深度报告：合成生物学领军企业，生物基产品布局打开新空间

中心思想

技术驱动下的市场领导力

华恒生物（688639.SH）作为合成生物学领域的领军企业，凭借其全球领先的厌氧发酵工艺，在小品种氨基酸生产方面建立了显著的技术和市场优势。公司成功实现了微生物厌氧发酵规模化生产L-丙氨酸，并将其核心技术延伸至L-缬氨酸等产品，确保了在成本、环保和产品质量上的竞争力。这种技术驱动的创新能力是公司持续增长的核心动力。

战略性多元化与持续增长潜力

面对合成生物学市场的快速扩张和绿色制造的行业趋势，华恒生物积极响应，通过战略性布局生物基新产品（如1,3-丙二醇、丁二酸和苹果酸），有效拓宽了产品矩阵和应用领域。公司不仅在氨基酸主业上稳步发展，还利用其合成生物学平台优势，在新兴生物基材料市场中开辟了新的增长空间。结合稳健的财务表现、高研发投入和完善的股权激励机制，华恒生物展现出强大的持续增长潜力和市场领导地位。

主要内容

核心业务的深耕与拓展

1 合成生物学龙头企业，产品结构不断丰富

华恒生物是国际领先的生物制造小品种氨基酸企业，以合成生物学技术为核心，专注于生物基产品的研发、生产和销售。公司构建了“工业菌种—发酵与提取—产品应用”的技术研发链，掌握了菌株构建、发酵控制、分离提取等全过程核心技术，并在发酵法和酶法工艺上具备领先优势。

1.1 合成生物学龙头企业，不断丰富产品布局

公司坚持“以可再生生物资源替代不可再生石化资源，以绿色清洁的生物制造工艺替代高能耗高污染的石化工艺”的发展路径。通过自主研发和产学研结合，公司在合成生物学领域形成了完备的技术领先优势，并围绕发酵法和酶法两大生产工艺，逐步布局其他产品，形成核心技术集群。

1.2 立足丙氨酸生产，产品条线多点开花

• 丙氨酸： 丙氨酸是公司主要产品，2020年上半年占主营业务收入的87.17%。公司掌握酶法和发酵法两种前沿工艺，其中发酵法使产品成本降低约50%，且原材料为可再生资源，发酵过程二氧化碳零排放，适用于日化领域。L-丙氨酸是丙氨酸系列中最主要的细分类型，广泛应用于日化、医药、食品添加剂和饲料等领域。DL-丙氨酸和β-丙氨酸也通过酶法和合成酶法绿色工艺生产，具有显著成本和环保优势。
• L-缬氨酸： 公司在发酵法丙氨酸生产工艺基础上，成功突破发酵法L-缬氨酸技术，该技术能耗低、葡萄糖转化率高、杂酸少，产品纯度高，具备良好竞争优势。
• 熊果苷： 公司生产α-熊果苷（酶法）和β-熊果苷（发酵法），主要用于美白化妆品，形成互补产品服务。
• D-泛酸钙： 作为核心产品丙氨酸的协同产品，D-泛酸钙（维生素B5）广泛应用于饲料添加剂、医药、日化、食品添加剂等领域。

1.3 营收稳定增长，盈利能力维持高位

公司财务表现强劲。2018-2022年，营业收入从4.21亿元增长至14.19亿元，复合年增长率（CAGR）达35.5%；归母净利润从0.76亿元增长至3.2亿元，CAGR达43.25%。2022年营收同比增长48.69%，归母净利润同比增长90.23%，主要得益于缬氨酸及丙氨酸产品销量增加。公司毛利率长期维持在较高水平（2022年为38.66%），净利率为22.51%。期间费用率整体呈下降趋势，研发费用率普遍维持在5%以上，2022年为5.57%，显示公司对费用管控能力提升及对技术研发的高投入。

1.4 立足自主研发，坚持产学研相结合的研发体系

公司持续加强研发投入，2018-2022年研发费用率始终保持在5%以上。公司采用自主研发与产业合作相结合的研发体系，与中科院、北京化工大学等高校科研机构建立长期合作关系，并共建院士工作站，以提升综合技术研究能力。公司掌握了多项核心技术，涵盖菌株构建、发酵控制、分离提取等生物制造全过程。

1.5 股权激励有效提升员工积极性

截至2023年7月底，公司股权结构合理，实际控制人郭恒华通过直接和间接方式持有公司近30%股份。公司实施2021年限制性股票激励计划，授予30名核心骨干及技术人员限制性股票，有效提升了员工积极性，传递了公司长期发展信心。

1.6 公司客户资源优质稳定

公司凭借技术突破和成本优势，服务于包括巴斯夫、味之素、伊藤忠、德之馨等世界500强企业在内的境内外优质客户。2021年，公司重组销售体系，并成立华恒美国公司，以更好地开拓和服务国际市场。

合成生物学前沿与产业化布局

2 “自上而下”的合成生物学，核心为“设计-构建-测试-学习 (DBTL)”循环

合成生物学是生物科学的第三次革命，以工程学视角引入，核心在于“DBLT循环”。它打破了“自然”与“非自然”的界限，通过标准化“元件”构建“模块”、“线路”和人造生命系统。

2.1 合成生物学是生物科学第三次革命

合成生物学具有“自下而上”的正向工程学策略，核心研究内容包括元件标准化、模块构建、底盘适配、人工线路构建以及“人造生命”的构建。大片段基因组操作和改造、大规模、高精度、低成本DNA合成是其使能技术。合成生物学广泛应用于平台研发、医药、化工、能源、食品和农业等多个重点领域。

2.2 合成生物学迈入发展新阶段

合成生物学发展经历了四个阶段：创建时期（2000-2003年）、扩张与发展期（2004-2007年）、快速创新和应用转化期（2008-2013年），以及2014年至今的会聚研究新阶段。当前阶段，工程化平台建设与生物医学大数据结合，全面推动生物技术、生物产业和生物医药的“民主化”发展。

2.3 底盘细胞是“硬件”基础

模式菌株（如酿酒酵母、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌）和非模式菌株是生物制造的核心组成部分。模式菌株研究历史悠久，积累了大量实验数据和菌株资源，具有培养条件简单、生长繁殖快、遗传操作工具多样等优势。非模式菌株则因其天然的优异特性（如GRAS安全、高效利用廉价原料、产量高、性能稳定）而被广泛应用于工业生产。

2.4 DBTL循环是应用核心

“设计-构建-测试-学习 (DBTL)”循环是合成生物学应用的核心，集成了菌株计算设计、基因工程改造、发酵测试和组学分析，以提升菌种性能和解决生产瓶颈。

• 环节一：设计： 基于现有知识和标准化生物元件（启动子、基因编码序列、终止子、RBS、转录调控因子等）对基因、代谢通路或基因组进行理性设计。基因线路和基因组设计也是重要组成部分。
• 环节二：构建： 将设计好的元件组装起来，包括DNA合成（主流为固相亚磷酰胺化学合成法，微阵列芯片提高效率）、大片段组装（BioBrick、Golden Gate等多种方法）和基因编辑（CRISPR-Cas技术为目前主流，具有效率高、操作快捷、成本低等优点）。
• 环节三：测试： 高效、准确、经济的检测方法对筛选最佳生物元件及组合至关重要。目前已开发多种高通量或自动化筛选与检测技术。全球多国已构建或在建重大工程化平台，如中国的天工所、深圳先进院等。
• 环节四：学习： 学习过程涉及数据收集整合、数据分析、结果可视化和建模分析，为下一循环的设计改进提供指导。组学数据和过程检测数据的大量积累，以及专用公共数据库的便利，促进了学习环节的效率。

3 行业规模保持高速增长，合成生物成为化学品绿色制造的核心技术

3.1 合成生物学市场规模快速扩张，投融资热情高涨

• 市场规模快速提升，下游化工占据较大份额： 全球合成生物学市场呈现高速增长态势。据Markets and Markets报告，2021年全球市场规模达95亿美元，预计2026年将达到307亿美元，CAGR高达26.5%。医疗健康是最大应用领域（2019年市场规模21.1亿美元，占比近4成），工业化学品是第三大下游市场（2019年市场规模11.1亿美元，占比20.8%）。
• 一级市场投融资持续加码，2021 年全球总融资额高达 78 亿美元： 全球合成生物学行业投融资持续高涨，2021年全球总融资额约180亿美元。中国市场也快速发展，2022年相关企业融资频次至少43起，融资金额超66亿元，主要投向医药健康、精细化学品、替代蛋白及美妆等领域。

3.2 三大驱动力：政策保障+成本降低+技术加成

• 驱动一：政策支持是重要保障： 世界各国高度关注并部署合成生物学领域政策，如美国《生物学工业化路线图》、欧盟《面向生物经济的欧洲化学工业路线图》、英国《至2030年国家生物经济战略》、日本《生物战略2019》。中国也将合成生物学、生物制造上升为国家战略，发布《“十四五”生物经济发展规划》，力争到2025年生物经济总量达到22万亿元。地方政府也加速布局，形成深圳、上海、天津三大合成生物学阵地。
• 驱动二：成本降低是关键因素： 基因测序和基因编辑等底层技术成本大幅下降，推动合成生物学走向商业化。基因测序成本从2001年的9500万美元降至2021年的622美元，降幅达99.99%。基因编辑技术也飞速发展，以CRISPR/Cas系统为代表的第三代基因编辑工具操作简单、成本低、编辑位点精确、脱靶率低，效率超过20%，基本取代了前两代技术。
• 驱动三：技术支持是“加速器”： 人工智能（AI）的持续学习能力和智能探索能力有效契合了合成生物学工程化试错平台的需求。21世纪以来，AI在元件工程、线路工程、代谢工程、基因组工程等领域取得显著进展，尤其在2018-2021年进入高速发展阶段，有效解决了合成生物学各领域的技术难题，展现出巨大发展潜力。

3.3 产业链可以分为上、中、下三类企业

合成生物学产业链覆盖面广，可分为上游（使能技术，如DNA/RNA合成、测序与组学）、中游（生物系统和生物体设计开发平台）和下游（应用开发和产品落地，如医药、化工、食品、农业）。合成生物学是实现化学品绿色制造的核心技术，有望改变未来化学品的生产模式。OECD预测，到2030年，35%的化学品生产将由生物制造实现。目前已有大量化学品项目达到商业化规模，如生物柴油、1,3-丙二醇、聚羟基脂肪酸酯、青蒿素等。

4 丙氨酸主业优势凸显，缬氨酸实现工艺延伸

4.1 丙氨酸为公司主要产品，竞争优势凸显

• 丙氨酸有望受益于下游MGDA 等市场的发展： 丙氨酸市场受益于下游MGDA（新型环保螯合剂）的快速发展。MGDA作为最优质的新型绿色螯合剂之一，主要应用于高端洗涤领域。2019年MGDA需求量约16万吨，预计到2023年将达到39.34万吨，CAGR约22%。中国洗碗机市场规模2022年达102.5亿元，同比增长43.5%，渗透率远低于欧美市场，未来发展空间广阔。L-丙氨酸作为MGDA的主要原料，将受益于下游市场需求快速增长。
• 公司丙氨酸产品规模突出、技术领先： 公司突破厌氧发酵工艺，在国际上首次成功实现微生物厌氧发酵规模化生产L-丙氨酸产品。该技术以可再生葡萄糖为原料，发酵过程无二氧化碳排放，每生产1吨L-丙氨酸可减少0.5吨二氧化碳排放量，具备显著的成本和环保优势。公司是全球丙氨酸市场龙头，2019年丙氨酸系列产品产销量分别达2.57万吨、2.37万吨（全球需求5万吨），市占率接近50%，被认定为制造业单项冠军产品。公司L-丙氨酸产品在比旋光度等指标上优于同行，并与巴斯夫等大型国际化工企业建立了稳定、长期的合作关系。

4.2 L-缬氨酸成功实现发酵工艺延伸，发展潜力较大

L-缬氨酸生产技术与L-丙氨酸生产技术相似，公司成功实现发酵法L-缬氨酸技术的突破，并在巴彦淖尔基地大规模量产，菌种性能高效，发酵技术先进，产能位居行业前列。全球缬氨酸市场增长迅速，2019年需求量为3.25万吨，2016-2019年CAGR高达65%，预计2020-2023年将以24%的年复合增长率保持增长。饲料行业是L-缬氨酸主要下游应用领域，随着中国饲料行业现代化、规模化发展，缬氨酸需求将进一步放量。

4.3 公司紧抓行业机遇，加速推进主要产品产能建设

公司积极推动重点项目建设。2022年IPO募投项目“交替年产2.5万吨丙氨酸、缬氨酸项目”以及“发酵法丙氨酸5000吨/年技改扩产项目”均已按计划投产，增强了公司在动物营养领域的核心竞争力，并夯实了在丙氨酸相关行业的龙头地位。此外，公司继续推进巴彦淖尔基地三支链氨基酸及其衍生物项目及长丰基地β-丙氨酸衍生物项目建设，截至2022年底进度分别达到20%/40%，预计投产后将进一步提升产能和丰富产品种类。

5 积极布局生物基材料，有望成为未来增长新动力

5.1 PDO规模增长空间较大，行业格局较为集中

• PDO是一种高分子材料，主要用于加工制造 PTT： 1,3-丙二醇（PDO）是一种无色、无臭、透明的粘稠有机液体，主要用于生产PTT聚酯，消费占比高达80%。PTT聚酯可用于生产PTT纤维，应用于服装、地毯等行业，其性能兼具尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤纶的抗污性等优点。
• PDO有望受益下游需求增长，市场规模快速增长： PTT纤维具有良好的尺寸稳定性、高回弹性、柔软性和悬垂性，且易于染色，潜在替代市场广阔