重大突破！我国科学家成功研制出功能脂质生物合成新方法：催化效率提升12.6倍【附合成生物技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

近日，中国农业科学院油料所油料品质化学与加工利用创新团队成功创制出一种绿色、可控的光响应界面酶催化体系，成功应用于风味酯、甾醇酯等功能脂质的高效生物合成。相关成果以封面文章的形式发表在国际期刊《美国化学会可持续化学与工程》上。

据团队成员郑明明研究员介绍，相比传统有机溶剂体系，乳液界面酶催化体系具有接触面积大、传质距离短、酶催化活性高等诸多优点，在食品、药品等领域具有广泛的应用前景，但由于传统乳液稳定性强，导致产物与酶分离困难，催化剂难以回收利用，酶残留引发产品污染。针对这一难题，油料所研究团队开发了光敏智能响应载体，通过紫外/可见光变化引发颗粒表面亲疏水性转变，创制出无有机溶剂、调控迅速、非侵入式响应、安全可靠的乳液界面酶催化体系，在催化功能脂质高效生物合成的同时，实现了乳化/破乳过程的智能控制。

结果显示，该界面酶催化体系相比单相体系酶催化效率提升12.6倍，可重复使用20次以上，产率达到148.2g风味酯/g催化剂，达到了工业化应用的要求，打破了长期依赖有机溶剂和均相酶催化体系的束缚，为功能脂质生物合成提供了新途径，具有广阔的应用前景。

图片来源：摄图网

技术价值观察

合成生物学的核心内容是生物元件、基因线路、基因组工程及代谢工程。生物技术的进步推动着合成生物学快速发展，颠覆性使能技术是支撑合成生物学发展的关键，基因测序、基因编辑、基因合成、细胞设计、高通量筛选等技术的发展对合成生物学的发展有着重要的支撑和推动作用，基因测序、DNA合成以及基因组编辑技术都是其核心使能技术。除此之外，合成生物上游还包括葡萄糖、甘油和甲烷及其衍生物等原材料。

合成生物产业中游包括平台搭建和产品制造，平台型企业主要负责原料选择和底盘细胞选择及优化，产品制造企业则在各种平台基础上生产具体的产品。值得一提的是，目前大多数合成生物企业均完成了产业链的延伸，兼具平台搭建和产品制造能力。

合成生物产业下游应用广泛，目前比较成熟的应用领域包括医疗健康、工业化学品、农业、食品和能源，随着合成生物技术的不断进步，未来其下游应用领域有望进一步扩展。

我国科研团队成功研制出光响应界面酶催化体系，成功应用于风味酯、甾醇酯等功能脂质的高效生物合成，在食品、药品等领域具有广泛的应用前景。因此，从合成生物产业链上看，该技术处于产业链下游环节。

宏观市场观察

——合成生物产业技术特点：合成生物是典型的交叉学科

合成生物是典型的交叉学科。从技术过程来看，经历了上游底盘设计、菌种构建;中游的发酵条件优化;以及下游的分离提取。当中不仅运用到了分子生物学技术、AI深度学习、高通量筛选等方法，还用到了发酵工艺放大、流体力学、分离提取制备等技术。

——合成生物产业工艺优势：绿色、环保、高效、可循环可再生

以合成生物生产流程的特点，合成生物被认为是绿色、环保、高效、可循环可再生的生产方式。相比化学合成工艺、天然提取工艺，有着明显的优势。因此，合成生物被认为是最有潜力替代化学合成、天然提取等成熟工艺的新型技术手段。合成生物也被政府、资本界和产业界赋予了厚望。

——全球合成生物学行业发展历程

全球合成生物学行业的发展经历了概念提出阶段、体系构建阶段、技术发展阶段以及产业化应用阶段。合成生物学起源于人类对于基因的认识，但直到20世纪70年代，Waclaw Szybalski首次创造了“合成生物学”一词，为该领域提供了一种通用语言，合成生物学进入了概念提出阶段。1981年，首次人工合成核糖核酸-酵母丙氨酸tRNA，合成生物学进入了体系构建阶段。进入21世纪，合成生物学进入技术发展阶段，旧的技术手段逐步成熟，新技术以及工程手段持续涌现，合成生物学的应用以及研究领域被广泛拓展。2014年至今，合成生物学展现了广泛的应用潜力，工程化平台持续建设，生物大数据技术得到应用，生物技术产业化持续发展。2016年6月，人类基因组编写计划(HGP-Write)被提出，HGP-Write是一个使用合成生物学工具的大规模基因组合成项目，包括标准化基因、全基因组合成和CRISPR/Cas9基因编辑等。该提案的意义在于它有可能成为多种合成生物应用的驱动力。随着人类基因组计划的启动与系统生物学的兴起，合成生物技术得到了快速的发展。

——全球合成生物学市场规模

根据Deep Tech研报数据，2016-2021年，全球合成生物学行业市场规模不断扩大。2016年，市场处于萌芽阶段，全球市场规模仅为35.29亿美元，而后市场快速增长，2020年已经达到84.95亿美元。结合Research and Markets研究数据，2022年全球合成生物学行业市场规模将达到108亿美元。2016-2022年，全球合成生物学行业市场规模复合增速达到20.49%。

——中国合成生物学市场规模

根据Research and Markets的数据，2022年中国合成生物学市场规模约9.37亿美元，结合当前行业发展的整体趋势，初步估计，2023年中国合成生物学市场规模约为12亿美元。

——合成生物学细分领域较多

近年来，合成生物制造发展迅速，并相继在各个领域取得了令人瞩目的重大成果，这些进展的取得离不开合成生物关键科学问题的深入研究与突破。预计未来十年，石油化工、煤化工产品的35%可被生物制造产品替代，成为可再生产品，对能源、材料、化工等领域产生广泛影响;包括牛奶、食糖、油脂、天然产物等农业产品一旦实现工业生物制造将产生巨大的颠覆性影响，其全球经济规模也十分可观，可以达到数十万亿美元。目前，通过合成生物制造，已经成功实现了一批大宗发酵产品、可再生化学与聚合材料、精细与医药化学品、天然产物、未来农产品等重大产品的生物制造，一氧化碳、甲醇以及二氧化碳等一碳原料利用方面也不断取得进展。

——合成生物学企业竞争情况

从中国合成生物学重点企业布局来看，目前企业的业务类型包括合成生物学研究成果生产、合成生物学研究服务、合成生物学相关配套产品(如基因测序仪)的生产;从营收规模来看，目前行业整体的营收规模较小，上市企业营收在数亿至数十亿人民币规模，更多企业未上市;从营收增速来看，行业发展较为迅猛，上市企业营收增速多为两位数以上增长;从研发强度来看，不同企业差距较大，最高为华大智造15.28%，最低为川宁生物1.32%。

——合成生物学行业发展前景预测

根据Research and Markets的数据，随着合成生物学应用场景的增多和技术的改善，全球市场逐渐扩容，2022年全球合成生物学市场份额约为108亿美元，预计到2030年将增长至775亿美元，CAGR为27.9%。

当前，我国合成生物学行业正处于高速发展的阶段，根据Research and Markets的数据，在全球市场持续扩张的情况下，中国亦成为发展潜力最大的市场之一，2023年中国合成生物学市场规模约11.5亿美元，预计未来将以23%的增长率增长，综合以上数据，预计2029年中国合成生物学市场规模将达到40亿美元。

中国合成生物技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与合成生物关键技术强关联的城市集群主要集中在华南地区，并且以广东、海南省为重点发展区域，未来布局合成生物技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华南地区优先导入，其中可重点关注广东省广州市天河区及白云区、海南省海口市龙华区、广东省深圳市福田区所处的合成生物相关企业，以及该地方对于合成生物产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国合成生物学行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

同时前瞻产业研究院还提供产业新赛道研究、投资可行性研究、产业规划、园区规划、产业招商、产业图谱、产业大数据、智慧招商系统、行业地位证明、IPO咨询/募投可研、专精特新小巨人申报等解决方案。在招股说明书、公司年度报告等任何公开信息披露中引用本篇文章内容，需要获取前瞻产业研究院的正规授权。

更多深度行业分析尽在【前瞻经济学人APP】，还可以与500+经济学家/资深行业研究员交流互动。更多企业数据、企业资讯、企业发展情况尽在【企查猫APP】，性价比最高功能最全的企业查询平台。