編者按：″合成生物學″被稱為繼″DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)″和″人類基因組計劃″之后的第三次生物技術(shù)革命。以″合成生物學″為代表的新興技術(shù)成為了全球科技競爭的新焦點，已廣泛應用于醫(yī)療健康、化工、農(nóng)業(yè)、食品、能源等多個領(lǐng)域，自2020年下半年開始，合成生物已經(jīng)成為資本追逐的熱門領(lǐng)域。以下為合成生物學技術(shù)在農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域應用情況的研究報告，詳細分析了相關(guān)技術(shù)在具體細分領(lǐng)域、場景的應用情況，并結(jié)合對企業(yè)家、投資人的一手采訪信息，厘清產(chǎn)業(yè)圖譜并展望行業(yè)趨勢。

新型創(chuàng)新技術(shù)出現(xiàn)后，在很多行業(yè)里，巨頭攜手逐漸加入并不是罕見的現(xiàn)象，當然合成生物學領(lǐng)域也不例外。原因在于，大巨頭擁有非常強力的行業(yè)資源，包括對于市場發(fā)展趨勢的洞察、對于客戶需求的洞察，連通產(chǎn)業(yè)鏈上下游的能力等等，這使得巨頭有更多的可能入局創(chuàng)新行業(yè)。

諸如巴斯夫、帝斯曼、默克、諾華、拜耳和諾維信等，雖然沒有合成生物學業(yè)務，但已經(jīng)在熟練運用合成生物學技術(shù)。其中，全球最大工業(yè)酶制劑和微生物制劑公司諾維信，更是向中國合成生物學產(chǎn)業(yè)輸送了不少人才——國內(nèi)的弈柯萊生物、慕恩生物等企業(yè)高管都曾在諾維信工作。

下沉到農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域，也可以看到傳統(tǒng)大型企業(yè)，正在轉(zhuǎn)向″白色生物技術(shù)″即合成生物學，生產(chǎn)生物技術(shù)替代品，并進行規(guī)模化和商業(yè)化運營，進而尋求企業(yè)新的增長點，所涉及方向包括底層技術(shù)平臺、農(nóng)藥、獸藥、肥料、創(chuàng)新食品、功能性原料、酶制劑等。

總的來看，目前，傳統(tǒng)行業(yè)巨頭進入合成生物學領(lǐng)域的途徑主要有三種，一是內(nèi)部自研，成立合成生物研究部門；二是企業(yè)間合作共創(chuàng)，借助合成生物領(lǐng)跑企業(yè)力量，賦能生物技術(shù)轉(zhuǎn)型；三是投資孵化，篩選產(chǎn)業(yè)鏈中優(yōu)質(zhì)創(chuàng)新型企業(yè)，完善企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

但無論是什么樣的途徑，都可以看到傳統(tǒng)巨頭在布局合成生物時也呈現(xiàn)出一些顯著的優(yōu)勢，即利用合成生物學生產(chǎn)的產(chǎn)品可以與傳統(tǒng)化工、食品、糧商等共享部分操作單元，使得合成生物學產(chǎn)品可以享受到大型企業(yè)公司下游加工的優(yōu)勢，極大可能的搶占了大單品的市場，甚至可能獲得主要市場份額。

目前，糧商巨頭（嘉吉、ADM、邦吉等）、農(nóng)化巨頭（巴斯夫、拜耳、先正達等）、食品巨頭（雀巢、通用磨坊等）等行業(yè)巨頭均已涉足農(nóng)業(yè)食品生物合成，主要集中于自動化實驗平臺搭建及新產(chǎn)品研發(fā)，作物/畜牧生產(chǎn)效率提升、多用途生物制劑、創(chuàng)新食品及環(huán)保包裝等領(lǐng)域。 

1. 農(nóng)化巨頭致力于提高作物生產(chǎn)效率

隨著新技術(shù)不斷向產(chǎn)業(yè)鏈滲入，產(chǎn)業(yè)鏈正向著穩(wěn)定化、高效化和簡單化方向發(fā)展。在這個發(fā)展過程中，我們可以看到，農(nóng)化巨頭巴斯夫、先正達、拜耳等早已開始布局合成生物學領(lǐng)域的發(fā)展。

先正達中國創(chuàng)投總經(jīng)理姚煒在一次訪談中提到，″How to better feed the world″始終是先正達的使命和思考，而這個″BETTER″包含著若干個元素：第一個是足量，為人類更充足地提供高質(zhì)量營養(yǎng)和健康來源；第二個是高效，更高效率更輕簡的食物生產(chǎn)方式；第三個是可持續(xù)，更綠色和環(huán)境友好的食物系統(tǒng)和供給體系，也伴隨著生態(tài)鏈上下游科技不斷發(fā)展所點燃的創(chuàng)新火種。

從這一邏輯出發(fā)，圍繞企業(yè)傳統(tǒng)業(yè)務，服務于自身業(yè)務的同時，進行創(chuàng)新發(fā)展成為巨頭主要發(fā)展戰(zhàn)略，從農(nóng)化巨頭已有的動作中，也可以清楚的看到，呈現(xiàn)出一個比較突出的特點：在綠色可持續(xù)的戰(zhàn)略下，多數(shù)農(nóng)化巨頭以提高作物和畜牧生產(chǎn)效率為核心，通過合作、投資、收購等多種途徑從生產(chǎn)端布局合成生物創(chuàng)新發(fā)展，尤為受關(guān)注的是作物基因編輯育種和新型肥料。

先正達在2014年與基因組編譯公司Precision BioSciences合作，首次使用全合成基因組編譯技術(shù)開發(fā)先進農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，通過利用以Precision公司專利技術(shù)ARCUS?為基礎的工程核酸酶，將經(jīng)改造的目的核苷酸嵌入玉米基因組中的指定位置。

2017年9月Ginkgo Bioworks與拜耳共同投資1億美金成立獨立運營子公司Joyn Bio，專注于利用微生物固氮，從而降低農(nóng)業(yè)、尤其是化學肥料的使用對環(huán)境造成的影響。當然，Ginkgo Bioworks也獲得了除拜耳以外，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)包括科迪華、住友等大型跨國公司的青睞并開啟了合作。

巴斯夫則已經(jīng)用合成生物學生產(chǎn)的產(chǎn)品，來作為對傳統(tǒng)作物保護產(chǎn)品的補充，如產(chǎn)品lNodulator，每克含有超過一百萬的活根瘤菌的干播接種劑，可幫助豆科植物固定更多的氮。

表1 賦能作物生產(chǎn)效率的巨頭企業(yè)

數(shù)據(jù)來源：公開資料，35斗整理 

2. 多家巨頭搶占創(chuàng)新食品及環(huán)保包裝

在農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域，創(chuàng)新食品及環(huán)保包裝成為合成生物初創(chuàng)企業(yè)及行業(yè)巨頭都較為關(guān)注的方向，主要原因在于：一是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略需求，創(chuàng)新食品可以降低原料及生產(chǎn)環(huán)節(jié)，環(huán)保包裝可以大大減少″白色″污染，利于綠色可持續(xù)發(fā)展；二是持續(xù)創(chuàng)新成為巨頭補充傳統(tǒng)業(yè)務的有效途徑，在傳統(tǒng)業(yè)務鏈外能夠維持較大市場份額，甚至占據(jù)更大的市場空間。

根據(jù)公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計，大糧商ADM在創(chuàng)新蛋白以及相關(guān)精密發(fā)酵、益生菌等方面已積極布局。ADM公司認為2020年及更長遠的未來全球消費環(huán)境將出現(xiàn)快速變化，歸納出七大全球新趨勢（新蛋白、健康營養(yǎng)品、微生物群、可再生材料、寵物人性化、清晰標簽、可持續(xù)發(fā)展），其中新蛋白成為重點創(chuàng)新發(fā)展領(lǐng)域，ADM利用其自身優(yōu)勢吸納創(chuàng)新團隊、發(fā)展合作伙伴，正逐漸形成相對完整的產(chǎn)業(yè)布局。

2019年ADM就與人造奶企業(yè)Perfect Day合作，雙方就創(chuàng)新蛋白合作是共贏模式，ADM是全球最大的農(nóng)業(yè)加工商和食品配料供應商之一，在近200個國家擁有330多家生產(chǎn)設施，為人類和動物的消費提供了大量的原料，可以為Perfect Day的產(chǎn)品生產(chǎn)起到良好的保障作用，而Perfect Day先進的微生物蛋白發(fā)酵技術(shù)，可以幫助ADM發(fā)展合成乳制品蛋白業(yè)務，是ADM產(chǎn)品的完美補充。

與ADM不同的是，巴斯夫正圍繞綠色環(huán)保著重發(fā)力，在統(tǒng)計過往巴斯夫相關(guān)領(lǐng)域布局動作時，不難發(fā)現(xiàn)，環(huán)保包裝和環(huán)保農(nóng)資綠色材料已經(jīng)成為巴斯夫全球化業(yè)務趨勢，尤其在過去的2022年，巴斯夫與中國的麗孚科技、立邦中國等多家企業(yè)開展再生材料環(huán)保包裝業(yè)務。2022年6月，巴斯夫和澳大利亞食品包裝制造商Confoil合作開發(fā)出一種可堆肥的紙質(zhì)食品托盤，這種托盤不僅可以在傳統(tǒng)的烤箱和微波爐中加熱，而且還可冷藏或冷凍，它對脂肪、液體和氣味有很好的阻隔性能，有助于保持食品的新鮮度和味道。此外，這種托盤可以與有機廢物箱中收集的有機廢棄物一起進行商業(yè)堆肥，可在四至六周內(nèi)分解為水、二氧化碳和營養(yǎng)豐富的復合肥，具有良好的環(huán)保效果。

表2 賦能創(chuàng)新食品及環(huán)保包裝的巨頭企業(yè)

數(shù)據(jù)來源：公開資料，35斗整理 

3. 巴斯夫加速多樣化生物制劑生產(chǎn)

轉(zhuǎn)向微生物來創(chuàng)造新產(chǎn)品是化學工業(yè)的一個重要變化，用微生物來制造聚合物、塑料等化工產(chǎn)品，存在很多新的機會和方式，通過研究如何提高這些微生物發(fā)揮更多的作用，成為化工行業(yè)新的轉(zhuǎn)型升級趨勢。

而生物制劑是指非化學合成，利用植物、動物或微生物生產(chǎn)的產(chǎn)品，主要包括微生態(tài)制劑、免疫促進劑、酶制劑和環(huán)保制劑等，這就為傳統(tǒng)替代提供了一種有效途徑。

2023年巴斯夫詳細介紹了正在推進的合成生物學在化學工業(yè)中應用的情況，以減少對石化產(chǎn)品的依賴。巴斯夫的六個業(yè)務領(lǐng)域中五個部門（化學品、材料、工業(yè)解決方案、營養(yǎng)與護理和農(nóng)業(yè)解決方案）已經(jīng)生產(chǎn)了3000多種與生物技術(shù)相關(guān)或可生物降解的產(chǎn)品，涵蓋生物聚合物（生物降解地膜）、人類和動物營養(yǎng)的基本成分（如維生素和酶）、作物保護產(chǎn)品、基因組編輯育種，香精香料以及用于洗滌劑和化妝品成分的酶。 在2021 年，這些為巴斯夫貢獻了超過35億歐元的銷售額（全年總銷售額786億歐元），并且這一趨勢還在上升。

同時，基于合成生物技術(shù)，巴斯夫在生物殺蟲劑、添加劑等品類中已經(jīng)有多種較為成熟的產(chǎn)品，如lSerifel， 基于解淀粉芽孢桿菌菌株MBI 600 細菌的制劑，可以作為植物周圍的屏障來預防疾病；lVelifer， 生物殺蟲劑，可釋放有益真菌的孢子來控制各種害蟲；lNemaslug 和 Nemasys， 使用通過白色生物技術(shù)過程鑒定的有益線蟲來控制一系列昆蟲，lInscalis，用于刺吸式昆蟲的殺蟲劑，通過微生物發(fā)酵制成。

在不斷的技術(shù)創(chuàng)新中，生物制劑將逐漸替代化學制劑，改善由化學制劑投放后帶來的二次污染，尤其在動植物營養(yǎng)和動植物健康等領(lǐng)域，推動全球綠色發(fā)展戰(zhàn)略。

表3 賦能生物制劑的巨頭企業(yè)

數(shù)據(jù)來源：公開資料，35斗整理 

4. 寫在最后

很多時候行業(yè)巨頭在新興產(chǎn)業(yè)誕生中起到至關(guān)重要的推動作用，其具備整合鏈內(nèi)各要素資源能力，能夠促進鏈內(nèi)各要素配合協(xié)作，帶動創(chuàng)新企業(yè)在農(nóng)業(yè)食品領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展和不斷探索。

本篇文章為研究報告節(jié)選。我們根據(jù)創(chuàng)新企業(yè)和行業(yè)巨頭布局，從一系列調(diào)研訪談中梳理出合成生物在農(nóng)業(yè)食品產(chǎn)業(yè)應用中的一些趨勢，也將形成系列報道的第4篇內(nèi)容。系列文章全部發(fā)表之后可聯(lián)系斗老師獲取完整報告。