中科院“人工淀粉”火爆全網(wǎng)！碳中和背景下，合成生物學(xué)催生千億美元市場(chǎng)

《科創(chuàng)板日?qǐng)?bào)》（上海，研究員 宋子喬）訊，9月23日，中國科學(xué)院召開本年度首場(chǎng)新聞發(fā)布會(huì)，介紹該院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所在人工合成淀粉方面取得的重要進(jìn)展。

該所研究人員提出了一種顛覆性的淀粉制備方法，不依賴植物光合作用，以二氧化碳、電解產(chǎn)生的氫氣為原料，成功生產(chǎn)出淀粉，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了二氧化碳到淀粉的從頭合成，使淀粉生產(chǎn)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式向工業(yè)車間生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變成為可能，并為二氧化碳原料合成復(fù)雜分子提供了新技術(shù)路線。

中科院表示，人工合成淀粉目前尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的距離。

資料顯示，人工合成淀粉屬于合成生物學(xué)，后者是面向未來的行業(yè)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和碳中和目標(biāo)的重要基石。

合成生物學(xué)是什么？為什么可以“蹭上”大熱概念碳中和？

合成生物學(xué)也被稱為“工程生物學(xué)”，它是從最基本的要素開始，一步步構(gòu)建生物大分子、生物部件與細(xì)胞等零部件，進(jìn)而組裝成有各類用途的人造生命系統(tǒng)。

以合成生物學(xué)“造物”，本質(zhì)是利用一系列的生化反應(yīng)合成目標(biāo)化學(xué)品，這一生產(chǎn)過程通常在常溫常壓下進(jìn)行，反應(yīng)安全，條件簡(jiǎn)單，且副產(chǎn)物少，原材料以生物質(zhì)為主，具有數(shù)量巨大、價(jià)格低廉、可實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)等特點(diǎn)，故這一人類造物的新方式有望在“碳中和”背景下發(fā)展為綠色制造的主流路徑之一。

以人工合成淀粉為例，淀粉主要由玉米等農(nóng)作物通過自然光合作用固定二氧化碳生產(chǎn)，合成與積累涉及約60步代謝反應(yīng)以及復(fù)雜的生理調(diào)控，理論能量轉(zhuǎn)化效率僅為2％左右。農(nóng)作物種植通常需較長(zhǎng)周期，并使用大量土地、淡水等資源和肥料、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。

但如果未來人工合成淀粉的成本能夠降低至與農(nóng)業(yè)種植相比具有經(jīng)濟(jì)可行性，將可能節(jié)約90％以上的耕地和淡水資源，同時(shí)減少農(nóng)藥、化肥等對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，提高人類糧食安全水平，促進(jìn)碳中和的生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推動(dòng)形成可持續(xù)的生物基社會(huì)。 這對(duì)實(shí)現(xiàn)糧食可持續(xù)生產(chǎn)，二氧化碳轉(zhuǎn)化利用，應(yīng)對(duì)氣候變化和糧食危機(jī)等國際難題有重大意義。

應(yīng)用前景廣闊 或催生千億美元市場(chǎng)

根據(jù)麥肯錫的數(shù)據(jù)，原則上全球60％的產(chǎn)品可以采用生物法進(jìn)行生產(chǎn)。在許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的產(chǎn)品上，合成生物學(xué)已經(jīng)成為主流生產(chǎn)方式。

舉例來看，合成生物學(xué)能利用大腸桿菌生產(chǎn)大宗化工材料，擺脫石油原料的束縛；酵母菌生產(chǎn)青蒿酸和稀有人參皂苷，降低成本，促進(jìn)新藥研發(fā)；工程菌不“誤傷”正常細(xì)胞，專一攻擊癌細(xì)胞；創(chuàng)制載有人工基因組的“人造細(xì)胞”，探究生命進(jìn)化之路；利用DNA儲(chǔ)存數(shù)據(jù)信息并開發(fā)生物計(jì)算機(jī)……作為科學(xué)界的新生力量，合成生物學(xué)進(jìn)展迅速，并已在化工、能源、材料、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)境和健康等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

東方證券分析師倪吉此前發(fā)布研報(bào)稱，受益于基因測(cè)序、編輯、合成等技術(shù)的突破，合成生物學(xué)可能已經(jīng)跨過了行業(yè)發(fā)展的奇點(diǎn)，后續(xù)的發(fā)展速度有望遠(yuǎn)超過去的線性增長(zhǎng)，在原料選擇、產(chǎn)品廣度、生產(chǎn)成本上都可能出現(xiàn)飛躍式的提升。預(yù)計(jì)未來10－20年與材料、化學(xué)品和能源相關(guān)的合成生物學(xué)市場(chǎng)將擁有2000－3000億美元的空間。

產(chǎn)業(yè)資本對(duì)該領(lǐng)域的投資也已經(jīng)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，根據(jù)SynbioBeta的統(tǒng)計(jì)，2020年全球合成生物學(xué)企業(yè)融資高達(dá)78億美元，再創(chuàng)新高。

已有A股上市公司提前布局

東方證券分析師倪吉表示，僅看化學(xué)品與材料領(lǐng)域的合成生物學(xué)企業(yè)，它們可大致分為三類：

1．生物體設(shè)計(jì)與自動(dòng)化平臺(tái)型公司，這類公司通過構(gòu)建合成生物學(xué)底層的軟件、硬件和解決方案，再將業(yè)務(wù)拓展至應(yīng)用層面。A股上市公司中，凱賽生物是合成生物學(xué)領(lǐng)域?yàn)閿?shù)不多的生物制造產(chǎn)業(yè)鏈一體化公司。新日恒力具有第三代生物法技術(shù)，新建生物基材料項(xiàng)目投產(chǎn)在即，且有望再添生物基材料技術(shù)儲(chǔ)備。

2．提供賦能技術(shù)型公司，這類公司提供基因合成、基因測(cè)序和基因編輯等服務(wù)。

3．產(chǎn)品層應(yīng)用公司，這類公司利用工程菌生產(chǎn)化學(xué)品。科創(chuàng)板公司華恒生物目前已布局生物基產(chǎn)品包括丙氨酸、纈氨酸、泛酸鈣、熊果苷、亮氨酸等，客戶包括BASF、諾力昂、味之素、德之馨、帝斯曼等世界化工巨頭，正在搭建酶催化和生物發(fā)酵的合成生物學(xué)平臺(tái)。

來源：科創(chuàng)板日?qǐng)?bào) 宋子喬