作者：耿海荣
编者按：″合成生物学″被称为继″DNA双螺旋结构的发现″和″人类基因组计划″之后的第三次生物技术革命。以″合成生物学″为代表的新兴技术成为了全球科技竞争的新焦点，已广泛应用于医疗健康、化工、农业、食品、能源等多个领域，自2020年下半年开始，合成生物已经成为资本追逐的热门领域。以下为合成生物学技术在农业食品领域应用情况的研究报告，详细分析了相关技术在具体细分领域、场景的应用情况，并结合对企业家、投资人的一手采访信息，厘清产业图谱并展望行业趋势。
新型创新技术出现后，在很多行业里，巨头携手逐渐加入并不是罕见的现象，当然合成生物学领域也不例外。原因在于，大巨头拥有非常强力的行业资源，包括对于市场发展趋势的洞察、对于客户需求的洞察，连通产业链上下游的能力等等，这使得巨头有更多的可能入局创新行业。
诸如巴斯夫、帝斯曼、默克、诺华、拜耳和诺维信等，虽然没有合成生物学业务，但已经在熟练运用合成生物学技术。其中，全球最大工业酶制剂和微生物制剂公司诺维信，更是向中国合成生物学产业输送了不少人才——国内的弈柯莱生物、慕恩生物等企业高管都曾在诺维信工作。
下沉到农业食品领域，也可以看到传统大型企业，正在转向″白色生物技术″即合成生物学，生产生物技术替代品，并进行规模化和商业化运营，进而寻求企业新的增长点，所涉及方向包括底层技术平台、农药、兽药、肥料、创新食品、功能性原料、酶制剂等。
总的来看，目前，传统行业巨头进入合成生物学领域的途径主要有三种，一是内部自研，成立合成生物研究部门；二是企业间合作共创，借助合成生物领跑企业力量，赋能生物技术转型；三是投资孵化，筛选产业链中优质创新型企业，完善企业创新发展。
但无论是什么样的途径，都可以看到传统巨头在布局合成生物时也呈现出一些显著的优势，即利用合成生物学生产的产品可以与传统化工、食品、粮商等共享部分操作单元，使得合成生物学产品可以享受到大型企业公司下游加工的优势，极大可能的抢占了大单品的市场，甚至可能获得主要市场份额。
目前，粮商巨头（嘉吉、ADM、邦吉等）、农化巨头（巴斯夫、拜耳、先正达等）、食品巨头（雀巢、通用磨坊等）等行业巨头均已涉足农业食品生物合成，主要集中于自动化实验平台搭建及新产品研发，作物/畜牧生产效率提升、多用途生物制剂、创新食品及环保包装等领域。
1. 农化巨头致力于提高作物生产效率
随着新技术不断向产业链渗入，产业链正向着稳定化、高效化和简单化方向发展。在这个发展过程中，我们可以看到，农化巨头巴斯夫、先正达、拜耳等早已开始布局合成生物学领域的发展。
先正达中国创投总经理姚炜在一次访谈中提到，″How to better feed the world″始终是先正达的使命和思考，而这个″BETTER″包含着若干个元素：第一个是足量，为人类更充足地提供高质量营养和健康来源；第二个是高效，更高效率更轻简的食物生产方式；第三个是可持续，更绿色和环境友好的食物系统和供给体系，也伴随着生态链上下游科技不断发展所点燃的创新火种。
从这一逻辑出发，围绕企业传统业务，服务于自身业务的同时，进行创新发展成为巨头主要发展战略，从农化巨头已有的动作中，也可以清楚的看到，呈现出一个比较突出的特点：在绿色可持续的战略下，多数农化巨头以提高作物和畜牧生产效率为核心，通过合作、投资、收购等多种途径从生产端布局合成生物创新发展，尤为受关注的是作物基因编辑育种和新型肥料。
先正达在2014年与基因组编译公司Precision BioSciences合作，首次使用全合成基因组编译技术开发先进农业产品，通过利用以Precision公司专利技术ARCUS™为基础的工程核酸酶，将经改造的目的核苷酸嵌入玉米基因组中的指定位置。
2017年9月Ginkgo Bioworks与拜耳共同投资1亿美金成立独立运营子公司Joyn Bio，专注于利用微生物固氮，从而降低农业、尤其是化学肥料的使用对环境造成的影响。当然，Ginkgo Bioworks也获得了除拜耳以外，农业领域内包括科迪华、住友等大型跨国公司的青睐并开启了合作。
巴斯夫则已经用合成生物学生产的产品，来作为对传统作物保护产品的补充，如产品lNodulator，每克含有超过一百万的活根瘤菌的干播接种剂，可帮助豆科植物固定更多的氮。
表1 赋能作物生产效率的巨头企业
数据来源：公开资料，35斗整理
2. 多家巨头抢占创新食品及环保包装
在农业食品领域，创新食品及环保包装成为合成生物初创企业及行业巨头都较为关注的方向，主要原因在于：一是可持续发展战略需求，创新食品可以降低原料及生产环节，环保包装可以大大减少″白色″污染，利于绿色可持续发展；二是持续创新成为巨头补充传统业务的有效途径，在传统业务链外能够维持较大市场份额，甚至占据更大的市场空间。
根据公开数据统计，大粮商ADM在创新蛋白以及相关精密发酵、益生菌等方面已积极布局。ADM公司认为2020年及更长远的未来全球消费环境将出现快速变化，归纳出七大全球新趋势（新蛋白、健康营养品、微生物群、可再生材料、宠物人性化、清晰标签、可持续发展），其中新蛋白成为重点创新发展领域，ADM利用其自身优势吸纳创新团队、发展合作伙伴，正逐渐形成相对完整的产业布局。
2019年ADM就与人造奶企业Perfect Day合作，双方就创新蛋白合作是共赢模式，ADM是全球最大的农业加工商和食品配料供应商之一，在近200个国家拥有330多家生产设施，为人类和动物的消费提供了大量的原料，可以为Perfect Day的产品生产起到良好的保障作用，而Perfect Day先进的微生物蛋白发酵技术，可以帮助ADM发展合成乳制品蛋白业务，是ADM产品的完美补充。
与ADM不同的是，巴斯夫正围绕绿色环保着重发力，在统计过往巴斯夫相关领域布局动作时，不难发现，环保包装和环保农资绿色材料已经成为巴斯夫全球化业务趋势，尤其在过去的2022年，巴斯夫与中国的丽孚科技、立邦中国等多家企业开展再生材料环保包装业务。2022年6月，巴斯夫和澳大利亚食品包装制造商Confoil合作开发出一种可堆肥的纸质食品托盘，这种托盘不仅可以在传统的烤箱和微波炉中加热，而且还可冷藏或冷冻，它对脂肪、液体和气味有很好的阻隔性能，有助于保持食品的新鲜度和味道。此外，这种托盘可以与有机废物箱中收集的有机废弃物一起进行商业堆肥，可在四至六周内分解为水、二氧化碳和营养丰富的复合肥，具有良好的环保效果。
表2 赋能创新食品及环保包装的巨头企业
数据来源：公开资料，35斗整理
3. 巴斯夫加速多样化生物制剂生产
转向微生物来创造新产品是化学工业的一个重要变化，用微生物来制造聚合物、塑料等化工产品，存在很多新的机会和方式，通过研究如何提高这些微生物发挥更多的作用，成为化工行业新的转型升级趋势。
而生物制剂是指非化学合成，利用植物、动物或微生物生产的产品，主要包括微生态制剂、免疫促进剂、酶制剂和环保制剂等，这就为传统替代提供了一种有效途径。
2023年巴斯夫详细介绍了正在推进的合成生物学在化学工业中应用的情况，以减少对石化产品的依赖。巴斯夫的六个业务领域中五个部门（化学品、材料、工业解决方案、营养与护理和农业解决方案）已经生产了3000多种与生物技术相关或可生物降解的产品，涵盖生物聚合物（生物降解地膜）、人类和动物营养的基本成分（如维生素和酶）、作物保护产品、基因组编辑育种，香精香料以及用于洗涤剂和化妆品成分的酶。 在2021 年，这些为巴斯夫贡献了超过35亿欧元的销售额（全年总销售额786亿欧元），并且这一趋势还在上升。
同时，基于合成生物技术，巴斯夫在生物杀虫剂、添加剂等品类中已经有多种较为成熟的产品，如lSerifel， 基于解淀粉芽孢杆菌菌株MBI 600 细菌的制剂，可以作为植物周围的屏障来预防疾病；lVelifer， 生物杀虫剂，可释放有益真菌的孢子来控制各种害虫；lNemaslug 和 Nemasys， 使用通过白色生物技术过程鉴定的有益线虫来控制一系列昆虫，lInscalis，用于刺吸式昆虫的杀虫剂，通过微生物发酵制成。
在不断的技术创新中，生物制剂将逐渐替代化学制剂，改善由化学制剂投放后带来的二次污染，尤其在动植物营养和动植物健康等领域，推动全球绿色发展战略。
表3 赋能生物制剂的巨头企业
数据来源：公开资料，35斗整理
4. 写在最后
很多时候行业巨头在新兴产业诞生中起到至关重要的推动作用，其具备整合链内各要素资源能力，能够促进链内各要素配合协作，带动创新企业在农业食品领域创新发展和不断探索。
本篇文章为研究报告节选。我们根据创新企业和行业巨头布局，从一系列调研访谈中梳理出合成生物在农业食品产业应用中的一些趋势，也将形成系列报道的第4篇内容。系列文章全部发表之后可联系斗老师获取完整报告。
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