合成生物学行业专题系列三：生物制造继往开来，细分领域皆有可为

2024年04月13日 医药 合成生物学行业专题系列三：生物制造继往开来，细分领域皆有可为 行业专题 证券研究报告投资评级领先大市-A维持评级 生物制造聚焦“替代”和“升级”两个因子，发展空间广阔。生物制造主要以合成生物学、基因工程等创新生物技术为基础，利用廉价原料，以菌种、细胞、酶为制造工厂，规模化发酵获得目标产品。未来，依赖于传统化工、植物提取获得产品的生产方式将逐步被从传统生物发酵升级后的生物制造方式所替代，有望打开万亿规模的市场空间。根据OECD发布的《面向2030生物经济施政纲领》战略报告，全球有超过4万亿美元的产品通过化工方法生产，预计到2030年，至少有20%的石油化工产品可被生物基化学品替代，市场空间约为8000亿美元，目前的替代率不到 5%，存在约6000亿美元的提升空间；根据2023年《全球及中国植物提取物行业分析报告》，2021年全球植物提取行业总规模达到300亿美元，预计中国市场2028年将达到800亿元，未来通过生物制造法替代植物提取，实现降本增效，有望打开下游市场。而目前在国内高校及研究所的助力下，生物平台已取得长足进步，模式底盘细胞的开发及驯化得到快速发展，叠加政策支持，各地区以项目资助、奖励等形式进行招商，我国生物制造产业有望迎来快速发展阶段。 生物制造各细分行业逻辑有所不同，多个赛道存在破局可能。生物制造覆盖范围广阔，从应用领域来看，其所涉及的领域主要涵盖生物制药、生物化工、生物材料、食品行业、酶制剂、生物燃料。 1)生物制药为庞大的万亿级赛道，其中，细胞与基因治疗、血液制品、重组蛋白、抗体药、疫苗等领域较多聚焦“创新产品”，天然产物赛道印证生物制造替代植物提取的逻辑可打开广阔的下游市场。 2)生物化工方面，大宗化学品由化工工艺向生物制造演进，聚焦成熟品种的制造路径变革，这些品种多为低附加值的平台型化合物，生物制造主要体现成本及低碳环保优势，技术突破或将重塑行业格局，若达到百g/L的发酵水平有望实现产业化。 3)生物材料方面，国内市场加速拓展，2021年接近200亿元，当前行业重点关注“可降解”和“成本”两个因子，可降解材料领域的产业特点为生物制造技术驱动成本下降，促进下游大规模应用。《我国生物基材料产业发展对策与建议》预计2025年全球可降解材料产能占比达将到62.7%。当前部分产 首选股票目标价（元）评级 行业表现 医药 沪深300 38%28%18% 8% -2% -12%-22%-32% 2023-042023-08 2023-12 2024-04 升幅%1M 相对收益-3.4 绝对收益-6.8 3M12M -14.9-8.0 -9.0-23.2 资料来源：Wind资讯 马帅分析师 SAC执业证书编号：S1450518120001 mashuai@essence.com.cn 相关报告新药周观点：创新药板块机 2024-04-07 构持仓持续提升，2023年底达近年高峰新药周观点：首个Claudin 2024-03-31 18.2靶向药物获批，国内企业处于该领域全球前列新药周观点：迈威Nectin-4 2024-03-24 ADC宫颈癌数据优异，新一代ADC开发值得期待2024年中药行业有哪些潜 2024-03-20 在催化新药周观点：首个NASH药物 2024-03-17 获FDA批准上市，国内THR-β激动剂布局快速推进中 能占比较低的创新材料（如PHA）随着生物制造技术突破，成本持续下降，蕴藏广阔的市场潜力。 4)食品原料方面，生物制造创造新的食品原料可颠覆传统的食品供给格局，BCG预测2026年合成生物技术影响食品饮料的行业规模将达57亿美元，2021-2026年复合增长率超过50%。麦肯锡预计2023-2030年之间替代蛋白领域将迎来催化，为值得关注的细分赛道。 5)酶制剂方面，行业呈现海外巨头占据大部分市场份额的特点，中国在饲用酶制剂方面虽然逐步实现进口替代，但在工业酶、高端洗涤酶等领域仍落后国际领先企业，未来立足于创新驱动，向高端酶制剂领域迈进有望成为国内酶制剂企业破局的关键。 6)生物燃料方面，EnergenResearch预计全球生物燃料市场规模2030年将进一步扩张至2843.5亿美元，2022-2030年CAGR为7.0%。木质纤维素、二氧化碳等廉价原料开发后的大规模应用进一步降低成本以及高级醇等生物燃料品种的突破或将是下一阶段生物燃料市场持续快速增长的重要驱动力。 建议关注标的： 1)川宁生物：合成生物技术平台优质，具备持续输出新品种的能力，抗生素中间体的产业化能力可向生物制造品种移植，多个天然产物品种有望进入放量阶段。 2)富祥药业：替代蛋白行业具备广阔的发展空间，公司通过产研合作推动微生物蛋白产业化落地，全力打造新增长极。 3)金城医药：自有生物+化学研发及产业化平台，依托主业优势，持续向生物制造领域迈进，期待天然产物品种陆续落地。 风险提示：技术迭代不及预期；原材料价格上涨的风险；行业监管政策变化的风险。 内容目录 1.生物制造替代传统生产方式，广阔空间蕴含多种机遇5 1.1.行业逻辑：生物制造替代传统工艺，创新是破局之匙5 1.2.市场空间：万亿市场可替代，细分领域待挖掘6 1.3.技术驱动：高校是重要研发平台，企业可获赋能7 1.4.政策加码：全球政策驱动，国内企业获得大力支持9 2.生物制造应用广泛，各细分领域逻辑有所差别11 2.1.生物制药：万亿市场快速增长，关注天然产物异源合成13 2.2.生物化工：替代传统化学法，工艺变革重塑细分行业格局14 2.3.生物材料：行业规模加速增长，“可降解”和“成本”是关键因子16 2.4.食品行业：生物制造颠覆传统方式，替代蛋白或将迎来催化17 2.5.酶制剂：创新驱动国产酶制剂向高端领域迈进18 2.6.生物燃料：千亿市场持续增长，关注“原料”和“品种”进展19 3.建议关注标的21 3.1.川宁生物：平台与产业基地高效协同，天然产物放量可期21 3.2.富祥药业：替代蛋白赛道蓬勃发展，公司借力构筑新增长点23 3.3.金城医药：具备生物发酵产业基础，关注天然产物品种落地24 4.风险提示26 4.1.技术迭代不及预期26 4.2.原材料价格上涨的风险26 4.3.行业监管政策变化风险26 图表目录 图1.从传统生产方式向先进生物制造演进5 图2.生物制造产业链5 图3.全球植物提取行业市场规模（单位：亿美元）6 图4.中国植物提取行业市场规模（单位：亿元）6 图5.各国生物制造核心产业增加值占工业增加值比重6 图6.国内高校/研究所及企业的工程菌专利数量（项）7 图7.国内工程菌株的专利布局（%）7 图8.国内保有工程菌株专利的TOP10单位（项）7 图9.全球生物制造相关政策情况9 图10.中国生物制造产业布局11 图11.生物制造产业范围12 图12.中国生物制药市场规模预测13 图13.生物制造在生物制药细分领域的发展逻辑14 图14.2021年全球植物提取行业下游应用领域需求量占比14 图15.各品种的成本敏感度及低碳环保要求情况15 图16.中国生物基材料市场规模情况16 图17.全球生物基材料产能分析预测（单位：万吨/年）16 图18.生物制造替代传统种植和养殖的食品生产方式17 图19.食品饮料行业全球合成生物市场规模（单位：百万美元）17 图20.合成生物学技术在食品各应用领域催化加速点预测18 图21.全球酶制剂市场规模（单位：亿美元）18 图22.2021年全球酶制剂市场竞争格局18 图23.中国酶制剂细分领域发展逻辑19 图24.生物燃料的发展逻辑19 图25.全球生物燃料市场规模预测（单位：亿美元）20 图26.2019年全球燃料乙醇市场竞争格局20 图27.生物燃料的原料利用和品种发展趋势20 图28.川宁生物的合成生物学的业务流程21 图29.川宁生物的改造菌种及酶库介绍21 图30.川宁生物历年营业收入情况22 图31.川宁生物历年归母净利润情况22 图32.川宁生物的合成生物产品设计产能（吨/年）22 图33.富祥药业历年营业收入情况23 图34.富祥药业历年归母净利润情况23 图35.全球新蛋白市场规模（万吨）24 图36.2035E微生物蛋白在食用蛋白中的占比（%）24 图37.金城医药历年营业收入情况24 图38.金城医药历年归母净利润情况24 表1：生物制造底盘菌株介绍8 表2：各地生物制造相关政策及发展规划10 表3：部分生物制造产品的开发及产业化进展12 表4：部分生物化工产品的生物制造水平15 表5：氨基酸的生物制造水平15 表6：2020年全球生物基材料产能占比(不同材料类型)17 1.生物制造替代传统生产方式，广阔空间蕴含多种机遇 1.1.行业逻辑：生物制造替代传统工艺，创新是破局之匙 生物经济通常有两种常用定义。第一种由欧盟定义，包括生物资源的生产、生物资源转化为产品和能源；第二种由美国定义，较为具体，特指研究和创新驱动型产品。而当生物经济与制造业交汇时，前者为广义上的“生物制造”，侧重创新生物技术驱动的后者则是生物制造的子集“先进生物制造”。根据《2023年生物制造产业白皮书》，中国对生物制造的定义更多是指 以工业生物技术为核心的先进生产方式，即以基因工程技术、合成生物学技术等前沿生物技术为基础，利用菌种、细胞、酶等生命体生理代谢机能或催化功能，通过工业发酵工艺规模化生产目标产物的制造过程。 生物制造主要以合成生物学、基因工程等创新生物技术为基础，利用廉价可得的原料甚至通过捕获大气中的碳源为原料，以生物平台（菌种、细胞、酶为主要的生物工具平台）为制造工厂，规模化工业发酵获得目标产品。未来，依赖于传统化工、植物提取获得产品的生产方式将逐步被从传统生物发酵升级后的生物制造方式所替代，达到降本增效、绿色低碳环保、减少耕地使用等目的。（我们在《合成生物学行业专题系列》报告中已详细阐述合成生物技术的优势，请参考前面发布的系列报告） 图1.从传统生产方式向先进生物制造演进 资料来源：国投证券研究中心 图2.生物制造产业链 资料来源：《我国微生物制造产业的发展现状与展望》，国投证券研究中心 1.2.市场空间：万亿市场可替代，细分领域待挖掘 生物制造仅替代传统化工的市场空间可达数千亿美元规模。根据OECD发布的《面向2030生物经济施政纲领》战略报告，全球有超过4万亿美元的产品通过化工方法生产，预计到2030年，至少有20%的石油化工产品可被生物基化学品替代，市场空间约为8000亿美元，目前的替代率不到5%，相比2020年的提升空间达到6000亿美元。 植物提取法产品需求广阔促进规模增长，生物制造印证替代逻辑可打开广阔的下游市场。根据2023年《全球及中国植物提取物行业分析报告》，2020年全球植物提取物市场规模达290 亿美元，较2019年的240亿美元相比增长20.8%，到2021年全球总规模进一步达到300亿 美元。预计中国植物提取市场2028年将达到800亿元。未来通过生物制造法替代植物提取，实现降本增效，有望进一步打开下游市场。 图3.全球植物提取行业市场规模（单位：亿美元）图4.中国植物提取行业市场规模（单位：亿元） 350 300 250 200 150 100 50 0 201920202021 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 202020212028E 资料来源：《全球及中国植物提取物行业分析报告》，国投证券研究中心资料来源：《全球及中国植物提取物行业分析报告》，国投证券研究中心 与发达国家相比，中国生物制造产业存在广阔发展空间。根据《2023年生物制造产业白皮书》，从产业规模看，我国生物制造核心产业增加值占工业增加值比重仅2.4%，低于美、欧、日的11%、6.2%、3.2%，与发达国家相比，我国生物制造产业在工业经济中的占比存在较大提升空间。 图5.各国生物制造核心产业增