合成生物：开启化合物生物合成新篇章，产业和政策引领下蓝海将至
合成生物技术以细胞代谢/酶催化替代传统化工过程，提供了化合物合成的新路径，集中解 决了物质合成的三个重要问题：（1）生产过程利于碳中和，通过微生物/酶催化以 CO2、生 物质、工业副产物等为底物，减少化石燃料使用，具备显著的环保和循环经济等优势；（2） 降低生产成本，生物发酵/酶催化的反应环境，通常温度、压力等条件更加温和，有助于节 能降耗；（3）实现特殊结构和功能化合物的从头合成，依托微生物代谢途径，有望获得传 统化工过程难以合成的产物，且可通过遗传、代谢等途径的分析、计算和重新设计，预测、 编码以及重头合成指导新物质生产的全新 DNA，实现新物质、新基因的创造。
随着产业技术进步，合成生物制造近年来被世界主要经济体持续高度关注并加快部署。世 界经合组织（OECD）预测至 2030 年，将有 35%的化学品和其它工业产品来自生物制造， 生物制造在生物经济中的贡献率将达到 39%，超过生物农业（36%）和生物医药（25%）， 且将有 25%的有机化学品和 20%的化石燃料由生物基化学品取代。
据 Synthetic biology，2009 年以来，合成生物行业进入快速发展期，诸多传统化工和新兴 企业均展开了合成生物领域的布局，合成生物技术企业全球融资规模不断扩张，2021 年创 下约 180 亿美元的融资金额纪录。近年来合成生物产业各细分市场维持高增速水平，据 CB Insights 预计，2020-2024 年合成生物学市场规模年复合增长率将达到 28.8%，2024 年全 球合成生物学市场规模有望达到约 189 亿美元。
华恒生物：拥有合成生物领域核心能力，迈向平台型企业
公司具备合成生物两大核心能力：微生物代谢路径调控+工程化能力
公司与中科院天工所、上海生命科学研究院、微生物研究所等建立了长期合作关系。目前 已依托合作机构等提供的初代菌种，运用成熟的产业化经验，实现了丙氨酸、L-缬氨酸、 D-泛酸钙、α-熊果苷、肌醇等精细化工品的合成生物法工业化生产，并建立了完善的“工 业菌种-发酵与提取-产品应用”的技术研发链，未来将继续延伸生物基苹果酸、丁二酸、1,3- 丙二醇（PDO）、精氨酸、高丝族氨基酸等产品线布局，迈向合成生物平台型企业。 微生物代谢路径调控和菌种构建及培育方面，以公司发酵法 L-丙氨酸初代菌株（XZ-A26， 属大肠埃希氏菌）构建过程为例：将 L-丙氨酸脱氢酶基因引入大肠杆菌，L-丙氨酸脱氢酶 能够将丙酮酸转化为 L-丙氨酸，同时消耗一个 NADH（还原型辅酶 I）；为阻止葡萄糖代谢 过程中转化为其他产物，需设计敲除丙酮酸竞争途径基因，包括乳酸脱氢酶基因、丙酮酸 甲酸裂解酶基因、乙醇脱氢酶基因、乙酸激酶基因、富马酸还原酶基因等，同时需敲除 L丙氨酸降解途径基因（丙氨酸消旋酶），后续经过对初代菌种代谢路径等的设计和优化，公 司发酵法 L-丙氨酸技术持续进步。L-丙氨酸系公司上市（2021 年）前最主要的盈利来源， 而上市后 L-缬氨酸的成功放量，成为支撑公司业绩持续增长的重要因素。
工程化能力方面，公司早期依托科技部 863 课题“基因组规模系统代谢育种”和国家发改 委微生物制造高技术产业化专项，构建了以可再生葡萄糖为原料厌氧发酵生产 L-丙氨酸的 微生物细胞工厂，并在世界范围内首次成功实现了产业化，依托长期的技术积累，公司目 前在生物发酵产业化的过程控制、产物分离（如膜分离）技术等方面积累了充足的经验， 具备了构建细胞工厂的能力，同时在酶工程技术领域亦拥有充分的技术积累，公司构建的 酶催化生产β-丙氨酸的绿色合成路线等亦属于行业领先技术。
据公司招股说明书，公司厌氧生物发酵法 L-丙氨酸与行业的酶法技术相比，可降低约 50% 的生产成本。同时，2021 年以来在公司主要原材料葡萄糖/淀粉市场价格维持相对高位的情 况下，公司季度毛利率中枢整体仍呈现改善趋势，已逐渐显示出公司依托合成生物技术平 台不断进行技术迭代升级和持续降本增效的能力。
研发驱动成长，打造专业的合成生物技术团队
公司持续保持高研发投入，2017 年以来研发费用率保持在 5%以上，2021 年以来公司申请 和获得的专利数量亦持续增长，而公司持续注重人才引进和研发队伍建设，23H1 末公司研 发人员数量达到 175 人，较 2019 年增长近三倍。
公司拥有以张学礼博士为首席科学家的核心技术团队，团队核心技术人员具有微生物学、 应用化学、生物化工、药学、食品学等交叉学科专业背景。除张学礼博士外，其余核心技 术人员主要由公司内部培养产生，入职时间均在 2 年以上，且在公司担任重要职务，具备 开展生产工艺设计、核心技术研发、质量控制体系建设和经验管理等工作的能力。
公司坚持和发展已有的产学研相结合的技术合作创新模式，公司已与中国工程院郑裕国院 士合作共建华恒绿色生物制造院士工作站，在科技创新和人才培养等方面开展全面合作， 为产业发展储备技术和人才，提升公司的综合技术研究能力，同时未来公司将依托郑裕国 院士团队技术，推动高丝族氨基酸等产品的产业化；公司研究院副院长陈璐博士则在海外 主导及参与过多项以合成生物学技术为主导的国外重大项目，拥有利用微生物体系研究开 发如 3-羟基丙醛、3-羟基丙酸、1,3-丁二醇、己二酸等一系列绿色生物材料分子的经验；公 司丁二酸、植酸和肌醇等产品的技术合作，则与郑华宝博士合作共同推动。
公司注重针对核心成员的激励和利益共享，股权方面，公司董事、首席科学家张学礼先生 直接持有公司部分股权，并按约定享有三和投资持股收益分配权；其他核心技术人员刘洋 先生、唐思青先生等亦直接及间接持有公司部分股权。同时公司 2021 年制定了限制性股票 激励计划，人员覆盖公司高级管理人员和核心技术人员等，有助于公司建立健全长效激励 机制，吸引和留住人才，充分调动关键人员的积极性，助力未来经营目标的有效实施。
由精细化工品拓展至基础化工品，品类扩张+新项目增量助力持续成长
合成生物技术布局大单品，有助于企业打开成长天花板
虽然合成生物下游应用涉及医药、化工、农业、食品和能源环境等诸多领域，但目前多数 领域技术壁垒仍较高，或相关领域产品市场空间较小，企业布局相关产品的成长性容易受 到产品市场空间上限的限制。我们认为在目前全球合成生物产业仍处于发展初期的阶段， 企业针对性地布局一些大单品（现有市场规模较大或潜在规模较大），或更有利于打开成长 天花板，我们认为代表性产品包括生物基化工品（如多元醇类、酸类）和生物基大品种氨 基酸产品等，其中较多产品的（潜在）市场空间在百万吨级以上规模。
以生物基化工品为例，据 IEA Bioenergy，利用生物基化学品来替代传统石油化工品，二氧 化碳减排效果良好，在监测的乙酸、丙烯酸、己内酰胺等 13 种物质中，每吨生物基化学品 可减少 1.2-5.2t 的 CO2 排放，其中生物基己内酰胺单吨二氧化碳减排量可达到 5.2t。据经 合组织（OECD）预计，全球有超过 4 亿美元的化工过程相关产品，在碳中和背景下，预 计至 2030 年将至少有 20%的石化产品可由生物基产品替代，而 2019 年替代率不到 5%， 未来发展空间较大。
我们认为通过合成生物技术生产基础化工品，若能够实现合成生物法的成本低于甚至显著 低于传统化学法，有望带来相应化工品市场规模的指数级增长。以 PX/PTA 及聚酯生产环 节的发展为例，过去数十年产业链整体成本的下滑促使聚酯产品的价格中枢下移，而依靠 优良的物理化学特性及可塑性，聚酯产品的应用空间亦持续扩大。
公司产品品类不断丰富，并延伸至大单品领域
经过多年的技术积累，华恒生物由早期相对单一的丙氨酸为主的业务结构，目前产品线已 延伸至其他氨基酸、维生素、生物基化工品和营养品等领域。
（一）精细化工品
1、丙氨酸系列：公司目前 L-丙氨酸产能约 4.3 万吨/年，且产销规模处于全球领先位置，同 时拥有 DL-丙氨酸和β-丙氨酸产能 2500 吨/年和 2000 吨/年，且秦皇岛华恒在建 5000 吨/ 年酶法β-丙氨酸项目，未来β-丙氨酸产能将扩充至 7000 吨/年。 2、动物营养氨基酸：（1）缬氨酸，目前总产能约 4.1 万吨/年（公司 L-缬氨酸生产线多数 为与 L-丙氨酸等产品的柔性生产线，此处以柔性全产缬氨酸计），同时赤峰基地在建 1.25 万吨/年产能，建成后产能规模亦有望跃居全球领先位置；（2）三支链氨基酸，包括亮氨酸 和异亮氨酸等，巴彦淖尔基地在建 1.6 万吨/年项目和交替年产 6 万吨三支链氨基酸、色氨 酸和 1 万吨精制氨基酸项目；（3）精氨酸，赤峰基地在建 1.25 万吨/年产能；（4）高丝族氨 基酸，2023 年 10 月 25 日，公司公告拟与关联方优泽生物共同投资设立优华生物，实施高 丝族氨基酸产品的中试和产业化。 3、维生素产品：（1）肌醇，秦皇岛 3000 吨/年产能，赤峰在建 1000 吨/年产能；（2）泛酸 钙，合肥 300 吨/年产能，在建 5000 吨/年 D-泛酸钙和 2000 吨/年 D-泛醇产能。 4、其他：（1）苹果酸，秦皇岛在建 5 万吨/年产能；（2）α-熊果苷，合肥 100 吨/年产能。 （二）生物基化工品 1、PDO：赤峰基地在建年产 5 万吨 1,3-丙二醇（PDO）项目。 2、丁二酸：赤峰基地在建年产 5 万吨生物基丁二酸及原料项目，建成后新增 5 万吨/年丁 二酸、42 万吨/年淀粉、16 万吨/年葡萄糖等产能。
经营规模持续扩张，品类扩张+新项目增量助力持续成长
近年来伴随产品线扩张和市场拓展，公司经营规模持续增长，据公司 23 年业绩快报，公司 全年实现营收 19.4 亿元，同比+37%，16-23 年 CAGR 约 29%，23 年归母净利润 4.5 亿元， 同比+41%，16-23 年 CAGR 达 34%，；其中 23Q4 营收 5.8 亿元，同比+33%/环比+13%， 归母净利润 1.3 亿元，同比+26%/环比+1%。
基于合成生物产品的技术和成本优势等，公司毛利率和净利率亦保持较高水平，23 年前三 季度公司毛利率、净利率分别约 41.3%和 23.4%，且 2021 年以来整体呈现上升态势。23Q3 末公司固定资产、在建工程金额分别约 9.5 亿元和 6.3 亿元，其中固定资产较 2018 年末增 长约 3.6 倍，在建工程则处于历史新高。
公司自 2021 年 4 月上市以来，依托合成生物产品增量持续兑现，经营业绩持续增长，驱动 股价整体表现较好。我们认为公司在持续的研发投入和资本开支驱动下，未来伴随公司苹 果酸、丁二酸、PDO 等在建产能投产放量及高丝族氨基酸等新品类扩张，我们认为公司盈 利和估值有望再上台阶。
丙氨酸：下游市场不断拓展，公司兼具技术和规模优势
丙氨酸主要应用在日化、医药及保健品、食品添加剂、饲料等领域，其中日化领域需求占 比最高，根据公司招股说明书，2019 年总需求占比约 55%，丙氨酸在日化领域的终端则以 用于洗涤剂中生产螯合剂 MGDA 为主。MGDA 是一种优质新型环保螯合剂，自 2010 年巴 斯夫建立首座世界级装置以来，MGDA 逐渐发展成最优质的绿色螯合剂之一，目前主要用 于家用自动洗碗机专用洗涤剂。据 ProQuest，19 年全球肥皂及其他洗涤剂市场规模约 1000 亿美元，预计到 23 年将以约 7.5%的复合增速增长。随着全球绿色化发展思路推进，MGDA 需求持续扩大，根据中国生物发酵产业协会，19 年全球 MGDA 需求约 16 万吨，预计 23 年约 39.34 万吨，期间年复合增速超 20%。
L-丙氨酸也可用于合成绿色环保的温和氨基酸表面活性剂，用于氨基酸基洗发水、沐浴露等 个人护理产品，相较于传统有机表面活性剂，氨基酸表面活性剂具有更加优良的爽肤、保 湿能力，且对环境更友好、对人体更健康；医药及保健品领域，丙氨酸是制备维生素 B5/B6、 丙谷二肽、抗菌药氧氟沙星等的原料；食品添加剂领域，丙氨酸可增强鲜味，调和咸味和 酸味，缓和辣味、苦味和涩味等，是一种绿色食品添加剂，具有广阔的市场发展前景；饲 料领域，L-丙氨酸作为一种机体需要的氨基酸，对幼畜内脏氮循环具有一定的生理作用和积 极意义，随着全球高端动物饲料需求的稳步增长，L-丙氨酸的市场需求亦将持续增加。据中 国生物发酵产业协会，2019 年丙氨酸全球需求量约 5 万吨，预计 2023 年约 8.1 万吨，CAGR （20-23 年）达 12%。
供给方面，丙氨酸主要生产企业包括华恒生物、丰原生物、烟台恒源和武藏野等。根据华 恒生物招股说明书，公司 2019 年丙氨酸销量 2.4 万吨，全球市场占有率已达 50%，同时公 司通过菌种迭代和持续降本增效等，17-20 年丙氨酸成本整体呈现下降趋势，我们预计公司 基于技术和成本方面的领先优势，2019 年以来丙氨酸的销量和市占率仍保持增长态势，而 传统的化学法和酶法企业的竞争力则或逐渐下降。同时，公司丙氨酸产能规模将持续扩张， 未来伴随秦皇岛 5000 吨/年β-丙氨酸项目落地，丙氨酸系列产能将达到 5.25 万吨/年，规 模优势有望进一步巩固，同时公司β-丙氨酸产品可用作下游 D-泛酸钙和 D-泛醇生产的原 材料，亦将有助于打造一体化产业链布局。
动物营养氨基酸：豆粕替代需求持续增长，合成生物降本驱动行业发展
动物营养氨基酸是动物营养类饲料添加剂中使用氨基酸的统称，在饲料中添加能更好地发 挥饲料功效，可提升养殖效率，同时具备节约蛋白资源、提升氮利用效率和环保等功能， 主要包括赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、色氨酸、精氨酸、异亮氨酸等品种。更为关 键的是，较多氨基酸品种为动物生长过程中的必需氨基酸，但不能由动物体自身合成（也 称为限制性氨基酸），必须依靠饲料添加的方式提供动物生长所需的营养，例如仔猪生长过 程的第 1-5 类限制性氨基酸分别为赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸，蛋鸡生长 过程的第 1-4 类限制性氨基酸为蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸、苏氨酸。
据博亚和讯，2022 年国内养殖业饲料消费量约 4.54 亿吨，19-22 年 CAGR 约 4%，受益于 人均肉禽蛋消费量提升等因素，预计至 25 年将提升至 4.96 亿吨左右，23-25 年 CAGR 约 3%。从饲料消费结构来看，18-22 年能量/蛋白饲料消费平均占比约 69%/25%，且较为稳 定，其中 22 年分别为 3.2/1.2 亿吨，占比 70/26%。我国能量饲料以玉米、小麦为主，21 年国内玉米类能量饲料消费量 1.7 亿吨，约占能量饲料消费量的 55%，而蛋白饲料则以豆 粕为主，21 年豆粕类蛋白饲料消费量约 6900 万吨，占蛋白饲料的比重达 60%。
由于气候条件和土壤状况等原因，我国用作能量饲料的玉米自给率高，而用作蛋白饲料的 豆粕的原料大豆进口依赖度居高不下。据汇易网，13-23 年国内大豆进口依赖度维持 80% 以上。由于大豆进口依赖度高，我国饲料原料的结构性短缺成为亟待解决的重要课题。
为应对外部供应的不确定性和保障粮食安全，同时促进养殖行业降本增效等需求，近年来 我国农业农村部不断推进豆粕减量替代工作，推广低蛋白质日粮饲料技术。据中国畜牧兽 医报，2022 年我国饲用豆粕在饲料消耗中的占比已下降至 14.5%（较 2017 年减少 3.3pct）， 相当于节省豆粕 1400 万吨（折合大豆约 1800 万吨）。2023 年 4 月，农业农村部发布《饲 用豆粕减量替代三年行动方案》，进一步明确豆粕减量替代的目标和路径，23-25 年饲料中 豆粕用量占比每年需下降 0.5pct 以上，至 25 年需下降至 13%以下，由于豆粕中氨基酸含 量占比较高，豆粕使用量的下降将促进饲料氨基酸需求的增长。
参考华泰研究于 23 年 11 月 6 日发布的研报《氨基酸景气向上，平台化驱动成长》中的测 算，根据农业农村部《饲用豆粕减量替代三年行动方案》，假设 23/24/25 年豆粕占饲料用量 比重逐年降 0.5pct，分别为 14.0%/13.5%/13.0%，将有望驱动赖氨酸/苏氨酸/缬氨酸/异亮 氨酸/色氨酸/蛋氨酸等氨基酸产品的需求持续增长，6 种氨基酸产品 23-25 年的理论需求量 合计每年将新增近 10 万吨，且若未来豆粕实际用量占比每年下降超过 0.5pct，或者考虑杂 粕用量亦可由氨基酸部分替代等因素，豆粕减量替代对氨基酸实际需求增量带动将更显著。
另一方面，缬氨酸、色氨酸、精氨酸和异亮氨酸等一些小品种的氨基酸，由于传统化工法 或者酶法等生产工艺成本高企，导致产品价格较高，限制了其作为饲料氨基酸配方的使用， 导致目前产品市场规模显著低于赖氨酸、苏氨酸和蛋氨酸等成本和价格较低的品种。我们 认为合成生物技术为降低氨基酸的生产成本和价格提供了新思路，若行业企业通过合成生 物技术实现产品更低成本的生产，未来有望驱动缬氨酸、色氨酸、精氨酸和异亮氨酸等小 品种氨基酸需求的快速扩张，进而打开市场增长的天花板。
缬氨酸：快速成长为体量第四大的动物营养氨基酸，公司技术和规模优势不断提升
L-缬氨酸是哺乳动物的必需氨基酸之一，可应用于饲料、医药、食品行业，目前饲料是主要 下游。近年来，我国对畜牧养殖行业氮、磷等排放要求严格，同时对养殖效率和健康免疫 力要求提升。生物法 L-缬氨酸在环保和调节日粮氨基酸平衡等方面优势显著，应用规模不 断扩大。据中国发酵产业协会，近年全球缬氨酸市场规模增长迅速，全球需求量从 16 年 0.73 万吨增长至 19 年 3.25 万吨，CAGR 达 65%，预计 20-23 年期间以约 24%的复合增速增长。
缬氨酸目前已成为动物营养氨基酸领域需求规模第四大的品种（参考图表 54），其市场规模 的迅速增长，重要因素在于华恒生物以及行业企业生物发酵法技术的持续进步和成本的不 断下降，使得替代豆粕的性价比不断提升，下游养殖领域用量持续增长。据博亚和讯，缬 氨酸市场价格自 2016 年以来整体呈下降趋势，23 年末市场价格约 16.75 元/kg，较 15 年 末价格（约 52.5 元/kg）下降近 7 成，而 23 年末缬氨酸的市场价格已低于动物营养氨基酸 领域规模第二大品种蛋氨酸的价格（约 21.35 元/kg）。我们认为由于行业成本和价格的持续 下降，有望驱动缬氨酸需求规模的持续扩张，未来市场潜力可期。
据博亚和讯、海关总署，目前我国已成为全球缬氨酸的主要供给方，2023 年国内产量约 8.7 万吨，净出口约 5.7 万吨，自 2020 年以来呈现快速增长态势，以华恒生物、梅花生物等为 代表的国内合成生物相关企业逐步在全球具备领先优势。华恒生物目前缬氨酸名义产能约 4.1 万吨/年（公司 L-缬氨酸产能多数为柔性生产线，此处按照全部用于生产缬氨酸计）
精氨酸：下游应用前景广阔，公司生物发酵法拟建设万吨级别产能
精氨酸是生物体内鸟氨酸循环的组成成分之一，精氨酸可以增加肝脏中精氨酸酶的活性， 有助于将血液中氨转变为尿素代谢排出，对治疗高氨血症、肝脏机能障碍等具有一定效果， 且有助于机体维持正氮平衡。精氨酸下游可以用于生物医药、食品、化妆品和养殖等领域， 据 Acumen Research and Resulting 发布的报告《L-Arginine Market Size - Global Industry, Share, Analysis, Trends and Forecast 2023-2032》（Consumer Goods and Food and Beverages，2023 年 4 月），2022 年全球精氨酸约 45%用于食品和营养品领域，其余主要 是医药领域（约 23%）和个护及化妆品领域（约 32%）。
据 Acumen Research and Resulting，22 年全球精氨酸市场规模约 6.8 亿美元，伴随下游 食品、医药和养殖等领域需求增长，至 2026 年全球精氨酸市场有望增长至 8.4 亿美元， CAGR 约 5.4%，据共研网，22 年国内精氨酸市场规模约 8.7 亿元，18-22 年 CAGR 约 10%。
精氨酸生产工艺包括化学提取法和微生物发酵法。化学提取法主要从蛋白质产物中直接提 取精氨酸，是早期生产精氨酸的主流方法，但化学提取法通常会引入有毒沉淀剂，且操作 过程复杂、能耗高、产物纯度较低，不利于大规模生产，而国外尤其是欧盟国家强调精氨 酸的非动物来源性（Non-animal），也使得毛发水解获取精氨酸等路径发展受到限制。微生 物发酵法因环境友好、反应条件温和、生产过程稳定等优势，逐渐在精氨酸生产中占据主 导地位，但目前主流企业仍以百吨级或千吨级产能为主，如精晶药业是国内第一家、世界 第三家利用发酵法生产精氨酸的企业，目前拥有 650T 发酵法精氨酸产业化项目；无锡晶海 是国内规模最大的氨基酸生产企业之一，其 2022 年精氨酸销量约 307 吨。据《赤峰华恒合 成生物科技有限公司生物法交替年产 2.5 万吨缬氨酸、精氨酸及年产 1000 吨肌醇建设项 目环境影响报告》（2023 年 12 月），公司通过生物发酵法拟建成 1.25 万吨/年精氨酸产能， 未来有望助力精氨酸的大规模工业化生产和应用。
蛋氨酸：全球第二大规模的动物营养类氨基酸，合成生物替代化学法潜力较大
蛋氨酸（也称甲硫氨酸）是动物必需氨基酸中唯一的含硫氨基酸，是禽类和反刍动物的第 一限制性氨基酸、猪的第二限制性氨基酸，在饲料中添加蛋氨酸可以促进禽畜生长、增加 瘦肉量和达到缩短饲养周期的效果，并有效地提高蛋白质的利用率，据百川盈孚，2022 年 国内蛋氨酸下游应用中，90%用于饲料领域。据博亚和讯，2022 年全球蛋氨酸需求量约 155 万吨，是全球第二大规模的动物营养类氨基酸（仅次于赖氨酸）。
目前全球蛋氨酸的主流生产工艺为化学法。化学法按原料分为丙烯醛法（丙烯醛法又分为 海因法和氰醇法）、氨基内酯法、丙二酸酯法等，目前全球主要的蛋氨酸生产企业均以丙烯 醛法为基础，其余方法在产品收率等方面与丙烯醛法有较大差距，已基本废弃不用。丙烯 醛法中，海因法技术成熟、反应收率高、自动化程度高，副产物如硫酸钠、二氧化碳、氨 等均可在工艺过程中循环，成为国外大多数蛋氨酸生产厂家普遍采用的生产方法（如赢创、 新和成）；氰醇法蛋氨酸能够生产液体蛋氨酸，以及生产液态羟基蛋氨酸、蛋氨酸羟基类似 物钙盐，同时也具备副产物少、收率高等特点，近年来氰醇法工艺生产蛋氨酸的企业亦逐 渐增多（如赢创、安迪苏和诺伟司等）。
蛋氨酸的化学合成法具有收率高、流程简单、工业化程度高等优势，但容易受到上游化工 原料价格波动的影响，成本和价格波动较大。近年来生物合成法因绿色环保等优势也引起 了行业的广泛关注，据博亚和讯，2022 年全球蛋氨酸主流企业中，仅希杰实现了生物发酵 法的工业化生产，但其利用谷氨酸棒状杆菌好氧发酵得到蛋氨酸收率仅约 12g/L 左右，产 物收率仍较低。而据郑裕国院士院队 2023 年发布的最新研究成功《High-Level Production of L‑Methionine by Dynamic Deregulation of Metabolism with Engineered Nonauxotroph Escherichia coli》，其研究团队成功实现了添加外源氨基酸发酵生产 L-蛋氨酸的技术，在小 试阶段可在 5L 的生物反应器中达到约 17.74g/L 的收率。另据公司 2023 年 10 月公告，公 司拟与关联方优泽生物共同投资设立优华生物，注册资本为 1000 万元，其中公司拟认缴出 资 400 万元，合资公司成立后，优华生物将实施高丝族氨基酸相关产品的中试平台建设， 未来有望助力生物发酵法蛋氨酸的产业化应用和推广。
维生素：泛酸钙和肌醇产能规模持续扩张
泛酸钙：公司突破 D-泛解酸内酯原料的发酵法自主技术助力长期竞争力提升
D-泛酸钙（也称维生素 B5）是人体和动物体内辅酶 A 的组成部分，下游可应用于饲料添加 剂、医药、日化、食品添加剂等领域。除华恒生物外，全球主要有 6 家泛酸钙的生产企业， 多数以酶法或化学合成法工艺为主，合计产能约 2.8 万吨，据智研咨询，19 年国内 D-泛酸 钙产量约 2.45 万吨，需求约 1.2 万吨，净出口约 1.26 万吨，产能相对过剩。
据华恒生物招股书、百川盈孚，19 年受到环保督查及原材料供应短缺等因素影响，市场供 应不足致泛酸钙价格大幅上涨，但 20H2-21 年由于需求相对疲弱，且市场竞争增强导致价 格走弱，而 22H1 开始，受冬奥会河北和山东部分企业降负、山东地区安全生产督导检查， 以及原材料异丁醛供应短缺等影响，泛酸钙价格持续上涨，22H2 以来伴随供给压力缓解， 泛酸钙价格整体回落，目前已处于 2017 年以来的低位，未来伴随养殖等需求回升，叠加低 价下供给格局有望改善，我们预计泛酸钙价格有望企稳回升。
D-泛酸钙的主要原材料为 D-泛解酸内酯（上游为β-丙氨酸）。据华恒生物定增募集说明书， 19-20 年公司制备 D-泛酸钙的核心原料 D-泛解酸内酯，采用创新性的动态动力学拆分工艺， 在 DL-泛解酸内酯水解的同时，以酶法消旋 L-泛解酸内酯，最终实现 D-泛解酸内酯“一锅 法”转化。而目前公司已成功突破发酵法生产 D-泛解酸内酯技术，已在工业菌种创制、发 酵过程智能控制、高效后提取、产品应用开发环节形成了完备的技术领先优势。在 D-泛解 酸内酯发酵法生产技术、β-丙氨酸酶法生产技术基础上，公司形成了具有自主知识产权制 备 D-泛酸钙的核心技术体系，逐步形成上下游产业链优势，且较同行业的化学合成法等工 艺，成本和环保优势等更为显著。同时，公司合肥基地在建 7000 吨/年β-丙氨酸衍生物生 产线，23H1 工程进度已达 90%，建成后将新增 5000 吨/年 D-泛酸钙和 2000 吨/年 D-泛醇 产能，有望助力公司进一步提升产品竞争力。
肌醇：产品景气有望筑底回升，公司新产能逐步放量
肌醇（也称环己六醇），属于维生素 B 类）在动物、植物、微生物体内广泛存在，是人类、 动物、微生物的必需营养源之一，广泛应用于动物营养、食品饮料、医药、化妆品等领域。 据智研咨询，2021 年国内肌醇下游消费结构中，医药及化学品约 36.2%，饲料领域约 35.7%， 食品饮料领域约 28.1%。据 QYResearch，2022 年全球肌醇市场规模约 1.9 亿美元，至 2029 年有望增长至 2.4 亿美元左右，CAGR 约 3.8%。
肌醇的主要生产工艺包括加压/常压水解法、植酸钠水解法、酶催化法等，传统的水解法通 常以米糠、饼粕等为原料，生产企业主要分布在原料资源丰富的东亚等地，国内自上世纪 90 年代后逐步突破肌醇的生产技术，目前逐渐成为全球最大的肌醇生产国和出口国。据华 经情报网，2021 年国内肌醇需求量约 2500 吨，净出口量约 7300 吨。生产企业方面，据智 研咨询，2021 年我国肌醇行业产能约 1.85 万吨，主要包括浩天药业、宇威生物等，多数为 千吨级别的产能，且以传统的水解法工艺为主。
肌醇加压水解法工艺的主要缺点包括生产效率低、生产设备要求高、易造成环境污染等， 酶催化法采用酶级联反应生产肌醇，缺点是产物分离提纯复杂，酶的生产成本高且不够稳 定。据华恒生物定增募集说明书，公司采用自主研发和对外合作的模式开发出绿色的肌醇 生产技术，相较于传统生产工艺（水解法及酶催化法），具有明显的成本优势，生产条件温 和，且起始原料是可再生的葡萄糖，符合低碳发展的需求。
2023 年 5 月，华恒生物公告拟与欧合生物签署《技术许可合同》，欧合生物将其拥有的植 酸和肌醇高产菌株及其发酵纯化技术授权华恒生物使用（独占实施许可，期限 20 年），公 司的肌醇产品于 2023 年实现产业化生产，公司目前在秦皇岛基地拥有 3000 吨/年产能，且 赤峰华恒规划再新建 1000 吨/年产能，未来产能规模将再上台阶。
由于需求偏弱和行业扩产等因素，2023 年以来肌醇价格整体呈下行趋势，未来伴随养殖等 需求回升，叠加食品添加剂等领域应用渗透，肌醇需求端有望改善，而供给端伴随低价下 行业格局有望优化，我们预计肌醇产品的价格和盈利亦有望触底回升。
苹果酸：下游应用持续渗透，静待公司新产能增量
苹果酸（也称 2-羟基丁二酸）是一种重要的天然有机酸，它最早由苹果汁分离得到，广泛 分布于植物、动物与微生物细胞中，是三羧酸循环的中间物之一，可广泛应用于食品饮料、 医药、化工等领域，当前市场应用较多的苹果酸主要是 L-苹果酸和 DL-苹果酸。食品工业 中，苹果酸主要用作酸味剂、色泽保持剂、防腐剂和蛋黄等的乳化稳定剂等，L-苹果酸因其 能被生物体所利用和安全性被誉为“最理想的食品酸味剂”，其特点是低热量、酸度强、蚀 坏弱，因此可部分取代柠檬酸在酸味添加剂中的使用；化工行业中，苹果酸可用作除垢剂、 荧光增白剂的合成原料之一，同时苹果酸添加到虫胶清漆或其它清漆中，可防止漆面结皮， 可用于生产聚脂树脂和醇酸树脂等；另外，苹果酸可缓解和消除食草动物的酸中毒和应激 反应，近年来在动物饲料中的应用也在逐渐增长。
据华恒生物定增募集说明书，苹果酸的味觉与柠檬酸有所不同，柠檬酸的酸味有迅速达到 最高点并很快降低的特点，而苹果酸则刺激缓慢，其刺激性可保留较长时间，且苹果酸的 酸味比柠檬酸强 20%左右，近年来使用苹果酸复配柠檬酸作为酸味调节剂已逐渐受到消费 者青睐。根据 IMARC Services Private Limited，2021 年全球柠檬酸的市场规模约 270 万 吨。鉴于柠檬酸较大的市场规模，苹果酸和柠檬酸的复配使用，或者苹果酸单独使用一定 程度上具有代替柠檬酸的潜力，苹果酸预计将会具有较大的需求增量。据 Research and Markets，2021 年全球苹果酸市场规模约 2 亿美元，预计至 2027 年将增长至近 3 亿美元， CAGR 达 6.08%。
苹果酸生产方法主要包括化学合成法和生物合成法。化学法的起始原料主要为马来酸酐， 通过水合形成马来酸，然后异构化为富马酸，最后富马酸水合为苹果酸，化学法主要合成 的是外消旋的 DL-苹果酸，通常无法满足制药工业或聚合物生产等特定领域对纯手性苹果酸 的需求，且存在效率低、杂质多等缺点。相较而言，生物合成法在产品安全性、原料供应 等方面有显著优势，是目前国内外 L-苹果酸工业化生产关注的焦点。
据化学工业学会，2020 年全球苹果酸产能约 8-10 万吨，受限于工艺技术和成本等问题， 目前苹果酸全球产能规模仍较小。苹果酸国外生产企业主要包括意大利 Polynt（约 2.2 万吨 /年）、印度 Thirumalai 化学（约 1.7 万吨/年），以及加拿大 Bartek（约 3 万吨/年）,国内苹 果酸生产企业以雪郎生物及常茂生物为主，产能分别约 2 万吨/年和 1.2 万吨/年。华恒生物 拟通过定增项目于秦皇岛基地建设 5 万吨/年苹果酸产能，据公司定增募集说明书，公司预 测项目达产后可实现年收入约 7.9 亿元，净利润约 1.1 亿元。
PDO：下游应用前景广阔，合成生物赋能行业降本及量产突破
1,3-丙二醇（PDO）可替代乙二醇、BDO、和新戊二醇等用于生产多醇聚酯及作为碳链延 伸剂，由 PDO 和 PTA 合成的 PTT 较传统 PET、PBT 等聚酯耐污染性、韧性、回弹性和抗 紫外性能等更为优异，具有广阔的市场前景，20 年国内 PDO 约 80%用于 PTT 聚酯生产。 同时，PDO 也可作为有机溶剂用于油墨、印染、涂料、润滑剂、抗冻剂等领域，或者用于 日用化学品和药物合成中间体等。PDO 的传统化学合成工艺为丙烯醛水合加氢或环氧乙烷 羰基化法，分别由德固赛和壳牌开发并实现量产，但由于转化率低、反应条件苛刻和污染 等问题，化学法工艺逐渐退出市场。目前主流的 PDO 工艺为生物发酵法，相对成熟的技术 包括杜邦的糖法、清华大学的甘油/糖法和中科院天工所的糖法工艺等。
据 Markets and Markets，20 年全球 PDO 规模约 4 亿美元，预计至 25 年增长至近 7 亿美 元，CAGR 达 11.4%，其中 PTT、聚氨酯、化妆品等领域需求均有望持续增长。国内方面， 据《国内 1,3-丙二醇市场现状和发展建议》（李烁，2022 年），20 年 PDO 需求量约 4.3 万 吨，15-20 年 CAGR 达 26%，受限于工业化技术瓶颈，PDO 仍主要依赖进口，20 年进口 依赖度约 78%，进口产品主要来自杜邦，并由其在中国的 PTT 代工企业加工生产 PTT。
结构和性能方面，PTT 纤维结构呈光滑条形状，光反射、折射较强，且表面有空隙，有一 定的导湿、透气及保暖性，可制成各种不同截面形态的纤维，PTT 纤维的“Z”型螺旋结构 使其具有高弹性和良好的回弹性。由于 PTT 纤维具有较低的玻璃化转变温度，可常压染色， 同时 PTT 具备如涤纶的抗污性、锦纶的柔软性、腈纶的膨松性，且与氨纶相比更易于加工。 应用场景方面，PTT 良好的染色性和印花适应性可用于生产各种面料，耐污性可使衣物更 便于护理与清洗，柔软的手感与弹性、较低的吸水性以及良好的悬垂性可提高衣物的穿着 舒适度，因此将 PTT 与其它纤维混纺可得到更优性能的制品，例如 PTT 纤维与棉、粘胶、 天丝、麻等纤维素纤维交织，可用于针织内衣、机织面料等；PTT 与桑蚕丝交织用于记忆 面料，可弥补桑蚕丝产品难打理的缺陷；此外，PTT 纤维具有优良的抗污性能，且抗静电 性好，可用于地毯、非织造布、床上用品、装饰物、汽车脚垫、织带等领域。
虽然 PTT 较 PET、PBT、PA6 等多方面性能占优，但受限于 PDO 供给等因素，PTT 价格 较 PET、PBT 和 PA6 不占优势，限制了其应用拓展，且原料短缺、成本高价及产品比价优 势不足等亦导致国内 PTT 行业开工率低迷，据智研咨询，16-19 年国内 PTT 行业开工率均 不足 50%，PDO 技术和量产能力突破成为 PTT/PDO 市场拓展的“卡脖子”环节。
近年国内部分院校和企业在 PDO 的生物法技术突破和规模化量产方面逐渐取得积极进展。 例如，清华大学相关团队开发出甘油法 PDO 的生物发酵法工艺，同时基于甘油价格波动较 大等问题，进一步改进工艺并开发甘油+葡萄糖为原料，或直接以葡萄糖为原料的糖法等工 艺，该团队与苏震生物（隶属于东方盛虹）、清大智兴等合作推广工业化应用取得积极进展。
从成本对比来看，原材料葡萄糖较甘油价格优势明显，另据正大菱花 1 万吨 PDO 项目环评 （2019年9月），甘油路径PDO的甘油单耗约2.10g/g，葡萄糖路径PDO的糖单耗约2.08g/g， 我们测算葡萄糖路径 PDO 成本显著低于甘油路径，且 2021 年以来由于甘油价格的大幅上 涨，葡萄糖工艺的成本优势进一步突显。从原料来源可得性等角度，葡萄糖可来自植物淀 粉等，来源更加广泛且成本占优，我们预计长期而言发酵糖法 PDO 工艺亦有望成为未来 PDO 工业化更具竞争力的路径。
在发酵法自产 PDO 并生产 PTT 的条件（苏震生物和杜邦公司均为该种模式）下，我们测 算若葡萄糖法工业化路径生产打通，19 年以来的原料价格水平下，葡萄糖路径的 PTT 合成 成本基本能够与 PBT/PA6 的化工合成工艺成本接近，因此，基于 PTT 的性能优势，若 PDO 国产化持续突破并助力 PTT 降本，PTT 潜在替代空间广阔（参考隆众资讯，23 年国内 PET 切片/PBT/PA6 产能分别 1175/184/649 万吨，均远高于当前 PTT 的产能规模），而 PTT 的 渗透亦将显著提升 PDO 的市场需求。同时，PDO 成本的下降亦有望助力其在日化、医药 等领域的继续渗透。
据华恒生物 23 年半年报，23H1 其赤峰基地生物法年产 5 万吨 1,3-丙二醇建设项目进度已 达 10%，我们认为公司依托现有发酵法丙氨酸、缬氨酸等工艺积累的菌种迭代、发酵法放 大工艺等经验，未来有望持续降低 PDO 的合成成本，项目的投产放量亦有望为公司贡献可 观的盈利增量，且基于 PDO/PTT 广阔的市场空间，未来项目或具备较强的可复制性，长期 亦有望持续提升公司竞争力。
丁二酸：C4 平台型化合物，合成生物法兴起正当时
丁二酸又称为琥珀酸，是生物体内三羧酸循环（TCA 循环）过程的重要代谢中间产物，同 时作为分子结构包含 2 个羧基的 C4 化合物，可作为 BDO、PBS、四氢呋喃、γ-丁内酯、 NMP、2-吡咯烷酮等多种重要化合物的前体原料，据《生产丁二酸的重组大肠杆菌及其应 用》（张学礼等，2013 年），大约 250 种以苯为原料的化工品都能够通过丁二酸为原料生产， 同时丁二酸也可用于生物医药、食品、农业等领域，被美国能源部列为未来 12 种最有价值 的平台化合物之一，丁二酸市场需求潜力每年超过 270 万吨。 目前丁二酸主要通过化学法或生物法合成，化学法起始原料为正丁烷，丁二酸合成顺酐后 催化加氢或电解还原得到，国外较早探索生物法技术，BioAmber 等企业已实现万吨级别的 生物法量产；国内以化学法为主，但受限于反应条件苛刻、成本等问题，多数为千吨级中 试装置，山东兰典依托中科院天工所的生物法技术，也实现了万吨级别的丁二酸工业化。
据隆众资讯，2021 年全球丁二酸产能约 11.5 万吨，其中国内约 5.5 万吨，受限于工艺技术 和成本等问题，目前丁二酸全球市场规模仍较低，其中欧美企业以发酵法为主，亚洲企业 以电解法和加氢法为主，据 Grand View Research，2021 年全球丁二酸下游应用中，工业 领域占比 37%居首，其次分别为涂料、农业和食品饮料等，占比分别约 18%、13%和 12%。
在丁二酸下游应用领域中，可生物降解材料 PBS（由丁二酸和 BDO 聚合得到）应用占比较 高，据隆众资讯，2021 年国内丁二酸约 71%用于 PBS 生产，食品、医药和农药领域占比 分别约 13%/7%/3%。碳中和背景下，近年来全球多个国家和地区开始实施“禁塑、限塑” 政策，生物可降解材料迎来较好发展机遇，据 European bioplastics，2021 年全球可生物 降解材料市场规模约 155 万吨，预计 22-26 年将以 28%的 CAGR 增长至约 530 万吨，其 中 PBS 的规模有望从 21 年 8.7 万吨左右增长至 122 万吨（CAGR 达 70%）。从价格比较 来看，目前 PBS 与 PBAT、PLA 两种可降解材料相比价格居高，丁二酸原料供给和价格等 因素亦是限制 PBS 应用的重要因素。
虽化学法丁二酸存在反应条件苛刻等问题，但下游 PBS 应用前景良好等带动下，据亚化咨 询，国内中石化大连院（开发 10 万吨顺酐加氢水解制丁二酸工艺包）、中海油天津化工设 计院（顺酐固定床液相加氢生产丁二酸技术）、河南煤化（与山西大学合作开发出顺酐选择 加氢定向合成丁二酸酐的 2、5、10 万吨/年工艺包）等亦积极探索化学法丁二酸的工业化。 生物法方面，目前较为成熟的工艺为中科院天工所张学礼团队的葡萄糖法，以大肠杆菌为 菌种实现葡萄糖-丁二酸转化。据《大宗化学品细胞工厂的构建与应用》（张学礼等，2020 年），该团队通过丁二酸厌氧发酵工艺，在实际工艺中实现 1.61mol/mol 的糖酸转化率（约 为理论最大值的 94%），据亚化咨询，山东兰典依托天工所的技术，于 2019 年底建成 2 万 吨/年的生物基丁二酸装置，且未来仍将继续扩充生物法丁二酸产能。
若葡萄糖路径的丁二酸实现大规模工业化，参考 19 年以来的原材料价格水平和原料单耗， 我们测算葡萄糖自产丁二酸后合成 PBS 的单吨成本已基本接近 PBAT 和 PLA 的成本，因 此未来包括华恒生物在内的企业依托生物法丁二酸技术的突破和量产，有望推动丁二酸及 其产业链产品（如 PBS）等的降本和应用渗透，进而不断突破丁二酸工业化应用的天花板。
据华恒生物 23 年半年报公告，公司赤峰基地华恒年产 5 万吨生物基丁二酸及生物基产品原 料生产基地建设项目 23H1 工厂进度已达 25%。我们认为公司依托现有生物发酵经验，未 来亦有望持续助力丁二酸降本和应用突破，并为公司贡献新的增量。
新技术、新项目储备丰富，持续拓展合成生物蓝海市场
据公司 23 年半年报，公司在研项目 20 余项，规划投资额逾 1.3 亿元，包括现有氨基酸和 生物基化工品等产品的工艺技术优化升级，以及新产品的开发应用等，我们认为公司依托 持续的技术和产品创新，未来有望不断拓展合成生物蓝海市场。
此外，公司首席科技学家张学礼博士署名多项中国/国际专利，包括 D-乳酸、萜类化合物等 多种精细化工品合成生物制造技术，我们认为公司有望依托自身及张学礼博士，以及与其 他科研院校等的产学研合作，进行持续的技术创新，并结合公司已有的产业化经验，不断 丰富产品线，巩固合成生物行业的领先地位。
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