文章來自35斗微信公眾號，作者耿海榮
編者按：「合成生物學」被稱為繼「DNA雙螺旋結構的發現」和「人類基因組計劃」之後的第三次生物技術革命。以「合成生物學」為代表的新興技術成為了全球科技競爭的新焦點，已廣泛應用於醫療健康、化工、農業、食品、能源等多個領域，自2020年下半年開始，合成生物已經成為資本追逐的熱門領域。近期，35斗撰寫了合成生物學技術在農業食品領域應用情況的研究報告，詳細分析了相關技術在具體細分領域、場景的應用情況，並結合對企業家、投資人的一手採訪信息，釐清產業圖譜並展望行業趨勢。本篇文章為研究報告節選。
新型創新技術出現後，在很多行業里，巨頭攜手逐漸加入並不是罕見的現象，當然合成生物學領域也不例外。原因在於，大巨頭擁有非常強力的行業資源，包括對於市場發展趨勢的洞察、對於客戶需求的洞察，連通產業鏈上下游的能力等等，這使得巨頭有更多的可能入局創新行業。
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務，但已經在熟練運用合成生物學技術。其中，全球最大工業酶製劑和微生物製劑公司諾維信，更是向中國合成生物學產業輸送了不少人才——國內的弈柯萊生物、慕恩生物等企業高管都曾在諾維信工作。
下沉到農業食品領域，也可以看到傳統大型企業，正在轉向「白色生物技術」即合成生物學，生產生物技術替代品，並進行規模化和商業化運營，進而尋求企業新的增長點，所涉及方向包括底層技術平台、農藥、獸藥、肥料、創新食品、功能性原料、酶製劑等。
總的來看，目前，傳統行業巨頭進入合成生物學領域的途徑主要有三種，一是內部自研，成立合成生物研究部門；二是企業間合作共創，藉助合成生物領跑企業力量，賦能生物技術轉型；三是投資孵化，篩選產業鏈中優質創新型企業，完善企業創新發展。
但無論是什麼樣的途徑，都可以看到傳統巨頭在布局合成生物時也呈現出一些顯著的優勢，即利用合成生物學生產的產品可以與傳統化工、食品、糧商等共享部分操作單元，使得合成生物學產品可以享受到大型企業公司下游加工的優勢，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）等行業巨頭均已涉足農業食品生物合成，主要集中於自動化實驗平台搭建及新產品研發，作物/畜牧生產效率提升、多用途生物製劑、創新食品及環保包裝等領域。
1. 農化巨頭致力於提高作物生產效率
隨著新技術不斷向產業鏈滲入，產業鏈正向著穩定化、高效化和簡單化方向發展。在這個發展過程中，我們可以看到，農化巨頭巴斯夫、先正達、拜耳等早已開始布局合成生物學領域的發展。
先正達中國創投總經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量營養和健康來源；第二個是高效，更高效率更輕簡的食物生產方式；第三個是可持續，更綠色和環境友好的食物系統和供給體系，也伴隨著生態鏈上下游科技不斷發展所點燃的創新火種。
從這一邏輯出發，圍繞企業傳統業務，服務於自身業務的同時，進行創新發展成為巨頭主要發展戰略，從農化巨頭已有的動作中，也可以清楚的看到，呈現出一個比較突出的特點：在綠色可持續的戰略下，多數農化巨頭以提高作物和畜牧生產效率為核心，通過合作、投資、收購等多種途徑從生產端布局合成生物創新發展，尤為受關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開發先進農業產品，通過利用以Precision公司專利技術ARCUS為基礎的工程核酸酶，將經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，專注於利用微生物固氮，從而降低農業、尤其是化學肥料的使用對環境造成的影響。當然，Ginkgo Bioworks也獲得了除拜耳以外，農業領域內包括科迪華、住友等大型跨國公司的青睞並開啟了合作。
巴斯夫則已經用合成生物學生產的產品，來作為對傳統作物保護產品的補充，如產品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 賦能作物生產效率的巨頭企業
數據來源：公開資料，35斗整理
2. 多家巨頭搶占創新食品及環保包裝
在農業食品領域，創新食品及環保包裝成為合成生物初創企業及行業巨頭都較為關注的方向，主要原因在於：一是可持續發展戰略需求，創新食品可以降低原料及生產環節，環保包裝可以大大減少「白色」污染，利於綠色可持續發展；二是持續創新成為巨頭補充傳統業務的有效途徑，在傳統業務鏈外能夠維持較大市場份額，甚至占據更大的市場空間。
根據公開數據統計，大糧商ADM在創新蛋白以及相關精密發酵、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境將出現快速變化，歸納出七大全球新趨勢（新蛋白、健康營養品、微生物群、可再生材料、寵物人性化、清晰標籤、可持續發展），其中新蛋白成為重點創新發展領域，ADM利用其自身優勢吸納創新團隊、發展合作夥伴，正逐漸形成相對完整的產業布局。
2019年ADM就與人造奶企業Perfect Day合作，雙方就創新蛋白合作是共贏模式，ADM是全球最大的農業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的產品生產起到良好的保障作用，而Perfect Day先進的微生物蛋白髮酵技術，可以幫助ADM發展合成乳製品蛋白業務，是ADM產品的完美補充。
與ADM不同的是，巴斯夫正圍繞綠色環保著重發力，在統計過往巴斯夫相關領域布局動作時，不難發現，環保包裝和環保農資綠色材料已經成為巴斯夫全球化業務趨勢，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開展再生材料環保包裝業務。2022年6月，巴斯夫和澳大利亞食品包裝製造商Confoil合作開發出一種可堆肥的紙質食品托盤，這種托盤不僅可以在傳統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，有助於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堆肥，可在四至六周內分解為水、二氧化碳和營養豐富的復合肥，具有良好的環保效果。
表2 賦能創新食品及環保包裝的巨頭企業
數據來源：公開資料，35斗整理
3. 巴斯夫加速多樣化生物製劑生產
轉向微生物來創造新產品是化學工業的一個重要變化，用微生物來製造聚合物、塑料等化工產品，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揮更多的作用，成為化工行業新的轉型升級趨勢。
而生物製劑是指非化學合成，利用植物、動物或微生物生產的產品，主要包括微生態製劑、免疫促進劑、酶製劑和環保製劑等，這就為傳統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中應用的情況，以減少對石化產品的依賴。巴斯夫的六個業務領域中五個部門（化學品、材料、工業解決方案、營養與護理和農業解決方案）已經生產了3000多種與生物技術相關或可生物降解的產品，涵蓋生物聚合物（生物降解地膜）、人類和動物營養的基本成分（如維生素和酶）、作物保護產品、基因組編輯育種，香精香料以及用於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），並且這一趨勢還在上升。
同時，基於合成生物技術，巴斯夫在生物殺蟲劑、添加劑等品類中已經有多種較為成熟的產品，如lSerifel， 基於解澱粉芽孢桿菌菌株MBI 600 細菌的製劑，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過程鑑定的有益線蟲來控制一系列昆蟲，lInscalis，用於刺吸式昆蟲的殺蟲劑，通過微生物發酵製成。
在不斷的技術創新中，生物製劑將逐漸替代化學製劑，改善由化學製劑投放後帶來的二次污染，尤其在動植物營養和動植物健康等領域，推動全球綠色發展戰略。
表3 賦能生物製劑的巨頭企業
數據來源：公開資料，35斗整理
4.寫在最後
很多時候行業巨頭在新興產業誕生中起到至關重要的推動作用，其具備整合鏈內各要素資源能力，能夠促進鏈內各要素配合協作，帶動創新企業在農業食品領域創新發展和不斷探索。
我們根據創新企業和行業巨頭布局，從一系列調研訪談中梳理出合成生物在農業食品產業應用中的一些趨勢，也將形成系列報道的第4篇內容，也歡迎大家共同探討。