制造載體，未來在人造奶、微生物菌體蛋白、營養(yǎng)補(bǔ)充劑、風(fēng)味物質(zhì)等

方面，在未來展現(xiàn)出強(qiáng)勁的動力。替代蛋白產(chǎn)品往往附加值較高，市場需求量較小，對

產(chǎn)品純度有較高要求。

乳蛋白：人造奶關(guān)鍵成分

乳蛋白主要由酪蛋白和乳清蛋白組成，分別約占

蛋白總量的80%和20%。乳清中主要含有匕乳球

蛋白、a-乳白蛋白、乳鐵蛋白、脂肪球膜蛋白以及

免疫球蛋白等。當(dāng)前已實(shí)現(xiàn)利用畢赤酵母（切〃7后

pastoris）、大腸桿菌（Escherichiacoli）等微生

物來合成乳蛋白。

部分學(xué)者*所在機(jī)構(gòu)_______________________研究領(lǐng)域

太太幼農(nóng)科院生物技術(shù)研創(chuàng)制新一代農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品、優(yōu)質(zhì)高效農(nóng)作物新

懷啾究所品種和未來合成食品等重大創(chuàng)新產(chǎn)品

商業(yè)化機(jī)會：人造奶研究正處于生產(chǎn)工藝突破和產(chǎn)品商業(yè)化的初創(chuàng)階段，在重要乳蛋

白組分的高效合成以及人造奶制品生產(chǎn)工藝等方面存在亟待突破的技術(shù)瓶頸。突破乳

蛋白合成關(guān)鍵技術(shù)成為市場競爭的關(guān)鍵因素。

*如果您也是該領(lǐng)域研究學(xué)者，歡迎與我們聯(lián)系交流

DEEPFECH22

以合成生物手段高效生產(chǎn)替代蛋白

卵蛋白：用途廣泛的蛋白產(chǎn)品

雞蛋的蛋白是優(yōu)質(zhì)蛋白和重要的食品蛋白資

源。當(dāng)前已實(shí)現(xiàn)以大腸桿菌作為表達(dá)宿主細(xì)胞合

成和分泌完整的雞卵清蛋白，已有相關(guān)企業(yè)開展

在多種微生物（如釀酒酵母和枯草芽抱桿菌）中生

產(chǎn)的研發(fā)。

部分學(xué)者*所在機(jī)構(gòu)研究領(lǐng)域

從事利用合成生物技術(shù)構(gòu)建細(xì)胞工廠用于合成重

劉延峰江南大學(xué)要營養(yǎng)化學(xué)品（燕窩酸、5-甲基四氫葉酸）及食品

組分（卵清蛋白、核甘酸）的應(yīng)用基礎(chǔ)研究

從事微生物氧化還原酶手性催化和食品酶開發(fā)等

張榮珍江南大學(xué)

相關(guān)研究

商業(yè)化機(jī)會：雞蛋蛋白是最通用的成分之一，也是制作大眾市場產(chǎn)品必不可少的元素。

報(bào)道顯示已有公司完成在酵母中成功表達(dá)雞卵清蛋白，并用于制作的烘焙食品已在美

國上市；以色列初創(chuàng)公司也成功用馬鈴薯表達(dá)卵清蛋白，用于高蛋白含量食品的生產(chǎn)。

以合成生物的方式生產(chǎn)替代蛋白的另一推動力是對環(huán)境的友好。其一，微生物對氮、磷

和其他營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率顯著高于植物，減少人工施肥下氮磷流失對環(huán)境的影響；其

二，微生物發(fā)酵顯著減少土地和水的依賴，不直接與糧食作物競爭土壤和淡水資源，可

以規(guī)?；霞s化生產(chǎn)；其三，傳統(tǒng)的牲畜飼養(yǎng)是溫室氣體甲烷排放的主要，以能

量轉(zhuǎn)化角度來看，采用替代蛋白與傳統(tǒng)肉類相比可以減少80%以上的碳排放。

然而值得注意的是，精密發(fā)酵在現(xiàn)階段仍然是高耗能的生產(chǎn)活動，如果所需能源于

化石燃料等碳密集型，碳排放將由生物排放轉(zhuǎn)變?yōu)榛剂先紵呐欧牛驹谌?/p>

產(chǎn)過程來看，碳排放的減量將是有限的。

*如果您也是該領(lǐng)域研究學(xué)者，歡迎與我們聯(lián)系交流

DEEPFECH23

以合成生物手段高效生產(chǎn)替代蛋白

微生物蛋白：蛋白質(zhì)的新渠道

以微生物為蛋白，鐮抱霉的真菌蛋白和釀酒

酵母的酵母蛋白是兩種代表性微生物菌體蛋白。

平均蛋白質(zhì)含量是肉類的2-2.5倍，是大豆的1.7

倍，是新型蛋白獲取。當(dāng)前市場已有以酵母

為原料的蛋白粉保健品。

（圖片:britannica）

部分學(xué)者*所在機(jī)構(gòu)研究領(lǐng)域

從事微生物細(xì)胞工廠代謝網(wǎng)絡(luò)在分子，細(xì)胞及菌

中科院天津工業(yè)生

王欽宏群水平的理解、定向進(jìn)化與遺傳改造，提高工業(yè)微

物所

生物菌種的生產(chǎn)能力和效率

酵母菌資源、基因組、基因組編輯、代謝途徑、代

池振明中國海洋大學(xué)

謝工程、調(diào)控機(jī)理和產(chǎn)物應(yīng)用

商業(yè)化機(jī)會1:微生物菌體的蛋白具有生長參數(shù)穩(wěn)定、培養(yǎng)基物質(zhì)高效利用、不需

要?dú)⑾x劑或抗生素等優(yōu)勢，微生物生物質(zhì)比動植物更有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。有研究表明，使用微

生物蛋白對部分預(yù)制肉制品（如雞塊、肉餅等）進(jìn)行替代，可以減少烹飪損失，提升肉質(zhì)

彈性與咀嚼性。

商業(yè)化機(jī)會2:在碳中和的大背景下，微生物利用一碳化合物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白也是當(dāng)前

研究熱點(diǎn)，如乙醇梭菌、甲醇酵母等。乙醇梭菌單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品的消化率較高，有望進(jìn)

一步用于開發(fā)新型替代食品蛋白，甲醇酵母也是生產(chǎn)重組蛋白的一種重要平臺微生物，

已有超過5000種重組蛋白使用甲醇酵母進(jìn)行生產(chǎn)。

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DEEPFECH24

■II代表企業(yè)分析

安琪酵母

技術(shù)布局酵母及其深加工。安琪紐特子品牌以酵母及

發(fā)酵技術(shù)為核心、以營養(yǎng)素為主導(dǎo)，從事包

括酵母源功能食品原料的開發(fā)

產(chǎn)業(yè)進(jìn)展已上市產(chǎn)品包括：酵母蛋白粉、益生菌、酵母

鋅、酵母硒、酵母多糖

產(chǎn)品模式創(chuàng)新產(chǎn)品、原料供應(yīng)

競爭優(yōu)勢酵母生物技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢

融資情況已上市

態(tài)創(chuàng)生物

實(shí)現(xiàn)多種物質(zhì)量產(chǎn)的合成生物制造平臺，

g態(tài)創(chuàng)q裝技術(shù)布局2022年在售物質(zhì)達(dá)30余種，覆蓋醫(yī)療、食

品、美妝和大宗材料

產(chǎn)業(yè)進(jìn)展食品線具有肽類、維生素、糖類等10余大

類物質(zhì)，可提供配方服務(wù)。其中，蛋白類在

庫產(chǎn)品有奶粉蛋白、甜味蛋白、植物蛋白、

膠原蛋白、彈性蛋白等

產(chǎn)品模式原料供應(yīng)、平臺服務(wù)

競爭優(yōu)勢量產(chǎn)技術(shù)與自主生產(chǎn)

融資情況2022年獲得過億美元A+輪融資

昌進(jìn)生物

技術(shù)布局聚焦微生物蛋白、生物合成蛋白的研究開發(fā),

產(chǎn)品方向?yàn)樘娲橹破?/p>

CHANGING

BIO昌進(jìn)生物產(chǎn)業(yè)進(jìn)展微生物蛋白一期5噸罐實(shí)驗(yàn)產(chǎn)線已投產(chǎn)；異

源表達(dá)乳蛋白計(jì)劃短期內(nèi)在美國獲批

產(chǎn)品模式創(chuàng)新產(chǎn)品、原料供應(yīng)

競爭優(yōu)勢已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)

融資情況2022年完成1.4億元人民幣A輪融資

DEEPFECH25

代表企業(yè)分析

吉態(tài)來博

技術(shù)布局以CO和H為原料生產(chǎn)高性能蛋白和油脂等

高價(jià)值產(chǎn)品。開放了功能性蛋白、特性油脂

GTLBbio及精準(zhǔn)營養(yǎng)的對外合作

古卷來博生，

產(chǎn)業(yè)進(jìn)展生物固碳產(chǎn)酵母蛋白，全工業(yè)條件下的連續(xù)

化中試生產(chǎn)驗(yàn)證

產(chǎn)品模式原料供應(yīng)

競爭優(yōu)勢無機(jī)碳源氣體合成單細(xì)胞蛋白技術(shù)

融資情況2022年完成數(shù)千萬Pre-A輪融資

藍(lán)佳生物

4藍(lán)佳^物魅布局通過生物質(zhì)發(fā)酵和精密發(fā)酵，開發(fā)食用真菌

菌絲蛋白和動物蛋白

產(chǎn)業(yè)進(jìn)展已開發(fā)雞肉產(chǎn)品、驗(yàn)證表達(dá)數(shù)種魚肉蛋白以

及食品添加劑

產(chǎn)品模式原料供應(yīng)

競爭優(yōu)勢低成本生產(chǎn)與下游純化工藝

融資情況2021完成上百萬美元種子輪融資

新奇點(diǎn)

技術(shù)布局微生物發(fā)酵海鮮，通過真菌發(fā)酵獲得蛋白，

MYCOX獲得帶有海鮮風(fēng)味的類似動物肉的肌肉纖

維

產(chǎn)業(yè)進(jìn)展微生物發(fā)酵蝦、真菌蛋白原料已研制成功，

應(yīng)用于海鮮替代品

產(chǎn)品模式創(chuàng)新產(chǎn)品、原料供應(yīng)

競爭優(yōu)勢成本有望低于真海鮮

融資情況2021年完成數(shù)百萬元人民幣種子輪融資

（按融資順序排序，信息公開資料）

DEEPFECH26

未來替代蛋白技術(shù)高潛力應(yīng)用方向

高附加值蛋白

高附加值蛋白在當(dāng)前階段具有較大的

市場競爭力，同時，食品作為大眾消費(fèi)PerfectDay

品，無法做到持續(xù)的高利潤空間，當(dāng)市

一家人造乳蛋白生產(chǎn)商，以合成生物

場空間充分打開后，勢必迎來同類產(chǎn)品

技術(shù)通過發(fā)酵將植物糖轉(zhuǎn)化為乳清

的價(jià)格競爭。

和酪蛋白，可用于制作冰淇淋、黃油

(1)乳蛋白、卵蛋白：市場接受度較高，和奶酪等食品。

合成手段日趨成熟，市場競爭將逐步轉(zhuǎn)

2022年收購全球第六大明膠制造商，

入下游生產(chǎn)階段。

將PerfectDay的生產(chǎn)能力翻了一番,

(2)血紅素類蛋白：人造肉(包括植物擴(kuò)大制造和銷售蛋白質(zhì)的能力，同時

肉和細(xì)胞培養(yǎng)肉)的口味改善蛋白成為利用強(qiáng)大的技術(shù)平臺拓展創(chuàng)造新產(chǎn)

越來越重要的研發(fā)方向。品的機(jī)會。

(3)乳鐵蛋白：食品營養(yǎng)強(qiáng)化補(bǔ)充劑是

未來最高附加值產(chǎn)品之一，一旦規(guī)?；疶urtleTree

生產(chǎn)成功，將獲得可觀的利潤空間。2022年宣布生產(chǎn)出乳鐵蛋白，也是世

界上第一個使用精密發(fā)酵技術(shù)制造

CultivatedBiosciences可持續(xù)乳鐵蛋白的公司。在創(chuàng)始的一

通過酵母精準(zhǔn)發(fā)酵生產(chǎn)出與乳脂相年半后，該公司的人造乳價(jià)格從800

同的脂質(zhì)成分，提供植物乳制品所需美元/升大幅降低到80美元/升，再到

的奶油味，用來改善植物乳制品的口30美元/升。

感，應(yīng)用于身端,淇淋、、奶酪等。預(yù)計(jì)2023年在美國推出首批產(chǎn)品，并

已完成150萬美兀的種子刖融資。在未來4-5年內(nèi)將人造乳完全商業(yè)化,

DEEPFECH27

未來替代蛋白技術(shù)高潛力應(yīng)用方向

微生物蛋白

微生物蛋白作為規(guī)模化替代蛋白產(chǎn)品，

大多以真菌蛋白為主,產(chǎn)品以品質(zhì)改善SolarFoods

和蛋白補(bǔ)充原料供應(yīng)為短期內(nèi)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)“負(fù)碳"生產(chǎn)，利用二氧化碳、氫

形態(tài)。氣、氧氣和少量營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)富

含微生物蛋白質(zhì)的粉末。含有人體所

(1)酵母菌：中國對酵母有傳統(tǒng)的食用

有必需氨基酸，可用于替代各種食品

習(xí)慣，市接受程度高，受限于酵母產(chǎn)業(yè)